Способ строительства скважины с протяженным горизонтальным или наклонным участком в неустойчивых породах Российский патент 2022 года по МПК E21B7/04 E21B33/10 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к способам первичного вскрытия скважинами с протяженным (1000 м и более) горизонтальным или наклонным участком, проходящим в зонах осложнений (например, под руслами рек, горными массивами, вертикальными врезами и/или т.п.).

Известен способ первичного вскрытия сложного кавернозно-трещинного карбонатного нефтегазонасыщенного пласта горизонтальным стволом большой протяженности (патент RU №2598268, МПК Е21 В 21/00, опубл. 20.09.2016 Бюл. №26) включающий бурения на «депрессии» и «репрессии», причем определяют границы допустимых величин диапазонов «депрессии» (Δдепрессии) и «репрессии» (Δрепрессии) для кавернозно-трещинного карбонатного нефтегазонасыщенного пласта на основе горно-геологических данных, полученных при бурении и освоении предыдущих разведочных и эксплуатационных скважин; далее в процессе бурения горизонтального ствола с замкнутым контуром забойное давление (Рзабойное) в скважине поочередно сначала поддерживают ниже пластового давления (Рпластовое) в рамках заданного диапазона «депрессии», затем забойное давление увеличивают выше пластового давления в рамках заданного диапазона «репрессии», а объединенный допустимый диапазон комбинированного динамического забойного давления описывается неравенством:

Р_{пластовое}+Δ_{репрессии} ≥ Р_{забойное} ≥ Р_{пластовое} - Δ_{депрессии},

где регулирование забойного давления осуществляется при помощи дросселирования на устье скважины, где величина давления дросселирования (Рдроссель) в режиме «депрессии» определяется неравенством:

Р_{пластовое} - Р_{забойное} ≥ Р_{дроссель} ≥ (Р_{пластовое} - Δ_{депрессии}) - Р_{забойное};

а в режиме «репрессии»:

(Р_{пластовое}+Δ_{репрессии}) - Р_{забойное} ≥ Р_{дроссель} ≥ Р_{пластовое} - Р_{забойное}

Недостатками данного способа являются узкая область применения из-за возможности использования только при проходке горизонтальным стволом в карбонатном устойчивом пласте, так как изменения давления при бурении на «депрессии» и «репрессии» вызывает обрушение неустойчивых пород, сложность реализации и необходимость использования специального оборудования из-за необходимости постоянного контроля давления и величины проходки при бурении с сочетанием переключения режимов давления, что также приводит в увеличению времени на проходку ствола скважины и удорожанию всего процесса бурения.

Наиболее близким по технической сущности является способ проходки неустойчивых пород при бурении бокового ствола c горизонтальным окончанием (патент RU №2714397, МПК Е21 В 7/04, Е21 В 33/10, опубл. 14.02.2020 Бюл. №5), включающий вырезание окна в эксплуатационной колонне, бурение бокового ствола, крепление бокового ствола колонной труб с установленным на нижнем конце башмаком, бурение бокового ствола до проектного забоя, причем предварительно определяют зону неустойчивых пород пласта, после вырезания окна в эксплуатационной колонне производят бурение бокового ствола долотом диаметром на 1,3-2,5% меньше диаметра вырезанного окна со вскрытием зоны неустойчивых пород пласта, спускают до забоя безмуфтовую колонну-летучку на колонне бурильных труб, оснащенную посадочным устройством сверху, а снизу - разбуриваемым прорабатывающим башмаком, повышают гидравлическое давление в колонне бурильных труб, отцепляют и извлекают посадочное устройство с колонной бурильных труб, при этом диаметр безмуфтовой колонны-летучки на 7-8% меньше диаметра пробуренного бокового ствола, бурение бокового ствола из безмуфтовой колонны-летучки до проектного забоя производят долотом на 1,5-3% меньше внутреннего диаметра безмуфтовой колонны-летучки.

Недостатком данного способа является узкая область применения из-за возможности использования только при проходке дополнительных боковых стволов с горизонтальным окончанием из основного ствола и только для проходки непротяженного участка с неустойчивыми породами, так как максимальная длина безмуфтовой колонны-летучки ограничивается 30 м.

Технической задачей предполагаемого изобретения является создание способа строительства скважины с протяженным горизонтальным или наклонным участком в неустойчивых породах расширяющего функциональные возможности за счет бурения в протяженных зонах осложнений (например, под руслами рек, горными массивами, вертикальными врезами и/или т.п.) с горизонтальным или наклонным участком длиной 1000 м и более.

Техническая задача решается способом строительства скважины с протяженным горизонтальным или наклонным участком в неустойчивых породах, включающим строительство в неустойчивых породах, в которых предварительно определяют зоны осложнений, скважины с устьевым вертикальным участком и горизонтальным или наклонным участком со входом окончания в продуктивный пласт, перекрытие зон осложнений неустойчивых пород колонной труб с последующим углублением скважины долотом меньшего диаметра и окончательным креплением цементированием эксплуатационной обсадной колонной.

Новым является то, что скважина переходит из вертикального в горизонтальный или наклонный участок при бурении скважины, зоны осложнений последовательно вскрывают с применением буровых растворов плотностью 1,30 - 1,40 г/см³ и с последующим последовательным креплением с устья колонной труб в виде обсадных труб, последовательно уменьшающегося диаметра, с цементированием затрубного пространства, причем весь горизонтальный и/или наклонный участок 1000 м и более в зонах осложнений перекрывают промежуточной обсадной колонной, оснащаемой через каждые 10 - 50 м жесткими продольными центраторами, диаметр описанной окружности которых на 3 - 20 мм меньше диаметра пробуренного ствола.

На фиг.1 изображена схема реализации способа в продольном разрезе.

На фиг.2 изображен разрез А-А фиг.1.

