СПОСОБ БУРЕНИЯ СКВАЖИНЫ Российский патент 2001 года по МПК E21B21/01 E21B21/06 

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, а именно к способам бурения скважин с промывкой в карбонатных пластах. Изобретение предназначается для использования при бурении в карбонатных пластах скважин на нефть, газ и воду, а также при бурении скважин в карбонатных пластах для добычи через буровые скважины иных полезных ископаемых, например солей.

По авторскому свидетельству СССР N 1716080 М.Кл.⁵ E 21 B 21/00, 43/00 (заявлено 06.04.88, опубликовано 29.02.92, Бюл. N 8) известно изобретение под названием "Способ бурения скважин в кусте", которое принимаем за аналог.

Известный по аналогу способ бурения скважин в кусте включает в себя последовательное бурение скважин со вскрытием продуктивного пласта бурением с использованием промывочной жидкости на водной основе, приготовленной на пластовой воде. В способе по аналогу в первой скважине куста после вскрытия продуктивного пласта дополнительно вскрывают бурением первый нижележащий водоносный пласт, отбирают из него пластовую воду и используют ее для приготовления промывочных жидкостей для бурения всех последующих скважин куста, причем после завершения бурения последней скважины куста отработанные промывочные жидкости из котлованов каждой скважины с дневной поверхности закачивают в первый нижележащий под продуктивным пластом водоносный пласт первой скважины и изолируют его.

Недостатком известного по аналогу способа бурения скважин является то, что происходит загрязнение земных недр под продуктивным пластом при захоронении отработанных промывочных жидкостей. Степень загрязнения увеличивается еще и из-за того, что в котлованы скважин куста на дневной поверхности, кроме отработанных при бурении промывочных жидкостей, сбрасывают еще и другие технологические отходы. А из-за проникновения через возникающие со временем трещины в цементном мосте первой скважины, отделяющем продуктивный пласт от лежащего под ним водоносного пласта, возможно загрязнение захороненными отходами и тех горных пород, которые расположены над продуктивным пластом.

Наиболее близким (прототипом) к заявляемому изобретению по совокупности существенных признаков из числа известных технических решений является способ бурения скважин, приведенный в СТП 00-087-89 "Технологические мероприятия по обработке отходов бурения с целью снижения загрязнения окружающей среды при строительстве скважин на месторождениях по Белоруснефть". Введен в действие 21.02.89 - стр. 31-53.

Способ бурения скважины по прототипу включает в себя спуск в скважину на колонне бурильных труб забойного двигателя с породоразрушающим инструментом, подачу на него промывочной жидкости при бурении, наращивание колонны бурильных труб по мере проходки ствола скважины, подъем забойного двигателя на дневную поверхность для замены породоразрушающего инструмента, подъем отработанной при бурении промывочной жидкости с выбуренной породой из скважины на дневную поверхность и ее обезвреживание. Для обезвреживания отработанной при бурении промывочной жидкости с выбуренной породой в способе по прототипу производят ее накопление в специальных котлованах, которые выполняют на дневной поверхности вблизи скважины. Обезвреживание отходов бурения в способе по прототипу осуществляют следующим образом. После окончания бурения скважины в котлован с отработанной промывочной жидкостью и находящейся в ней вынесенной из скважины выбуренной породой засыпают цемент, производят перемешивание и оставляют содержимое для отверждения. Образование после этого в котловане цементного камня-монолита в способе по прототипу является завершающей частью операции обезвреживания отходов бурения.

Недостатком известного по прототипу способа является то, что он не обеспечивает экологически чистой технологии строительства скважин при бурении карбонатных пластов. С одной стороны, в промывочную жидкость бурящегося ствола скважины проникают растворимые соли пластовых флюидов из горных пород еще при бурении скважины. С другой стороны, в котлованы на дневной поверхности, кроме отходов бурения, сливают обычные промышленные стоки. Содержимое таких котлованов на дневной поверхности отравляет почву и воздух.

Обезвреживание отходов бурения в способе по прототипу путем отверждения их непосредственно в котлованах в сцементированные камни-монолиты приводит к тому, что бесполезно оказываются занятыми сравнительно большие площади земных поверхностей в течение длительного времени, ежегодно требуя материальных затрат на уплату пошлин за пользование земных угодий. При этом использование цемента для создания камней-монолитов в котлованах с отходами бурения увеличивает материальные затраты.

Основной целью изобретения является достижение нового технического результата, а именно обеспечение экологически чистой технологии строительства скважин при проводке их стволов в карбонатных пластах.

Еще одной целью изобретения является полная утилизация отходов бурения при проводке скважин в карбонатных пластах.

Еще одной целью изобретения является сокращение времени и материальных затрат на утилизацию отходов бурения и на обеспечение требуемых показателей экологической чистоты земных недр и окружающей природной среды при строительстве скважин, стволы которых бурят в карбонатных пластах.

