СПОСОБ СТРОИТЕЛЬСТВА СКВАЖИНЫ МАЛОГО ДИАМЕТРА Российский патент 2010 года по МПК E21B7/00 E21B33/138 

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при строительстве скважины малого диаметра.

Известен способ эксплуатации скважины, включающий бурение скважины по заданному профилю и спуск обсадных колонн различных типов, включая потайную перфорированную вне скважины. Осуществляют крепление их съемными якорями. Изолируют их в скважине предварительной закачкой термостойкой, седиментационно устойчивой, высокоструктурированной, антикоррозийной, вязкопластичной жидкостью-гидрозатвором в совокупности с герметичным разделителем среды. Эксплуатационную колонку не перфорируют, крепят на устье за предыдущую колонну с дополнительным усилием от выдавливания из скважины весом столба жидкости-гидрозатвора, действующего на герметичный разделитель среды от устья скважины. Герметичный разделитель среды размещают в потайной перфорированной колонне над кровлей продуктивного пласта. В ее торце размещают центратор на роликах с гидромониторным соплом для размыва осадков и компенсации гидрогазоударов со стороны продуктивного пласта. Контроль и управление затрубными, межтрубными и трубными пространствами осуществляют циркуляцией жидкости-гидрозатвора через гидравлические клапаны, датчики контроля среды, установленные над герметичными разделителями среди всех колонн. Приводят в транспортное положение съемные якоря с герметичными разделителями. После предварительной циркуляции жидкости-гидрозатвора поочередно полностью извлекают и полностью заменяют трубные конструкции колонн с их оснасткой (Патент РФ №2139413, опубл. 1999.10.10).

Известный способ сложен, требует больших затрат на бурение, конструкция скважины металлоемкая.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ строительства, эксплуатации, консервации и ликвидации скважины, включающий бурение ствола скважины с заданным направлением, спуск и крепление нескольких обсадных колонн, включая последнюю - "хвостовик", малогабаритную эксплуатационную колонну, и закачку активного изоляционного материала - гидрозатвора. Первую обсадную колонну спускают, крепят крепящим узлом и изолируют близким к вязкопластичной массе гидрозатвором, скважину углубляют, закачивают гидрозатвор, получаемый из бурового раствора при добавлении вяжущих и нейтрализующих реагентов при помощи малогабаритного устройства - узла приготовления и закачки цементного раствора до требуемых параметров в зависимости от устойчивости и проницаемости пройденных горных пород, спускают следующую очередную, по меньшей мере, одну обсадную колонну, крепят ее снизу крепящим узлом, а последнюю обсадную колонну, нижний конец которой вне скважины перфорирован и оборудован фильтром грубой очистки, спускают выше водонефтяного контура и крепят крепящим узлом выше кровли продуктивного пласта, в последнюю очередь спускают, предварительно закачав гидрозатвор, малогабаритную эксплуатационную колонну, оборудованную пакером с якорем и фильтром средней очистки, устанавливают пакер над продуктивным пластом и вызывают приток свабированием, скважину эксплуатируют, а затем при необходимости консервируют и/или ликвидируют (Патент РФ №2320849, опубл. 27.03.2008 - прототип).

Известный способ требует больших затрат на бурение, конструкция скважины металлоемкая. Кроме того, способ не предусматривает проводку скважины в условиях, осложненных интенсивным кавенообразованием и осыпанием пород.

В предложенном изобретении решается задача снижения затрат на строительство скважины и обеспечение проводки скважины в условиях кавернообразования и осыпания пород.

Задача решается тем, что в способе строительства скважины малого диаметра, включающем бурение ствола скважины, спуск и крепление обсадных и эксплуатационных колонн, согласно изобретению первую часть ствола скважины - направление бурят диаметром не более 300 мм с применением глинистого бурового раствора плотностью 1,12-1,20 кг/м³, вторую часть - кондуктор бурят диаметром не более 220 мм, третью основную часть бурят диаметром не более 160 мм, в качестве бурового раствора при бурении кондуктора и третьей части используют техническую воду плотностью 1,00-1,09 кг/м³, расход технической воды задают превышающим поглощение технической воды зонами поглощений, после вскрытия зоны осыпания и углубления забоя ниже зоны осыпания на 10-15 м производят промывку ствола скважины технической водой в объеме 1-2 объема скважины, поднимают компоновку с долотом, спускают компоновку с открытым концом ниже зоны осыпания, промывают 1,5-2,5 часа водой для образования каверн в зоне осыпания, поднимают компоновку выше зоны осыпания на 10-30 м, проводят технологическую выдержку в течение 0,5-1 ч для осыпания грунта из каверн, спускают компоновку и определяют величину осыпания по изменению глубины забоя, при наличии осыпания проводят дохождение конца труб до забоя с промывкой, спускают компоновку и проводят заполнение интервала осыпания: закачивают глинистый раствор плотностью 1,12-1,25 кг/м³ в объеме от 1 до 5 м³, буфер пресной воды для отсечения глинистого раствора от цементного раствора в объеме 0,5-1 м³, цементный раствор с ускорителем схватывания хлористым кальцием 1-3% в объеме, равном 1,1-1,3 расчетного для перекрытия зоны осыпания, проводят продавку технической водой, поднимают компоновку из скважины, проводят технологическую выдержку на ожидание затвердения цемента в течение 4-6 ч, спускают бурильную компоновку, которой пробурен ствол скважины, разбуривают цементный мост в интервале зоны осыпания и продолжают бурение скважины до проектной глубины, при этом при закачке цементного раствора производят вращение труб с частотой вращения от 10 до 60 об/мин, а при продавке цементного раствора водой проводят расхаживание колонны труб на величину 8-12 м с частотой от 1 до 4 подъемов в мин.

