СПОСОБ СПУСКА ХВОСТОВИКА-ФИЛЬТРА В СКВАЖИНУ С БОЛЬШИМ ОТКЛОНЕНИЕМ ОТ ВЕРТИКАЛИ Российский патент 2024 года по МПК E21B43/10 

Изобретение относится к нефтегазовой отрасли, а именно к способу спуска хвостовика-фильтра в скважину с большим отклонением от вертикали.

Известно устройство для крепления скважин, включающее секции обсадной колонны с закрепленным на их внутренней поверхности элементом из материала плотностью менышей плотности скважинной жидкости, вследствие чего снижается приведенная плотность компоновки обсадной колонны и повышается её плавучесть [А.С. 1 229 301].

Недостатком устройства для крепления скважин, повышающего плавучесть обсадной колонны, характеризуется сложность конструктивного исполнения, недостаточная степень облегчения обсадной колонны и низкая эксплуатационная надежность обсадной колонны.

Известен способ бурения наклонно направленных и горизонтальных скважин, при котором на участках траектории формирования и поэтапного крепления наклонно направленного и горизонтального ствола в стволе скважины избирательно создают и поддерживают условия частичной или полной невесомости трубной колонны путем регулирования приведенных удельных весов комплектующих ее трубных изделий и циркулирующей в скважине вмещающей буровой гидросферы [2 149 973].

Недостатком способа является низкая эффективность создания условия частичной или полной невесомости трубной колонны, которую предполагается получить путем регулирования удельных весов колонны труб и вмещающей их гидросреды, то есть увеличения удельного веса бурового раствора, что чаще всего невозможно осуществить из-за барических условий в скважине, а также огранная возможность оснащать облегчающими покрытиями и иными средствами повышения плавучести плотностью, близкой к плотности воздуха, и получать высокую степень облегчения спускаемой колонны труб.

Известен способ строительства скважин с отдаленным забоем, в котором реализуется способность создания плавучести отдельной секции колонны труб и возможности осуществления промывок при проводке скважины. Бурение осуществляют посредством компоновки бурильной колонны, устанавливаемой в горизонтальном направлении, состоящей из сообщающихся между собой посредством внутренней трубы с промывочным каналом начальной секции бурильной колонны, центральной секции бурильной колонны, установленной с возможностью плавучести и регулирования ее положения в горизонтальном направлении, и концевой секции бурильной колонны, опирающейся на башмак горизонтального направления, при этом начальная и центральная секции жестко связаны между собой и включают коаксиально установленную относительно внутренней трубы среднюю трубу с образованием между ними межтрубного промывочного канала для обратной промывки, а межтрубное пространство между средней и наружной трубами центральной секции заполняют воздухом или газом [2 320 843].

Однако известный способ реализуем только при проводке скважины, а также не позволяет значительно увеличивать объем межтрубного пространства, заполняемого воздухом для облегчения колонны, что ограничивает возможность повышения степени ее плавучести.

Известен способ спуска хвостовика в горизонтальную скважину с большим отклонением от вертикали, включающий спуск с вращением от верхнего привода в ствол скважины оснащенной роликовыми центраторами компоновки труб, содержащей облегченные нижние секции и утяжеленную верхнюю секцию, в скважину спускают за n-ое количество раз п облегченных нижних секций, каждая из которых выполнена в виде колонны стеклокомпозитных обсадных труб, а каждый из п спусков осуществляют с использованием утяжеленной верхней секции.[2 676 106]

Однако известный способ реализуем только с применением стеклокомпозитных обсадных труб, которые не всегда соответствуют необходимым требованиям к надежности конструкции скважин и качеству крепления колонн. Недостатком способа также является спуск хвостовика секциями с использованием стыковочно-разъединительных узлов, что снижает эксплуатационную надежность хвостовика, увеличивает продолжительность технологических операций при спуске.

Известен способ, включающий спуск в скважину скользящей вставки для улавливания воздуха, прикрепленной к одному концу обсадной колонны, и поплавкового башмака с отверстиями и посадочной манжетой, прикрепленной к другому концу обсадной колонны. Воздухоулавливающая вставка представляет собой надувную конструкцию, имеющую канал для обеспечения прохода жидкости, либо вставка оснащается каналом для потока жидкости, заблокированным пробкой, прикрепленной срезными штифтами. Воздухоулавливающая вставка и поплавковый башмак образуют воздушную полость внутри части колонны. Воздушная полость создает выталкивающую силу во время спуска, цементирования или других операций с обсадной колонной внутри скважины, снижая сопротивление спуску и связанную с этим вероятность дифференциального прихвата обсадной колонны [US 5181571].

