Способ гидродинамической диагностики открытого ствола строящейся скважины Российский патент 2023 года по МПК E21B47/00 

Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности, а именно, к способам гидродинамического исследования ствола скважины в процессе бурения.

Известен способ гидродинамической диагностики ствола строящейся скважины (Регламент на изоляцию зон поглощений, подготовку и оценку ствола скважины к креплению, РД 153-39.0-590-08, Бугульма, 2008), включающий исследование поглощающих пластов через противовыбросовое оборудование (ПВО) путем нагнетания в скважину буровой промывочной жидкости буровым насосом или цементировочным агрегатом при закрытом ПВО, измерение соответствующих значений давления и производительности закачки и получение расчетным путем коэффициента приемистости зоны поглощения.

Недостатком способа является то, что способ приближенный и оценочный, не предназначен для получения гидродинамических параметров конкретных пластов по стволу скважины с регистрацией интервалов их залегания. Измеряются потери промывочной жидкости одновременно на значительном интервале, вскрытом бурением, поэтому неизбежны большие погрешности в получаемых результатах гидродинамических исследований.

Известен способ гидродинамической диагностики ствола строящейся скважины (Регламент на изоляцию зон поглощений, подготовку и оценку ствола скважины к креплению, РД 153-39.0-590-08, Бугульма, 2008), включающий определение коэффициента приемистости стенок скважины при поинтервальном исследовании путем нагнетания в скважину промывочной жидкости в различных режимах при контроле давления и расхода жидкости с использованием цементировочных агрегатов и гидромеханических пакеров.

Недостатком способа является получение только дискретных данных исследований гидродинамических параметров ствола скважины, которые осуществляются на ограниченных по количеству глубинах, погрешности в измерениях, обусловленные трудностью выделения отдельно взятого пласта от соседних участков ствола скважины, также сложенных проницаемыми породами и влиянием субъективного («человеческого») фактора, что лишает возможности адекватной математической интерполяции полученных данных.

Наиболее близким по технической сущности является способ гидродинамической диагностики ствола строящейся скважины (Техническая инструкция по проведению геолого-технологических исследований нефтяных и газовых скважин, РД 153-39.0-069-01, Тверь, 2001), включающий геолого-технологические исследования (ГТИ) с использованием автоматизированного контроля технологических параметров и получением пролонгированных данных, в том числе о давлении и расходе промывочной жидкости на входе в скважину и расходе на выходе из скважины с применением датчиков, взаимодействующих по каналу связи с модулем управления.

Недостатком этого способа является то, что ГТИ, при регистрации интервалов газонефтепроявлений или поглощений промывочной жидкости и их интенсивности, не позволяет замерять коэффициент приемистости зон поглощения и других участков ствола скважины.

Технической задачей является проведение гидродинамической диагностики открытого ствола строящейся скважины путем определения и регистрации коэффициента приемистости её стенок, включая зоны поглощения, в ходе углубления скважины непрерывно, без остановки для исследования скважины и без пакера.

Техническая задача решается способом гидродинамической диагностики открытого ствола строящейся скважины, включающим определение коэффициента приемистости её стенок путем нагнетания в скважину промывочной жидкости при контроле давления и расхода жидкости в системе скважина-пласт (горная порода).

Новым является то, что определение и регистрация коэффициента приемистости стенок скважины выполняется в процессе непрерывного механического бурения, без остановки для исследования скважины и без пакера, с получением графических и цифровых данных коэффициента приемистости стенок скважины и зависимости расхода закачиваемой в скважину жидкости от давления в режиме реального времени, путем разделения ствола на микроинтервалы и учета микроизменения коэффициента приемистости при прохождении очередного микроинтервала.

Способ осуществляется в следующей последовательности.

Процесс углубления скважины разделяют на малые величины проходки ствола – микроинтервалы. Это очень малый, но реальный интервал скважины, где параметры промывки и глубина изменяются незначительно по сравнению с протяженностью скважины. При этом, чем выше чувствительность и ниже погрешность приборов, тем выше точность расчета коэффициента приемистости и меньше величина микроинтервала.

В процессе механического бурения скважины строят график изменения коэффициента приемистости стенок открытого ствола скважины в процессе ее углубления при малых (рабочих) давлениях. Гидродинамическое исследование при этих малых давлениях достаточно для определения и регистрации коэффициента приемистости стенок скважины, в том числе, фиксации начала и конца (кровли и подошвы) зон поглощения и выявления нежелательной интенсивности начала поглощения. Для этого через каждый микроинтервал проходки ствола фиксируют микроизменения: расхода промывочной жидкости на выходе, проходки, забойного давления (суммы гидростатического давления и потерь давления), и, имея уже реальные цифры, путем расчета с применением нижеприведенной формулы, получают конкретную точку на графике. В данном случае это будет дискретная точка, соответствующая микроизменению коэффициента приемистости в течение принятой величины проходки. Из периодически получаемых, рассчитываемых и фиксируемых на графике, через каждый, проходимый долотом микроинтервал, дискретных точек, получают путем интерполяции практически непрерывную геофизическую кривую изменения коэффициента приемистости по стволу скважины. Наряду с данными коэффициента приемистости для контроля начала и конца зон поглощения дополнительно используют данные изменения механической скорости бурения.

