Бурение с контролируемым давлением: обзор, моделирование и пример из практики

Бурение с контролируемым давлением (Managed Pressure Drilling, MPD) определяется Международной ассоциацией буровых подрядчиков (IADC) как «адаптивный процесс бурения, используемый для точного контроля профиля аннулярного давления по всей стволовой колонне». Оно направлено на обеспечение более безопасного и эффективного бурения углеводородных скважин посредством применения автоматизированных затворов (chokes) для управления профилем давления ствола и поддержания постоянного давления на забое (constant bottomhole pressure, CBHP) в заданной опорной точке. С момента своего появления MPD приобрело значительную популярность благодаря многочисленным преимуществам. Хотя MPD особенно предназначено для бурения скважин с узким давленческим окном, оно способствует снижению различных рисков бурения и уменьшению проблем, связанных со стволом скважины, вызванных отклонениями давления, таких как приёмы (kicks), потеря циркуляции, застревание колонны, нестабильность стенок ствола и обрывы инструментов (twist-offs). Также показано, что MPD улучшает производительность бурения и увеличивает скорость проходки (rate of penetration, ROP) за счёт снижения давления жидкости на забое. MPD может повысить экономическую эффективность скважины за счёт сокращения непроизводительного времени (non-productive time, NPT). В основе операций MPD лежит гидравлическое моделирование, которое собирает эксплуатационные параметры скважины и рассчитывает профиль давления вдоль ствола. В литературе представлены многочисленные реологические модели, каждая со своими допущениями, упрощениями и преимуществами. В статье рассматривается технология MPD, приводятся различные успешные практические примеры её применения и обсуждаются экономические и безопасностные преимущества MPD для буровой отрасли. В основной части работы две MPD-скважины, пробуренные с использованием инструмента pressure-while-drilling (PWD), используются для сравнения замеров давления в забое, полученных инструментами PWD, с предсказаниями различных гидравлических реологических моделей. После оценки точности каждой модели наиболее надёжная модель применяется для параметрического анализа влияния различных параметров бурения (обороты двигателя, RPM; скорость проходки, ROP; расход циркуляционной жидкости и свойства промывочной жидкости) на профиль давления в скважине. Результаты примеров из практики показывают, что гидравлическое моделирование может служить достаточно точной альтернативой дорогостоящим инструментам PWD для прогнозирования давления в забое. Также показано, что, хотя ROP существенно влияет на давление из‑за увеличения содержания обуривания в промывке, RPM является ещё одним критическим параметром, которого нельзя упускать из виду.