Способ строительства многоствольной скважины Российский патент 2024 года по МПК E21B7/04 

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, а именно к строительству многоствольных скважин и может быть использовано для строительства и эксплуатации нескольких стволов, в том числе способом одновременно-раздельной эксплуатации. Под многоствольной скважиной здесь и далее понимается скважина с двумя или более стволами (горизонтальными стволами), имеющими наклонно направленные участки, проведенные вдоль продуктивного пласта.

Известен способ строительства многоствольной скважины (по патенту RU2650161) характеризующийся тем, что бурят основной ствол скважины от поверхности земли до пласта, забуривают боковой ствол из ранее пробуренного основного ствола, по завершении его бурения спускают в боковой ствол обсадную колонну, оборудованную в верхней части узлом для формирования многоствольного «стыка» не ниже третьего уровня сложности по классификации TAML. Забуривание бокового ствола ведут из ранее обсаженной эксплуатационной колонной и зацементированного основного ствола скважины, вскрывая боковым стволом интервалы неустойчивых отложений, склонных к осыпанию и обвалам, и нижележащей зоны с неосыпающимися породами со вскрытием продуктивного пласта и последующим проведением комплекса геофизических исследований. Осуществляют спуск в боковой ствол обсадной колонны, выполняемую из нижней секции и по меньшей мере одной верхней секции, и спускают посекционно, при этом нижняя секция оборудована приёмным переходником-разъединителем для соединения с последующей секцией, а верхняя секция имеет длину, определяемую исходя из фактической глубины спуска предыдущей секции и фактического интервала отфрезерованного в колонне окна, выполнена такого же или большего диаметра и включает по меньшей мере одну обсадную трубу, оборудованную в нижней части узлом соединения с предыдущей секцией, находящейся в скважине, а верхняя оборудована в верхней части либо приёмным переходником-разъединителем, либо узлом для соединения с последующей секцией, либо узлом формирования многоствольного стыка. Недостатками способа являются очень сложная технология крепления дополнительного ствола, большие затраты времени и ресурсов, опасность осыпания неустойчивых отложений выше продуктивных, что может привести к потере ствола при креплении.

Известен способ строительства и заканчивания многозабойных скважин (по патенту RU2753417, выбран в качестве прототипа) в котором бурят основной ствол скважины, прорабатывают секцию под хвостовик, спускают спусковой инструмент с ориентационным прибором, хвостовиком и якорем-подвеской, устанавливают хвостовик с якорем-подвеской в открытом стволе скважины на заданной глубине, определяют фактическое положение ориентационного профиля якоря-подвески в скважине, активируют якорь-подвеску, освобождают инструмент и производят подъем спускового инструмента на поверхность, производят считывание данных прибора и определяют фактическое положения якоря-подвески в скважине, после чего осуществляют спуск компоновки фрез и полого клина-отклонителя с заранее выставленной на устье ориентацией, стыкуют полый клин-отклонитель в якоре-подвеске и фиксируют клин-отклонитель в якоре-подвеске, при этом верх якоря-подвески выполнен в виде фигурного ориентационного профиля, а клин-отклонитель выполнен с ориентационной шпонкой, освобождают фрезы от клина-отлонителя и осуществляют бурение ответвления бокового ствола скважины по клину-отклонителю, после чего осуществляют спуск хвостовика, выполненного с возможностью добычи флюида в интервале расположения клина-отклонителя. Недостатками данного способа является то, что для осуществления способа стыки стволов производятся в открытом стволе, что приводит к отсутствию возможности контроля за разработкой (невозможно определить какой ствол или какая часть залежи работает), бурение боковых стволов осуществляется из бездействующей скважины. Возможно осыпание неустойчивых отложений в открытом стволе, что может привести к потере ствола при креплении.

Технической задачей изобретения является создание способа строительства новой многоствольной скважины, обеспечивающий, при минимальных затратах, контроль и управление за разработкой залежи. Техническим результатом изобретения является упрощение строительства многоствольной скважины. Кроме того, обеспечивается одновременно-раздельная эксплуатация, в том числе двумя лифтами, основного и дополнительного ствола.

Технический результат достигается в способе строительства многоствольной скважины, в котором бурят основной ствол до проектного коридора бурения дополнительного ствола, где выполняют прямолинейный участок с протяженностью, достаточной для зарезки на нем окна. Через основной ствол бурят до выхода на проектный зенитный угол основного ствола, тем самым основной ствол приобретает траекторию, имеющую проектный зенитный угол и предусматривающую место для зарезки дополнительного ствола и его бурения в пределах продуктивных отложений. Затем, спускают и цементируют эксплуатационную колонну. В эксплуатационной колонне, по окончании бурения основного ствола в основном стволе ниже планируемого интервала вырезания окна устанавливают гуммированную продольно профилированную трубу с разбуриваемой заглушкой, патрубок с винтовой в пол оборота поверхностью, заканчивающийся шпоночным пазом для ориентированной установки зарезного клина. Вырезают окно на прямолинейном участке, устанавливают ниже окна разделительный пакер, бурят дополнительный ствол, затем восстанавливают проходимость основного ствола. Направление прямолинейного участка выбирают таким образом, чтобы траектория дополнительного ствола находилась в пределах одного продуктивного пласта.

Изобретение поясняется рисунками:

фиг. 1 – основной ствол с эксплуатационной колонной;

фиг. 2 – зарезка окна;

фиг. 3 – бурение дополнительного ствола;

фиг. 4 – схема многоствольной скважины.