Однако известный способ реализуем при спуске глухих колонн и не предусматривает спуск хвостовиков с фильтровыми секциями (сетчатыми трубами) для реализации способа эксплуатации скважин с открытым забоем.

Наиболее близким к предложенному способу (прототипом) является плавающий способ спуска хвостовика с сетчатыми трубами (скважинными фильтрами) в скважину с большим отклонением от вертикали. Технология предусматривает применение последовательно соединенных элементов оснастки хвостовика с сетчатыми трубами, при этом компоновка оснащена колонной труб внешнего слоя, колонной труб среднего слоя и колонной труб внутреннего слоя. Плавучесть конструкции обеспечивается за счет образования между колоннами труб среднего и внутреннего слоя герметичного пространства, заполненного воздухом [CN 109611061].

Однако в известном способе для образования герметичного межтрубного пространства используется дополнительная секция труб среднего слоя, что накладывает существенные ограничения в создании полезного объема для заполнения воздухом и увеличении степени плавучести хвостовика. Также данный способ характеризуется увеличением общего веса хвостовика, сложностью конструкции и низкой надежностью при эксплуатации.

Задача, стоящая при создании изобретения, состоит в разработке высоко эффективного, надежного и безопасного способа спуска хвостовика-фильтра в скважину с большим отклонением от вертикали.

Достигаемый технический результат, который получается в результате создания изобретения, состоит в применении для спуска в скважину с большим отклонением от вертикали хвостовика-фильтра, типовых составных элементов, определенное сочетание которых обеспечивает плавучесть колонны и облегчает проходимость в горизонтальном стволе. Кроме того, возможность выполнения промывок способом прямой циркуляции бурового раствора предотвратит накопления шлама перед башмаком.

Поставленная задача и технический результат достигаются тем, что способ спуска хвостовика-фильтра в скважину с большим отклонением от вертикали включает спуск в пробуренную скважину последовательно соединенных элементов оснастки хвостовика-фильтра - башмака колонного, клапана обратного, устройства изоляции фильтров, скважинных фильтров с герметизирующими пробками в отверстиях, чередующихся с обсадными трубами, оснащенными центраторами, подвесного устройства, спуск внутрь хвостовика-фильтра секции труб малого диаметра со стингером в нижней части для соединения с устройством изоляции фильтров и осуществления технологических промывок через колонный башмак, соединение секции труб малого диаметра с подвесным устройством, причем указанное сочетание составных элементов хвостовика-фильтра с секций труб малого диаметра образует герметичную полость между внутренним пространством хвостовика-фильтра и секцией труб малого диаметра, заполненную воздухом, которая обеспечивает плавучесть хвостовика-фильтра при спуске до забоя с большим отклонением от вертикали, при этом внутренний канал секции труб малого диаметра обеспечивает возможность выполнения промывки способом прямой циркуляции бурового раствора в процессе спуска хвостовика-фильтра для повышения его проходимости в горизонтальном стволе скважины, спуск хвостовика-фильтра на транспортировочной колонне до проектной глубины, промывку скважины, фиксирование подвесного устройства в эксплуатационной колонне, разъединение транспортировочной колонны от подвесного устройства и извлечение ее из скважины совместно с секцией труб малого диаметра, причем при разъединении транспортировочной колонны от подвесного устройства осуществляют выравнивание давлений между герметичной полостью, заполненной воздухом, и внутренним пространством секции труб малого диаметра через радиальные отверстия в стингере до начала его отсоединения от устройства изоляции фильтров.

Последовательный поэтапный спуск при реализации предлагаемого изобретения поясняется рисунками 1-3, где на фиг. 1 изображена схема первого этапа спуска хвостовика-фильтра сборка, оснащение его составными элементами; на фиг. 2 - второго этапа, окончание спуска хвостовика-фильтра в скважину; на фиг. 3 - третьего этапа начало извлечения из скважины транспортировочной колонны совместно с секцией труб малого диаметра.

Способ осуществляют следующим образом.

