Результат интеллектуальной деятельности: Способ бурения бокового ствола нефтяной скважины

Изобретение относится к области бурения боковых стволов нефтяных и газовых скважин.

Известен способ бурения бокового ствола нефтяной скважины в коллекторах с высокой проводимостью, включающий вырезание интервала колонны на глубине зарезки бокового ствола, изоляцию интервала расширения, установку в основном стволе временного цементного моста ниже точки зарезки бокового ствола и бурение бокового ствола из основного, согласно которому производят сплошное вырезание эксплуатационной колонны и цементного камня цилиндрической формы сверху и усеченного конуса снизу, затем изолируют интервал расширения путем установки легкоразбуриваемой вставки цилиндрической формы длиной более длины интервала вырезания, с подпружиненными фиксаторами, смонтированными в нижней части вставки, причем в верхней части вставки выполнен канал, сообщающий внутреннюю полость обсадной колонны, обращенную к дневной поверхности, с кольцевым пространством, образованным вставкой и стенкой расширенного интервала, закачивают в интервал расширения твердеющий герметизирующий состав, после полимеризации которого вставку разбуривают, устанавливают временный цементный мост и клин-отклонитель, и разбуривают боковой ствол через затвердевший герметичный состав, после чего открывают материнский ствол разбуриванием клина-отклонителя и временного цементного моста; причем легкоразбуриваемая вставка выполнена из мягкого металла, (патент РФ №2564421, Е21В 7/08, Е21В 33/10, опубл. 27.09.2015 г., БИ№27).

Недостатком данного способа является риск потери основного ствола скважины при разбуривании легкоразбуриваемой вставки из-за отсутствия центраторов и наклонного характера ствола скважины в зоне сплошного вырезания эксплуатационной колонны и цементного камня, вследствие естественного изменения траектории фрезы при разбуривании за счет стремления к вертикали инструмента, на который оказывает действие сила гравитации.

Также известен способ бурения бокового ствола нефтяной скважины, принятый нами за прототип, включающий сплошное вырезание интервала эксплуатационной колонны и цементного камня цилиндрической формы сверху и усеченного конуса снизу, изоляцию интервала расширения путем установки легкоразбуриваемой вставки из мягкого металла цилиндрической формы длиной более длины интервала вырезания, в верхней части которой выполнен канал, закачивание в интервал расширения твердеющего герметизирующего состава, разбуривание после его полимеризации легкоразбуриваемой вставки, установку в основном стволе временного цементного моста ниже точки зарезки бокового ствола и клина-отклонителя, разбуривание бокового ствола через затвердевший герметичный состав, бурение бокового ствола из основного, открывание основного ствола разбуриванием клина-отклонителя и временного цементного моста. Сплошное вырезание интервала эксплуатационной колонны и цементного камня производят в вертикальной части ствола скважины. Легкоразбуриваемая вставка имеет центральный канал, сверху закрытый легкоразрушаемой мембраной. Разбуривание легкоразбуриваемой вставки проводят фрезой, нижний конец которой снабжен направляющей цилиндрической формы с диаметральным размером, позволяющим перемещаться внутри центрального канала по классу широкоходовой посадки, а верхняя часть фрезы снабжена центраторами. Обеспечивается забуривание бокового ствола при сохранении основного в условиях герметичности и исключения заколонных перетоков, (патент РФ №2626103, Е21В 7/04)

Недостатком данного способа является сложность спуска и установки легкоразбуриваемой вставки на фиксаторах, недостаточная надежность конструкции.

Задачей изобретения является создание способа бурения ствола нефтяной скважины с достижением следующего технического результата: повышение надежности легкоразбуриваемой вставки и технологичности зарезки бокового ствола.

Поставленная задача решается тем, что в способе бурения бокового ствола нефтяной скважины, включающем сплошное вырезание интервала эксплуатационной колонны и цементного камня цилиндрической формы, установку в основном стволе временного цементного моста ниже точки зарезки бокового ствола, изоляцию интервала расширения путем установки легкоразбуриваемой вставки из мягкого металла цилиндрической формы длиной более длины интервала вырезания, в верхней части которой выполнен канал для закачки в интервал расширения твердеющего герметизирующего состава и центрального канала, сверху закрытого легкоразрушаемой мембраной, закачивание в интервал расширения герметизирующего состава, разбуривание после его полимеризации легкоразбуриваемой вставки фрезой, нижний конец которой снабжен направляющей цилиндрической формы с диаметральным размером, позволяющим перемещаться внутри центрального канала, а верхняя часть снабжена центраторами, установка клина-отклонителя, разбуривание бокового ствола через затвердевший герметичный состав, бурение бокового ствола из основного, открывание основного ствола разбуриванием клина-отклонителя и временного цементного моста, согласно изобретению сплошное вырезание интервала эксплуатационной колонны и цементного камня выполняют цилиндрической формы по всей длине, легкоразбуриваемую вставку устанавливают на временный цементный мост, разбуриваниелегкоразбуриваемой вставки проводят фрезой, длина направляющей которой цилиндрической формы имеет длину меньше толщины цементного моста, а диаметр центрального канала выше мембраны больше, чем диаметр центрального канала ниже мембраны, клин-отклонитель устанавливают на поверхность цементного моста.

