ТЕХНОЛОГИЯ ОБРАЗОВАНИЯ СКВАЖИН Российский патент 2001 года по МПК E21B33/06 E21B33/138 E21B43/12 E21B43/25 

Изобретение относится к технологии образования скважин в геологических структурах для различных целей и может быть использовано для проходки скважин в залежи углеводородов.

В настоящее время известны принципиальные направления решений этой технологической программы, наиболее представительным из которых можно считать процесс образования скважин, включающий выполнение подготовительных работ, обустройство устья скважины, проходку скважины в горных породах и закрепление ее стенок, подготовку скважины к эксплуатации.

Наиболее близким техническим решением из аналогичных процессов является технология образования скважин, включающая подготовку рабочей площадки, обустройство устья скважины путем установки превентора, проходку горных пород с помощью бурового аппарата, закрепление стенок скважины, вскрытие продуктивного пласта /1/.

При определенной эффективности этот способ имеет и существенные недостатки, заключающиеся в том, что все операции в нем выполняют раздельно с циклами остановок, - это требует значительных затрат времени и трудозатрат, приводит к удорожанию процесса, требует организации процессов совмещения различных основных операций, что при высокой стоимости каждой операции накладывает тяжесть затрат на себестоимость добываемого сырья.

Технический результат данного изобретения заключается в снижении трудозатрат и времени на весь процесс за счет последовательного совмещения всех технологических операций по подготовке процесса, образованию скважин и вводу ее в режим эксплуатации.

Указанный технический результат в изобретении достигается за счет того, что в технологии образования скважин, включающей подготовку рабочей площадки, обустройство устья скважины путем установки превентора, проходку пород с помощью бурового аппарата, закрепление стенок скважины, вскрытие продуктивного пласта, обустройство устья осуществляют установкой превентора с направляющей в виде сквозного цилиндра, формирующего собой устье скважины, оснащенное захватами, в которых устанавливают буровой аппарат, и имеющее участок из упругоподатливого материала, в полость между которым и стенкой превентора подают рабочую жидкость, при проходке скважины с помощью бурового аппарата ведут закрепление ее стенок подачей пластифицированного раствора и напылением слабоплавкого вещества при температурном воздействии на это вещество потоком рабочего агента, истекающего из указанного бурового аппарата, при вскрытии этим аппаратом продуктивного пласта от датчика регистрации углеводородов, закрепленного на корпусе этого аппарата, подают сигнал на перекрытие сечения устья скважины за счет подачи сжатой рабочей среды (жидкости) в указанную полость, при этом ведут контроль дебита скважины по отводимым углеводородам, а при снижении дебита увеличивают площадь притока углеводородов к скважине за счет образования боковой скважины в продуктивный пласт из сечения скважины с помощью указанного бурового аппарата, одновременно с этой проходкой на структуру пласта ведут акустическое воздействие.

При этом перед процессом проходки скважины за пределом превентора в грунте рабочей площадки под углом к оси намеченной к проходке скважины, в трубчатой направляющей устанавливают дополнительный буровой аппарат, дополнительно оснащенный зарядом взрывчатого вещества, и этот аппарат включают в работу - для перекрытия сечения скважины в случае возникновения аварийной или предаварийной ситуации при проходке скважины.

Описываемый процесс образования скважины раскрывается более полно на примере его осуществления и со ссылкой на технические средства для его реализации, изображенные на чертежах, где
на фиг. 1 показан общий вид установки для осуществления технологии образования скважин;
на фиг. 2 - вариант установки для проходки нескольких скважин с одной рабочей площадки;
на фиг. 3 и 4 - детали направляющей превентора на фиг. 1.

Первоначально ведут подготовку рабочей площадки, включающей водоотвод, планировку, подвода энергоносителей. После этого на рабочей площадке устанавливают превентор 1 и обустраивают им устье скважины. Тело и основные конструкции превентора выполняют преимущественно из железобетона. Превентор имеет сквозной цилиндр 2, в котором установлены захваты 3 в виде подпружиненных шаровых шарниров; в этих захватах устанавливают буровой аппарат 4, который имеет рабочий орган 5 и узел 6 с нижними кольцевыми соплами 7 и верхним кольцевым соплом 8.