Сущность изобретения

До 60% затрат на строительство скважины зависят от ее диаметра. Обычно для бурения направления скважины используют долото диаметром 393,4 мм, при бурении кондуктора - долото диаметром 295,3 мм, при бурении основного ствола - долото диаметром 215,9 мм. При переходе от диаметра долота 215,9 мм к диаметру долота 143,9 мм снижается расход цемента для крепления обсадных колонн более чем наполовину, сокращаются объемы выбуренной породы и земляных работ, расход бурового раствора и металла. При этом дебит скважин не зависит от их диаметра. Стоимость 1 м проходки при традиционном бурении составляет 9220 рублей, при бурении малого диаметра - 5517 рублей, т.е. на 40 процентов меньше. Кроме того, в условиях, осложненных интенсивным кавернообразованием и осыпанием пород, проводка скважины осложняется.

В предложенном изобретении решается задача бурения скважин малого диаметра и, вследствие этого, снижения затрат на строительство скважины и обеспечение проводки скважины в условиях кавернообразования и осыпания пород. Задача решается следующим образом.

При строительстве скважины малого диаметра ведут бурение ствола скважины, спуск и крепление обсадных и эксплуатационных колонн. Первую часть ствола скважины - направление бурят диаметром не более 300 мм с применением глинистого бурового раствора плотностью 1,12-1,20 кг/м³. Вторую часть - кондуктор бурят диаметром не более 220 мм. Третью основную часть бурят диаметром не более 160 мм. В качестве бурового раствора при бурении кондуктора и третьей части используют техническую воду плотностью 1,00-1,09 кг/м³, расход технической воды задают превышающим поглощение технической воды зонами поглощений. После вскрытия зоны осыпания и углубления забоя ниже зоны осыпания на 10-15 м производят промывку ствола скважины технической водой в объеме 1-2 объема скважины для вымывания осыпавшегося грунта, поднимают компоновку с долотом, спускают компоновку с открытым концом ниже зоны осыпания, промывают 1,5-2,5 часа водой для образования каверн в зоне осыпания, поднимают компоновку выше зоны осыпания на 10-30 м, проводят технологическую выдержку в течение 0,5-1 ч для осыпания грунта из каверн, спускают компоновку и определяют величину осыпания по изменению глубины забоя. При наличии осыпания проводят дохождение конца труб до забоя с промывкой. При этом вымывают из скважины весь осыпавшийся грунт. Спускают компоновку и проводят заполнение интервала осыпания: закачивают глинистый раствор плотностью 1,12-1,25 кг/м³ в объеме от 1 до 5 м³, буфер пресной воды для отсечения глинистого раствора от цементного раствора в объеме 0,5-1 м³, цементный раствор с ускорителем схватывания хлористым кальцием 1-3% в объеме, равном 1,1-1,3 расчетного от объема интервала осыпания для перекрытия зоны осыпания, проводят продавку технической водой, поднимают компоновку из скважины, проводят технологическую выдержку на ожидание затвердения цемента в течение 4-6 ч. При этом цементный раствор находится в состоянии схватившегося, но не затвердевшего цементного камня, т.к. для полного схватывания и твердения цементного раствора требуется 20-24 часа. Спускают бурильную компоновку, которой пробурен ствол скважины, разбуривают еще не полностью затвердевший цементный мост в интервале зоны осыпания и продолжают бурение скважины до проектной глубины. При этом цементный камень в кавернах не разбуривается, остается там, твердеет до конца и предотвращает дальнейшее осыпание грунта при дальнейшем бурении скважины. В случае разбуривания цементного моста в интервале осыпания по окончании схватывания и твердения нередко происходит уход долота в сторону от направления бурения. При закачке цементного раствора производят вращение труб с частотой вращения от 10 до 60 об/мин, а при продавке цементного раствора водой проводят расхаживание колонны труб на величину 8-12 м с частотой от 1 до 4 подъемов в мин.

