СПОСОБ СТРОИТЕЛЬСТВА СКВАЖИНЫ Российский патент 2011 года по МПК E21B21/14 

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при строительстве скважин.

Известен способ строительства скважины, в котором бурение основного ствола проводят на глинистом растворе или технической воде, а вскрытие продуктивного пласта - на технической воде с добавкой поверхностно-активного вещества (Патент РФ №2393320, опубл. 27.06.2010).

К недостаткам этого способа можно отнести следующее: он не обладает достаточной гидрофобизирующей и декольматирующей способностью, делает обработку продолжительной, продуктивность скважин при вводе их из бурения в эксплуатацию остается невысокой.

Наиболее близким к предложенному изобретению по технической сущности является способ строительства скважины, согласно которому вскрывают вышележащие пласты на неаэрированном буровом растворе повышенной плотности, а продуктивный пласт вскрывают с применением аэрированного бурового раствора с установлением его плотности, минимально достаточной по условиям бурения для обеспечения противовыбросовых мероприятий. Используют полимерно-карбонатный буровой раствор. С неаэрированного бурового раствора на аэрированный переходят при подходе к продуктивному пласту путем введения в него кальцинированной соды, поверхностно-активного вещества типа неонол и воздуха всасыванием из атмосферы. После прохождения продуктивного пласта проводят деаэрацию бурового раствора вводом в него триполифосфата натрия и вскрывают нижележащие пласты, формируют зумпф и проводят промывку скважины (патент РФ №2253729, опубл. 10.06.2005 - прототип).

Недостатком известного способа является применение аэрированного бурового раствора, опасность выброса из скважины продуктов бурения и фактическое ограничение применения способа лишь на залежах с аномально низким пластовым давлением, а также малая скорость проходки на долото и малая скорость бурения, малая стабилизация глинистой фракции раствора и высокая кольматация продуктивного пласта.

В предложенном изобретении решается задача увеличения проходки на долото и скорости бурения, стабилизации глинистой фракции раствора, предотвращения кольматации продуктивного пласта.

Задача решается тем, что в способе строительства скважины, включающем бурение основного ствола на буровом растворе и вскрытие продуктивного пласта на растворе для вскрытия продуктивного пласта, согласно изобретению в качестве раствора для вскрытия продуктивного пласта используют буровой раствор с добавкой реагента РМД-5 в количестве от 2 до 50 мас.%.

Бурение основного ствола при бурении зон осложнений проводят с использованием бурового раствора с добавкой реагента РМД-5 в количестве от 2 до 50 мас.%.

Бурение основного ствола при наличии множественных зон осложнений проводят с использованием бурового раствора с добавкой реагента РМД-5 в количестве от 2 до 50 мас.%.

Сущность изобретения

Вскрытие продуктивного пласта является самым ответственным этапом в процессе строительства скважин, определяющих длительность и эффективность их эксплуатации. Одним из существенных факторов ухудшения фильтрационно-емкостных характеристик околоскважинного пространства является проникновение фильтрата бурового раствора и тонкодисперсных частиц глины в продуктивные пласты с высокой и низкой проницаемостью, что приводит к существенному снижению проницаемости околофильтровой части пласта (скин-эффект). Причем глубина проникновения фильтрата бурового раствора кратно превышает глубину перфорационных каналов и глубину проникновения твердых частиц. Существующие буровые растворы не решают эту задачу или решают частично. Облегченные буровые растворы не обеспечивают противовыбросовых мероприятий, а водные расворы способствуют гидрофилизации околоскважинной зоны.

В предложенном изобретении решается задача обеспечения вскрытия продуктивного пласта нефтяной скважины с любым пластовым давлением за счет повышения поверхностной активности фильтрата бурового раствора, гидрофобизации поверхности породы, увеличения проходки на долото и скорости бурения, стабилизации глинистой фракции раствора, предотвращения кольматации продуктивного пласта. Задача решается следующим образом.

При строительстве скважины бурят основной ствол на буровом растворе. Бурение продуктивного пласта ведут на растворе с добавкой реагента многофункционального действия РМД-5 в количестве от 2 до 50% (масс.).

