СПОСОБ ОБРАБОТКИ ВЫСОКОПРОНИЦАЕМОГО ПЛАСТА СКВАЖИНЫ Российский патент 2010 года по МПК E21B33/138 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к сооружению скважин различного назначения и их креплению.

Большинство осложнений и аварий при строительстве скважин происходит из-за вскрытия проницаемых пластов, что приводит к поглощению жидкости, нарушению технологии буровых работ, а также к газонефтепроявлениям и выбросам.

Известен способ крепления скважины (патент РФ №2208129, кл. Е21В 33/13, 2003), по которому при вскрытии проницаемых пластов в промывочную жидкость вводят твердеющий материал и проводят гидромониторную обработку стенок скважины.

К недостаткам изобретения относятся недостаточно высокие гидроизолирующие характеристики зоны кольматации, которые под действием репрессии и депрессии 1,0-3,0 МПа приводят к восстановлению гидравлической связи пластов и скважины, нарушая при этом герметичность крепи в целом.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является способ обработки ствола скважины при бурении на стадии первичного вскрытия продуктивных пластов с кольматацией их гидромониторными струями промывочной жидкости, в которую вводят портландцемент определенной концентрации (патент РФ №2211301, Е21В 33/13, 2003).

Недостатком этого способа являются невысокие гидроизолирующие характеристики формируемого в прискваженной зоне кольматационного слоя при значительной глубине проникновения фильтрата.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение герметичности и прочности ствола в смежных интервалах с несовместимыми геолого-физическими условиями бурения, что позволяет совершенствовать конструкцию глубоких скважин.

Поставленная задача достигается тем, что в известном способе обработки ствола скважины, включающем обработку стенок скважины гидромониторными струями промывочного раствора с твердеющим материалом, согласно изобретению проводят выравнивание фильтрационных и прочностных характеристик ствола путем последовательной обработки ствола гидромониторными струями и закачкой тампонирующих и/или структурообразующих смесей с последующим контролем за герметичностью ствола гидравлическими испытаниями пласта после каждой стадии изоляции.

Из научно-технической и патентной литературы известны способы упрочнения стенок ствола скважины как гидромониторными струями промывочного раствора, так и закачка тампонажных смесей (а.с. СССР №819306, Е21В 33/138, 1981; а.с. СССР №1795081, Е21В 33/13, 1993). Применение каждого из этих методов самостоятельно или в другой последовательности не решает задачи вскрытия несовместимых интервалов бурения. Связано это с тем, что технология кольматации приствольной зоны флюидонасыщенных пластов приводит к изоляции коллекторов проницаемостью 0,05-12,0 мкм² и непригодна для изоляции высокопроницаемых (поглощающих) пластов с коэффициентом проницаемости свыше 15,0 мкм². Тогда как методы изоляции высокопроницаемых поглощающих пластов не приводят к изоляции низко и средней проницаемости (менее 15-20 мкм²) флюидонасыщенных пластов.

Суть предлагаемого изобретения заключается в том, что, используя по назначению известные технологии, установленная последовательность их применения при вскрытии интервалов с несовместимыми условиями бурения позволяет выровнять фильтрационные и прочностные характеристики ствола скважин до технологически требуемого уровня и продолжить бурение без осложнений (газонефтепроявлений и поглощений) в этом интервале и спуска обсадной колонны. Промысловая реализация предлагаемого комплекса методов изоляции и порядок их производства приводят к проявлению синергетического эффекта (нелинейного роста показателей работ) при бурении и заканчивании скважин.

Технологическая схема реализации способа заключается в следующем.

Бурение интервалов с несовместимыми гидравлическими условиями бурения (возникновение поглощений, газонефтеводопроявлений гидроразрыва горных пород) начинают из-под башмака удлиненного кондуктора или последней технической колонны с одновременной обработкой ствола через наддолотный гидромониторный переводник высоконапорными струями бурового раствора с расчетными параметрами воздействия на проницаемые породы (скорость истечения струи из насадка, динамическое давление пятна струи на преграду, частота вращения долота и подача инструмента).

Если в процессе бурения вскрыт поглощающий пласт, бурильный инструмент устанавливают выше кровли поглощения на 100-150 м и после приготовления тампонажной смеси зону поглощения изолируют нагнетанием ее в призабойную зону при оптимальном давлении (6,0-8,0 МПа).

После вскрытия бурением (с изоляцией) смежных интервалов на полную мощность производится опрессовка ствола контрольным гидродинамическим давлением для оценки герметичности ствола по коэффициенту приемистости К (м³/с МПа) и гидромеханической прочности по градиенту давления испытания ∇Р (МПа/м).

По достигнутым показателям К и ∇P принимается решение об отказе крепления этого интервала обсадной колонной и возможности продолжения бурения необсаженным стволом.

Пример.

