СПОСОБ КРЕПЛЕНИЯ ЗОНЫ ОСЛОЖНЕНИЯ СКВАЖИНЫ ПРОФИЛЬНЫМ ПЕРЕКРЫВАТЕЛЕМ Российский патент 2015 года по МПК E21B29/10 

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при креплении зоны осложнения скважины профильным перекрывателем.

Известен способ изоляции зон осложнений в скважине профильными перекрывателями, включающий выправление его в скважине внутренним давлением и калибровку внутреннего диаметра развальцевателем, при этом на участке профильного перекрывателя, установленного против зоны поглощения, выше и ниже последней размещают разобщающий пакерующий элемент, а калибровку внутреннего диаметра этого участка осуществляют до диаметра, на 3-5% превышающего исходный (авторское свидетельство СССР №1679030, опубл. 23.09.1991 г.).

Недостатками данного способа являются:

- большие энергосиловые затраты при калибровке перекрывателя, так как внутренний диаметр калибруют на 3-5% превышающий исходный, что приводит к ускоренному износу развальцевателя, посадкам и заклиниванию инструмента;

- опасность возникновения трещин на стенках профильного перекрывателя из-за большого числа радиальных воздействий переменной величины при такой степени калибровки, что может привести к «усталости» (то есть к ослаблению связей в кристаллической решетке) металла.

Наиболее близким к предложенному изобретению по технической сущности является способ изоляции зон осложнений в скважине профильным перекрывателем, включающий профилирование труб перекрывателя, выполнение внутренних резьб на муфтовых концах и наружных - на ниппельных, или калибровку профильных концов со снятием фасок под сварку, герметичное свинчивание секций профильных труб между собой или сварку, спуск перекрывателя в необходимый предварительно расширенный интервал скважины, радиальное расширение профильных труб созданием в них гидравлического давления, развальцовывание до плотного герметичного прижатия их к стенкам скважины. Профилирование производят из цилиндрических труб, внутренний диаметр которых на 5-8% больше внутреннего диаметра ствола скважины, интервал его установки расширяют до диаметра, при котором происходит полное расширение профильных труб с одновременным их прижатием к стенкам скважины. Перед спуском в скважину верхний конец перекрывателя оснащают развальцевателем с фрезером для разрушения башмака и раздвижным развальцевателем, а нижний - легкоразбуриваемым башмаком. Раздвижной развальцеватель имеет диаметр в рабочем положении, позволяющий развальцовывать внутренний диаметр перекрывателя в наиболее узких местах до диаметра, превосходящего диаметр ствола скважины как минимум на 1,5% (патент РФ №2418151, опубл. 10.05.2011 - прототип).

Недостатком известного способа является малая надежность изоляции зон осложнений в скважине, проявляющаяся в появлении притока или поглощения после перекрывания зоны перекрывателем.

В предложенном изобретении решается задача повышения надежности изоляции зоны осложнения в скважине.

Задача решается тем, что в способе крепления зоны осложнения скважины профильным перекрывателем, включающем расширение интервала скважины, спуск в расширенный интервал профильного перекрывателя и оборудования локального крепления скважины, радиальное расширение профильного перекрывателя созданием в нем гидравлического давления, развальцовывание профильного перекрывателя до прижатия к стенкам скважины, согласно изобретению для расширения интервала скважины собирают компоновку из долота, расширителя и колонны бурильных труб, спускают компоновку до глубины зоны осложнения, вращают компоновку с частотой 60-70 об/мин, осуществляют циркуляцию промывочной жидкости через компоновку с производительностью 15-16 л/с и давлении 5,0-6,0 МПа, осуществляют врезание плашек расширителя в породу без подачи инструмента в течение 10-15 мин, нарабатывают в породе уступ, создают осевую нагрузку 3-5 т и производят расширение интервала уступа, определяют интервал и диаметр уступа, определяют длину перекрывателя, в интервал уступа спускают профильный перекрыватель со скоростью не более 0,5 м/сек, в интервал уступа спускают на колонне труб оборудование локального крепления скважины, содержащее легкоразбуриваемый башмак, посадочную головку с шаровым и роликовым развальцевателями, выправляют профильный перекрыватель созданием давления в оборудовании локального крепления скважины, создают осевую нагрузку 0,5-1 т, вращают колонну труб с развальцевателями, через каждые 5-7 оборотов останавливают вращение, восстанавливают первоначальную осевую нагрузку 0,5-1 т и с вращением продолжают освобождение компоновки с развальцевателями от профильного перекрывателя до полного освобождения, промывают скважину, развальцовывают профильный перекрыватель при осевой нагрузке на шаровом развальцевателе 8,0-12,0 т, на роликовом развальцевателе 2,0-5,0 т в цилиндрической части и 1,0-4,0 т в профильной части с частотой вращения 60-70 об/мин, при достижении легкоразбуриваемого башмака в режиме вальцевания цилиндрических участков производят отворот с оставлением башмака в скважине, поднимают компоновку и замеряют диаметр секции роликового развальцевателя, собирают компоновку из долота и колонны труб, производят спуск и шаблонировку внутреннего диаметра профильного перекрывателя со скоростью не более 0,5 м/с до свободного прохождения, разбуривают легкоразбуриваемый башмак.