При использовании наземного (устьевого) измерительного оборудования микроизменения коэффициента приемистости при прохождении очередного микроинтервала рассчитывают по формуле:

Δс_n+1=(Q_{вых n} - Q_{вых n+1}) / (10^-6ρg(h_n+1 - h_n)+(ΔP_{снс n+1} - ΔP_{снс n})), м³/ч⋅МПа,

где: Q_{вых n} – расход промывочной жидкости на выходе из скважины в начале микроинтервала, м³/ч;

Q_{вых n+1} - расход промывочной жидкости на выходе из скважины в конце микроинтервала, м³/ч;

ρ – плотность бурового раствора, кг/м³;

g – ускорение свободного падения, м/с²;

h_n+1- глубина скважины в конце микроинтервала, м;

h_n - глубина скважины в начале микроинтервала, м;

ΔP_{снс n+1} – потери давления промывочной жидкости в открытом стволе скважины за бурильными трубами, действующего на забой скважины, в конце микроинтервала, МПа;

ΔP_{снс n} - потери давления промывочной жидкости в открытом стволе скважины за бурильными трубами, действующего на забой скважины, в начале микроинтервала, МПа.

При использовании в компоновке низа бурильной колонны (КНБК) подземного измерительного оборудования, например, наддолотного модуля или другого оборудования для замера фактического расхода восходящей за бурильной колонной промывочной жидкости и фактического забойного давления, при фиксированных глубинах забоя скважины, микроизменения коэффициента приемистости при прохождении очередного микроинтервала рассчитывают по формуле:

ΔC_n+1 = (Q_{вых n} - Q_{вых n+1}) / (Р_n+1 - Р_n), м³/ч⋅МПа,

где: Q_{вых n} - расход восходящей за бурильной колонной промывочной жидкости в начале микроинтервала, м³/ч;

Q_{вых n+1} - расход восходящей за бурильной колонной промывочной жидкости в конце микроинтервала, м³/ч;

Р_n+1 – давление на забое скважины в конце микроинтервала, МПа;

Р_n – давление на забое скважины в начале микроинтервала, МПа.

Учитывая, что расходы промывочной жидкости на входе в скважину в начале (Q_{вх n}) и в конце (Q_{вх n+1}) микроинтервала практически равны друг другу, то они взаимно исключаются из формулы расчета.

Микроизменения коэффициента приемистости при прохождении очередного микроинтервала могут иметь как положительные, так и отрицательные значения, а отсчет каждого микроизменения коэффициента приемистости ведется от значения, достигнутого одной ступенью ранее. Сумма микроизменений коэффициента приемистости дает абсолютное значение коэффициента приемистости открытого ствола скважины на заданной глубине n:

С_n=∑ Δс_n,

где: Δс_n – микроизменение коэффициента приемистости, м³/ч⋅МПа.

Абсолютные значения коэффициента приемистости, относящиеся к конкретным глубинам, на графике - это проекции соответствующих точек кривой изменения коэффициента приемистости на ось абсцисс, проградуированной в размерности м³/ч⋅МПа.

Наряду с графическим изображением рассчитывают цифровые данные коэффициента приемистости.

При потере циркуляции промывочной жидкости в скважине до её восстановления возможно проведение вспомогательного этапа работ - периодического гидродинамического исследования ствола скважины с использованием ПВО с получением графика зависимости расхода закачиваемой в скважину жидкости Q от давления P с целью определения приемистости открытого ствола при закачке промывочной жидкости и выявления приблизительных характеристик зон поглощения. Для этого приостанавливают углубление скважины на заданной глубине, закрывают превентор (при бурении под кондуктор используют пакер устьевой разобщающий) и проводят исследование путем нагнетания промывочной жидкости в скважину через бурильные трубы с учетом допустимого давления. При этом записывают графическую зависимость расхода промывочной жидкости от давления при данной глубине скважины с одновременным расчетом цифровых данных коэффициента приемистости.

Исходя из динамики изменения приемистости скважины по мере ее углубления с учетом межпластовых перетоков корректируют состав и свойства промывочной жидкости, режим бурения скважины и проводят работы по изоляции встречающихся зон поглощения с учетом статического уровня жидкости. После достижения проектной глубины, накопленная и обобщенная информация используется для документально обоснованного прогноза подготовленности ствола скважины к креплению, выбора тампонажных материалов и технологии крепления скважины.

