Радиалды бұрғылау әдісінің қолданылуы және мүмкіндіктері

М.Х.Дулати атындағы Тараз мемлекеттік университеті.

Мұнай-газ ісі кафедрасының оқытушысы Кабдушев А.А., Ахболат А - В11НГД 1,3

Бұл мақалада ұңғыманың түп маңы аймағындағы өткізгіштігі жоғары каналдар жасау мәселесі және сол мәселені шешу әдістерінің бірі ретінде радиалды бұрғылау әдісінің өндірісте қолданылуы (артықшылығы немесе кемшілігі) өндірісте жүзеге асырылу нәтижелері келтірілген.

Мұнайды өндірудегі жер қойнауынан мұнайды толық шығару мен ұңғымалардың өнімін арттыру мәселесі коллекторлардың фильтрациялық қасиеттері төмен мұнай кен орындарының игерілу тиімділігін жоғарлатудағы әлемдік деңгейде алға қойылған міндеттердің бірі болып саналады.

Бүкіл әлем бойынша, мұнай газ өндіруші компаниялар ортасында мұнайбергіштікті арттыру және мұнай өндіруді қарқындату мақсатында өнімді қабаттарға әсер ету әдістерінің қолданылуына қызығушылық қарқынды түрде өсуде.

Қазіргі уақытта мұндай технологиялардың саны жүзден асады, бірақ соған қарамастан, ұңғыманың шеген тізбегіне кері әсерін төмендету, құнын арзандату, қолданылған әдістің ұзақ мерзімге сақталуы, ұңғыма шығымын төмендетуші әртүрлі факторларға кешенді түрде әсер ету сияқты мақсаттарға сәйкес ескі әдістерді жетілдіру және жаңа әдістерді ойлап табу әлі жалғасып келеді.

Қарапайым, дәстүрлі әдістерді қолдану кезіндегі мұнайбергіштіктің орташа пайызы барланған қордың 25-40 пайызын құрайды.

Ал мұнайбергіштікті арттырудың әдістерін немесе мұнай өндіруді қарқындатудан бұл көрсеткіш шамамен қосымша 5-35 пайызға дейін өсуі мүмкін. Қазақстандағы мұнайбергіштікті арттыру әдістерінің көптеген түрлері қолданылады. Мысалы қабатты гидравликалық тәсілмен жару, ұңғылар мен қабаттарды акустикалық әдістермен қалпына келтіру, өнімді қабатқа электромагнитпен әсер ету, гидромеханикалық саңылаулық перфорация, қабатқа бу айдау, ыстық су айдау, қабат ішін өртеу, қабатты газды- динамикалық тәсілмен жару технологиясы т.б. [1]. Мұнайбергіштікті арттыру әдістері мұнай шығымының төмендеу себептері сияқты әртүрлі болып келеді.

Ұңғыманы бұрғылау кезіндегі жұмыстарды жүргізуде мұнай коллекторына бұрғылау ерітіндісінің қалдықтары, бұрғылау шламы енеді, құбыр сыртындағы кеңістікті цементтеу кезінде кеуекті кеңістік цементтің ұсақ бөлшектерімен және бұрғылау ерітіндісінің дисперсті фазасымен бітеліп қалады. Бұдан бөлек кен орынды ұзақ мерзімде пайдалану кезінде, әсіресе қабат қысымы төмендеген кезде, осыған сәйкес мұнай газсызданғанда, қабат салқындағанда және сол сияқты қабатқа оттегі енгенде, қабатта адсорбция процесі жүріп, асфальтті-шайырлы парафин шөгінділерінің тұнба түзуі басталады.

Бұл аталған процестер кейін коллектордағы кеуектердің кальматациясына алып келеді. Сонымен бірге, түп маңы аймағының кальматациясы қабат қысымын ұстап тұру жүйесіндегі және ұңғыманы басуда айдалатын сумен бірге келетін механикалық бөлшектердің шөгуінен және басқа да қоспалардың әсерінен де (саз, тұз, құбырлар коррозиясының өнімдері) болуы мүмкін.

