Результат интеллектуальной деятельности: Способ строительства скважины

Изобретение относится к строительству скважин и может найти применение при бурении скважины через зоны поглощения промывочной жидкости.

Известен способ вскрытия бурением катастрофически поглощающего пласта (патент RU № 2259460, МПК E21B 21/00, E21B 33/138, опубл. 27.08.2005 в Бюл. № 24), включающий определение интервала поглощения, а также таких характеристик как интенсивность поглощений, наличие в этих интервалах провалов бурильного инструмента, изменений механической скорости бурения по материалам бурения и геофизических исследований в соседних пробуренных скважинах, определение пластового давления поглощающего пласта и вскрытие его бурением с использованием глинистого раствора, обработанного наполнителем, при этом вскрытие интервала поглощения с частичным поглощением начинают с использованием глинистого раствора вязкостью 35-40 с. и с плотностью, обеспечивающей превышение давления столба бурового раствора над пластовым на 0,3÷0,4 МПа, с содержанием волокнистых наполнителей 8-10% от объема бурового раствора, с компоновкой низа бурильной колонны утяжеленной бурильной трубой длиной 75÷100 м, диаметром ⊘165÷178 мм и с долотом без насадки, промывку забоя скважины указанным буровым раствором осуществляют производительностью не более 14-15 л/с, при потере циркуляции бурового раствора содержание волокнистого наполнителя в нем увеличивают до 25÷35%, а промывку забоя при дальнейшем углублении осуществляют с производительностью насоса 3-4 л/с до восстановления циркуляции.

Недостатком данного способа является узкая область применения, связанная с невозможностью обработки нескольких вскрытых интервалов поглощения, в том числе и с катастрофическим поглощением и обрушением породы.

Также известен способ бурения скважины (патент RU № 2478769, МПК E21B 21/00, E21B 7/00, опубл. 10.04.2013 в Бюл. № 10), включающий вращение и осевую подачу компоновки с долотом и подачу промывочной жидкости через внутреннюю полость компоновки на забой, спуск и цементирование обсадной колонны, при этом скважину бурят, не доходя до продуктивного пласта на 5-40 м, в скважину спускают бурильные трубы с пакером на конце, пакер размещают над нижним интервалом зоны поглощения, устанавливают пакер, по колонне труб закачивают в зону поглощения глинистый раствор плотностью 1080-1350 г/см³, содержащий волокнистый наполнитель или резиновую крошку из расчета 0,5-3,0 м³ на 10 м³ раствора при производительности насоса не более 15 м³/ч до создания давления на устье скважины 2,8-3,2 МПа, прекращают закачку, определяют приемистость скважины при давлении на устье 2,3-2,5 МПа, при приемистости, отличающейся от нулевой, продолжают закачку раствора, добиваются нулевой приемистости, по достижении нулевой приемистости поднимают колонну бурильных труб с пакером и размещают пакер над следующим по высоте интервалом зоны поглощения, повторяют операции как в нижележащем интервале зоны поглощения, последовательно поднимают колонну бурильных труб с пакером в каждый интервал зоны поглощения и повторяют операции, после завершения работ в последнем верхнем интервале зоны поглощения поднимают из скважины колонну бурильных труб с пакером и спускают со скоростью 0,5-1,0 м/с колонну бурильных труб с долотом на конце, через каждые 300-400 м спуска промывают скважину буровым раствором и постепенно заменяют в скважине буровой раствор, содержащий волокнистый наполнитель или резиновую крошку, на буровой раствор без волокнистого наполнителя или резиновой крошки, поднимают колонну бурильных труб с долотом на конце из скважины, спускают бурильную компоновку и добуривают скважину до проектной отметки.

