Результат интеллектуальной деятельности: Способ разбуривания скважинного оборудования с применением гибкой трубы

Изобретение относится к ремонту скважин, в частности к способам для разбуривания скважинного оборудования: пробок, пакеров, муфт ступенчатого цементирования, клапанов-отсекателей, башмаков эксплуатационных колонн скважин.

Известен способ углубления забоя скважины с использованием эффекта «БИТ» с компоновкой низа бурильной колонны (заявка на изобретение №2010102350, МПК Е21В 4/02, опубл. в бюл. №21 от 27.07. 2011 г.), включающий долото, винтовой забойный двигатель (ВЗД), утяжеленные бурильные трубы (УБТ), бурильные трубы с промывкой жидкостью. Для увеличения механической скорости проходки максимально увеличивают гидравлическую силу на долото от перепада давления на нижнем конце колонны бурильных труб в долоте и в гидравлическом забойном двигателе путем использования равнопроходных бурильных труб с наружной высадкой с приваренными замками с максимальным внутренним диаметром, близким внутреннему диаметру тела труб с соотношением диаметра долота Д_д к наружному диаметру бурильных труб Д_{б.т. наружн.} Д_д:Д_{б.т. наружн.} = 1,5:1,7, УБТ используют с внутренним диаметром не меньше внутреннего диаметра бурильных труб и в соотношении: Д_д:Д_у._{б.т. наружн.} = 1,2:1,3, при этом долотные насадки подбирают из расчета создания максимального допустимого давления в системе нагнетания буровых насосов, а нагрузку на долото создают весом растянутой гидравлической силы от перепада давления на нижней части колонны бурильных труб и сжатой их частью. Нагрузку на долото создают весом растянутой гидравлической силы от перепада давления на нижней части колонны бурильных труб и сжатой их частью, а в качестве дополнительного волнового разделителя между УБТ и бурильной трубой устанавливают 25 м легкосплавных бурильных труб из сплава Д16Т с протекторным утолщением и с внутренним проходным отверстием не меньше проходного отверстия бурильных труб.

Недостатками способа являются:

- во-первых, низкая эффективность разбуривания цементного моста ввиду отсутствия динамических нагрузок на долото и высокого коэффициента трения колонны труб о внутренние стенки скважины;

- во-вторых, низкая надежность, так как при наращивании бурильных труб ВЗД забивается шламом и грязью вследствие их оседания, что приводит к отказу ВЗД в работе с последующим подъемом и ревизией ВЗД;

- в-третьих, высокие нагрузки, создаваемые на колонну труб, вследствие увеличения гидравлической силы на долото от перепада давления на нижнем конце колонны бурильных труб в долоте и в гидравлическом забойном двигателе путем использования равнопроходных бурильных труб с наружной высадкой с приваренными замками с максимальным внутренним диаметром;

- в-четвертых, низкая механическая скорость проходки при разбуривании, обусловленная потерей времени на наращивание колонны труб и остановку циркуляции;

- в-пятых, ограниченные функциональные возможности ввиду невозможности проработки и шаблонирования ствола скважины после углубления забоя;

- в-шестых, сложная технология реализации, связанная с применением УБТ, волнового разделителя и легкосплавных бурильных труб из сплава Д16Т с протекторным утолщением.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ разбуривания цементного моста в скважине с помощью гидродинамического устройства (патент RU №2007535, МПК Е21В 4/02, опубл. 15.02.1994 г.). Согласно данному способу колонну бурильных труб с ВЗД и долотом спускают в скважину до касания долотом верхней поверхности цементного моста или разбуриваемого скважинного оборудования, подлежащего разбуриванию, приподнимают колонну бурильных труб с долотом над цементной пробкой, затем создают циркуляцию закачкой промывочной жидкости по колонне бурильных труб через гидродинамическое устройство, долото и межколонное пространство скважины в желобную емкость, производят разбуривание цементного моста в скважине, извлекают колонну бурильных труб с гидродинамическим устройством и долотом из скважины.