Проектная глубина скважины 4700 м. Глубина спуска обсадных колонн: кондуктор диаметром 426 мм на 100 м; первая техническая колонна диаметром 324 мм на 2000 м; вторая техническая колонна диаметром 244,5 мм на 2500 м; хвостовик диаметром 193,7 мм в интервале 2400-3700 м; эксплуатационная колонна диаметром 139,7 мм на 4700 м.

После спуска кондуктора и первой технической колонны бурение скважины в интервале с несовместимыми геолого-физическими условиями бурения 2000-3700 м (газопроявление и поглощение буровых растворов) продолжено с обработкой ствола через гидромониторную насадку в наддолотном переводнике струей бурового раствора плотностью 1430 кг/м³. Технологические параметры гидромониторной кольматации приствольной зоны флюидонасыщенных пластов: скорость истечения струи 100-110 м/с, динамическое давление пятна струи на стенку 5-7 МПа, частота вращения долота 10 с^-1. Изоляция поглощающих пластов нагнетанием тампонажных паст-пробок и цементного раствора производится с расходом жидкости продавливания, повышающим репрессию на кровлю пласта до 3,0-7,0 МПа при движении цементного раствора в каналах поглощения призабойной зоны. В процессе бурения формирование в прискваженной зоне проницаемых (газопроявляющих и поглощающих) пластов гидроизолирующего кольматационного и затампонированного экрана исключило возникновение осложнений при вскрытии интервала с несовместимыми условиями бурения (наличие пластов с АВПД и АНПД). Это подтвердили результаты контрольных опрессовок ствола расчетным гидромеханическим давлением до и после вскрытия бурением осложненного интервала 2000-3700 м (табл.1). В результате конструкция глубокой скважины усовершенствована за счет уменьшения диаметров первой и второй технических колонн (облегчена конструкция) и отказа от использования «хвостовика» в интервале с несовместимыми геолого-физическими условиями бурения скважины (упрощение конструкции) (табл.2).

Таким образом, реализация изобретения позволяет успешно совершенствовать конструкции глубоких скважин за счет повышения герметичности и прочности ствола в интервалах с несовместимыми геолого-физическими условиями бурения управляемой гидроизоляцией приствольной зоны флюидонасыщенных пластов последовательной обработкой ствола гидромониторными струями буровых растворов и закачкой тампонажных смесей в поглощающий пласт. Достигнутые при этом технико-экономические показатели работ при строительстве глубокой скважины составили: рост показателей работы долот - 25%; снижение металлоемкости продукции - 18%; уменьшение объема выбуренной породы - 27%; сокращение срока строительства скважины - 3,5 мес.

Таблица 1 Результаты контрольных опрессовок ствола гидромеханическим давлением Интервалы опрессовок м Параметры опрессовок Результаты испытаний Заключение Q_H 10^-3, Р_ОП 10^-1, Т_ОП, ∇P 10^-1, К 10^-2, м³/с МПа с МПа/м м³/(с МПа) 2000-2400 ≤3 10 300 0,18 ≤0,015 Пласты с АНПД и АВПД изолированы 2000-3700 ≤5 15 300 0,18 ≤0,017

Примечание: Q_H - подача насоса; Р_ОП - давление опрессовки на устье скважины; Т_ОП - время опрессовки; ∇Р - градиент гидромеханического давления испытания; К - коэффициент полной приемистости интервала испытаний.

Таблица 2 Показатели проектной и усовершенствованной конструкций скважин Название обсадных колонн Проектная Усовершенствованная диаметр скв-ны, м диаметр кол-ны м инт-л установки, м диаметр скв-ны, м диам-р кол-ны м инт-л уст-ки м кондуктор 0,490 0,426 100 0,394 0,324 100 1-я техн. колонна 0,394 0,324 2000 0,295 0,244 2000 2-я техн. колонна 0,295 0,244 2500 0,216 0,194 3700 хвостовик 0,216 0,194 2400-3700 0,216 - - эксплуатационная колонна 0,190 0,1397 5000 0,190 0,1397 4555

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к способам сооружения скважин различного назначения и их креплению. Включает выравнивание фильтрационных и прочностных характеристик ствола путем последовательной обработки ствола гидромониторными струями и закачкой тампонирующих и/или структурообразующих смесей с возможностью последующего контроля за герметичностью ствола гидравлическими испытаниями пласта после каждой стадии изоляции. За счет проведения предложенной последовательности технологических операций повышаются герметичность и прочность ствола в смежных интервалах с несовместимыми геолого-физическими условиями бурения, что позволяет совершенствовать конструкцию глубоких скважин. 2 табл.

Способ обработки высокопроницаемого ствола скважины, включающий бурение, обработку стенок скважины гидромониторными струями бурового раствора с твердеющим материалом, отличающийся тем, что выравнивание фильтрационных и прочностных характеристик ствола проводят путем последовательной обработки ствола гидромониторными струями и закачкой тампонирующих и/или структурообразующих смесей, с последующим контролем за герметичностью ствола гидравлическими испытаниями пласта после каждой стадии изоляции.