Недостатками данного способа являются то, что он не позволяет в полной мере изолировать зоны с неустойчивой породой, которая инициирует обрушение породы, остановку бурения перед продуктивным пластом производят без учета свойств пласта и его кровли, что может привести к аварийным ситуациям, а также требует больших временных и материальных затрат, связанных с поинтервальным исследованием приемистости.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ бурения скважины (патент RU № 2606742, МПК E21B 21/00, E21B 7/00, опубл. 10.01.2017 в Бюл. № 1), включающий вращение и осевую подачу компоновки с долотом и подачу промывочной жидкости через внутреннюю полость компоновки на забой, бурение, не доходя до продуктивного пласта, спуск колонны труб с пакером на конце, размещение пакера над нижним интервалом зоны поглощения, закачку по колонне труб в зону поглощения глинистого раствора, содержащего волокнистый наполнитель или резиновую крошку, прекращение закачки, определение приемистости скважины, последовательный подъем колонны бурильных труб с пакером выше каждого интервала зоны поглощения и повторение операций, спуск бурильной компоновки и добуривание скважины до проектной отметки, спуск и цементирование обсадной колонны, причем при спуске колонны труб с пакером при появлении посадок до 3 т останавливают спуск, производят промывку скважины без расхаживания колонны труб с расходом до 15 л/с в течение 1,5 цикла, продолжают спуск, перед каждой закачкой по колонне труб в зону поглощения перед каждой пакеровкой пакера производят промывку скважины в течение 1,0-1,5 цикла естественной водной суспензией, пакеровку проводят в среде естественной водной суспензии, после пакеровки проводят исследование скважины закачкой технической воды не менее чем на двух режимах, увеличивают давление нагнетания при каждом последующем режиме, поддерживают постоянным давление нагнетания, фиксируют давление нагнетания и объем закачки для каждого режима, вычисляют коэффициент приемистости скважины как частное от деления разности объемов закаченной жидкости на последующем и предыдущем режимах к разности давлений закачки жидкости на последующем и предыдущем режимах, при коэффициенте приемистости до 0,4 изоляционные работы не проводят, при коэффициенте приемистости от 0,4 до 1,0 производят закачку бурового раствора с опилками или резиновой крошкой, при коэффициенте приемистости от 1,0 до 1,5 производят закачку бурового раствора с опилками и/или кордным волокном, при коэффициенте приемистости от 1,5 до 2,0 производят закачку бурового раствора с кордным волокном и улюком, при коэффициенте приемистости от 2,0 до 2,5 производят закачку бурового раствора с улюком с последующей закачкой бурового раствора с кордным волокном, закачку бурового раствора с добавками производят до давления прекращения поглощения, а перед спуском бурильной компоновки и добуривании скважины скважину заполняют буровым раствором с плотностью 1,35 г/см³, условной вязкостью 25-60 с, фильтрацией 1-2 см³/30 мин, рН=8-9, содержащим нефть до 10%, проводят промывку в течение 1,5 циклов и поднимают бурильный инструмент с доливом скважины через каждые 250-300 м подъема.

Недостатками данного способа являются то, что он не позволяет в полной мере изолировать зоны с неустойчивой породой, которая инициирует обрушение породы, остановку бурения перед продуктивным пластом производят без учета свойств пласта и его кровли, что может привести к аварийным ситуациям, а также требует больших временных и материальных затрат, связанных с поинтервальным исследованием приемистости.

Технической задачей предполагаемого изобретения является исключение аварийных ситуаций за счет обеспечения бурения с учётом свойств продуктивного пласта и прочности его кровли для исключения нарушений их целостности, экономия временных и материальных затрат за счет одновременного изучения всех интервалов нарушений, которые при необходимости все изолируются кольматирующим составом, обеспечивая качественную установку обсадной колонны и цементирование ее заколонного пространства.

Технические задачи решаются способом строительства скважины, включающим вращение и осевую подачу компоновки с долотом и подачу промывочной жидкости через внутреннюю полость компоновки на забой, бурение, не доходя до продуктивного пласта, проводят исследование скважины закачкой технической воды не менее чем на двух режимах, увеличивают давление нагнетания при каждом последующем режиме, поддерживают постоянным давление нагнетания, фиксируют давление нагнетания и объем закачки для каждого режима, вычисляют коэффициент приемистости скважины как частное от деления разности объемов закаченной жидкости на последующем и предыдущем режимах к разности давлений закачки жидкости на последующем и предыдущем режимах, при коэффициенте приемистости равным или выше определенного значения проводят гидроизоляционные работы, связанные со спуском колонны труб с пакером, который последовательно снизу вверх устанавливают выше каждого интервала зоны поглощения с закачкой по колонне труб в зону поглощения глинистого раствора, содержащего инертный наполнитель, продавливая его буровым раствором при давлении ниже допустимого для скважины и до получения приемистости не более определённого значения, а перед спуском бурильной компоновки и добуривании для вскрытия продуктивного пласта скважину заполняют буровым раствором с необходимыми для заданного пласта плотностью, условной вязкостью и фильтрацией, содержащим смазывающие добавки, с последующей промывкой.