Недостатками способа являются:

- во-первых, низкая эффективность разбуривания скважинного оборудования ввиду отсутствия динамических нагрузок на долото и высокого коэффициента трения колонны труб о внутренние стенки скважины;

- во-вторых, низкая надежность реализации способа, связанная с высокой вероятностью прихвата колонны труб в скважине разбуренным шламом. Кроме того, при наращивании колонны труб вследствие остановки ВЗД он забивается оседающим шламом и грязью;

- в-третьих, ограниченные функциональные возможности, так как при реализации способа невозможны проработка и шаблонирование скважины в интервале разбуренного цементного моста в скважине. Для этого необходимы дополнительные спускоподьемные операции;

- в-четвертых, низкая механическая скорость проходки при разбуривании, обусловленная потерей времени на наращивание колонны труб и остановку циркуляции.

Техническими задачами изобретения являются повышение эффективности и надежности реализации способа, расширение функциональных возможностей способа при разбуривании скважинного оборудования, а также увеличение механической скорости проходки.

Поставленные технические задачи решаются способом разбуривания скважинного оборудования с применением гибкой трубы, включающим сборку колонны труб с винтовым забойным двигателем - ВЗД и фрезой-долотом, спуск в скважину колонны труб с ВЗД и фрезой-долотом до достижения разбуриваемого скважинного оборудования, создание циркуляции закачкой промывочной жидкости по колонне труб через забойный двигатель, фрезу-долото и межколонное пространство в желобную емкость скважины, разбуривание скважинного оборудования, извлечение колонны труб с забойным двигателем и фрезой-долотом из скважины.

Новым является то, что в качестве колонны труб применяют гибкую трубу - ГТ, на устье скважины на нижний конец колонны ГТ сверху вниз монтируют ВЗД, осциллятор, фрезу-долото, спускают колонну ГТ в скважину со скоростью 15 м/мин с разгрузкой не более 10000 Н и расхаживанием через каждые 50 м без закачки промывочной жидкости до достижения скважинного оборудования, подлежащего разбуриванию, затем приподнимают колонну ГТ на 15 м, запускают ВЗД закачкой промывочной жидкости в колонну ГТ при давлении на насосном агрегате 15,0-20,0 МПа с расходом для работы ВЗД и созданием циркуляции, далее начинают спуск в скважину колонны ГТ со скоростью 2 м/мин до достижения верхнего интервала скважинного оборудования в скважине, после чего разбуривают скважинное оборудование фрезой-долотом, не превышая максимально допустимую нагрузку на фрезу-долото и не превышая максимально допустимый дифференциальный перепад давлений, в случае превышения одного из двух показателей поднимают ГТ с ВЗД, осциллятором и фрезой-долотом на устье скважины на ревизию, при необходимости меняют ВЗД или фрезу-долото, вновь спускают в скважину колонну ГТ с ВЗД, осциллятором и фрезой-долотом и продолжают разбуривание, по окончании разбуривания скважинного оборудования прорабатывают внутренние стенки скважины в интервале разбуренного скважинного оборудования трехкратным спуском и подъемом колонны ГТ со скоростью 2 м/мин, не прекращая циркуляции промывочной жидкости, поднимают колонну ГТ со скоростью 5 м/мин на 400 м выше верхнего интервала разбуриваемого скважинного оборудования, останавливают закачку промывочной жидкости и производят технологическую паузу в течение 2 ч для отстоя шлама, при этом во время технологической паузы расхаживают ГТ через каждые 20 мин, затем шаблонируют эксплуатационную колонну скважины спуском колонны ГТ с ВЗД, осциллятором и фрезой-долотом без закачки технологической жидкости до глубины на 20 м ниже нижнего интервала разбуренного скважинного оборудования в скважине, после чего извлекают колонну ГТ с ВЗД, осциллятором и фрезой-долотом.

На чертеже изображен предлагаемый способ разбуривания скважинного оборудования с применением ГТ.

Предлагаемый способ реализуют следующим образом.

В качестве колонны труб применяют ГТ 1, например, диаметром 44,45 мм. На устье скважины на нижний конец колонны ГТ 1 сверху вниз собирают ВЗД 2, например, марки Д-106.7/8.33, осциллятор 3, фрезу-долото 4, например, диаметром 144 мм.

Спускают колонну ГТ 1 в скважину 5, закрепленную эксплуатационной колонной диаметром 168 мм с толщиной стенки 9 мм, т.е. с внутренним диаметром скважины 168 мм - (9 мм ⋅ 2)=150 мм, со скоростью 15 м/мин и разгрузкой не более 10000 Н = 1 т с расхаживанием через каждые 50 м без закачки промывочной жидкости до достижения верхнего интервала 6 скважинного оборудования 7, подлежащего разбуриванию.