Сквозной цилиндр 2 является направляющей для бурового аппарата 4 и на своем участке 9 выполнен из тонкого упругоподатливого материала, например тонколистовой пружинящей стали; этот упругоподатливый участок охватывает камера 10, выполненная в теле превентора (фиг. 1, 3, 4); эта камера имеет эластичные мембраны 11, полости между которыми соединены трубопроводом 12 с источником 13 сжатой рабочей среды, приводимым от пульта управления 14. Этот пульт 14 имеет также блок 15, соединенный командной линией связи с приводом захватов 3; имеет также блок 16, соединенный линией связи с датчиком 17, закрепленным на корпусе бурового аппарата 4.

Этот датчик 17 является датчиком регистрации наличия углеводородов при вскрытии аппаратом 4 продуктивного пласта.

Превентор имеет также патрубки 18 для отвода вскрытого углеводородного сырья, что позволяет оперативно организовать его отвод из полости скважины и использование по назначению.

Вся установка дополнительно оснащена буровым аппаратом 19, установленным в полой трубчатой направляющей 20, в грунте рабочей площадки под углом к оси проходимой скважины (фиг. 1). Этот дополнительный буровой аппарат 19 оснащен дополнительно (к его основному техническому оснащению) зарядом 21 взрывчатого вещества, размещенным в его верхней части; этот аппарат предназначен для проходки скважины под углом к оси проходимой скважины 22 в случае возникновения аварийной или предаварийной ситуации на скважине 22, например, при внезапном поступлении углеводородов в полость проходимой скважины 22, в работу включают аппарат 19.

Проходку скважины буровым аппаратом 4 начинают с устья традиционным диаметром (около 430 мм), переходя далее на диаметр около 330 мм, разрушение пород на забое ведут с помощью бурового аппарата 4 и его рабочего органа 5 с помощью истекающих под давлением струй рабочего агента; стенки проходимой скважины в верхних неустойчивых горизонтах осадочных пород закрепляют обсадными трубами, начало которых в верхней части соединяют жестко с телом превентора; далее закрепление стенок проходимой скважины осуществляют в процессе проходки и с помощью того же бурового аппарата: из кольцевого сопла 7 на стенки скважины наносят пластифицированный цементный (или - на основе полимерного вяжущего) раствор, а вслед за этим из кольцевого сопла 8 на эти же стенки наносят слабоплавкое вещество (например, расплав смеси полиэтилена с пенопластом при соотношении соответственно 3:1 м.ч.) при его температуре плавления около 130^oC; при этом температурный режим у стенок поддерживают в пределах 80-150^oC за счет истекающего рабочего агента из рабочего органа 5 аппарата 4, - это позволяет эффективно и непрерывно закреплять и омоноличивать стенки скважины, которые также дополнительно уплотняются и упрочняются поддерживаемым в полости скважины избыточным давлением (порядка 50-200 кгс/см²) от работающего аппарата 4. А при вскрытии аппаратом 4 продуктивного пласта от закрепленного на нем датчика 17 регистрации углеводородов посылают сигнал на перекрытие сечения устья скважины; для этого в полость между стенкой превентора (фиг. 1,3 и 4) подают под давлением рабочую жидкость; жидкость, поступая в полость между эластичными мембранами 11 (фиг. 1), сжимает к оси скважины (фиг. 3 и 4) тонкую упругоподатливую часть 9 на участке направляющего цилиндра и перекрывает полностью сечение скважины на этом участке, предупреждая выброс из устья скважины углеводородов, - их отвод оперативно организуют через патрубки 18 - на прямое использование.

В процессе эксплуатации скважины ведут контроль ее дебита по отводимым углеводородам, и при снижении дебита увеличивают площадь притока углеводородов к скважине путем образования боковой скважины в продуктивный пласт (фиг. 1) из сечения скважины с помощью этого же бурового аппарата 4, при этом на структуру пласта ведут акустическое воздействие или с помощью излучателя акустических волн, закрепленного на корпусе аппарата, или с помощью этого же работающего аппарата за счет импульсной подачи части струй из рабочего органа 5 аппарата.

