Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПРОХОДИМОСТИ ОТКРЫТОГО ГОРИЗОНТАЛЬНОГО СТВОЛА СКВАЖИНЫ

Изобретение относится к ремонту горизонтальных скважин, в частности, и может быть использовано для восстановления проходимости открытого горизонтального ствола скважины после обвала породы.

Известен способ промывки буровой скважины (патент RU №1783109, МПК E21B 21/00, опубл. 23.12.1992), включающий спуск в скважину бурильной колонны с элементом большого диаметра, установленным над долотом, и осуществление промывки скважины. Спуск бурильной колонны производят до подошвы каверны, затем осуществляют подачу жидкости в скважину, проводят промежуточную промывку, создают удар встречных потоков в кольцевом пространстве скважины на уровне расположения каверны периодическими подъемами и спусками бурильной колонны, после чего удаляют шлам из кольцевого пространства скважины промывкой.

Недостатками данного способа являются:

- во-первых, низкая эффективность восстановления проходимости ствола скважины;

- во-вторых, продолжительность и трудоемкость способа, связанные с периодическими подъемами и спусками бурильной колонны;

- в-третьих, требовательность в реализации, так как необходимо соблюдать гидравлические условия (расход, давление) для создания удара встречных потоков в кольцевом пространстве скважины.

Также известен способ очистки ствола скважины от породы (Я.М. Расизаде, А.И. Курдачев, А.В. Летицкий, Н.М. Шерстнев. Опыт применения вязкоупругого разделителя для очистки ствола скважины при ее бурении и креплении // РНТС. Бурение. - 1975. - №12. - С. 33), заключающийся в том, что собирают компоновку низа бурильной колонны, состоящую из долота, утяжеленной бурильной трубы (УБТ), расширителя и бурильных труб. Компоновку спускают в скважину, ведут проработку и включают насосы на интенсивную промывку.

Недостатками данного способа являются:

- во-первых, низкая эффективность восстановления проходимости ствола скважины после обвала породы, так как при интенсивной промывке крупные куски (20-50 мм и более) уносятся с забоя и, накапливаясь выше долота, по стволу поступают в зазор между трубами и стенкой скважины, возникают заклинки, затяжки инструмента, заканчивающиеся при обвале породы прихватом и поломкой труб;

- низкая надежность реализации способа, так как при каждом выключении промывки компоновка заклинивается осевшей породой, поднятой интенсивной промывкой выше долота;

- высокая продолжительность реализации способа, так как наличие расширителя в составе компоновки низа бурильной колонны снижает проходку при восстановлении проходимости ствола.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ восстановления проходимости ствола скважины после обвала породы (патент RU №2171352, МПК E21B 21/00, опубл. 27.07.2001), включающий сборку на устье скважины компоновки низа бурильной колонны, состоящей из долота и УБТ, спуск в скважину компоновки на конце колонны бурильных труб, вращение колонны бурильных труб и включение промывки, спуск компоновки с промывкой ведут до зоны накопления породы и получения посадки, затем отрывают долото от накопленной породы, сообщают вращение и уменьшают количество закачиваемой промывочной жидкости, долотом с "навеса" разрушают крупные куски породы, при возникновении заклинок долото приподнимают над зоной обвала и повторяют процесс разрушения, после прохождения долотом части или всей зоны обвала, не прекращая вращения, включают промывку на максимально возможную величину и, расхаживая компоновку в пределах пройденной зоны, вымывают разрушенный долотом мелкий шлам из скважины при максимальной промывке, процесс ведут до нормального без затяжек, посадок прохождения по стволу компоновки.

Недостатки данного способа:

- во-первых, низкая надежность реализации способа, связанная с тем, что при восстановлении проходимости ствола скважины существует высокая вероятность прихвата колонны бурильных труб с долотом из-за наличия в составе компоновки низа бурильной колонны (КНБК) утяжеленной бурильной трубы (УБТ), «лежащей» на нижней поверхности открытого горизонтального ствола скважины, ввиду того что УБТ имеет больший наружный диаметр и меньший внутренний диаметр, в связи с чем в скважине в интервале УБТ уменьшается кольцевое сечение и создается высокое гидравлическое сопротивление с последующим шламообразованием и прихватом, а также существует возможность отклонения («ухода в сторону») долота из восстанавливаемого ствола горизонтальной скважины из-за отсутствия жесткости КНБК;

- во-вторых, низкая эффективность восстановления открытого ствола горизонтальной скважины после обвала породы. Это обусловлено тем, что процесс восстановления проходимости ствола скважины проходкой долотом совмещен с промывкой, что эффективно в вертикальной скважине, но имеет низкую эффективность при восстановлении проходимости открытого ствола горизонтальной скважины, так как при прямой промывке горизонтального ствола скважины промывочная жидкость подается в колонну бурильных труб, а поднимается по кольцевому пространству скважины, при этом все частицы шлама движутся по кольцевому пространству и стремятся опуститься на нижнюю стенку горизонтального ствола, не позволяя полностью восстановить проходное сечение открытого горизонтального ствола скважины;

- в-третьих, нет возможности контроля восстановления проходимости ствола скважины, т.е. технологической операции по шаблонированию ствола скважины, так как при необходимости спуска в скважину после восстановления проходного сечения дополнительной колонны труб, например нецементируемого перфорированного хвостовика, необходимо произвести шаблонирование ствола скважины под спускаемый в нее хвостовик.

