Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ СТРОИТЕЛЬСТВА КУСТА СКВАЖИН

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при строительстве куста скважин.

Известен способ предупреждения встречи стволов при кустовом бурении нефтяных и газовых скважин, согласно которому регистрируют упругие колебания, поступающие от вибрации долота в процессе бурения скважины, при помощи приборов, усиливают полученный сигнал, а затем передают записывающему устройству. Дополнительно осуществляют фильтрацию поступающего сигнала с выделением сигнала от долота и оцифровку выделенного сигнала. Затем определяют приближение или удаление встречи стволов скважин путем сравнения поступающего сигнала с пороговыми значениями сигнала от долота. Информацию о сигнале от долота одновременно передают на записывающее устройство и устройство оповещения (Патент РФ №2232861, опубл. 27.04.2003).

Способ позволяет предупредить встречу стволов при бурении, но он не позволяет обезопасить от образования карстовых провалов в непосредственной близости от поверхности земли в начале бурения скважины.

Наиболее близким к предложенному изобретению по технической сущности является способ разработки месторождений флюидов, включающий заложение устьев добывающих и нагнетательных скважин в виде куста или батареи, бурение в массиве горных пород и крепление стволов вертикальных, наклонных и/или криволинейных скважин, вскрытие ими продуктивного пласта в заданных пунктах и разработку месторождения по всей площади или отдельными блоками. Добывающие и нагнетательные скважины каждого куста или батареи размещают в центральной части месторождения или разрабатываемого блока так, чтобы их трассы прошли в зоне допустимых из опасности сдвигового нарушения обсадных колонн значений горизонтальных подвижек массива горных пород, деформирующегося в процессе извлечения флюидов (Патент РФ №2199002, опубл. 20.02.2003 - прототип).

Известный способ позволяет обезопасить скважины в процессе эксплуатации от подвижек массива горных пород, деформирующегося в процессе извлечения флюидов, однако способ не позволяет обезопасить буровое оборудование и работающих от образования карстовых провалов в непосредственной близости от поверхности земли в начале бурения скважины.

В предложенном изобретении решается задача обеспечения безопасного бурения куста скважин в условиях образования карстовых провалов при бурении в непосредственной близости от поверхности земли в начале бурения скважины.

Задача решается тем, что в способе строительства куста скважин, включающем заложение устьев добывающих и нагнетательных скважин в виде куста или батареи, бурение в массиве горных пород и крепление стволов вертикальных, наклонных и/или криволинейных скважин, вскрытие ими продуктивного пласта в заданных пунктах, согласно изобретению при строительстве первой скважины куста вначале бурят шахту долотом диаметром 630 мм на глубину 10-20 м, спускают обсадную трубу диаметром 500-540 мм, цементируют затрубное пространство, затем бурят направление на ламинарном режиме с применением бурового раствора, не размывающего стенки скважины, с водоотдачей не более 6 см³/30 мин, с вязкостью не ниже 50 с, удельным весом порядка 1,35 г/см³, с использованием при бурении роторного способа бурения с количеством оборотов ротора не более 100 об/мин, через каждый метр проходки направления отбирают пробы породы и анализируют на осыпаемость, продолжают отбор проб до достижения прочной и плотной породы, после бурения направления спускают обсадную колонну и цементируют затрубное пространство, продолжают строительство скважины до проектной отметки, бурение последующих скважин куста или батареи проводят, как и первой, но отбор проб и анализ породы при бурении направления проводят при приближении бурения направления к прочной и плотной породе.

Сущность изобретения

При строительстве скважины могут встретиться непрочные легкоподвижные участки грунтов, способные образовывать значительные по размерам ямы, провалы, полости и т.п. карстовые провалы. Размеры таких провалов могут достигать 10 м в диаметре и глубине и даже более того. Бурение скважины в таких условиях провоцирует образование карстового провала. При этом почва из-под бурового оборудования уходит, буровое оборудование наклоняется или даже падает в провал. Происходит деформация и слом бурового оборудования. Возможен травматизм работающих или даже смертельный исход. Существующие способы строительства скважин не учитывают возможность образования карстового провала под буровым оборудованием. В предложенном изобретении решается задача обеспечения безопасного бурения куста скважин в условиях возможного образования карстовых провалов при бурении в непосредственной близости от поверхности земли в начале бурения скважины. Задача решается следующим образом.