Сущность изобретения

При креплении зоны осложнения в скважине существующие способы перекрывания профильными перекрывателями не всегда приводят к полной изоляции зоны осложнения (поглощения или притока). В предложенном изобретении решается задача повышения надежности изоляции зоны осложнения в скважине. Задача решается следующим образом.

Готовят буровые насосы, электрооборудование для бесперебойной работы буровой бригады в процессе расширения ствола скважины для установки профильного перекрывателя с составлением акта готовности. Завозят на буровую профильные трубы, башмак на перекрыватель, расширитель, шаровый развальцеватель, роликовый развальцеватель, утяжеленные бурильные трубы, бурильные трубы, репер и прочее оборудование. В качестве легкоразбуриваемого башмака используют пластиковый башмак с дюралевым шариком, который выполняет роль клапана. При спуске через башмак профильный перекрыватель заполняется жидкостью, находящейся в скважине, а при нагнетании промывочной жидкости в бурильные трубы шарик перекрывает поток и при этом создается давление для раздувки профильного перекрывателя.

Производят расширение ствола скважины в интервале осложнения роторным способом со скоростью 4-8 м/час, выполняя следующие операции. Собирают компоновку, т.е. компоновку низа бурильной колонны из долота, расширителя, утяжеленных бурильных труб и бурового инструмента - труб, используемых для бурения. Проверяют работоспособность расширителя на устье скважины. Спускают компоновку до глубины зоны осложнения. При вращении ротора со скоростью 60-70 об/мин включают насос и с производительностью 15-16 л/с и давлении 5,0-6,0 МПа осуществляют врезание плашек расширителя в породу без подачи инструмента в течение 10-15 минут в зависимости от крепости пород, нарабатывают уступ. Созданием осевой нагрузки 3-5 т производят расширение уступа. Создание такого уступа предопределяет устойчивость перекрывателя от смещения в осевом направлении.