Жоғарыда аталған процесстердің барлығы скин-эффектінің төмендеуіне, ал бұл жағдай өз кезегінде мұнай өндіру көлемінің төмендеуіне әкеледі.

Мұнайдың мөлшерінің төмендеуі қабаттың ұңғымаға жақын жатқан аймақтарындағы қордың бітуіне және алыс жатқан қабаттармен байланыстың төмен болуы, яғни жақсы фильтрациялық каналдардың болмауы және ол алыс жатқан қабаттардағы мұнайдың физикалық, химиялық қасиеттерінің нашар болуына тәуелді.

Аталған мәселелер әртүрлі деңгейде шешімін табуда. Мысалы, ұңғыманы бұрғылауда қазіргі кезде депрессия жағдайында бұрғылау әдістері қолданылады. Алыс жатқан мұнай аймақтарына жетуде горизонталь ұңғымалардың қолданылуы, бүйірлік оқпандардың бұрғылануы т.б. орын алады. Ал ұңғыманың түп маңы аймағындағы өткізгіштікті жоғарлату үшін гидравликалық әдіспен жарылыс жасау, газодинамикалық әдіспен қабатты жару, гидродинамикалық саңылаулық перфорация және қабатты радиалды әдіспен ашу технологиялары қолданылады [1].

Қабатты гидравликалық әдіспен жарудың мәні сұйықтықтың жоғары қысымды күші арқылы қабатта жарықшақтар жасауға негізделген. Алдымен жару сұйықтығымен жасанды жарықшақтар жасалады, кейін жарықшақтар жоғары жатқан қабаттардың ауырлық күшімен қайта бітеліп қалмауы үшін жарықшақтарға сұйықтық пен құм араласқан қоспа айдалады. Құмның салыстырмалы түрде өткізгіштігі жоғары болғандықтан алыс жатқан қабат пен ұңғыма арасында мұнай өткізуші канал ретінде жұмыс істейді. Бірақ қабатты гидравликалық әдіспен жару технологиясы өткізгіштігі жоғары каналдарды кеңейтеді, және бұл әдістен кейін ұңғыманың сулану дәрежесінің жоғарлау қауіпі бар. Ал Қазақстан кен орындарындағы ұңғымалардың көбісі суланған.

Газодинамикалық әдіспен қабатты жару кезінде жанушы тотығушы қоспалар қолданылады. Бұл әдіс қабатқа кешенді түрде әсер етеді, яғни химиялық, физикалық. Сондықтанда бұл әдіс түп маңы аймағындағы жарықшақтар асфальтті-шайырлы парафин шөгінділерімен бітелген жағдайда жақсы қолданысқа ие. Бірақ аталған әдісті жүзеге асыруда шеген тізбегі қатты зақымдалады.

Радиалды бұрғылау әдісі №745 18 маусым 1996 жылы шыққан ҚР мұнай мен газ кен орындарын игерудің біріңғай ережесіне сәйкес күрделі жөндеудің және ұңғыны жаңартудың әдісі болып саналатын. Ал енді 2011 жылдың 13 наурызында шыққан №123 қаулысына сәйкес бұл мәселе қайта қарастырылып ұңғыманың түп маңы аймағына және қабаттың ұңғыма маңы бөлігіне әсер ету бойынша жұмыстар ұңғыманы күрделі жөндеу немесе ағымдағы (жер асты) жөндеу жұмыстарына жатпайтыны көрсетілген. Сондықтан радиалды бұрғылау әдісі мұнайбергіштікті арттыру әдісіне жатады [1].

Радиалды бұрғылау әдісінің қысқаша алғанда тік ұңғымадан бүйірлік каналдар (оқпандар) бұрғылауға негізделген. Бұрғыланған каналдардың диаметрі 20-50 мм арасында, ал ұзындығы 100-150 м ге дейін жетеді.

Радиалды бұрғылау жүйесінің артықшылықтарына мыналар жатады: [2].