Технической задачей изобретения является повышение надежности и эффективности восстановления проходимости скважины после обвала породы в открытом горизонтальном стволе скважины с возможностью шаблонирования восстановленного проходного сечения горизонтального ствола скважины.

Поставленная техническая задача решается способом восстановления проходимости открытого горизонтального ствола скважины, включающим сборку компоновки низа бурильной колонны, состоящей из долота, спуск в скважину компоновки на конце колонны бурильных труб, вращение колонны бурильных труб и включение промывки, восстановление проходимости ствола скважины с расхаживанием компоновки до нормального без затяжек и посадок прохождения компоновки по стволу скважины.

Новым является то, что на устье скважины с открытым горизонтальным стволом собирают компоновку низа бурильной колонны, состоящую снизу вверх из долота, правого патрубка длиной 4 м и калибратора, спускают в скважину компоновку низа бурильной колонны на конце колонны бурильных труб до начала интервала открытого горизонтального ствола, затем производят одновременное вращение колонны бурильных труб с частотой 20 об/мин и прямую промывку по колонне бурильных труб с расходом 10 л/с, далее осевым перемещением колонны бурильных труб относительно открытого горизонтального ствола скважины со скоростью не более 20 м/ч производят восстановление проходимости открытого горизонтального ствола скважины по всей длине, причем перед каждым наращиванием колонны бурильных труб производят промывку в полуторакратном объеме колонны бурильных труб с трехкратной проработкой в местах затяжек и посадок с расхаживанием компоновки, извлекают из скважины колонну бурильных труб с компоновкой низа бурильной колонны, после чего в скважину на конце колонны бурильных труб спускают сферическую воронку с шаблоном до интервала открытого горизонтального ствола, затем производят обратную промывку с расходом 7 л/с, с одновременным перемещением колонны бурильных труб со скоростью не более 0,5 м/с относительно открытого горизонтального ствола скважины по всей ее длине, причем перед наращиванием каждой бурильной трубы производят промывку в полуторакратном объеме колонны бурильных труб с расхаживанием компоновки на длину бурильной трубы, не допуская посадки колонны бурильных труб в скважине более 5 т от собственного веса, по окончании промывки открытого горизонтального ствола скважины извлекают колонну бурильных труб со сферической воронкой и шаблоном из скважины.

На фиг. 1 и 2 показаны схемы реализации предлагаемого способа.

Предлагаемый способ реализуют следующим образом.

На устье скважины с открытым горизонтальным стволом 1 (см. фиг. 1), например, диаметром 142,9 мм собирают компоновку низа бурильной колонны 2, состоящую снизу вверх из долота 3, правого патрубка 4 длиной 4 м и калибратора 5.

В качестве долота 3, например, применяют шарошечное долото типоразмера 142,9 М-ГАУ R558 с наружным диаметром 142,9 мм, равным диаметру восстанавливаемого открытого горизонтального ствола 1.

В качестве правого патрубка 4 длиной 4 м применяют правый патрубок бурильной трубы ТБЛВ - 73·9,19.

В качестве калибратора 5, например, применяют калибратор КС - 142,9-Т, наружным диаметром 142,9 мм, равным диаметру восстанавливаемого открытого горизонтального ствола 1. Калибратор спиральный (КС) со вставками из твердого сплава предназначен для калибрования ствола скважины и сохранения его диаметра в средних и твердых породах.

Спускают в скважину компоновку низа бурильной колонны 2 на конце колонны бурильных труб 6 до начала интервала открытого горизонтального ствола 1, например, 1350 м и диаметром 142,9 мм. В качестве колонны бурильных труб 6 применяют бурильную колонну труб марки ТБПН 73·9,19.

Производят одновременное вращение колонны бурильных труб 6 с частотой 20 об/мин и прямую промывку закачкой промывочной жидкости, например сточной воды, плотностью 1100 кг/ м³ по колонне бурильных труб с расходом 10 л/с.

Далее осевым перемещением колонны бурильных труб 6 относительно открытого горизонтального ствола 1 скважины со скоростью не более 20 м/ч производят восстановление проходимости открытого горизонтального ствола 1 скважины по всей длине. Например, от начала открытого ствола в интервале 1350 м и до конца открытого ствола (забоя) скважины в интервале 1570 м, т.е. на протяжении 220 м, при этом применяют бурильные трубы в количестве 22 штук длиной по 10 м каждая.