В процессе работы ведут хронометраж расширения ствола скважины. Выполняют исследования скважины каверномером, при малом диаметре в расширенном интервале повторяют расширение, после чего повторяют исследования каверномером. Сопоставив материалы гамма-каротажа скважины и данные каверномеров до и после расширения и данные гидродинамических исследований, определяют длину перекрывателя, уточняют меру, т.е. точную длину бурильного инструмента и интервал установки оборудования локального крепления скважины. Длину перекрывателя подбирают из условия, что он будет на 5-10 метров перекрывать зону осложнения снизу и сверху. Собирают оборудование локального крепления скважины с легкоразбуриваемым башмаком и посадочной головкой с шаровым расширителем, роликовым расширителем, утяжеленными бурильными трубами, бурильными трубами и репером. Спускают профильный перекрыватель со скоростью не более 0,5 м/с. Такая скорость необходима для того, чтобы при спуске профильный перекрыватель успевал самопроизвольно заполняться промывочной жидкостью, находящейся в скважине, для предотвращения смятия перекрывателя под действием гидростатического давления. Устанавливают оборудование локального крепления скважины в интервале уступа. Глубину спуска уточняют методом гамма-каротажа, локатора муфт и при помощи включенного в компоновку репера. Опрессовывают нагнетательную линию. Для выправления профильного перекрывателя создают давление колонне труб нагнетательной линии буровой установки нагнетанием промывочной жидкости при помощи цементировочного агрегата или буровых насосов. В процессе выправления профильного перекрывателя следят за циркуляцией промывочной жидкости. Разгрузкой и натяжением бурильной колонны усилием в 10-15 т проверяют устойчивость перекрывателя в скважине, при этой нагрузке перекрыватель не должен смещаться. Если будет зафиксировано смещение перекрывателя, повторно создают давление 15,0 МПа и проверяют на устойчивость от осевого смещения. На колонну труб создают осевую нагрузку 0,5-1 т, вращают колонну труб с развальцевателями, через каждые 5-7 оборотов останавливают вращение, восстанавливают первоначальную осевую нагрузку 0,5-1 т и с вращением продолжают освобождение компоновки с развальцевателями от профильного перекрывателя до полного освобождения. Такие режимы освобождения развальцевателя от перекрывателя гарантирует сохранность перкрывателя и неизменность его размеров, что прямо влияет на качество изоляции зоны осложнения.

Промывают скважину до выхода циркуляции. Развальцовывают перекрыватель при осевой нагрузке на шаровой развальцеватель 8,0-12,0 т, на роликовый развальцеватель 2,0-5,0 т в цилиндрической части и 1,0-4,0 т в профильной части перекрывателя с частотой вращения 60-70 об/мин. Такие режимы подобраны как обеспечивающие полное прижатие перекрывателя к стенкам скважины с обеспечением изоляции зоны осложнения.

При достижении легкоразбуриваемого башмака в режиме вальцевания цилиндрических участков производят его отворот.

Поднимают оборудование локального крепления скважины и замеряют диаметр секции роликового развальцевателя. При малом диаметре или непрохождении оборудования развальцовывают оборудование локального крепления скважины спуском шарового развальцевателя в сочетании с утяжеленной буровой трубой и остальными бурильными трубами. Режим развальцовки устанавливают опытным путем непосредственно в процессе работы.

Собирают компоновку, т.е. компоновку низа бурильной колонны из долота, утяжеленных и бурильных труб. Производят спуск и шаблонируют внутренний диаметр профильного перекрывателя со скоростью не более 0,5 м/с до свободного прохождения Скорость 0,5 м/с необходима, чтобы в случае посадки компоновки не повредить профильный перекрыватель. Разбуривают легкоразбуриваемый башмак. Закачивают 25-30 м³ бурового раствора, производят исследования скважины через противовыбросовое оборудование на приемистость.

Дальнейшее углубление скважины продолжают долотом, проходящим через профильный перекрыватель. При бурении во время спускоподъемных операций вход и прохождение компоновки через профильный перекрыватель производят на пониженной скорости не более 0,5 м/с.

Примеры конкретного выполнения

Пример 1. Бурят нефтедобывающую скважину. Пробуренный забой находится на глубине 1522 м. 9″ кондуктор спущен на глубину 240 м, зацементирован. Зона осложнения. При бурении с глубины 1425 м произошла потеря циркуляции. Поданным исследований зона поглощения (зона осложнения) находится в интервале 1412-1445 м. Проводят изоляцию зоны поглощения установкой профильного перекрывателя ОЛКС-216С в интервале: 1412-1445 м.

Готовят оборудование, буровые насосы, электрооборудование для бесперебойной работы буровой бригады в процессе расширения ствола скважины для установки профильного перекрывателя с составлением акта готовности. Завозят на буровую профильные трубы, легкоразбуриваемый башмак на перекрыватель, расширитель РРМ-216/241, посадочное устройство с шаровым развальцевателем РШ-196, шаровой развальцеватель РШ-216УВ, роликовый развальцеватель РР 180/216 П, утяжеленные бурильные трубы УБТ-178, бурильные трубы ТБПН-127.