В скважине 5 в интервале L=1150-1175 м сверху вниз находится скважинное оборудование 7, подлежащее разбуриванию: муфта ступенчатого цементирования, клапан-отсекатель низа колонны и башмак эксплуатационной колонны.

Расхаживание колонны ГТ 1 производят в процессе спуска через каждые 50 м трехкратным подъемом колонны ГТ 1 вверх на 2 м от интервала нахождения фрезы-долота 4 в скважине 5 и спуском в данный интервал. Таким образом, в интервалах 50, 100, 150, 200 м и т.д. до достижения верхнего интервала 6 (на глубине 1150 м) скважинного оборудования 7 в скважине 5 через каждые 50 м производят подъем три раза (до интервала 48, 98, 148, 198 м) и спуск (в интервалы 50, 100, 150, 200 м) колонны ГТ 1 соответственно.

После достижения верхнего интервала 6 разбуривамого скважинного оборудования 7 приподнимают колонну ГТ 1 на высоту 1₁=15 м выше верхнего интервала 6.

Запускают ВЗД 2 закачкой промывочной жидкости в колонну ГТ 1, например пресной воды плотностью 1000 кг/м³ с добавлением 0,1% поверхностно-активного вещества МЛ-81Б, при давлении на насосном агрегате 8, равном Р=15,0 МПа, и с расходом для работы ВЗД 2, создают циркуляцию промывочной жидкости по колонне ГТ 1 через ВЗД 2, осциллятор 3, фрезу-долото 4 и межколонное пространство 9 в желобную емкость 10 скважины 5.

Для каждого типа ВЗД расход подбирают согласно инструкции по эксплуатации или паспорту на ВЗД. Согласно инструкции по эксплуатации для ВЗД марки Д-106.7/8.33 расход составляет 6-12 л/с.

Далее начинают спуск в скважину 5 колонны ГТ 1 со скоростью 2 м/мин до достижения верхнего интервала 6 (на глубине 1150 м) скважинного оборудования 7.

Затем разбуривают скважинное оборудование 7 фрезой-долотом 4 в интервале 1150-1175 м с расходом 6-12 л/с, не превышая максимально допустимую нагрузку на фрезу-долото и не превышая максимально допустимый дифференциальный перепад давлений. Оба этих показателя указаны в инструкции по эксплуатации или паспорте на ВЗД.

В процессе разбуривания скважинного оборудования 7 осциллятор 3 создает динамическую нагрузку на фрезу-долото 4 путем осцилляции низкочастотных продольных колебаний, снижающих коэффициент трения колонны ГТ 1 о внутренние стенки скважины 5.

Согласно инструкции по эксплуатации для ВЗД марки Д-106.7/8.33 максимально допустимая нагрузка на фрезу-долото составляет 100000 Н=10 т, а максимально допустимый дифференциальный перепад давлений Р_д=4,6 МПа.

Дифференциальный перепад давлений - это разница между рабочим давлением Р_р и давлением холостого хода (Р_х) ВЗД:

Р_д=Р_р-Р_х,

где Р_х - давление холостого хода ВЗД (при запуске ВЗД), например, 15 МПа;

Р_р - давление рабочего хода ВЗД (при разбуривании).

Подставляя в формулу:

4,6 МПа=Р_p-15,0 МПа;

Р_р=15,0 МПа + 4,6 МПа=19,6 МПа.

В случае превышения одного из этих показателей, так при разбуривании скважинного оборудования 7 давление на насосном агрегате 8 повысилось на Р_д1=5,5 МПа, а так как при запуске ВЗД 2 давление на насосном агрегате составляло 15,0 МПа, то Р_р1=15,0 МПа + 5,5 МПа = 20,5 МПа.

Происходит превышение максимально допустимого дифференциального перепада давления Р_д1 больше Р_д, т.е. 5,5 МПа больше чем 4,6 МПа.

Превышение нагрузки на фрезу-долото 4 (свыше 10 т) так же, как и превышение дифференциального перепада давления (4,6 МПа) для данной марки ВЗД 2, приводит к заклиниванию фрезы-долота 4, увеличению износа ВЗД 2 и в конечном итоге к отсутствию механической проходки разбуриванием фрезой-долотом 4 скважинного оборудования 7.