Реагент многофункционального действия РМД-5 выпускается по ТУ 458-017-26761699-2007 и представляет собой композиционную смесь на водной основе, в которой содержатся щелочные электролиты ЩСПК-М (ТУ 2432-001-42129794-2001), гидрофобизирующая присадка (ТУ 9197-039-00335215-2004), натрия полифосфат технический (ГОСТ 20291-80) и/или монтмориллонит, диспергированный до размера частиц от 10 до 200 нм. Могут быть добавлены поверхностно-активные вещества.

РМД-5 - это жидкость коричневого цвета со специфическим запахом, плотностью 1050-1150 кг/м³, с концентрацией водородных ионов рН 8-12,5. В качестве основы бурового раствора может быть использован любой применяющийся на практике раствор, например глинистый, полимер-карбонатный, естественная водная суспензия, минерализованная вода, нефть и пр.

Технология введения реагента РМД-5 в качестве добавки к буровым растворам проста и универсальна. Вводят реагент РМД-5 в количестве от 2% до 50% на стадии приготовления бурового раствора на промыслах и на предприятиях. Скорость осаждения раствора с РМД-5 в два раза ниже, что доказывает его стабилизирующую способность, снижается жесткость фильтрата на 20% и более, т.е. возможно регулирование концентрации водородных ионов. Снижается вязкость растворов на 15% и более. Время реагирования реагента РМД-5 с компонентами бурового раствора 1,5-2 часа (при перемешивании).

Предлагаемая добавка к буровым растворам - реагент РМД-5 позволяет решить одну из основных задач при сооружении нефтяных скважин - обеспечить максимальную продуктивность скважин при вводе их из бурения в эксплуатацию в результате увеличения поверхностной активности фильтрата бурового раствора до 40%, гидрофобизации поверхности породы, стабилизации глинистой фракции раствора, предотвращении кольматирования продуктивного пласта. РМД-5 обладает отмывающими свойствами, что позволяет освобождать и удалять задержанные глинистые частицы из пор-ловушек и другие загрязнители, попавшие в пласт при бурении или подземном и капитальном ремонте скважин. Добавка реагента РМД-5 к буровым растворам позволяет увеличить проходку на долото и скорость бурения - снижает коэффициент трения до 33%, увеличивает срок службы оборудования, регулирует рН раствора - снижает жесткость фильтрата бурового раствора.

Реагент РМД-5 при добавлении в буровые растворы улучшает поверхностную активность фильтрата бурового раствора на 15-40%, что приводит к улучшению фазовой проницаемости для нефти при проникновении фильтрата бурового раствора в продуктивный пласт и, как следствие, обеспечит максимально возможную продуктивность скважины при вводе ее из бурения в эксплуатацию. Применение в буровых растворах реагента РМД-5 позволяет ускорить процесс разглинизации и декольматации продуктивного пласта.

Введение реагента РМД-5 в буровой раствор предотвращает потерю циркуляции раствора при бурении, облегчает операции по последующему удалению фильтрата из зоны проникновения путем уменьшения капиллярных давлений, предотвращает прихват буровой колонны. Вывод сделан на основании полученных значений при введении реагента многофункционального действия РМД-5 в буровой раствор, снижается показатель условной вязкости на 22%, пластической вязкости на 66,7%, причем плотность раствора увеличивается на 1%.

Снижение динамического напряжения сдвига на 60% бурового раствора с РМД-5 характеризует снижение степени притяжения между глинистыми частицами, то есть происходит потеря напора при движении, что является косвенным доказательством декольматирующего действия нефтеносных пластов при проникновении в них бурового раствора и снижения липкости корки.

Реагент РМД-5 способствует стабилизации буровых растворов, адсорбируясь на элементах структурированных глинистых образованиях, реагент создает расклинивающее давление, обусловленное сольватационно-адсорбционными слоями, что способствует ослаблению структурно-механических связей в глинистой структуре (статическое и динамическое напряжение сдвига) и при создании градиентов давления ПЗП диспергирует или деструктирует глинистые агрегаты. Скорость осаждения бурового раствора с введенным реагентом РМД-5 в два раза ниже, что доказывает его стабилизирующую способность.