- шығымы төмен ұңғымалардың шығымын жоғарлату;

- айдау ұңғымасындағы су шығынының көрсеткіштерін жақсарту;

- қабаттың сулану процесін баяулату;

Қабатты радиалдық түрде ашу технологиясы Rad Tech International атты американдық компаниясы шығарған. Патент иегері Хейк Джелема. Бұл технология алдымен АҚШ пен Колумбияда, кейінірек Канада, Боливия, Аргентина, Чили және Таяу Шығыста қолданылды [3].

Радиалды перфорациялау (бұрғылау) технологиясы Ресейде алғаш рет 2002 жылы қолданылды. Алғашқы тәжірибилер бірден жақсы нәтиже берген соң, 2005 жылы Татарстанда РВ-пласт кәсіпорны ашылды.

Технолгияның мәні. Алғашында бұл технология шығымы аз, қызмет көрсету мерзімі аяқталған, немесе өнімі біртіндеп төмендеп келе жатқан ұңғымалар үшін арналған еді (яғни қабатта мұнай қоры бар, бірақ ол мұнай қорымен байланыс жоқ, тік ұңғымаларға арналған еді).

Ұңғымалардың тоқырау кезеңі сияқты көптеген жағдайларда компаниялар сол ұңғымаларды өнімінің қалпына келуіне ақша шығындағысы келмей, басқа кен орындарға ауысып кетеді.

Бірақ қазіргі кезде технология тік ұңғымалардан мұнай өндіруді қарқындатуға бағытталған. Бұл технология горизонталь бұрғылауға ұқсас келетін альтернативті әдіс. Горизонтальді бұрғылау технологиясы өте қымбат. Бірақ кейін АҚШ та тесттен өткеннен кейін бұл жүйені ұңғыманы стандартты түрде аяқтауда, химиялық өңдеулерде кеңінен қолданыс тапты.

Радиалды бұрғылау технологиясы мынандай жағдайда қолданылды:

-ұңғымалардың өнімді қабаттарын (карбонатты қабаттарды) тереңірек ашу үшін

-өндіруші ұңғымалардың цементтелмеген терригендік қабаттарында, қабаттың түп маңы аймағында көптеген оқпандармен ашу;

- тампонаждық материалдардың үлкен қысымының әсерінен оқшауланған қабаттарды ашу;

- Ағынды сулармен ластанған, терригендік қабаттардағы ұңғымаларды ашу үшін.

Жалпы алғанда бұл технология өнімді қабаттардағы дренаждық аймақты кеңейтуге және тиімді жолға қоюға бағытталған. Радиалды бұрғылау суды айдау каналдарының қажетті бағыттарын қалыптастыру үшін және геологиялық барлау жұмыстарында қолданылады.

Технологияның жұмыс істеу принципі қатты тау жыныстарды гидро-эрозиялық әдістермен бұрғылауға, бұзуға негізделген. Радиалды бұрғылау басталмастан бұрын ұңғыманы ағымдағы жөндеу бригадасы ұңғыманы дайындау жұмыстарын жүргізеді, яғни жер асты жабдықтарын көтереді, пайдалану тізбегін шаблондайды.

Бағыттаушы гусак (ұңғыма тереңдігі 2500 м –ге дейін болғанда( немесе гусак орнатылған әйнектер ұңғыма тереңдігі 2500м-ден жоғары болғанда) ұңғымаға бекітіледі.

Ұңғыма парафинмен және басқа да шөгінділерден тазарғаннан соң, қабатты ашу аралығында ауытқытушы башмак түсіріледі. Ауытқытушы башмактың, фрезаның өтуіне арналған арнайы каналы және гидромониторлық ұштығы бар қорапқа ие.

Осыдан соң тізбекте қабат терезесін фрезалайтын қондырғы жинақталады. Иілімді құбыр арқылы ұңғымаға түсірілетін, 100 айн/мин жиілікте жұмыс істейтін, БЗД-ны қозғалысқа келтіретін фрезаның көмегімен пайдалану тізбегінде тесіктің фрезалануы жүзеге асырылады. Ары қарай тиімді құбыр арқылы ұңғымаға қабатты ашуға арналған жинақ (компоновка) түсіріледі (1-сурет).