При строительстве куста скважин выполняют бурение в массиве горных пород и крепление стволов вертикальных, наклонных и/или криволинейных скважин. При строительстве первой скважины куста вначале бурят шахту долотом диаметром 630 мм на глубину 10-20 м, спускают обсадную трубу диаметром 500-540 мм, цементируют затрубное пространство. Неглубокая шахта способствует креплению пород в непосредственной близости от поверхности земли и снижению влияния бурения на грунты. Затем бурят направление на ламинарном режиме с применением бурового раствора, не размывающего стенки скважины, с водоотдачей не более 6 см³/30 мин, с вязкостью не ниже 50 с, удельным весом порядка 1,3-1,4 г/см³, с использованием при бурении роторного способа бурения с количеством оборотов ротора не более 100 об/мин. Через каждый метр проходки направления отбирают пробы породы и анализируют на осыпаемость. Продолжают отбор проб до достижения прочной и плотной породы. После бурения направления спускают обсадную колонну и цементируют затрубное пространство. Продолжают строительство скважины до проектной отметки. Бурение последующих скважин куста или батареи проводят, как и первой, но отбор проб и анализ породы при бурении направления проводят при приближении бурения направления к прочной и плотной породе.

Вышеуказанные условия способствуют минимизации влияния бурения на непрочные грунты. Ламинарный режим бурения исключает активное воздействие бурового раствора на стенки скважины. Применение бурового раствора, не размывающего стенки скважины, с водоотдачей не более 6 см³/30 мин, с вязкостью не ниже 50 с, удельным весом порядка 1,3-1,4 г/см³ позволяет сохранить стенки скважины от размывания. Конкретные цифры подобраны из практики бурения. Использование при бурении роторного способа бурения с количеством оборотов ротора не более 100 об/мин оказывает меньшее воздействие на забой бурящейся скважины, чем компоновка с забойным двигателем. Буровой раствор, не размывающий стенки скважины, применяют после анализа состава пород и определения влияния различных растворов на породы. Так, для исключения размывания непрочного песчаника применяют глинистые буровые растворы, для исключения размывания глинистых пород применяют полимерные буровые растворы или растворы на безводной основе и т.п.

Через каждый метр проходки направления отбирают пробы породы и анализируют на осыпаемость. Осыпаемость определяют визуально при растирании породы в руках. Продолжают отбор проб до достижения прочной и плотной породы, не образующей при растирании в руках песка. После бурения направления спускают обсадную колонну и цементируют затрубное пространство. Продолжают строительство скважины до проектной отметки. Бурение последующих скважин куста или батареи проводят как и первой, но отбор проб и анализ породы при бурении направления проводят при приближении бурения направления к прочной и плотной породе.

В результате удается построить куст скважин в условиях карстовых провалов.

Пример конкретного выполнения

Строят куст скважин со следующими характеристиками: указать, что можно, например, характер грунтов, глубины и размеры карстовых проявлений, геометрию куста скважин, сколько скважин, как они расположены, какие это скважины и т.п.

При строительстве первой скважины куста вначале бурят шахту долотом диаметром 630 мм на глубину 15 м, спускают обсадную трубу диаметром 520 мм, цементируют затрубное пространство. Затем бурят направление на глубину 124 м на ламинарном режиме с производительностью бурового насоса 16 л/сек, в качестве бурового раствора с водоотдачей 6 см³/30 мин, с вязкостью 52 с по вискозиметру В3-4, удельным весом 1,35 г/см³, с использование при бурении роторного способа бурения с количеством оборотов ротора 80 об/мин. Через каждый метр проходки направления на устье отбирают пробы породы и анализируют на осыпаемость. Определяют, что породы с повышенной осыпаемостью расположены на глубинах до 120 м. Продолжают отбор проб до достижения прочной и плотной породы на глубине 124 м. Спускают обсадную колонну диаметром 426 мм и цементируют затрубное пространство. Бурят кондуктор скважины до глубины 280 м, спускают в скважину колонну труб диаметром 324 мм и цементируют затрубное пространство. Бурят техническую колонну скважины до глубины 1220 м, спускают колонну труб диаметром 245 мм и цементируют затрубное пространство. Бурят скважину до проектной отметки 2090 м, спускают эксплуатационную колонну диаметром 146 мм и цементируют затрубное пространство.

Бурение последующих скважин куста проводят, как и первой, но отбор проб и анализ породы при бурении направления проводят при приближении бурения направления к прочной и плотной породе.

При бурении в данном районе скважины по прототипу привело к образованию карстового провала, потере устойчивости и недопустимому наклону бурового станка. Это вызвало необходимость демонтажа оборудования, ликвидации провала и перенесения бурового оборудования на несколько метров от провала. На новом месте был применен предложенный способ бурения скважины, в результате которого удалось избежать образования провала и довести скважину до проектной глубины.

Применение предложенного способа позволит решить задачу обеспечения безопасного бурения куста скважин в условиях образования карстовых провалов при бурении в непосредственной близости от поверхности земли в начале бурения скважины.