Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПРОХОДКИ НЕУСТОЙЧИВЫХ ПОРОД ПРИ БУРЕНИИ СКВАЖИН

Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин, а именно к способам предотвращения разрушения и обвала стенок скважин при бурении интервалов с неустойчивыми породами.

Известно «Устройство для бурения скважин в неустойчивых и разрушенных горных породах с одновременной обсадкой» (патент RU №2262578, Е21В 7/20, опубл. бюл. №29 от 20.10.2005 г.), при помощи которого осуществляют способ проходки, включающий бурение скважины с промывкой скважины и спуск обсадной колонны непосредственно за буровым инструментом.

Недостатками данного способа являются:

- при спуске обсадной колонны, особенно в наклонных скважинах, возможны аварийные ситуации, связанные с прихватом обсадной колонны;

- сложность и дороговизна применяемого бурового инструмента;

- получение некачественного цементирования по всему периметру и длине обсадной колонны, что может вызывать несанкционированные межпластовые перетоки, так как при проходке больших интервалов неустойчивых пород за обсадной колонной скапливается скважинная порода.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является «Способ проходки неустойчивых глинистых пород при бурении нефтяных и газовых скважин» (патент RU №2256762, Е21В 7/00, 21/00, опубл. бюл. №20 от 20.07.2005 г.), 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, причем расход промывочной жидкости выбирают на 20-30% меньше критического расхода, при котором происходит смена ламинарного режима к турбулентному, при этом вязкопластичную жидкость выбирают с максимально возможной фильтрацией.

Недостатками данного способа являются:

- большая технологическая сложность получения ламинарного течения вязкопластичной промывочной жидкости на всей длине интервала неустойчивых пород, так как канал скважины на этом участке имеет неидеальную цилиндрическую форму;

- повышенный износ бурового инструмента, так как в вязкопластичной промывочной жидкости присутствуют твердые включения, играющие роль абразива;

- снижение рабочего ресурса насосных агрегатов, так как для прокачки вязкопластичной жидкости при промывке необходимо поддержание постоянного высокого давления.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание дешевого и надежного способа проходки неустойчивых пород, позволяющего безаварийный спуск, установку и цементаж обсадных колонн.

Техническая задача решается способом проходки неустойчивых пород при бурении скважины, включающим углубление скважины в интервале пласта с неустойчивыми породами и укрепление стенок скважины в указанном интервале профильными перекрывателями.

Новым является то, что углубление интервала с неустойчивыми породами и укрепление стенок скважины производят последовательными участками, причем длину участка выбирают такой, чтобы не произошел обвал неустойчивых пород за время подъема долота и установки профильного перекрывателя, при этом установку профильных перекрывателей производят с перекрытием внахлест с последовательным уменьшением внутреннего диаметра устанавливаемых профильных перекрывателей в рабочем положении при углублении с расширением ствола скважины на первом участке интервала пласта или встык при последовательном углублении с расширением всех участков ствола скважины.

На Фиг.1 изображен этап бурения с раширением ствола скважины на первом участке.

На Фиг.2 изображен этап установки первого профильного перекрывателя.

На Фиг.3 изображен этап бурения второго участка скважины.

На Фиг.4 изображен этап установки второго профильного перекрывателя внахлест с уменьшением внутреннего диаметра профильного перекрывателя в рабочем положении.

Техническая задача решается способом проходки неустойчивых пород (например, глинистых сланцев) при бурении скважин 1, включающим углубление скважины 1 участками 2 и 2' долотом 3 (см. Фиг.1) с расширителем 4 или без расширителя (см. Фиг.3) в интервале пласта 5 с неустойчивыми породами с укреплением стенок скважины профильными перекрывателями 6 (см. Фиг.2) и 6'. Длину участков L₁ (см. Фиг.1) и L2 (см. Фиг.3) и интервал пласта 5 определяют предварительно геологическими исследованиями и анализом неустойчивых пород для исключения обвалов или обрушения неустойчивых пород за время подъема долота 3 (см. Фиг.1 и 3) и установки профильного перекрывателя 6 (см. Фиг.2) и 6' (см. Фиг.4). В зависимости от длины проходки интервала пласта 4 выбирают способ крепления стенок скважины 1 профильными перекрывателями.