Новым является то, что при появлении посадок 3–10 т во время спуска компоновки с долотом производят промывку скважины с расхаживанием в местах посадок на длину ведущей трубы со скоростью до 30 м/ч и расходом до 40 л/с в течение не менее 1 цикла естественной водной суспензией до возможности продолжения спуска, бурение прекращают, не доходя 1 – 50 м до кровли продуктивного пласта по абсолютным отметкам, исходя из прочности кровли и свойств пласта, исследование скважины проводят через бурильную колонну с изоляцией устья скважины сразу после прекращения бурения при давлении меньше допустимого для данной скважины, причем за коэффициент приемистости принимают среднее арифметическое значение коэффициента приемистости при трех и более режимах закачки после определения коэффициента приемистости между последующем и предыдущем режимами, за определенный коэффициента приемистости принимают 0,6, причем каждый раз после съёма пакера и перед каждой последующей его установкой проводят промывку скважины естественной водной суспензией в объеме, обеспечивающем полную очистку скважины в интервале установки.

Способ реализуется в следующей последовательности.

Способ строительства скважины включает вращение и осевую подачу компоновки с долотом и подачу промывочной жидкости через внутреннюю полость компоновки на забой, бурение, не доходя до продуктивного пласта. При появлении во время бурения посадок 3–10 т (определяют снижением веса компоновки на устьевом индикаторе веса) во время спуска компоновки с долотом производят промывку скважины с расхаживанием в местах посадок на длину ведущей трубы со скоростью до 30 м/ч и расходом до 40 л/с в течение не менее 1 цикла естественной водной суспензией до возможности продолжения спуска. Скорость до 30 м/ч выбирается опытным путем из возможностей спуско-подъемного устьевого оборудования и для обеспечения не допуска прихватов. Расход до 40 л/с выбирается из возможностей насосного оборудования и интервала посадки (чем глубже расположен интервал, тем больше расход) для исключения осаждения вымываемой породы из скважины. Количество циклов промывки не менее 1 (за цикл принимают объем жидкости, достаточный для полного замещения жидкости в интервале посадки) исходя из количества породы в вымываемой из скважины жидкости, промывку прекращают при отсутствии породы в жидкости. Бурение прекращают, не доходя 1 – 50 м до кровли продуктивного пласта по абсолютным отметкам, исходя из прочности кровли и свойств пласта: чем прочнее кровля пласта и более плотный пласт (например, в терригенных глубокозалегающих коллекторах), тем меньше расстояние до кровли; расстояние в 50 м гарантирует не обрушения кровли при любых свойствах кровли и пласта. Исследование скважины проводят через бурильную колонну с изоляцией устья скважины сразу после прекращения бурения при давлении меньше допустимого для данной скважины (для исключения обрушения кровли пласта, разрушения цементного камня предыдущих обсадных колонн - направления, кондуктора и т.д.). Проводят исследование скважины закачкой технической воды не менее чем на двух режимах. Увеличивают давление нагнетания при каждом последующем режиме, поддерживают постоянным давление нагнетания, фиксируют давление нагнетания и объем закачки для каждого режима, вычисляют коэффициент приемистости скважины как частное от деления разности объемов закаченной жидкости на последующем и предыдущем режимах к разности давлений закачки жидкости на последующем и предыдущем режимах, причем за коэффициент приемистости принимают среднее арифметическое значение коэффициента приемистости при трех и более режимах закачки после определения коэффициента приемистости между последующем и предыдущем режимами. Исследуя скважину за один раз, значительно экономится время и ресурсы, так как не требуются последовательные установки пакера выше каждого интервала поглощения, закачки в каждый из этих интервалов жидкости на нескольких режимах и определение приемистости каждого интервала. При коэффициенте приемистости равным или выше определенного значения - 0,6 проводят гидроизоляционные работы, связанные со спуском колонны труб с пакером, который последовательно снизу вверх устанавливают выше каждого интервала зоны поглощения с закачкой по колонне труб в зону поглощения глинистого раствора, содержащего инертный наполнитель, продавливая его буровым раствором при давлении ниже допустимого для скважины и до получения приемистости не более 0,6. Изолируя каждый интервал поглощения гарантируется образование критической приемистости в необработанном интервале при спуске обсадной колонны и ее цементировании. На состав бурового раствора, глинистого раствора и инертного наполнителя (древесные опилы, кордовое волокно, ореховая скорлупа и т.п.) авторы не претендуют, так как для каждой скважины этот состав подбирается эмпирически для обеспечения максимальной кольматации интервалов поглощения. При этом каждый раз после съёма пакера и перед каждой последующей его установкой проводят промывку скважины естественной водной суспензией в объеме, обеспечивающем полную очистку скважины в интервале установки пакера, что обеспечивает надежную установку пакера и герметизацию скважинного пространства. Перед спуском бурильной компоновки и добуривании для вскрытия продуктивного пласта скважину заполняют буровым раствором с необходимыми для заданного пласта плотностью, условной вязкостью и фильтрацией, содержащим смазывающие добавки, с последующей промывкой. На свойства и состав бурового раствора и смазывающих добавок авторы не претендуют. После вскрытия продуктивного пласта в скважину спускают обсадную колонну и цементируют с заполнением её заколонного пространства по всей длине.