После прохождения зоны осыпания продолжают бурение скважины до проектной глубины, спускают колонну обсадных труб и цементируют заколонное пространство.

Пример конкретного выполнения

Бурят поисковую скважину в карбонатных отложениях Кизеловского горизонта глубиной 1354 м. Под направление скважины от дневной поверхности до глубины 54 м бурение проводят с применением глинистого бурового раствора плотностью 1,80 кг/м³ долотом диаметром 295,9 мм. Колонну направления диаметром 245 мм спускают на глубину 54 м и цементируют заколонное пространство. После затвердения цемента проводят опрессовку давлением 3 МПа на герметичность - герметично. Разбуривают цементный камень на глубине 46-54 м и проводят опрессовку направления - герметично. Дальнейшее бурение под кондуктор ведут с применением технической воды плотностью 1,04 кг/м³ долотом диаметром 215,9 мм до глубины 360 мм. Колонну кондуктора диаметром 168 мм спускают на глубину 360 м. Цементируют заколонное пространство. После затвердения цемента проводят опрессовку давлением 7 МПа на герметичность - герметично. Разбуривают цементный камень в интервале 350-360 м и проводят опрессовку кондуктора при давлении 3,5 МПа при разбуренном башмаке - герметично. Дальнейшее бурение проводят с применением технической воды плотностью 1,04 кг/м³ долотом диаметром 146 мм. После вскрытия Верейского горизонта, т.е. зоны осыпания в интервале глубин 700-900 м и углубления забоя ниже зоны осыпания на 12 м, производят промывку ствола скважины технической водой в объеме 1,5 объема скважины, поднимают компоновку с долотом, спускают компоновку с открытым концом ниже зоны осыпания, промывают 2 часа водой для образования каверн в зоне осыпания, поднимают компоновку выше зоны осыпания на 20 м, проводят технологическую выдержку в течение 0,5-1 ч для осыпания грунта из каверн, спускают компоновку и определяют величину осыпания по изменению глубины забоя. Величина осыпания составила 10 м. Проводят дохождение конца труб до забоя с промывкой. После проходки 10 м осыпания и вымывания осыпавшегося грунта спускают компоновку и проводят заполнение интервала осыпания: закачивают глинистый раствор плотностью 1,2 кг/м³ в объеме 3 м³, буфер пресной воды для отсечения глинистого раствора от цементного раствора в объеме 0,8 м³, цементный раствор с ускорителем схватывания хлористым кальцием 2% в объеме, равном 1,2 расчетного для перекрытия зоны осыпания, проводят продавку технической водой, поднимают компоновку из скважины, проводят технологическую выдержку на ожидание затвердения цемента в течение 5 ч, спускают бурильную компоновку, которой пробурен ствол скважины, разбуривают цементный мост в интервале зоны осыпания и продолжают бурение скважины до проектной глубины. При этом при закачке цементного раствора производят вращение труб с частотой вращения 30 об/мин, а при продавке цементного раствора водой проводят расхаживание колонны труб на величину 9 м с частотой 2 подъема в мин. После прохождения зоны осыпания продолжают бурение скважины до проектной глубины, спускают колонну обсадных труб и цементируют заколонное пространство.

В результате строят скважину малого диаметра со сниженными затратами на строительство скважины в условиях кавернообразования и осыпания пород.

Применение глинистого бурового раствора плотностью в пределах от 1,12 до 1,20 кг/м³, технической воды плотностью в пределах от 1,00 до 1,09 кг/м³, углубление забоя ниже зоны осыпания в пределах от 10 до 15 м, промывку ствола скважины технической водой в объеме в пределах от 1 до 2 объема скважины, промывка в пределах от 1,5-2,5 часа водой для образования каверн в зоне осыпания, подъем компоновки выше зоны осыпания в пределах от 10-30 м, технологическая выдержка в пределах от 0,5-1 ч для осыпания грунта из каверн, закачка глинистого раствора плотностью в пределах от 1,12-1,25 кг/м³ в объеме от 1 до 5 м³, буфера пресной воды для отсечения глинистого раствора от цементного раствора в пределах от 0,5-1 м³, цементного раствора с ускорителем схватывания хлористым кальцием в пределах от 1-3% в объеме, равном 1,1-1,3 расчетного от объема интервала осыпания для перекрытия зоны осыпания, технологическая выдержка на ожидание затвердения цемента в пределах от 4-6 ч, при закачке цементного раствора вращение труб с частотой вращения в пределах от 10 до 60 об/мин, при продавке цементного раствора водой расхаживание колонны труб в пределах от 8 до 12 м с частотой от 1 до 4 подъемов в мин приводит к результату, аналогичному результату в приведенном выше примере.