Для небольших по величине проходки интервалов пласта 5 (до 150 м) используют способ установки профильных перекрывателей внахлест 7 (см. Фиг.4). Для этого углубляют первый участок 2 (см. Фиг.1) долотом 3 с расширителем 4 на длину L₁, расширяя стенки скважины 1. Долото 3 и расширитель 4 извлекают из скважины 1 и в этот участок 2 (см. Фиг.2) спускают профильный перекрыватель 6, который устанавливается заподлицо. Далее углубление второго участка 2' осуществляют только долотом 3 (см. Фиг.3) на длину L₂. После чего из скважины 1 извлекают долото 3 и спускают профильный перекрыватель 6' (см. Фиг.4), который устанавливают с незначительным перекрытием внахлест 7 с нижней частью профильного перекрывателя 6. В результате внутренний диаметр второго перекрываетеля 6' в рабочем положении будет меньше предыдущего перекрывателя 6. При необходимости аналогичным способом с применением долота 3 (см. Фиг.3) еще меньшего диаметра устанавливают еще один профильный перекрыватель 6 (не показан). Таким способом установка более трех перекрываетелей 6 (см. Фиг.4) и 6' не рекомендуется, так как значительно уменьшается внутренний диаметр скважины из-за уменьшения диаметров перекрывателей.

Для больших по величине проходки интервалов пласта 5 (более 200 м) используют способ установки профильных перекрывателей встык (не показан). Для чего углубляют первый участок 2 (см. Фиг.1) долотом 3 с расширителем 4 на длину L₁, расширяя стенки скважины 1. Долото 3 и расширитель 4 извлекают из скважины 1 и в этот участок 2 (см. Фиг.2) спускают профильный перекрыватель 6, который устанавливается заподлицо. Далее углубление второго участка 2' осуществляют только долотом 3 (см. Фиг.3) с расширителем (не показан) на длину L₂. После чего из скважины 1 извлекают долото 3 с расширителем и спускают профильный перекрыватель 6' (см. Фиг.4), который устанавливают встык (не показано) с нижней частью профильного перекрывателя 6 и заподлицо в скважине 1. В результате внутренний диаметр второго перекрывателя 6' в рабочем положении не будет уменьшаться. Причем при зазоре между профильными перекрывателями 6 и 6' до 15-20 см разрушение и обвал неустойчивой породы невозможны. При необходимости аналогичным способом с применением долота 3 (см. Фиг.1) с расширителем 4 можно установить еще один профильный перекрыватель 6 (не показан). Количество устанавливаемых перекрывателей 6 и 6' таким способом не ограничено.

Чаще всего на месторождениях Республики Татарстан достаточна установка двух перекрывателей 6 (см. Фиг.4) и 6' внахлест 7.

Пример конкретного выполнения.

Интервал проходки пласта 5 неустойчивых пород составил 80 м. До данного интервала бурили долотом 3 (не показан) диаметром 216 мм. После чего сменили компоновку и добавили расширитель 4 (см. Фиг.1). Затем углубляют первый участок 2 (см. Фиг.1) долотом 3 с расширителем 4 на длину L₁=50 м, расширяя стенки скважины 1 до диаметра 237 мм. Долото 3 и расширитель 4 извлекают из скважины 1 и в этот участок 2 (см. Фиг.2) спускают профильный перекрыватель 6 длиной 45 м, который устанавливают заподлицо. Далее углубление второго участка 2' осуществляют только долотом 3 (см. Фиг.3) диаметром 215,9 мм на длину L₂=45 м. После чего из скважины 1 извлекают долото 3 и спускают профильный перекрыватель 6' (см. Фиг.4) длиной 40 м, который устанавливают внахлест 7 (с перекрытием 0,5-1 м) с нижней частью профильного перекрывателя 6. Внутренний диаметр второго перекрывателя 6' в рабочем положении меньше перекрывателя 6 и составил 195 мм. В результате интервал пласта 5 скважины 80 м перекрыт общей длиной профильных перекрывателей 6 и 6' примерно 44 м, исключая обвал и обрушение неустойчивых пород. Дальше бурение производят обычными способами долотом 3 (не показано) диаметром 190,5 мм.

Предлагаемый способ надежен, так как практически полностью исключает аварийные ситуации, связанные с обвалом и/или обрушением неустойчивых пород, прост и дешев, так как не требует специального оборудования для бурения скважин.