На первом этапе (фиг. 1) в пробуренную скважину 1 спускают последовательно соединённые элементы оснастки хвостовика-фильтра - башмак колонный 2, клапан обратный 3, устройство изоляции фильтров 4, скважинные фильтры 5 со срезными пробками 6 в отверстиях. Причем скважинные фильтры 5 при спуске чередуют с обсадными трубами 7, которые оснащают центраторами 8, а с верхней обсадной трубой соединяют подвесное устройство 9. Затем, внутрь хвостовика-фильтра спускают секцию труб малого диаметра 10 с стингером 11 в нижней части для соединения с устройством изоляции фильтров 4 и для осуществления технологических промывок через колонный башмак 2. Секцию труб малого диаметра 10 соединяют с подвесным устройством 9 для продолжения спуска на транспортировочной колонне 12 компоновки хвостовика-фильтра до проектной глубины (фиг. 2).

Герметичная полость 14, заполненная воздухом, находящаяся между внутренним пространством хвостовика-фильтра и секцией труб малого диаметра 10, обеспечивает плавучесть хвостовика-фильтра повышает его проходимости при спуске в горизонтальном стволе скважины. В период спуска хвостовика-фильтра, через внутренний канал секции труб малого диаметра 10, выполняют полноценные промывки способом прямой циркуляции бурового раствора.

После спуска хвостовика-фильтра до проектной глубины, проведения промывки скважины, производят фиксацию подвесного устройства 9 в эксплуатационной колонне 13, отстыковку транспортировочной колонны 12 от подвесного устройства 9 и извлечение из скважины транспортировочной колонны 12 совместно с секцией труб малого диаметра 10. При разъединении транспортировочной колонны 12 от подвесного устройства 9 (фиг. 3) выравнивание давлений между герметичной полостью 14 заполненную воздухом и внутренним пространством секции труб малого диаметра осуществляется через радиальные отверстия 15 в стингере 11 до начала его отсоединения от устройства изоляции фильтров 4.

Пример осуществления способа.

Для наклонно направленной скважины с горизонтальным окончанием обсаженной эксплуатационной колонной диаметром 245 мм до интервала кровли продуктивного пласта предусмотрен спуск хвостовика-фильтра диаметром 168 мм оснащенного технологическим оборудованием. Длина хвостовика-фильтра 1050 м, протяженность в интервале открытого горизонтального ствола 800 м. В состав хвостовика-фильтра входит: башмак колонный с эксцентричным вращающимся направлением типа БКВ1.168, обсадная труба 168 мм, клапан обратный типа УСПГЦ.168, обсадная труба 168 мм, узел изоляции фильтр типа УИФ1.168, обсадные трубы 168 мм с резьбовым соединением класса «Премиум» и чередующиеся с ними фильтры скважинные типа ФС.168 в соотношении 3:2. При этом, отверстия в фильтрах ФС.168 заглушены растворяемыми пробками, а внутреннее пространство хвостовика-фильтра не заполняется раствором.

После сборки хвостовика-фильтра во внутрь его спускается секция НКТ-60 со стингером (спецпатрубком) УИФ1.168.050 на конце. Производится подгонка меры НКТ с таким расчётом, чтобы полированная часть стингера УИФ1.168.050 находилась в узле изоляции фильтров УИФ1.168. На последнюю обсадную трубу хвостовика-фильтра устанавливается подвеска типа ПХГМН.168/245-УИФ, которая соединяется с колонной НКТ, затем с верхней трубой хвостовика-фильтра, а после этого с транспортировочной колонной. При этом образуется герметичная полость между внутренним пространством хвостовика-фильтра и секцией труб НКТ заполненная воздухом, которая обеспечивает плавучесть хвостовика-фильтра при спуске до забоя с большим отклонением от вертикали. При данной компоновке оборудования хвостовика-фильтра, его вес в растворе 1360 кг/м³ уменьшается на 56,2%. С секцией труб НКТ 73 мм вес хвостовика-фильтра в растворе 1360 кг/м³ уменьшается на 52,2%.

Хвостовик-фильтр спускается на транспортировочной колонне до проектной глубины, при этом через внутренний канал секцией труб НКТ выполняются промывки способом прямой циркуляции бурового раствора для повышения его проходимости в горизонтальном стволе скважины и предотвращается скопление шлама перед башмаком.

После окончания спуска компоновки хвостовика-фильтра до заданной глубины и проведения технологических промывок производится его крепление и герметизация в интервале выше башмака эксплуатационной колонны 245 мм при помощи подвесного устройства типа ПХГМН.168/245-УИФ. Для осуществления этих операций вовнутрь транспортировочных колонн устанавливается пробка цементировочная ПЦВ168. Навинчивается промывочная головка и производится закачка промывочной жидкости в объеме транспортировочной колонны до посадки пробки в седло подвесного устройства. Производится повышение избыточного расчетного давления, при этом активизируется гидравлический якорь и таким образом хвостовик-фильтр подвешивается в предыдущей обсадной колонне. При дальнейшем повышении давления происходит разъединение хвостовика-фильтра от транспортировочной колонны.