Указанные цели изобретения достигаются тем, что в известном способе бурения скважины, включающем спуск в скважину на колонне бурильных труб забойного двигателя с породоразрушающим инструментом, подачу на него промывочной жидкости при бурении, наращивание колонны бурильных труб по мере проходки ствола скважины, подъем забойного двигателя на дневную поверхность для замены породоразрушающего инструмента, подъем отработанной при бурении промывочной жидкости с выбуренной породой из скважины на дневную поверхность и ее обезвреживание, согласно заявляемому изобретению нами предложена новая совокупность существенных признаков (введены новые вещества для реализации способа и иной режим проведения операций), а именно при бурении в карбонатных пластах в качестве промывочной жидкости используют почвобезвредную жидкость, например речную воду, воду из водоемов или техническую воду, при этом перед подачей на забойный двигатель в промывочную жидкость вводят реагент-стабилизатор сохранения выбуренному шламу его первоначальных естественных пластовых свойств, давление в стволе скважины во время бурения поддерживают не ниже уровня пластового давления, при подъеме колонны бурильных труб с забойным двигателем для замены породоразрушающего инструмента в ствол скважины с ее устья производят непрерывный дозированный долив промывочной жидкости до уровня дневной поверхности, при наращивании колонны бурильных труб для смазки их резьбовых соединений используют смазку на основе минеральных масел, а поднятую из скважины отработанную при бурении промывочную жидкость с выбуренной породой используют в качестве удобрения почвы сельскохозяйственных угодий. При этом в качестве реагента-стабилизатора сохранения выбуренному шламу его первоначальных естественных пластовых свойств используют водорастворимые соли, например хлорид калия, в количестве от 10 до 30% от объема промывочной жидкости.

Указанные выше введенные в новой совокупности в известный способ существенные признаки (новые вещества для реализации способа вместе с иным режимом проведения операций) являются отличительными признаками предлагаемого изобретения по отношению к известному способу по прототипу.

Из общедоступных источников патентной и научно-технической информации нам не известны способы бурения скважин, в которых вместе с изложенными выше известными операциями в совокупности были бы использованы введенные нами новые отличительные признаки, обеспечивающие предлагаемому способу получение нового технического результата, изложенного в целях изобретения.

Так, благодаря тому, что в заявляемом изобретении при бурении скважин в карбонатных пластах предложено в качестве промывочной жидкости использовать почвобезвредную жидкость, например речную воду, воду из водоемов или техническую воду, а также благодаря тому, что в указанную промывочную жидкость предложено вводить реагент-стабилизатор сохранения выбуренному шламу его первоначальных естественных пластовых свойств, то этим создается возможность выбуренной из карбонатных пластов горной породе (выбуренному шламу) полностью сохранить его первоначальные естественные пластовые свойства от момента касания горной породы породоразрушающим инструментом, включая процесс бурения, до выноса шлама на дневную поверхность. Сохранение выбуренному из карбонатных пластов шламу его первоначальных естественных пластовых свойств позволяет использовать такой шлам в качестве удобрения почвы как при отделении из выбуренного шлама воды, так и при любом содержании в нем буровой промывочной жидкости. При этом, если из отходов бурения будет полностью выделена промывочная жидкость и отходы будут представлять собой отдельно твердую фазу (шлам) и отдельно выделенную воду, то эти обе составные части (и шлам, и вода) остаются пригодными для внесения их в почву в качестве удобрения. Таким образом, обеспечивается полная утилизация отходов бурения при проводке скважин в карбонатных пластах.

Благодаря поддержанию во время бурения давления в стволе скважины не ниже уровня пластового давления и благодаря непрерывному дозированному доливу в ствол скважины промывочной жидкости до уровня дневной поверхности при подъеме колонны бурильных труб для замены породоразрушающего инструмента в заявляемом изобретении полностью исключается приток из пласта пластовых вод в ствол бурящейся скважины, что предотвращает разбавление подаваемой с устья скважины промывочной жидкости содержащимися в пластовых водах солями, обеспечивая тем самым экологическую чистоту технологии строительства скважин при проводке их стволов в карбонатных пластах и обеспечивая при этом качество отходов бурения при утилизации.

Использование смазки на основе минеральных масел для смазки резьбовых соединений бурильных труб при наращивании их колонны в заявляемом изобретении исключает попадание в промывочную жидкость и в отходы бурения тех веществ, которые могли бы ухудшить первоначальные естественные пластовые свойства выбуриваемому шламу, если бы использовалась при этом обычная смазка, например, графитная.

Заявляемый способ реализуют следующим образом. Для бурения ствола скважины в карбонатных пластах используют обычное стандартное буровое оборудование и оборудуют буровую площадку обычным способом.

После проходки верхних (обычно глинистых) слоев породы до кровли первого карбонатного пласта ствол скважины оборудуют кондуктором.