Предлагаемый способ строительства скважины позволят исключить аварийные ситуации за счет обеспечения бурения с учётом свойств продуктивного пласта и прочности его кровли для исключения нарушений их целостности, экономить временные и материальные затраты за счет одновременного изучения всех интервалов нарушений, которые при необходимости все изолируются кольматирующим составом, обеспечивая качественную установку обсадной колонны и цементирование ее заколонного пространства.

Формула изобретения

Способ строительства скважины, включающий вращение и осевую подачу компоновки с долотом и подачу промывочной жидкости через внутреннюю полость компоновки на забой, бурение, не доходя до продуктивного пласта, проводят исследование скважины закачкой технической воды не менее чем на двух режимах, увеличивают давление нагнетания при каждом последующем режиме, поддерживают постоянным давление нагнетания, фиксируют давление нагнетания и объем закачки для каждого режима, вычисляют коэффициент приемистости скважины как частное от деления разности объемов закаченной жидкости на последующем и предыдущем режимах к разности давлений закачки жидкости на последующем и предыдущем режимах, при коэффициенте приемистости равным или выше определенного значения проводят гидроизоляционные работы, связанные со спуском колонны труб с пакером, который последовательно снизу вверх устанавливают выше каждого интервала зоны поглощения с закачкой по колонне труб в зону поглощения глинистого раствора, содержащего инертный наполнитель, продавливая его буровым раствором при давлении ниже допустимого для скважины и до получения приемистости не более определённого значения, а перед спуском бурильной компоновки и добуривании для вскрытия продуктивного пласта скважину заполняют буровым раствором с необходимыми для заданного пласта плотностью, условной вязкостью и фильтрацией, содержащим смазывающие добавки, с последующей промывкой, отличающийся тем, что при появлении посадок 3–10 т во время спуска компоновки с долотом производят промывку скважины с расхаживанием в местах посадок на длину ведущей трубы со скоростью до 30 м/ч и расходом до 40 л/с в течение не менее 1 цикла естественной водной суспензией до возможности продолжения спуска, бурение прекращают, не доходя 1 – 50 м до кровли продуктивного пласта по абсолютным отметкам, исходя из прочности кровли и свойств пласта, исследование скважины проводят через бурильную колонну с изоляцией устья скважины сразу после прекращения бурения при давлении меньше допустимого для данной скважины, причем за коэффициент приемистости принимают среднее арифметическое значение коэффициента приемистости при трех и более режимах закачки после определения коэффициента приемистости между последующем и предыдущем режимами, за определенный коэффициента приемистости принимают 0,6, причем каждый раз после съёма пакера и перед каждой последующей его установкой проводят промывку скважины естественной водной суспензией в объеме, обеспечивающем полную очистку скважины в интервале установки.