Реагент РМД-5 способствует снижению набухания частиц глин, за счет подбора химреагентов в таком составе происходит вытеснение натриевых катионов из глинистых отложений, натриевая глина переходит в кальциевую, а это способствует снижению гидратации и набухания, уменьшает выпучивание и обвалы пород. При катионном обмене активизируются ранее пассивные участки глин. Адсорбция на глинистых частицах катионингибирующего реагента РМД-5 снижает набухаемость глин, повышает устойчивость к увлажнению.

Введение реагента РМД-5 в буровой раствор позволяет добиться синергетического эффекта, т.е. усилить ингибирующую составляющую промывочной жидкости, при этом каждый реагент дополняет друг друга, усиливает крепящие свойства бурового раствора.

Показатель статического напряжения сдвига бурового раствора с РМД-5 уменьшается на 99,6-100%, что показывает снижение усилия, которое нужно приложить, чтобы вывести буровой раствор из состояния покоя.

Т.к. при добавлении РМД-5 удельное электросопротивление раствора снижается на 38%, коэффициент скольжения корки снижается до 12,5%, введение реагента РМД-5 в буровой раствор снижает износ долота и увеличивает скорость бурения.

Реагент РМД-5 облегчает операции по последующему удалению фильтрата из зоны проникновения путем уменьшения капиллярных давлений, повышает проникающую способность водной среды - этим способствует завершению процессов снижения величины удельной поверхностной энергии породы до объемного разрушения долотом горной породы, усиливает противостояние износу долота.

Введение реагента РМД-5 в буровые растворы различной природы снижает межфазное натяжение в системе «фильтрат бурового раствора - керосин» в 2-4 раза.

Добавка реагента РМД-5 в глинобентонитовый буровой раствор позволяет увеличить в 1,2 раза продуктивность скважин при вводе их из бурения в эксплуатацию за счет гидрофобизирующих свойства фильтрата бурового раствора и низких значений межфазного натяжения в системе нефть - фильтрат бурового раствора.

Введение реагента РМД-5 регулирует рН бурового раствора, снижает жесткость фильтрата бурового раствора, соответственно водоотдачу и вязкость раствора.

Реагент РМД-5 стабилизирует глинистую фракцию бурового раствора, скорость осаждения бурового раствора с РМД-5 в два раза ниже контрольного.

Реагент РМД не взаимодействует с выбуренной породой и сохраняет циркулирующую способность бурового раствора в процессе насыщения его выбуренной породой.

Снижает коэффициент трения до 33% за счет низкого межфазного натяжения в системе, что увеличивает срок службы оборудования.

Реагент РМД-5 возможно рекомендовать для водяной ванны (песчаники, пески) с целью ликвидации прихватов бурильной колонны.

Применение реагента РМД-5 позволяет осуществлять управляемую коагуляцию, поддерживать показатель рН-среды в требуемых пределах, регулировать структурно-реологические, фильтрационные показатели и оптимальный уровень лиофильности.

Технический результат: при использовании добавки РМД-5 к буровым растворам достигается улучшение кэффициента восстановления первоначальной проницаемости, за счет высокой поверхностной активности фильтрата бурового раствора, повышение ингибирующей и гидрофобизирующей способности фильтрата бурового раствора при одновременном улучшении его крепящих, смазочных и противоприхватных свойств и, как результат, - улучшение фильтрационно-емкостных характеристик околоскважинного пространства, что позволяет обеспечить максимальную продуктивность скважин при вводе их из бурения в эксплуатацию.

Примеры конкретного выполнения

Пример 1. Выполняют строительство нефтедобывающей скважины. Бурят основной ствол на глинистом буровом растворе плотностью 1,18 кг/м³. Вскрытие продуктивного пласта начиная с отметки 1680 м проводят на глинистом растворе с добавкой 50% (масс.) реагента многофункционального действия РМД-5. После строительства скважины исследуют скважину на приток. Скважина обеспечивает максимально возможную продуктивность 30 м³/сут. Опыт строительства скважин на данном участке залежи показывает, что достигнутая продуктивность является максимальной. Прочие скважины, пробуренные без применения РМД-5, имеют продуктивность на 20-30% меньше.