Транспортировочная колонна медленно приподнимается на 3-5 метров для выравнивания давлений, внутреннего в НКТ и полостью между внутренним пространством хвостовика-фильтра и секцией НКТ, заполненную воздухом. Затем производится разгрузка веса транспортировочной колонны на 15-20 тонн. При этом манжеты пакера, деформируясь в радиальном направлении и перемещаясь в осевом направлении, герметично прижимаются к стенкам обсадной колонны.

Далее транспортировочную колонну извлекают из скважины совместно с секцией НКТ.

Изобретение относится к нефтегазовой отрасли, а именно к способу спуска хвостовика-фильтра в скважину с большим отклонением от вертикали. Достигаемый технический результат заявленного изобретения состоит в применении в определенном сочетании типовых составных элементов для спуска хвостовика-фильтра в скважину с большим отклонением от вертикали, чем обеспечивается плавучесть колонны и облегчается ее проходимость в горизонтальном стволе скважины. Способ спуска хвостовика-фильтра в скважину с большим отклонением от вертикали включает спуск в пробуренную скважину последовательно соединенных элементов оснастки хвостовика-фильтра - башмака колонного, клапана обратного, устройства изоляции фильтров, скважинных фильтров с герметизирующими пробками в отверстиях, чередующихся с обсадными трубами, оснащенными центраторами, подвесного устройства. Спуск внутрь хвостовика-фильтра секции труб малого диаметра со стингером в нижней части для соединения с устройством изоляции фильтров и осуществления технологических промывок через колонный башмак. Соединение секции труб малого диаметра с подвесным устройством. Причем указанное сочетание составных элементов хвостовика-фильтра с секций труб малого диаметра образует герметичную полость между внутренним пространством хвостовика-фильтра и секцией труб малого диаметра, заполненную воздухом, которая обеспечивает плавучесть хвостовика-фильтра при спуске до забоя с большим отклонением от вертикали. При этом внутренний канал секции труб малого диаметра обеспечивает возможность выполнения промывки способом прямой циркуляции бурового раствора в процессе спуска хвостовика-фильтра для повышения его проходимости в горизонтальном стволе скважины. Хвостовик-фильтр спускают на транспортировочной колонне до проектной глубины, после чего скважину промывают, фиксируют подвесное устройство в эксплуатационной колонне, отстыковывают транспортировочную колонну от подвесного устройства и извлекают из скважины совместно с секцией труб малого диаметра. 3 ил.

Способ спуска хвостовика-фильтра в скважину с большим отклонением от вертикали, включающий спуск в пробуренную скважину последовательно соединенных элементов оснастки хвостовика-фильтра - башмака колонного, клапана обратного, устройства изоляции фильтров, скважинных фильтров с герметизирующими пробками в отверстиях, чередующихся с обсадными трубами, оснащенными центраторами, подвесного устройства, спуск внутрь хвостовика-фильтра секции труб малого диаметра со стингером в нижней части для соединения с устройством изоляции фильтров и осуществления технологических промывок через колонный башмак, соединение секции труб малого диаметра с подвесным устройством, причем указанное сочетание составных элементов хвостовика-фильтра с секций труб малого диаметра образует герметичную полость между внутренним пространством хвостовика-фильтра и секцией труб малого диаметра, заполненную воздухом, которая обеспечивает плавучесть хвостовика-фильтра при спуске до забоя с большим отклонением от вертикали, при этом внутренний канал секции труб малого диаметра обеспечивает возможность выполнения промывки способом прямой циркуляции бурового раствора в процессе спуска хвостовика-фильтра для повышения его проходимости в горизонтальном стволе скважины, спуск хвостовика-фильтра на транспортировочной колонне до проектной глубины, промывку скважины, фиксирование подвесного устройства в эксплуатационной колонне, разъединение транспортировочной колонны от подвесного устройства и извлечение ее из скважины совместно с секцией труб малого диаметра, причем при разъединении транспортировочной колонны от подвесного устройства осуществляют выравнивание давлений между герметичной полостью, заполненной воздухом, и внутренним пространством секции труб малого диаметра через радиальные отверстия в стингере до начала его отсоединения от устройства изоляции фильтров.