1 сурет.Қабатты радиалды ашуға арналған жабдықтар кешені [3].

Жинақ (компоновка) – гидромониторлық ұштықтан және жоғары қысым қораптан тұрады. Жоғары қысым қорабы мен иілімді құбыр бойымен гидромониторлық ұштыққа сұйықтық беріледі. Бұл сұйықтық ағыны тау жынысын бұзып, реактивті тартылыс есебінен компоновканың қабат ішінде қозғалысын жүзеге асырылады.

Тесіктің өлшемі қабатқа шланганың кіру жылдамдығына байланысты орташа алғанда диаметрі 25-50 мм. Радиалды бұрғылау жер бетінен басқарылады, яғни иілімді құбырдың керілуі бойынша ( терең емес ұңғымаларда) және құбыр салмағының датчиктері бойынша (инжектормен жұмыс істегенде). Бір каналды өту уақыты 100-метрді 20-30 минут. Радиалды оқпандардың саны технология бойынша шектелмеген.

Аталған операцияларды аяқтаған соң СКҚ – ауытқытушы башмакпен бірге көтереді, кейін мұнайды өндіру жабдықтарын түсіреді де, ұңғыманы іске қосады. Бұл процесс 2-4 тәулікті құрайды (2-сурет).

а ә б

2-сурет. Технологияның жұмыс істеу принципі. Жұмыс кезеңдері [3].

а -жинақты ұңғымаға түсіру, ә- шеген тізбегін фрезалау, б-өнімді қабатты ашу

Радиалды бұрғылау қолданылатын ұңғыманы таңдау негізінен қарастырылған ұңғыманың механикалық күйіне және өндірістік потенциалына тәуелді. Радиалды бұрғылауға арналған кандидат-ұңғыманы таңдау кезінде мынандай параметрлер қолданылады. [4].

1. Механикалық параметр

1.1 Тізбектің өлшемі. Пайдалану тізбегінің сыртқы диаметрі 5-1/2 ден жоғары және номинал диаметрі 4-1/2 болатын ашық оқпандар.

1.2 Шегендеу тізбегінің саны. Радиалды бұрғылау жүйесінің қазіргі кездегі жүйесі бір тізбекте бір тесікті ғана жасай алады. Бірнеше шеген тізбегін фрезалау мүмкін емес.

1.3 Тізбектің маркасы. Вольфрам карбидінен жасалған қашау арқылы бұрғылауды N80 (ресей жіктемесінде «Д» категориясы) немесе одан да төмен маркалы шегендеу тізбектерінде ғана жүзеге асыруға болады.

1.4 Тізбек қабырғасының қалыңдығы. Шегендеу тізбегінің максималды қалыңдығы 10 мм-ден аспауы қажет.

1.5 Тізбек сыртындағы цемент тасы тізбекке жақсы бекітілуі қажет. Егер ұңғыманың цементтелуі нашар болған жағдайда гидравликалық жуу кезінде ауытқулар болып, қиындықтар туғызуы мүмкін. Цементтелу сапасы әдетте акустикалық бақылау әдісі (АКЦ- акустический контроль цементирования скважин-
well cementation acoustic control ) арқылы анықталады.

1.6 Ұңғыманың көлбеулігі. Радиалды бұрғылау гравитация эффектісін пайдаланатын болғандықтан, ұңғыманың көлбеулігі 60⁰ градустан аспауы қажет.

1.7 Ұңғыманың тереңдігі. Қазіргі кездегі радиалды бұрғылау жүйесі бойынша алғанда ұңғыманың тереңдігі 3000 м аспауы қажет.

1.8 Ұңғымадағы шурф. Шайылған шламның тұнуы үшін ауытқытушының астындағы шурф тереңдігі 10 м-ден кем болмауы қажет.

1.9 Ұңғыма түбіндегі температура 120⁰С ден аспауы қажет.