Для изоляции интервала расширения устанавливают легкоразбуриваемую вставку из мягкого металла цилиндрической формы длиной более длины интервала вырезания с упором на временный цементный мост. В верхней части вставки выполнен канал для закачки в интервал расширения твердеющего герметизирующего состава, который разбуривается после его полимеризации. В разбуренный ствол устанавливается клин-отклонитель, производится вырезание окна и разбуривается боковой ствол через затвердевший герметичный состав.

Работа устройства поясняется чертежами, где на фигуре:

A) сплошное вырезание интервала эксплуатационной колонны и цементного камня;

Б) установка легкоразбуриваемой вставки на временный цементный мост и закачка твердеющего герметичного агента;

B) разбуривание легкоразбуриваемой вставки, имеющей центральный канал, легкоразрушаемую мембрану и фрезу с направляющей;

Г) изоляция интервала;

Д) установка клина-отклонителя;

Е) бурение бокового ствола и спуск хвостовика с алюминиевым верхом;

Ж) разбуривание алюминиевой верхней трубы хвостовика и клина-отклонителя.

1 - эксплуатационная колонна;

2 - легкоразбуриваемая вставка;

3 - канал;

4 - центральный канал;

5 - мембрана;

6 - твердеющий герметизирующий состав;

7 - фреза;

8 - направляющая;

9 - центраторы;

10 - временный цементный мост;

11 - клин-отклонитель;

12 - окно;

13 - боковой ствол;

14 - хвостовик.

Пример конкретного осуществления способа.

В основном стволе скважины, глубина которой 2800 м, на глубине 1670 м произвели сплошное вырезание эксплуатационной колонны 1 и цементного камня цилиндрической формы (на чертеже не показан). Динамический уровень составляет 1670 м, статический 100 м. Пластовая температура - 80°С, Пластовое давление - 250 атм. Произвели спуск легкоразбуриваемой вставки 2 цилиндрической формы длиной более длины интервала вырезания с каналом 3 в верхней части и центральным каналом 4, сверху закрытым легкоразрушаемой мембраной 5 с упором на временный цементный мост 10. Легкоразбуриваемая вставка 2 выполнена из мягкого металла, например алюминия. В интервал расширения закачали установкой ЦА-320 твердеющий герметизирующий состав 6, например смолу, армированную композитным материалом, после полимеризации которого легкоразбуриваемую вставку 2 разбурили фрезой 7, нижний конец которой снабжен направляющей 8 цилиндрической формы с диаметральным размером, позволяющим перемещаться внутри центрального канала 3 легкоразбуриваемой вставки 2. Закачка в вышеупомянутую область твердеющего герметизирующего состава 6 создает и поддерживает герметичную изоляцию в интервале расширения основного ствола для забуривания и последующей эксплуатации бокового ствола 13. Существующие технологии не предусматривают расширение основного ствола для зарезки бокового ствола 13, кроме того, для изоляции используется лишь цементный камень, который легко разрушаем, а следовательно, бурение боковых стволов невозможно проводить качественно и получить скважину без перетоков добываемой продукции. Верхняя часть фрезы 7 снабжена центраторами 9. Затем на временный цементный мост 10 спустили клин-отклонитель 11 и произвели фрезерование окна 12. Осуществили бурение бокового ствола 13, спустили алюминиевую обсадную колонну с хвостовиком 14, разбурили алюминиевую верхнюю трубу хвостовика 14, клин-отклонитель 11 цементный мост 10.

Усовершенствование способа бурения бокового ствола нефтяной скважины дает возможность упростить установку и крепление легкоразбуриваемой вставки в скважине. Установка цементного моста непосредственно после сплошного вырезания интервала эксплуатационной колонны и цементного камня и отсутствие фиксаторов легкоразбуриваемой вставки в среде затвердевшего герметичного состава повышают технологичность зарезки бокового ствола.