Производят расширение ствола скважины в интервале 1407-1450 м роторным способом со скоростью 6 м/час, выполняя следующие операции: собирают компоновку низа бурильной колонны из долота диаметром 215,9 мм, расширителя, утяжеленных бурильных труб общей длиной 50 м и бурового инструмента. Проверяют работоспособность расширителя на устье скважины. Спускают компоновку низа бурильной колонны до глубины 1407 м. При вращении ротора 65 об/мин включают насос и с производительностью 15 л/с и давлением на стояке 5,5 МПа осуществляют врезание плашек расширителя в породу без осевой нагрузки в течение 12 мин, нарабатывают уступ. Созданием осевой нагрузки 4 т производят расширение ствола скважины до глубины 1450 м. В процессе работы ведут хронометраж расширения ствола скважины.

Выполняют исследования скважины каверномером - прибором ПФ-73 М. Диаметр в расширенном интервале 230 мм. Повторяют расширение, после чего повторяют исследования каверномером. Диаметр в расширенном интервале 236 мм. Сопоставив материалы гамма-каротажа и каверномеров до и после расширения и данных гидродинамических исследований скважины уточняют длину перекрывателя, уточняют меру бурильного инструмента и интервал установки оборудования локального крепления скважины, который равен 43 м (зона осложнения 1412-1445).

Собирают оборудование локального крепления скважины длиной 43 м с разбуриваемым башмаком и посадочной головкой с шаровым расширителем, роликовым расширителем, колонной утяжеленных бурильных труб, бурильными трубами, репером и бурильной трубой. Спускают профильный перекрыватель со скоростью 0,5 м/сек. Устанавливают оборудование локального крепления скважины в интервале 1407-1450 м. Интервал уточняют по фактической длине труб оборудования локального крепления скважины. Глубину спуска уточняют методом гамма-каротажа локатора муфт при помощи включенного в компоновку репера.

Опрессовывают тампонажную нагнетательную линию на 20,0 МПа.

Для выправления профильного перекрывателя создают давление в колонне труб 13,5 МПа нагнетанием промывочной жидкости при помощи цементировочного агрегата ЦА-320. Разгрузкой и натяжением бурильной колонны усилием в 12 т проверяют устойчивость перекрывателя в скважине. Смещения нет.

При осевой нагрузке 0,5 т без учета веса перекрывателя вращением освобождают бурильную колонну с развальцевателем от перекрывателя, при этом через каждые 6 оборотов инструмента останавливают ротор, восстанавливают первоначальную осевую нагрузку 0,5 т и с вращением ротора продолжают освобождение компоновки низа бурильной колонны с развальцевателями от перекрывателя до полного освобождения.

Промывают скважину до выхода циркуляции.

Развальцовывают перекрыватель при осевой нагрузке на шаровой расширитель 10,0 т, на роликовый расширитель 3,5 т в цилиндрической части и 2,5 т в профильной части с частотой вращения 65 об/мин. При достижении легкоразбуриваемого башмака в режиме вальцевания цилиндрических участков производят отворот башмака.

Поднимают компоновку и замеряют диаметр секции роликового развальцевателя. Диаметр менее 216 мм. Спускают в скважину развальцеватель и развальцовывают оборудование локального крепления скважины. Режим развальцовки устанавливают прежним. Диаметр поднятого из скважины развальцевателя 216 мм.

Собирают компоновку низа бурильной колонны из долота 215,9 мм, утяжеленных бурильных труб и бурильных труб, производят спуск и шаблонировку внутреннего диаметра профильного перекрывателя со скоростью 0,5 м/с до свободного прохождения, разбуривают легкоразбуриваемый башмак. После развальцовки оборудования локального крепления скважины и разбуривания башмака закачивают 28 м³ бурового раствора, производят исследование скважины через противовыбросовое оборудование на приемистость.

Дальнейшее углубление скважины продолжают долотом диаметром 215,9 мм. При бурении во время спускоподъемных операций вход и прохождение компоновки через профильный перекрыватель производят на пониженной скорости не более 0,5 м/с.

Пример 2. Выполняют, как пример 1.

Производят расширение ствола скважины в интервале 1407-1450 м роторным способом со скоростью 4 м/час.

