Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ СТРОИТЕЛЬСТВА СКВАЖИНЫ

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при проходке бурением интервалов пластов с неустойчивыми горными породами.

Известен способ бурения скважины с неустойчивыми глинистыми породами без кавернообразования, включающий углубление ствола скважины долотом в интервале пласта с неустойчивыми глинистыми породами с использованием вязкопластичной промывочной жидкости в ламинарном режиме течения в кольцевом канале ствола скважины (Т.Н. Бикчурин, И.Г. Юсупов, Р.С. Габидуллин. "Исследование влияния различных факторов на режим течения бурового раствора по кольцевому каналу ствола скважины". "Нефтяное хозяйство", 2001 г., №4, стр.26).

Способ не обеспечивает гарантированный ламинарный режим течения в кольцевом канале скважины при проходке долотом интервала пласта с неустойчивыми глинистыми породами, т.к. критическую скорость, при которой происходит переход от ламинарного режима течения к турбулентному, трудно контролировать, а в ряде случаев и невозможно, поскольку в сложных скважинных условиях происходит изменение пластической вязкости бурового раствора, динамического напряжения сдвига.

Наиболее близким к предложенному изобретению по технической сущности является способ проходки неустойчивых глинистых пород при бурении нефтяных и газовых скважин, например глинистых сланцев, включающий углубление скважины долотом в интервале пласта с неустойчивыми глинистыми породами с использованием вязкопластичной промывочной жидкости в ламинарном режиме течения в кольцевом канале ствола скважины. Для обеспечения гарантированного ламинарного режима течения в кольцевом канале ствола скважины, следовательно, и проходки долотом упомянутого выше интервала без кавернообразования расход промывочной жидкости выбирают на 20÷30% меньше критического расхода, при котором происходит смена ламинарного режима к турбулентному, при этом вязкопластичную промывочную жидкость выбирают с минимально возможной фильтроотдачей (патент РФ №2256762, опубл. 20.07.2005 - прототип).

Недостатком известного способа является трудность определения критического расхода и поддержания ламинарного режима течения в кольцевом канале ствола скважины. Все это приводит к невоспроизводимости ламинарного режима, турбулизации потока промывочной жидкости, появлению кавернообразования и прихватам бурового инструмента при бурении скважины. Кроме того, применение ламинарного режима приводит к существенному замедлению скорости бурения скважины.

В предложенном изобретении решается задача бурения скважины с обеспечением ламинарного режима простыми и доступными решениями за счет введения ограничений свойств промывочной жидкости и режима ее прокачки, а также увеличения скорости бурения скважины.

Задача решается тем, что в способе строительства скважины, включающем бурение скважины в ламинарном режиме прокачки промывочной жидкости для бурения по кольцевому пространству ствола скважины, согласно изобретению направление бурят в ламинарном режиме прокачки промывочной жидкости, обсаживают и крепят направление, кондуктор бурят в турбулентном режиме промывочной жидкости, обсаживают и крепят кондуктор, основной ствол скважины бурят в турбулентном режиме, но за 5-20 м до продуктивного горизонта с неустойчивыми глинистыми породами переходят на ламинарный режим, добуривают скважину до проектной отметки, обсаживают и крепят основной ствол скважины, при этом в качестве промывочной жидкости для ламинарного режима используют жидкость с условной вязкостью не более 50 с, а расход жидкости поддерживают не более 16 л/с при бурении долотом диаметром от 530 до 217 мм, не более 10 л/с при бурении долотом диаметром от 217 мм до 155,6 мм и не более 7 л/с при бурении долотом диаметром от 155,6 до 84 мм.

При проявлении зон с неустойчивыми глинистыми породами при бурении кондуктора эти зоны бурят в ламинарном режиме.

Сущность изобретения

Нарушение устойчивости глинистых пород сопровождается, как известно, осложнениями ствола скважины, обвалами и кавернами. Наличие каверн, особенно между нефтяными и водоносными пластами, снижает качество их разобщения, является причиной притока воды при первичном освоении, а также причиной увеличения процента обводненности продукции пласта в процессе эксплуатации скважины. Каверны в основном образуются при проходке неустойчивых глинистых пород четвертичных отложений, верейского, тульского, бобриковского, кыновского, пашийского горизонтов за счет эрозионного разрушения турбулентным потоком промывочной жидкости. Они приводят к осложнениям - многократным проработкам ствола и прихватам бурильного инструмента. Так, при креплении скважины плотность цементного раствора в интервале каверн снижается с 1850 до 1300 кг/м³. Цементный камень из такого раствора не может служить надежной крепью затрубного канала. Это приводит к серьезным авариям в скважине, сопровождающимся смятием эксплуатационной колонны и ее прихватами, особенно в интервале кыновских глин.