Далее на дневной поверхности готовят промывочную жидкость для проходки ствола скважины в карбонатных пластах. В емкости заливают воду, например, из реки или озера или техническую воду, которая была бы безвредной для почвы. В емкость с такой водой вводят водорастворимые соли, например хлорид калия, в количестве от 10 до 30% от объема промывочной жидкости. Приготовленную таким образом промывочную жидкость при проводке ствола на всю глубину карбонатных пластов до продуктивного, например нефтяного, пласта подают буровым насосом по колонне бурильных труб в забойный двигатель и на породоразрушающий инструмент.

Отработанную промывочную жидкость с выбуриваемой породой при бурении прямой промывкой из скважины поднимают на дневную поверхность, где она на обычном стандартном оборудовании буровой установки (вибросито, гидроциклон, центрифуга и т.п.) проходит обычные стандартные стадии ее очистки. При этом твердую фазу бурового шлама (при любом содержании в нем промывочной жидкости) и отделенную в случае необходимости отдельно промывочную жидкость размещают в отдельные емкости, из которых отходы бурения от проходки ствола скважины в карбонатных пластах вывозят для удобрения почвы сельскохозяйственных угодий в любом сочетании: и твердую фазу бурового шлама отдельно и отдельно использованную при бурении выделенную из бурового отхода промывочную жидкость или в целом буровой шлам с любым содержанием в нем буровой жидкости. В результате чего отпадает необходимость хранить отходы бурения в котлованах и обеспечивается их полная утилизация.

При наращивании колонны бурильных труб по мере проходки ствола скважины в карбонатных пластах при навинчивании бурильных труб для смазки их резьбовых соединений используют смазку на основе минеральных масел, например растительное масло - соапсток-отход при производстве маргарина.

По окончании проходки стволом всей толщи карбонатных пластов по заявляемому изобретению, например, опускают обсадную колонну и цементируют ее.

Вскрытие продуктивного пласта производят, например, на депрессии и оставляют ствол открытым. Отходы бурения при вскрытии продуктивного пласта и зумпфа на дневной поверхности собирают в отдельные емкости.

Используется в нефтяной и газовой промышленности, в геологии, в коммунальном хозяйстве и других отраслях при бурении в карбонатных пластах скважин на нефть, газ, воду и другие полезные ископаемые. При бурении скважин в карбонатных пластах в качестве промывочной жидкости используют почвобезвредную жидкость, например речную воду, вводят в нее реагент-стабилизатор сохранения выбуренному шламу его пластовых свойств. Давление в стволе скважины при бурении поддерживают не ниже пластового. При подъеме бурильной колонны в стволе скважины непрерывно доливают промывающую жидкость до уровня дневной поверхности при наращивания труб. Для смазки резьбовых соединений труб используют смазку на основе минеральных масел. Поднятые из отвала скважины отходы бурения используют в качестве удобрения почвы сельскохозяйственных угодий. В качестве реагента-стабилизатора используют водорастворимые соли, например хлорид калия, 10 - 30% от объема промывочной жидкости. Достигается полная утилизация отходов бурения при проходке скважин в карбонатных пластах при экологически чистой технологии бурения, снижаются материальные затраты. 2 з.п.ф-лы.

1. Способ бурения скважины, включающий спуск в скважину на колонне бурильных труб забойного двигателя с породоразрушающим инструментом, подачу на него промывочной жидкости при бурении, наращивание колонны бурильных труб по мере проходки ствола скважины, подъем забойного двигателя на дневную поверхность для замены породоразрушающего инструмента, подъем отработанной при бурении промывочной жидкости с выбуренной породой из скважины на дневную поверхность и ее обезвреживание, отличающийся тем, что при бурении в карбонатных пластах в качестве промывочной жидкости используют почвобезвредную жидкость, при этом перед подачей на забойный двигатель в промывочную жидкость вводят реагент-стабилизатор сохранения выбуренному шламу его первоначальных естественных пластовых свойств, давление в стволе скважины во время бурения поддерживают не ниже уровня пластового давления, при подъеме колонны бурильных труб с забойным двигателем для замены породоразрушающего инструмента в ствол скважины с ее устья производят непрерывной дозированный долив промывочной жидкости до уровня дневной поверхности, при наращивании колонны бурильных труб для смазки их резьбовых соединений используют смазку на основе минеральных масел, а поднятую из скважины отработанную при бурении промывочную жидкость с выбуренной породой используют в качестве удобрения почвы сельскохозяйственных угодий. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве почвобезвредной жидкости используют речную воду, и/или воду из водоемов, или техническую воду. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве реагента-стабилизатора сохранения выбуренному шламу его первоначальных естественных пластовых свойств используют водорастворимые соли, например хлорид калия в количестве 10 - 30% от объема промывочной жидкости.