Спускают компоновку низа бурильной колонны до глубины 1407 м. При вращении ротора 60 об/мин включают насос и с производительностью 15 л/с и давлении на стояке 5,0 МПа осуществляют врезание плашек расширителя в породу без подачи инструмента в течение 10 мин, нарабатывают уступ. Созданием осевой нагрузки 3 т производят расширение ствола скважины до глубины 1450 м. В процессе работы ведут хронометраж расширения ствола скважины.

Для выправления профильного перекрывателя создают давление в колонне труб 12,0 МПа нагнетанием промывочной жидкости при помощи буровых насосов. В процессе выправления профильного перекрывателя следят за циркуляцией промывочной жидкости. Разгрузкой и натяжением бурильной колонны усилием в 10 т проверяют устойчивость перекрывателя в скважине. Смещения нет.

При осевой нагрузке 0,7 т без учета веса перекрывателя вращением вправо освобождают бурильную колонну с развальцевателем от перекрывателя, при этом через каждые 5 оборотов инструмента останавливают ротор, восстанавливают первоначальную осевую нагрузку 0,7 т и с вращением ротора продолжают освобождение компоновки низа бурильной колонны с развальцевателями от перекрывателя, до полного освобождения.

Промывают скважину до выхода циркуляции. Развальцовывают перекрыватель при осевой нагрузке на шаровой расширитель 8,0 т, на роликовый расширитель 2,0 т в цилиндрической части и 1,0 т в профильной части с частотой вращения 60 об/мин. При достижении легкоразбуриваемого башмака в режиме вальцевания цилиндрических участков производят отворот башмака.

Собирают компоновку низа бурильной колонны из долота 215,9 мм, утяжеленных бурильных труб и бурильных труб, производят спуск и шаблонировку внутреннего диаметра профильного перекрывателя со скоростью 0,4 м/с до свободного прохождения, разбуривают легкоразбуриваемый башмак. После развальцовки оборудования локального крепления скважины и разбуривания башмака закачивают 25 м³ бурового раствора, производят исследование скважины через противовыбросовое оборудование на приемистость.

Пример 3. Выполняют как пример 1.

Производят расширение ствола скважины в интервале 1407-1450 м роторным способом со скоростью 8 м/час

Спускают компоновку низа бурильной колонны до глубины 1407 м. При вращении ротора 70 об/мин. включают насос и с производительностью 16 л/с и давлении на стояке 6,0 МПа осуществляют врезание плашек расширителя в породу без подачи инструмента в течение 15 мин., нарабатывают уступ. Созданием осевой нагрузки 5 т производят расширение ствола скважины до глубины 1450 м.

Спускают профильный перекрыватель со скоростью 0,3 м/сек.

Для выправления профильного перекрывателя создают давление в колонне труб 15,0 МПа нагнетанием промывочной жидкости при помощи цементировочного агрегата ЦА-320.

Разгрузкой и натяжением бурильной колонны усилием в 15 т проверяют устойчивость перекрывателя в скважине. Смещения нет.

При осевой нагрузке 1 т без учета веса перекрывателя вращением вправо освобождают бурильную колонну с развальцевателем от перекрывателя, при этом через каждые 7 оборотов инструмента останавливают ротор, восстанавливают первоначальную осевую нагрузку 1 т и с вращением ротора продолжают освобождение компоновки низа бурильной колонны с развальцевателями от перекрывателя, до полного освобождения.

Промывают скважину до выхода циркуляции. Развальцовывают перекрыватель при осевой нагрузке на шаровой расширитель 12,0 т, на роликовый расширитель 5,0 т в цилиндрической части и 4,0 т в профильной части с частотой вращения 70 об/мин. При достижении легкоразбуриваемого башмака в режиме вальцевания цилиндрических участков производят отворот башмака.

Собирают компоновку низа бурильной колонны из долота 215,9 мм, утяжеленных бурильных труб и бурильных труб, производят спуск и шаблонировку внутреннего диаметра профильного перекрывателя со скоростью 0,3 м/с до свободного прохождения, разбуривают легкоразбуриваемый башмак. После развальцовки оборудования локального крепления скважины и разбуривания башмака закачивают 30 м³ бурового раствора, производят исследование скважины через противовыбросовое оборудование на приемистость.