В этом случае извлекают колонну ГТ 1 с ВЗД 2 осциллятором 3 и фрезой-долотом 4 на устье скважины на ревизию. При необходимости меняют ВЗД 2 или фрезу-долото 4, например в результате ревизии выявлен износ фрезы-долота, и заменяют его.

Далее вновь спускают в скважину колонну ГТ 1 с ВЗД 2, осциллятором 3 и фрезой-долотом 4 и продолжают разбуривание скважинного оборудования 7 в интервале 1150-1175 м.

По окончании разбуривания скважинного оборудования 7, о чем свидетельствует снижение давления на манометре насосного агрегата 8 до давления холостого хода ВЗД 2, т.е. как указано выше 15,0 МПа, трехкратным спуском и подъемом колонны ГТ 1 со скоростью 2 м/мин прорабатывают внутренние стенки скважины в интервале разбуренного скважинного оборудования 7 (1150-1175 м), не прекращая циркуляции промывочной жидкости.

Поднимают колонну ГТ 1 со скоростью 5 м/мин на глубину 400 м выше верхнего интервала 6 (1150 м) разбуренного скважинного оборудования 7 в скважине 5, т.е. до глубины 1150 м - 400 м=750 м.

Глубина 400 м получена опытным путем и исключает прихват колонны ГТ 1 в скважине 5 при разубуривании скважинного оборудования 7.

Останавливают закачку промывочной жидкости насосным агрегатом 8, т.е. прекращают циркуляцию.

Производят технологическую паузу в течение 2 ч для отстоя шлама (частиц разбуренного скважинного оборудования 7). Во время технологической паузы расхаживают ГТ 1 через каждые 20 мин.

Расхаживание производят трехкратным подъемом колонны ГТ 1 вверх на 5 м от глубины (750 м) нахождения фрезы-долота 4, т.е. 750 м - 5 м = 745 м с последующим спуском на данную глубину (750 м).

Повышается надежность реализации способа, так как гарантированно исключается прихват колонны ГТ 1 в скважине разбуренным шламом вследствие подъема на безопасную глубину колонны ГТ с ее последующим расхаживанием через каждые 20 мин в течение технологической паузы.

Затем шаблонируют скважину 5 спуском колонны ГТ 1 с ВЗД 2, осциллятором 3 и фрезой-долотом 4 (144 мм) без закачки технологической жидкости на глубину l₂=20 м ниже нижнего интервала 11 разбуренного скважинного оборудования 7, т.е. до глубины 1175 м + 20 м = 1195 м.

При реализации предлагаемого способа расширяются функциональные возможности, так как за один спуск ГТ 1 после разбуривания скважинного оборудования производят проработку (с циркуляцией промывочной жидкости), что позволяет очистить внутренние стенки скважины от осевшего на них шлама и произвести шаблонирование (без циркуляции промывочной жидкости) скважины в интервале разбуренного скважинного оборудования. Это исключает дополнительные спускоподъемные операции.

После чего извлекают колонну ГТ 1 с ВЗД 2, осциллятором 3 и фрезой-долотом 4.

Повышается эффективность разбуривания скважинного оборудования 7, так как осциллятор 3 создает динамическую нагрузку на фрезу-долото 4 путем осцилляции низкочастотных продольных колебаний, снижающих коэффициент трения колонны ГТ 1 о внутренние стенки скважины 5, благодаря чему увеличивается нагрузка непосредственно на фрезу-долото 4 и снижается усилие на колонну ГТ 1, создаваемое с устья скважины.

В предлагаемом способе благодаря применению ГТ 1 и осциллятора 3 механическая скорость проходки увеличивается в 2-3 раза по сравнению с работами с использованием бурильной колонны труб так, как описано в прототипе, в связи с чем исключаются потери времени на наращивание колонны труб и остановку циркуляции, снижаются финансовые затраты на разбуривание скважинного оборудования 7.

Предлагаемый способ разбуривания скважинного оборудования с применением гибкой трубы позволяет:

- повысить эффективность и надежность реализации способа;

- расширить функциональные возможности способа;

- увеличить механическую скорость проходки разбуриваемого скважинного оборудования.