При возникновении аварийной или предаварийной ситуации на скважине 22 включают в работу дополнительный аппарат 19, проходят с ним скважину под углом к оси скважины 22 и при проходе аппарата 19 вблизи ствола скважины 22 производят подрыв заряда 21 и ударной сдвиговой волной от этого взрыва перекрывают скважину 22 на глубине подхода к ней наклонной скважины и аппарата 19.

Таким образом, технические и технологические преимущества изобретения заключаются в организации непрерывности и последовательности выполнения всех процессов технологии образования скважин, предупредить, тем самым, цикличность и простои в технологии, и повысить общую технологическую культуру всего процесса подготовки, проходки скважины и ввода ее в эксплуатацию.

Источники информации
1. ВЕЛИКИЙ М. И. и др. Техника бурения скважин комбинированными способами. Москва, Недра, 1977, с. 50-53.1

Технология образования скважин в геологических структурах предназначена для использования при поиске и разведке залежей полезных ископаемых, в частности углеводородного сырья, при проходке разведочных скважин, промысловых скважин и выработок. Технология включает подготовку рабочей площадки, установку превентора, спуско-подъемного оборудования. Используют превентор с направляющей в виде сквозного цилиндра, формирующего собой устье скважины, оснащенное захватами. В захватах устанавливают буровой аппарат. Сквозной цилиндр имеет участок из упругого податливого материала. При проходке скважин ведут закрепление ее стенок подачей пластифицированного раствора и напылением слабоплавкого вещества при температурном воздействии на это вещество потоком рабочего агента, истекающего из бурового аппарата. При вскрытии продуктивного пласта от датчика регистрации углеводородов, закрепленного на корпусе аппарата, подают сигнал для перекрытия сечения скважины. Ведут контроль дебита скважины по отводимым углеводородам. При снижении дебита используют вторично буровой аппарат для образования боковой скважины в продуктивный пласт, увеличивая площадь притока. Одновременно с проходкой боковой скважины на структуру пласта ведут акустическое воздействие истекающим рабочим агентом за счет регулирования процесса его расхода. Снижаются затраты времени, труда, стоимости на образование скважины и вывод ее на режим эксплуатации. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. Технология образования скважин, включающая подготовку рабочей площадки, обустройство устья скважины путем установки превентора, проходку пород с помощью бурового аппарата, закрепление стенок скважины, вскрытие продуктивного пласта, отличающаяся тем, что обустройство устья осуществляют установкой превентора с направляющей в виде сквозного цилиндра, формирующего собой устье скважины, оснащенное захватами, в которых устанавливают буровой аппарат, и имеющее участок из упругоподатливого материала, в полость между которым и стенкой превентора подают рабочую жидкость, при проходке скважины с помощью бурового аппарата ведут закрепление ее стенок подачей пластифицированного раствора и напылением слабоплавкого вещества при температурном воздействии на это вещество потоком рабочего агента, истекающего из указанного бурового аппарата, при вскрытии этим аппаратом продуктивного пласта от датчика регистрации углеводородов, закрепленного на корпусе аппарата, подают сигнал на перекрытие сечения устья скважины, при этом ведут контроль дебита скважины по отводимым углеводородам и при снижении дебита используют вторично указанный аппарат, с помощью которого из сечения скважины образуют боковую скважину в продуктивный пласт, увеличивая площадь притока к скважине, одновременно с проходкой этой боковой скважины на структуру пласта ведут акустическое воздействие истекающим рабочим агентом за счет регулирования процесса его расхода. 2. Технология по п. 1, отличающаяся тем, что перед процессом проходки скважины за пределом превентора под углом к оси намеченной к проходке скважины в трубчатой направляющей устанавливают дополнительный буровой аппарат, оснащенный зарядом взрывчатого вещества, этот аппарат включают в работу для перекрытия скважины в случае возникновения аварийной или предаварийной ситуации.