Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ УТЕЧКИ

Изобретение относится к области бурения в нефтяной и газовой промышленности при строительстве скважин, в частности к способам определения предотвращения осложнений в виде поглощений бурового раствора и тампонажных жидкостей.

Известен способ определения порового давления в процессе бурения (Авторское свидетельство №1546622 Е21С 47/00 от 20.04.1988 г.), включающий определение на устье скважины суммарной площади промывочных отверстий долота и его диаметра, и подсоединение его к квадратной штанге. Затем определяют плотность бурового раствора, включают закачивающие буровой раствор насосы и регистрируют их производительность. Определяют скорость истечения бурового раствора из промывочных отверстий долота, после спуска долота на забой определяют осевую нагрузку на долото и частоту его вращения. Определяют механическую скорость проходки на текущей глубине скважины. Градиент порового давления определяют из математического выражения.

Недостатком известного способа является то, что он предназначен для определения поровых давлений, а не пластовых, кроме этого в расчетной зависимости имеется несколько опытных коэффициентов, требующих идентификации при изменении условий бурения, что снижает точность и оперативность.

Наиболее близким по технической сущности является способ определения пластовых давлений в процессе бурения (Патент №2140536, E21B 47/00, E21B 47/06, опубл. 27.10.1999 г.), включающий спуск долота в скважину на бурильных трубах до цементного стакана, разбуривание цементного стакана, разбуривание башмака обсадной колонны, бурение скважины, герметизацию затрубного пространства, закачивание бурового раствора в трубы с фиксированием давления с построением графика зависимости прироста давления от объема закачанного в трубах раствора, и по точке начала отклонения линии графика от прямой определяют давление на глубине начала поглощения, а по его значению определяют пластовое давление на этой глубине.

Недостатком данного способа является то, что фиксируемое давление закачки бурового раствора в трубы недостоверно, т.к. башмак предыдущей колонны располагается в плотных и непроницаемых пластах. В данном случае методика подразумевает определение давления утечки, а не определение пластового давления. Таким образом, при дальнейшем бурении появляется ошибка в интерпретации результатов сопоставление скорости бурения и предыдущего замера пластового давления (что на самом деле есть давление утечки).

Задачей данного изобретения является определение геологической информации о градиенте пластового давления для предупреждения поглощения бурового раствора при цементировании (при высоком гидростатическом давлении столба цементного раствора), а также оценки возможности цементирования скважины в одну ступень и сокращения дополнительных затрат на бурение скважин.

Поставленная задача достигается тем, что предлагаемый способ определения давления утечки с целью прогнозирования поглощения при бурении скважин, включающий спуск долота в скважину на бурильных трубах до цементного стакана, разбуривание цементного стакана, разбуривание башмака обсадной колонны, бурение скважины, герметизацию затрубного пространства, закачивание бурового раствора в трубы с фиксированием давления с построением графика зависимости прироста давления от объема закачанного в трубах раствора.

Новым является то, что после разбуривания башмака обсадной колонны бурение производят на глубину 1-3 м, перед закачиванием бурового раствора в трубы проводят промывку скважины в объеме кольцевого пространства скважины, а фиксируемое давление при закачке ступенчато повышают с интервалом 0.2-0.5 МПа, в диапазоне 1-5 минут, определение давления начала утечки на данной глубине производят по точке начала нарушения линейной зависимости прироста давления в скважине от закачанного объема, а также данную опрессовку необходимо производить при каждом подъеме компоновки бурильной колонны.

Указанная совокупность существенных признаков позволяет в соответствии с полученными реальными давлениями подобрать цемент необходимый системы и плотности для обеспечения прочности и достижения высоты подъема цемента согласно проекту.

Сущность изобретения заключается в следующем:

После спуска долота в скважину на бурильных трубах до цементного стакана производят его разбуривание и разбуривание башмака с углублением на 1-3 м. В башмаке произвести промывку в объеме не менее кольцевого пространства с целью разрушения структуры бурового раствора. Путем закачки в бурильные трубы бурового раствора поднять давление до значения давления опрессовки цементного камня за последней спущенной колонны с учетом изменения плотности жидкости опрессовки. Далее поднимать давление плавно, ступенчато с шагом 2-5 кг/см². После каждого повышения давления выдерживать около 1 минуты для выравнивания давления в трубном и кольцевом пространстве. На основе данных таблицы постоянно отслеживать линейность изменения давления в стволе в соответствии с закаченным объемом, вести учет закачанного раствора. По истечению 1-5 минут производить фиксирование давления в трубном и кольцевом пространстве с заполнением таблицы (рисунок 1). Определить давление начала утечки по стволу (максимальное давление). Остановить работы при регистрации изменения линейности графика давления от закачанного объема (рисунок 2). Стравить давление в скважине до 0 кг/см² и замерить объем отданного бурового раствора, сравнить с объемом закачанного.

Опрессовку необходимо производить по мере углубления при каждом подъеме. Сопоставить полученные данными с ожидаемым давлением на забой при цементировании колонны с целью предотвращения ГРП пород при цементировании и учете при планировании будущих скважин для недопущения поглощений бурового раствора, связанных с превышением давления ГРП для каждого интервала.

Применение данного способа позволяет в соответствии с полученными реальными давлениями подобрать цемент необходимой системы и плотности для обеспечения прочности и достижения высоты подъема цемента согласно проекту. Появляется уточненная геологическая информация о градиентах, которая будет использована при планировании будущих скважин и принятия заблаговременных технологических решений с целью предупреждения поглощений.

Экономический эффект достигается за счет обоснованного отказа от применения УСЦ (устройство ступенчатого цементирования), а именно экономии на суточной ставке бурового станка и отказа от оборудования УСЦ. Также положительный экономический эффект достигается при прогнозировании зон поглощения, если учесть что катастрофические зоны поглощения, как правило, довскрываются с неоднократной установкой кольматирующих пачек и последующим их закреплением цементным мостом. Эффективность данного изобретения была подтверждена многократными практическими результатами.

Пример

При очередной опрессовки открытого ствола на глубине 3519 м не было достигнуто ранее определенное максимальное давление опрессовки ствола (утечки):

Ргрп проект = G*h,

где G - градиент гидроразрыва (из проекта), атм/100 м;

h - глубина интереса, м;

Ргрп проект = 0,0208*3519 = 732атмРгрп факт = ρ*g*h+Руст;

где ρ - плотность бурового раствора, г/см³;

g - постоянная ускорения свободного падения м/с²;

h - глубина интереса, м;

Ргрп факт = 1,26*9,81*3519/100 + 42 = 476 атм.

Расчетное давление на этой глубине при цементировании = (1,52*9,81*2069 + 1,26*9,81*1450)/100 = 488 атм,

ге 2069 - длина цементного столба плотностью 1,52 г/см³ по вертикале над зоной интереса;

1450 - длина столба бурового раствора плотностью 1,52 г/см³ по вертикале над зоной интереса.

Из расчетов видно, что при цементировании произошло бы ГРП пород на данной глубине и, как следствие, недоподъем цемента. Применение данного способа позволил в соответствии с полученными реальными давлениями, после согласования с проектным институтом подобрать цемент необходимой системы и плотности для обеспечения прочности и достижения высоты подъема цемента согласно проекту. Цементирование прошло штатно.