Предлагаемый способ гидродинамической диагностики открытого ствола строящейся скважины позволит повысить научно-технический уровень буровых работ за счет реализации системных принципов, основой которых являются: информатизация, организация и управление технологическими процессами. Достигается оперативное получение полных и достоверных данных о поглощающих пластах и гидродинамических характеристиках ствола строящейся скважины, адекватный выбор материалов и технологии для бурения, изоляции зон поглощения и крепления скважины, повышение успешности и сокращение затрат времени и средств на проведение указанных работ. Данная технология направлена на повышение качества, надежности и долговечности скважины, следовательно, ожидается рост ее эксплуатационных возможностей и увеличение добычи продукции.

Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности, а именно к способам гидродинамического исследования ствола скважины в процессе бурения. Способ гидродинамической диагностики открытого ствола строящейся скважины включает определение коэффициента приемистости её стенок путем нагнетания в скважину промывочной жидкости при контроле давления и расхода жидкости в системе скважина – горная порода. Определение и регистрация коэффициента приемистости стенок скважины выполняется в процессе непрерывного механического бурения, без остановки для исследования скважины и без пакера, с получением графических и цифровых данных коэффициента приемистости стенок скважины и зависимости расхода закачиваемой в скважину жидкости от давления в режиме реального времени, путем разделения ствола скважины на микроинтервалы, в которых параметры промывки и глубина изменяются незначительно по сравнению с протяженностью скважины, и учета микроизменения коэффициента приемистости при прохождении очередного такого микроинтервала. Микроизменение коэффициента приемистости при прохождении очередного такого микроинтервала рассчитывают по определенным зависимостям. Достигается оперативное получение полных и достоверных данных о поглощающих пластах и гидродинамических характеристиках ствола строящейся скважины, повышение успешности и сокращение затрат времени и средств на проведение указанных работ. Данная технология направлена на повышение качества, надежности и долговечности скважины, следовательно, ожидается рост ее эксплуатационных возможностей и увеличение добычи продукции.

Способ гидродинамической диагностики открытого ствола строящейся скважины, включающий определение коэффициента приемистости её стенок путем нагнетания в скважину промывочной жидкости при контроле давления и расхода жидкости в системе скважина – горная порода, отличающийся тем, что определение и регистрация коэффициента приемистости стенок скважины выполняется в процессе непрерывного механического бурения, без остановки для исследования скважины и без пакера, с получением графических и цифровых данных коэффициента приемистости стенок скважины и зависимости расхода закачиваемой в скважину жидкости от давления в режиме реального времени, путем разделения ствола скважины на микроинтервалы, в которых параметры промывки и глубина изменяются незначительно по сравнению с протяженностью скважины, и учета микроизменения коэффициента приемистости при прохождении очередного такого микроинтервала, при этом микроизменение коэффициента приемистости с_n+1 при прохождении очередного такого микроинтервала рассчитывают по формуле:

- при использовании наземного измерительного оборудования:

с_n+1 = (Q_{вых n} - Q_{вых n+1}) / (10^-6g(h_n+1 - h_n)+(P_{снс n+1} - P_{снс n})), м³/ч⋅МПа,

где Q_{вых n} – расход промывочной жидкости на выходе из скважины в начале микроинтервала, м³/ч;

Q_{вых n+1} – расход промывочной жидкости на выходе из скважины в конце микроинтервала, м³/ч;

– плотность бурового раствора, кг/м³;

g – ускорение свободного падения, м/с²;

h_n+1 – глубина скважины в конце микроинтервала, м;

h_n – глубина скважины в начале микроинтервала, м;

P_{снс n+1} – потери давления промывочной жидкости в открытом стволе скважины за бурильными трубами, действующего на забой скважины, в конце микроинтервала, МПа;

P_{снс n} – потери давления промывочной жидкости в открытом стволе скважины за бурильными трубами, действующего на забой скважины, в начале микроинтервала, МПа;

- при использовании в компоновке низа бурильной колонны подземного измерительного оборудования:

с_n+1 = (Q_{вых n} - Q_{вых n+1}) / (Р_n+1 - Р_n), м³/ч⋅МПа,

где Q_{вых n} – расход восходящей за бурильной колонной промывочной жидкости в начале микроинтервала, м³/ч;

Q_{вых n+1} – расход восходящей за бурильной колонной промывочной жидкости в конце микроинтервала, м³/ч;

Р_n+1 – давление на забое скважины в конце микроинтервала, МПа;

Р_n – давление на забое скважины в начале микроинтервала, МПа.