Пример 2. Выполняют строительство нефтедобывающей скважины.

Бурят направление до глубины 45 м долотом диаметром 490 мм с применением глинистого бурового раствора плотностью 1,18 кг/м³. Проводят спуск и цементирование обсадной колонны труб в направлении.

Через направление бурят промкондуктор долотом диаметром 393,7 мм. Начиная с глубины 75 м проявляется эффект прихвата. Используют в качестве бурового раствора минерализованную воду плотностью 1,18 г/см³ с добавкой 12% (масс.) реагента многофункционального действия РМД-5. При бурении под промкондуктор каждые 12 м выполняют шаблонировку. Проходят интервал проявления прихвата без осложнений. После глубины 120 м эффект прихвата не проявляется. Бурят промкондуктор до глубины 250 м. После бурения промкондуктора спускают колонну обсадных труб и цементируют затрубное пространство.

Через промкондуктор бурят кондуктор с применением минерализованной воды плотностью 1,18 кг/м³ до глубины 500 м долотом диаметром 295,3 мм, спускают колонну обсадных труб и цементируют (крепят) затрубное пространство.

Через кондуктор бурят основной ствол скважины с применением минерализованной воды плотностью 1,18 кг/м³ долотом диаметром 215,9 мм до проектной отметки 1680 м. При бурении с отметки 1680 м используют в качестве бурового раствора минерализованную воду плотностью 1,18 г/см³ с добавкой 12% (масс.) реагента многофункционального действия РМД-5.

После строительства скважины исследуют скважину на приток. Скважина обеспечивает максимально возможную продуктивность 30 м³/сут. При прохождении зоны прихвата бурового инструмента не отмечено явлений прихвата.

Пример 3. Выполняют строительство нефтедобывающей скважины глубиной 1750 м. Бурение скважины осложнено множественными осложнениями в виде зон прихвата, зон поглощения раствора, зон осыпания (кавернообразования и т.п.). Бурят всю скважину с применением в качестве бурового раствора минерализованной воды плотностью 1,18 г/см³ с добавкой 2% (масс.) реагента многофункционального действия РМД-5. В результате удается пробурить скважину без существенных осложнений. Скважина обеспечивает максимально возможную продуктивность 30 м³/сут.

Применение предложенного способа позволит решить задачу обеспечения противовыбросовых мероприятий при бурении скважины на залежи с любым пластовым давлением, гидрофобизации поверхности породы и предотвращение кольматации продуктивного пласта продуктами бурения и глиной.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при строительстве скважин. Технический результат - стабилизация глинистой фракции раствора, предотвращение кольматации продуктивного пласта, увеличение проходки на долото и скорости бурения. В способе строительства скважины, включающем бурение основного ствола на буровом растворе и вскрытие продуктивного пласта на растворе для вскрытия продуктивного пласта, в качестве раствора для вскрытия продуктивного пласта используют буровой раствор с добавкой реагента РМД-5 в количестве от 2 до 50 мас.%. Причем бурение основного ствола при бурении зон осложнений проводят с использованием бурового раствора с добавкой реагента РМД-5 в количестве от 2 до 50 мас.%, бурение основного ствола при наличии множественных зон осложнений проводят с использованием бурового раствора с добавкой реагента РМД-5 в количестве от 2 до 50 мас.%. 2 з.п. ф-лы.

1. Способ строительства скважины, включающий бурение основного ствола на буровом растворе и вскрытие продуктивного пласта на растворе для вскрытия продуктивного пласта, отличающийся тем, что в качестве раствора для вскрытия продуктивного пласта используют буровой раствор с добавкой реагента РМД-5 в количестве от 2 до 50 мас.%.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что бурение основного ствола при бурении зон осложнений проводят с использованием бурового раствора с добавкой реагента РМД-5 в количестве от 2 до 50 мас.%.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что бурение основного ствола при наличии множественных зон осложнений проводят с использованием бурового раствора с добавкой реагента РМД-5 в количестве от 2 до 50 мас.%.