Известные способы бурения скважин в ламинарном режиме трудноосуществимы. По данным воспроизведения прототипа основной трудностью является трудность определения критического расхода и поддержания ламинарного режима течения в кольцевом канале ствола скважины. Все это приводит к невоспроизводимости ламинарного режима, турбулизации потока промывочной жидкости, появлению кавернообразования и прихватам бурового инструмента при бурении скважины. Кроме того, применение ламинарного режима приводит к существенному замедлению скорости бурения скважины. В предложенном изобретении решается задача бурения скважины с обеспечением ламинарного режима простыми и доступными решениями, а также увеличение скорости бурения скважины. Задача решается следующим образом.

Сначала ведут подготовительные работы, заключающиеся в том, что у пробуриваемой скважины выявляют интервалы неустойчивых глинистых пород разрабатываемой нефтяной или газовой залежи по ранее пробуренным скважинам или скважинам разведывательного бурения.

Направление бурят в ламинарном режиме прокачки промывочной жидкости, обсаживают и крепят (цементируют затрубное пространство) направление.

Необходимость применения ламинарного режима при бурении направления вызвана тем, что верхние породы неустойчивы, т.к. имеет место переслаивание глин и песчаников с линзами конгломератов и прослоями известняков. Они слабо сцементированы и подвержены быстрому размыванию. При бурении в турбулентном режиме могут возникнуть незапланированные осложнения, такие как грифоны (циркуляция выходит не на устье скважины, а на расстоянии от устья на 1-20 м). От размыва может провалиться под землю буровой блок.

Кондуктор бурят в турбулентном режиме промывочной жидкости. Применение турбулентного режима увеличивает скорость бурения скважины в целом. При появлении при бурении кондуктора зоны с неустойчивыми глинистыми породами переходят на ламинарный режим бурения для предотвращения осложнений в виде осыпей, обвалов и во избежание аварий типа прихвата бурового инструмента. Обсаживают и крепят (цементируют затрубное пространство) кондуктор.

Основной ствол скважины для повышения скорости бурения бурят в турбулентном режиме, но за 5-20 м до продуктивного горизонта с неустойчивыми глинистыми породами переходят на ламинарный режим, добуривают скважину до проектной отметки, обсаживают и крепят (цементируют затрубное пространство) основной ствол скважины.

В качестве промывочной жидкости для ламинарного режима используют жидкость с условной вязкостью не более 50 с, а расход жидкости поддерживают не более 16 л/с при бурении долотом диаметром от 530 до 217 мм, не более 10 л/с при бурении долотом диаметром от 217 мм до 155,6 мм и не более 7 л/с при бурении долотом диаметром от 155,6 до 84 мм.

Условную вязкость промывочной жидкости определяют согласно РД 39-0147585-232-01 по времени истечения объема жидкости из воронки с калиброванным отверстием.

В результате совмещения турбулентного и ламинарного режима удается ускорить строительство скважины. Обеспечение ламинарного режима достигается простыми и доступными решениями: ограничением свойств промывочной жидкости по показателю условной вязкости и расхода при ее прокачке.

В качестве промывочной жидкости используют глинисто-меловые, полимерглинистые растворы плотностью 1,06-1,60 г/см³.

Пример конкретного выполнения

По ранее пробуренным скважинам выявляют, что интервалы неустойчивых глинистых пород разрабатываемой нефтяной или газовой залежи начинаются в интервалах 1500-1550 м и заканчиваются в интервалах 1550-1600 м по вертикали.

Строят нефтедобывающую скважину глубиной 1800 м по вертикали.

Направление бурят до глубины 150 м долотом диаметром 490 мм в ламинарном режиме прокачки промывочной жидкости, обсаживают и крепят направление. В качестве промывочной жидкости используют глинисто-меловой раствор плотностью 1,50 г/см³ и с условной вязкостью 45 с. Расход промывочной жидкости на устье скважины поддерживают 14 л/с.

Кондуктор бурят до глубины 500 м долотом диаметром 393,7 мм в турбулентном режиме промывочной жидкости с расходом на устье 30 л/с. Обсаживают и крепят кондуктор.

Основной ствол скважины до глубины 1800 м по вертикали бурят долотом диаметром 215,9 мм в турбулентном режиме с расходом на устье промывочной жидкости 32 л/с до глубины 1490 м по вертикали. С глубины 1490 м, т.е. за 10 м до продуктивного горизонта с неустойчивыми глинистыми породами, переходят на ламинарный режим с расходом на устье промывочной жидкости 9 л/с, добуривают скважину до проектной отметки и обсаживают и крепят основной ствол скважины.

В результате совмещения турбулентного и ламинарного режима удается ускорить строительство скважины по сравнению с прототипом на 40-60% и сократить время бурения скважины на 4-5 суток. Ламинарный режим прокачки промывочной жидкости позволяет построить скважину в условиях осыпания пород, исключить прихваты бурового инструмента и повысить качество цементного камня в затрубном пространстве.

Применение предложенного способа позволит решить задачу бурения скважины с обеспечением ламинарного режима и увеличить скорость бурения скважины.