Способ строительства скважины с протяженным горизонтальным или наклонным участком в неустойчивых породах включает предварительное определение в неустойчивых породах зон осложнений (не показаны) геофизическими методами и/или оценкой полученных при бурении скважин кернов, строительство скважины 1 (фиг.1) с устьевым вертикальным участком 2 и горизонтальным (зенитный угол α=90°±5°) или наклонным (зенитный угол α=30° ÷ 85°) участком 3 со входом окончания 4 в продуктивный пласт 5. При чем бурение всех зон осложнений пласта с применением тяжелых бесфильтрационных растворов плотностью 1,30 - 1,40 г/см³ и с последующим их последовательным перекрытием и креплением с устья колоннами труб в виде обсадных труб 6, последовательно уменьшающегося диаметра, после углубления и бурения долотами (не показаны), последовательно уменьшающегося диаметра, с последовательным цементированием 7 затрубного пространства. Использование буровых растворов плотностью 1,30 - 1,40 г/см³ позволяет предварительно укрепить стенки скважины 1 для исключения обрушения их в зонах осложнений во время спуска и крепления цементированием обсадных колонн 6. На способы бурения и цементирования обсадных колонн авторы не претендуют.При наличии на вертикальном участке 2 зон осложнений в интервале L1=0 - 100 м в качестве обсадной колонны 6 рекомендуется использование направления 8, при зонах осложнений в интервале L2=100 ÷ 500 м - кондуктора 9, а до горизонтального или наклонного участка 3 - одной из промежуточных колонн 10. Причем весь горизонтальный и/или наклонный участок 3 длиной 1000 м и более с зонами осложнений перекрывают промежуточной обсадной колонной 11 (фиг.1 и 2), оснащаемой через каждые 10 - 50 м) жесткими продольными центраторами 12 (чем больше зенитный угол α, тем чаще устанавливают центраторы 12), диаметр описанной окружности d (фиг.2) которых на 3 - 20 мм меньше диаметра D пробуренного ствола скважины 1 (фиг.1). Чем длиннее участок 3 и чем больше зенитный угол α тем больше должна быть разность: D - d (фиг.2), чтобы исключить заклинивание промежуточной колонны 11 внутри пробуренного ствола при незначительном осыпании грунта из зон осложнений. При этом центраторы 12 (см. патенты RU №№40646, 70020, 168798, 2379463 или т.п.) уменьшают площадь соприкосновения промежуточной трубы 11 со стенками скважины 1, при этом снижая сопротивление при проходе труб 11 по участку 3 и значительно снижают риск обрушения в зонах осложнений.

Использование скважины 1 с горизонтальным и/или наклонным участком 3 длиной 1000 м и более позволяет расположит окончание 4 скважины 1 в необходимом (определяется технологами) месте продуктивного пласта 5, а использование прилагаемого способа практически полностью исключает аварийные ситуации при строительстве таких скважин 1.

Предполагаемый способ строительства скважины с протяженным горизонтальным или наклонным участком в неустойчивых породах позволяет расширить функциональные возможности за счет бурения и строительства скважин в протяженных зонах осложнений (например, под руслами рек, горными массивами, вертикальными врезами и/или т.п.) с горизонтальным или наклонным участком длиной 1000 м и более.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к способам первичного вскрытия пласта скважинами с протяженным (1000 м и более) горизонтальным или наклонным участком, проходящим в зонах осложнений. Способ строительства скважины с протяженным горизонтальным или наклонным участком в неустойчивых породах включает строительство в неустойчивых породах, в которых предварительно определяют зоны осложнений, скважины с устьевым вертикальным участком и горизонтальным или наклонным участком со входом окончания в продуктивный пласт. Зоны осложнений неустойчивых пород перекрывают колонной труб с последующим углублением скважины долотом меньшего диаметра и окончательным креплением цементированием эксплуатационной обсадной колонной. Скважина переходит из вертикального в горизонтальный или наклонный участок при бурении скважины. Зоны осложнений последовательно вскрывают с применением буровых растворов плотностью 1,30-1,40 г/см³ с последующим последовательным креплением с устья колонной труб в виде обсадных труб, последовательно уменьшающегося диаметра, с цементированием затрубного пространства. Весь горизонтальный и/или наклонный участок в зонах осложнений перекрывают промежуточной обсадной колонной, оснащаемой через каждые 10-50 м жесткими продольными центраторами, диаметр описанной окружности которых на 3-20 мм меньше диаметра пробуренного ствола. Обеспечивается расширение функциональных возможностей строительства скважины за счет бурения в протяженных зонах осложнений с горизонтальным или наклонным участком. 2 ил.

Способ строительства скважины с протяженным горизонтальным или наклонным участком в неустойчивых породах, включающий строительство в неустойчивых породах, в которых предварительно определяют зоны осложнений, скважины с устьевым вертикальным участком и горизонтальным или наклонным участком со входом окончания в продуктивный пласт, перекрытие зон осложнений неустойчивых пород колонной труб с последующим углублением скважины долотом меньшего диаметра и окончательным креплением цементированием эксплуатационной обсадной колонной, отличающийся тем, что скважина переходит из вертикального в горизонтальный или наклонный участок при бурении скважины, зоны осложнений последовательно вскрывают с применением буровых растворов плотностью 1,30-1,40 г/см³ и с последующим последовательным креплением с устья колонной труб в виде обсадных труб, последовательно уменьшающегося диаметра, с цементированием затрубного пространства, причем весь горизонтальный и/или наклонный участок - 1000 м и более, в зонах осложнений перекрывают промежуточной обсадной колонной, оснащаемой через каждые 10-50 м жесткими продольными центраторами, диаметр описанной окружности которых на 3-20 мм меньше диаметра пробуренного ствола.