Перед каждым наращиванием колонны бурильных труб 6 производят промывку открытого горизонтального ствола скважины в полуторакратном объеме колонны бурильных труб 6 с трехкратной проработкой в местах затяжек и посадок с расхаживанием компоновки на длину наращиваемой бурильной трубы, т.е. на длину 10 м.

Определяем объем внутреннего пространства колонны бурильных труб ТБПН 73-9,19, начиная с длины: L=1350 м.

Получаем объем: V₁=1,5·(3,14·d²/4)·L=1,5·3,14·(0,073-(0,00919 м·2))²/4·1350 м=4,74 м³.

Таким образом, перед каждым наращиванием колонны бурильных труб 6 производят промывку в полуторакратном объеме колонны бурильных труб 6, начиная с объема V₁=4,74 м³ (в интервале 1350 м), и далее с каждым наращиванием бурильной колонны труб на 10 м доводят объем промывки в одном цикле до объема V₁=5,51 м³ (в интервале 1570 м).

Извлекают из скважины колонну бурильных труб 6 с компоновкой низа бурильной колонны 2.

Повышается надежность реализации способа. Это связано с тем, что при восстановлении проходимости горизонтального ствола скважины резко снижается вероятность прихвата колонны бурильных труб из-за отсутствия в КНБК 2 утяжеленной бурильной трубы, являющейся источником высокого гидравлического сопротивления, что также позволяет сохранить сечение кольцевого пространства открытого горизонтального ствола скважины, а также за счет размещения в составе КНБК 2 за долотом 3 правого парубка 4 и калибратора 5, придающих ей жесткость, что полностью исключает возможность отклонения («ухода в сторону») долота из восстанавливаемого горизонтального ствола 1 скважины.

Далее в скважину на конце колонны бурильных труб 6 (см. фиг. 2) спускают сферическую воронку 7, например, диаметром 127 мм и с шаблоном 8 до начала интервала (1350 м) открытого горизонтального ствола 1 диаметром 142,9 мм.

В качестве шаблона применяют три трубы наружным диаметром, равным наружному диаметру перфорированного хвостовика (на фиг. 1 и 2 не показан), который будет необходимо спустить в восстановленный открытый горизонтальный ствол 2 (см. фиг. 2) скважины, например диаметром 114 мм.

Затем производят обратную промывку с расходом 7 л/с, с одновременным перемещением бурильной колонны труб 6 относительно открытого горизонтального ствола 1 скважины с интервала начала открытого ствола 1 скважины (1350 м) со скоростью не более 0, 5 м/с, например 0, 4 м/с, до достижения конца открытого ствола (забоя) скважины в интервале 1570 м.

Перед наращиванием каждой бурильной трубы производят промывку скважины в полуторакратном объеме колонны бурильных труб с расхаживанием компоновки на длину бурильной трубы (10 м).

Таким образом, перед каждым наращиванием колонны бурильных труб 6 производят промывку в полуторакратном объеме колонны бурильных труб 6, начиная с объема V₂=4,74 м³ (в интервале 1350 м), и далее с каждым наращиванием бурильной колонны труб на 10 м доводят объем промывки в одном цикле до объема V₂=5,51 м³ (в интервале 1570 м).

Не допускается посадка колонны бурильных труб 6 в скважине более 5 т от собственного веса, например при собственном весе колонны бурильных труб 6, например равном 15 т, не допускается разгрузка колонны бурильных труб 6 менее 10 т, при этом контроль ведут по индикатору веса, установленному на устье скважины.

По окончании промывки открытого горизонтального ствола 2 скважины извлекают колонну бурильных труб 5 со сферической воронкой 6 и шаблоном 7 из скважины.

Предлагаемый способ имеет высокую эффективность восстановления открытого горизонтального ствола скважины после обвала породы, так как процесс восстановления проходимости горизонтального ствола скважины разделен на два этапа:

1) проходка (проработка) открытого горизонтального ствола скважины долотом, что позволяет восстановить проходимость открытого горизонтального ствола скважины прямой промывкой;

2) промывка открытого горизонтального ствола скважины после восстановления ее проходимости с совмещением технологической операции по шаблонированию, при этом осуществляется обратная промывка путем подачи промывочной жидкости в кольцевое пространство открытого горизонтального ствола скважины с выносом частиц шлама из кольцевого пространства по колонне бурильных труб.

Предлагаемый способ позволяет проконтролировать восстановление проходимости открытого горизонтального ствола скважины путем проведения шаблонирования открытого горизонтального ствола скважины, а при необходимости после восстановления проходного сечения открытого горизонтального ствола скважины произвести спуск в открытый горизонтальный ствол скважины дополнительной колонны труб, например нецементируемого перфорированного хвостовика.

Предлагаемый способ позволяет повысить надежность и эффективность реализации способа при восстановлении проходимости скважины после обвала породы в открытом горизонтальном стволе скважины и имеет возможность шаблонирования восстановленного проходного сечения горизонтального ствола скважины.