1.20 Ұңғыма түбіндегі қысым түптік қысым 44,81 МПа дан аспауы қажет. (фунт 1 кв дюимге)

2. Қабаттық және геологиялық параметрлер

2.1 Көлбеу қабаттардың құлау бұрышы үлкен қабаттар радиалды бұрғылауға келмейді. Әсіресе кеуектілік өзгерген жағдайда радиалды бұрғылау тиімсіз.

2.2 Сәйкестіксіз қабаттану. Фациялды өзгерістер, қабаттардың ұштасуы (выклинвание), сәйкестіксіз қабаттану әдетте радиалды бұрғылау процесінің тежелуіне немесе толық тоқтауына алып келеді.

2.3 Минералдық. Қарбонатты тау жыныстар мен құмдардағы әктастық немесе кремнилік минералдылық нөлдік кеуектіліктің себебі болуы мүмкін.

2.4 Борпылдақ қабаттар. Борпылдақ қабаттарды жуу тау жыныстардың толығымен алып келеді де жуушы жинақтың (компоновканың) қозғалуына кедергі болады.

2.5 Эвопориптер. Тұздар, гипстер және ангидридтер гидромониторлық ағынның енуіне берілмейді.

Сәйкес келетін ұңғыма таңдалған соң радиалды бұрғылау мынандай тәртіппен жүргізіледі [4].

1. Ұңғыманы басады (глушение), ұңғыманы күрделі жөндеуге арналған қондырғыны орнатады. Құбырларды көтереді.

2. Ұңғымаға қырғыш пен шегендеуші құбырларға арналған шаблон түсіріледі

3. Сораптық компрессорлық құбырға ауытқушыны бекітіп, қажетті тереңдікке түсіреді.

4. Ауытқытушыны бағыттау жұмыстары (қажет болған жағдайда)

5. Иілімді сораптық компрессорлық құбырды және тұрақты монтаждау

6. Фрезаны түсіру және тізбекте тесік жасау (терезе)

7. Ұңғымаға иілмелі сораптық компрессорлық құбырлар мен 100 м иілмелі шлангаға бекітілген басында ұштығы бар жинақты (компоновка) ұңғымаға түсіру

8. Диаметрі 50 мм ұзындығы 100 м болатын оқпанды бұрғылау

9. Ауытқытушыны 90 градусқа бұру

10. 6-9-шы пункттерде көрсетілген жұмыстарды қайталау, яғни 4 оқпан бұрғыланады.

11. Ауытқытушыны екінші деңгейге көтеру

Соңғы процедура қанша деңгей қажет болса сонша рет қолдануға болады. Карбонатты тау жыныстарда радиалды бұрғылау әдісінен кейін 10 % тік немесе 15 % тұз қышқылының ерітіндісімен жуып жіберсе болады. [4].

Жалпы алғанда технология өнімді қабаттардағы дренаждық аймақты кеңейтуге және тиімді жолға қоюға бағытталған. Бұл технология сонымен бірге ауыр мұнайларды өндіруге кеңінен қолданылады. Ұңғымаға пароциклдік технологиямен әсер етуге радиалды оқпандар үлкен аймақтарды қыздыруға мүмкіндік береді. (қарапайым режимдегі процесспен салыстырғанда).

Батыс Қазақстанның көптеген мұнай кенорындары (Кенкияк, Қаражамбас сияқты кенорындар) өндірілуі қиын шоғырларға жатады және радиалды бұрғылау технологиясының қолданылуы, яғни ұңғыманың айналасында бүйірлік жоғары өткізгішті каналдар жасау қабаттарды игерудің тиімділігін жоғарлатуы мүмкін.

Қолданылған әдебиеттер

1.С_ Курмангалиева. Налоговый аспект проблемы применения методов повышения нефтеотдачи пластов и интенсификации добычи нефти – 2011 zakon.kz

2. Асилбеков Б.К. Моделирование повышения нефтеотдачи пластов способом радиального бурения. Алматы, 2009.

3. В.Сушко. Комплекс для радиального вскрытия пласта. УП «Новинка»

4. Tethys Petroleum: Опыт применения технологии радиального бурения: Северный Уртабулак 2010 www.rogtecmagazine.com