В результате удается изолировать зону осложнения в скважине с полной изоляцией зоны поглощения в скважине.

Применение предложенного способа позволит решить задачу повышения надежности изоляции зоны осложнения в скважине.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при креплении зоны осложнения скважины. Способ включает расширение интервала скважины, спуск профильного перекрывателя и оборудования локального крепления скважины. Для расширения спускают компоновку до глубины зоны осложнения, вращают ее, осуществляют циркуляцию промывочной жидкости, врезание плашек расширителя в породу без подачи инструмента, нарабатывают в породе уступ, создают осевую нагрузку и производят расширение интервала уступа, определяют интервал и диаметр уступа, определяют длину перекрывателя. В интервал уступа спускают перекрыватель со скоростью не более 0,5 м/сек, оборудование локального крепления скважины, содержащее легкоразбуриваемый башмак, посадочную головку с шаровым и роликовым развальцевателями, выправляют перекрыватель созданием давления, создают осевую нагрузку, вращают колонну труб с развальцевателями. Через каждые 5-7 оборотов останавливают вращение, восстанавливают первоначальную осевую нагрузку и с вращением продолжают освобождение компоновки с развальцевателями от перекрывателя до полного освобождения, промывают скважину, развальцовывают перекрыватель. При достижении башмака в режиме вальцевания цилиндрических участков производят отворот с оставлением башмака в скважине, поднимают компоновку и замеряют диаметр секции роликового развальцевателя, собирают компоновку из долота и колонны труб, производят спуск и шаблонировку внутреннего диаметра перекрывателя до свободного прохождения, разбуривают башмак. Повышается надежность изоляции зоны осложнения.

Способ крепления зоны осложнения скважины профильным перекрывателем, включающий расширение интервала скважины, спуск в расширенный интервал профильного перекрывателя и оборудования локального крепления скважины, радиальное расширение профильного перекрывателя созданием в нем гидравлического давления, развальцовывание профильного перекрывателя до прижатия к стенкам скважины, отличающийся тем, что для расширения интервала скважины собирают компоновку из долота, расширителя и колонны бурильных труб, спускают компоновку до глубины зоны осложнения, вращают компоновку с частотой 60-70 об/мин, осуществляют циркуляцию промывочной жидкости через компоновку с производительностью 15-16 л/с и давлении 5,0-6,0 МПа, осуществляют врезание плашек расширителя в породу без подачи инструмента в течение 10-15 мин, нарабатывают в породе уступ, создают осевую нагрузку 3-5 т и производят расширение интервала уступа, определяют интервал и диаметр уступа, определяют длину перекрывателя, в интервал уступа спускают профильный перекрыватель со скоростью не более 0,5 м/сек, в интервал уступа спускают на колонне труб оборудование локального крепления скважины, содержащее легкоразбуриваемый башмак, посадочную головку с шаровым и роликовым развальцевателями, выправляют профильный перекрыватель созданием давления в оборудовании локального крепления скважины, создают осевую нагрузку 0,5-1 т, вращают колонну труб с развальцевателями, через каждые 5-7 оборотов останавливают вращение, восстанавливают первоначальную осевую нагрузку 0,5-1 т и с вращением продолжают освобождение компоновки с развальцевателями от профильного перекрывателя до полного освобождения, промывают скважину, развальцовывают профильный перекрыватель при осевой нагрузке на шаровом развальцевателе 8,0-12,0 т, на роликовом развальцевателе 2,0-5,0 т в цилиндрической части и 1,0-4,0 т в профильной части с частотой вращения 60-70 об/мин, при достижении легкоразбуриваемого башмака в режиме вальцевания цилиндрических участков производят отворот с оставлением башмака в скважине, поднимают компоновку и замеряют диаметр секции роликового развальцевателя, собирают компоновку из долота и колонны труб, производят спуск и шаблонировку внутреннего диаметра профильного перекрывателя со скоростью не более 0,5 м/с до свободного прохождения, разбуривают легкоразбуриваемый башмак.