Применение предложенного способа позволит добиться снижения затрат на строительство скважины и обеспечить проводку скважины в условиях кавернообразования и осыпания пород.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при строительстве скважины малого диаметра. Проводят бурение ствола скважины, спуск и крепление обсадных и эксплуатационных колонн. Первую часть ствола скважины - направление бурят диаметром не более 300 мм с применением глинистого бурового раствора плотностью 1,12-1,20 кг/м³, вторую часть - кондуктор бурят диаметром не более 220 мм, третью основную часть бурят диаметром не более 160 мм. В качестве бурового раствора при бурении кондуктора и третьей части используют техническую воду плотностью 1,00-1,09 кг/м³. Расход технической воды задают превышающим поглощение технической воды зонами поглощений. После вскрытия зоны осыпания и углубления забоя ниже зоны осыпания на 10-15 м производят промывку ствола скважины технической водой в объеме 1-2 объема скважины, поднимают компоновку с долотом, спускают компоновку с открытым концом ниже зоны осыпания, промывают 1,5-2,5 часа водой для образования каверн в зоне осыпания, поднимают компоновку выше зоны осыпания на 10-30 м, проводят технологическую выдержку в течение 0,5-1 час для осыпания грунта из каверн, спускают компоновку и определяют величину осыпания по изменению глубины забоя. При наличии осыпания проводят дохождение конца труб до забоя с промывкой. Спускают компоновку и проводят заполнение интервала осыпания: закачивают глинистый раствор плотностью 1,12-1,25 кг/м³ в объеме от 1 до 5 м³, буфер пресной воды для отсечения глинистого раствора от цементного раствора в объеме 0,5-1 м³, цементный раствор с добавкой 1-3% ускорителя схватывания хлористого кальция в объеме, равном 1,1-1,3 расчетного для перекрытия зоны осыпания. Проводят продавку технической водой. Поднимают компоновку из скважины, проводят технологическую выдержку на ожидание затвердения цемента в течение 4-6 ч, спускают бурильную компоновку, которой пробурен ствол скважины, разбуривают цементный мост в интервале зоны осыпания и продолжают бурение скважины до проектной глубины. При закачке цементного раствора производят вращение труб с частотой вращения от 10 до 60 об/мин, а при продавке цементного раствора водой проводят расхаживание колонны труб на величину 8-12 м с частотой от 1 до 4 подъемов в мин. Обеспечивает снижение затрат на строительство скважины и проводку скважины в условиях кавернообразования и осыпания.

Способ строительства скважины малого диаметра, включающий бурение ствола скважины, спуск и крепление обсадных и эксплуатационных колонн, отличающийся тем, что первую часть ствола скважины - направление бурят диаметром не более 300 мм с применением глинистого бурового раствора плотностью 1,12-1,20 кг/м³, вторую часть - кондуктор бурят диаметром не более 220 мм, третью основную часть бурят диаметром не более 160 мм, в качестве бурового раствора при бурении кондуктора и третьей части используют техническую воду плотностью 1,00-1,09 кг/м³, расход технической воды задают превышающими поглощение технической воды зонами поглощений, после вскрытия зоны осыпания и углубления забоя ниже зоны осыпания на 10-15 м производят промывку ствола скважины технической водой в объеме 1-2 объема скважины, поднимают компоновку с долотом, спускают компоновку с открытым концом ниже зоны осыпания, промывают 1,5-2,5 ч водой для образования каверн в зоне осыпания, поднимают компоновку выше зоны осыпания на 10-30 м, проводят технологическую выдержку в течение 0,5-1 ч для осыпания грунта из каверн, спускают компоновку и определяют величину осыпания по изменению глубины забоя, при наличии осыпания проводят дохождение конца труб до забоя с промывкой, спускают компоновку и проводят заполнение интервала осыпания: закачивают глинистый раствор плотностью 1,12-1,25 кг/м³ в объеме от 1 до 5 м³, буфер пресной воды для отсечения глинистого раствора от цементного раствора в объеме 0,5-1 м³, цементный раствор с ускорителем схватывания хлористым кальцием 1-3% в объеме, равном 1,1-1,3 расчетного для перекрытия зоны осыпания, проводят продавку технической водой, поднимают компоновку из скважины, проводят технологическую выдержку на ожидание затвердения цемента в течение 4-6 ч, спускают бурильную компоновку, которой пробурен ствол скважины, разбуривают цементный мост в интервале зоны осыпания и продолжают бурение скважины до проектной глубины, при этом при закачке цементного раствора производят вращение труб с частотой вращения от 10 до 60 об/мин, а при продавке цементного раствора водой проводят расхаживание колонны труб на величину 8-12 м с частотой от 1 до 4 подъемов в мин.