В способе строительства многоствольной скважины бурят основной ствол 1, который как правило имеет участки с переменной кривизной, соотвественнно переменные вдоль основного ствола 1 зенитный и азимутальный углы наклона, до выхода на проектный зенитный угол. Проектный зенитный угол выбирается в зависимости зависимости от мощности пласта и соотвественно, от проектного коридора бурения дополнительного ствола (в соответствии с углом залегания продуктивного пласта: чем меньше проектный коридор бурения, тем больше проктный зенитный угол).

В основном стволе 1 в проектном коридоре бурения дополнительного ствола 2 выполняют прямолинейный участок 3 с протяженностью, достаточной для зарезки в нем окна 12. Иначе, в интервале зарезки проектируемого дополнительного ствола 2 выполняется участок со стабилизацией зенитного и азимутальных углов (с отклонением не более 1 градуса от заданных углов). Набор кривизны в наклонно направленных стволах выполняют, как правило, двигателем с перекосом: осуществляют бурение искривлённых участков по большому радиусу, когда на участках искривления можно вращать отклонитель (с перекосом не более 1,5 градусов). Участки искривления бурят с установкой отклонителя в определённое положение относительно апсидальной плоскости, вращается долото, бурильная колонна продвигается поступательно. Стабилизация углов (бурение прямолинейных участков) обеспечивается при вращении всей бурильной компоновки.

Протяжённость стабилизации углов (протяженность прямолинейного участка) выбирается исходя из диаметра эксплуатационной колонны так, чтобы окно 12 было вырезано на участке стабилизации. Направление прямолинейного участка 3 выбирают таким образом, чтобы траектория дополнительного ствола 2 находилась в пределах одного продуктивного пласта (не обязательно того же, что и основной ствол). Далее, основной ствол 1 бурится до выхода на проектный зенитный угол основного ствола 1 (как правило, до выхода его траектории вдоль продуктивного пласта). Таким образом, основной ствол 1 приобретает траекторию, имеющую проектный зенитный угол и предусматривающую место для зарезки дополнительного ствола и его бурения в пределах продуктивных отложений.

В скважинах, которые бурились по описанному способу, зарезка дополнительного ствола 2 проводилась на 15 м выше кровли продуктивного пласта, по стволу из-за большого зенитного угла более 50 м (схема показана на фиг.4). В верхней части 4 верхнего продуктивного пласта пробурен участок под углом 83 градуса протяжённостью 6 м, здесь и происходила зарезка окна.  По вертикали, участок 6 метров занимает 0,5 метра. Далее, производился сброс зенитного угла до 75 для более скорого достижения нижнего целевого пласта 5 (проходя непродуктивные участки 7) и снова набор кривизны для выхода до выхода его траектории вдоль продуктивного пласта. Мощность пластов бывает разная, в частности, основной и дополнительный стволы могут быть пробурены в один продуктивный пласт, но по разным коридорам бурения. Мощность пласта 45 метров, а коридоры бурения составляют обычно 2-4 метра, но бывают пласты малой мощности, тогда коридор бурения совпадает с пластом.

Затем, в основной ствол 1 спускают эксплуатационную колонну 6 с перекрытием планируемого окна 12 зарезки (точки входа в пласт) и цементируется. Цементация позволяет, после бурения дополнительного ствола 2, установить ниже окна 12 разделительный пакер 13 и эксплуатировать основной 1 и дополнительный 2 стволы независимо друг от друга.

В составе эксплуатационной колонны 6, в основном стволе ниже окна 12, устанавливают: гуммированную продольно профильную трубу с разбуриваемой заглушкой, патрубок 14 с винтовой в пол оборота поверхностью, заканчивающийся шпоночным пазом для ориентированной установки зарезного клина 9 (подробно, использование указанных частей и технологические приемы описаны, например, в RU2197593, RU2658154). При необходимости спуска хвостовика (неустойчивые продуктивные отложения), хвостовик 8 эксплуатационной колонны 6 может содержать фильтр в нижней части, в голове хвостовика устанавливается труба максимально допустимого диаметра, над которой устанавливается продольно профильная с частичным гуммированием поверхности труба (профильная труба), играющая роль якоря и пакера, а в стыке между трубой увеличенного диаметра и профильной трубой устанавливается клапан 15 прямого действия или заглушка из легко разбуриваемого материала. Над профильной трубой устанавливается переводник 14 с левой резьбой (разъединитель), внутри которого устанавливается втулка из легко разбуриваемого материала, обеспечивающая соединение с технологической (бурильной) колонной 11. Далее устанавливается полый патрубок с винтовой в пол оборота верхней поверхностью, переходящей в шпоночный паз. Полый переводник 14 и патрубок изготавливаются из трубы того же диаметра, что и труба под профильной трубой. После спуска хвостовика 8 созданием избыточного давления происходит раскрытие профильной трубы, производится отсоединение хвостовика 8 от технологической колонны. Спуском инклинометра определяется положение винтовой поверхности (шпоночного паза) патрубка, собирается и спускается компоновка для зарезки бокового ствола известным способом с использование фреза 10 (фиг. 2). Причём положение ложки клина 9 устанавливается в верхней части 1-ой или 4-ой четвертей. По окончании бурения дополнительного ствола производится его освоение и извлечение зарезного клина 9. В дополнительный ствол 2, после восстановления проходимости может быть установлен пакер. Восстанавливается проходимость в основной ствол 1 разбуриванием втулки и клапана 15 (заглушки), после чего производится его освоение (фиг. 3).

При необходимости, установкой удлинителей ниже зарезного клина 9 и его поворота относительно апсидальной плоскости возможно бурение нескольких дополнительных стволов. Установкой пакера под профильной трубой возможно обеспечить одновременно-раздельную эксплуатацию стволов. Наличие затрубного пакерования за счёт применения гуммированной профильной трубы, а также нижней закреплённой части эксплуатационной колонны возможно обеспечение предупреждения влияния основного ствола на дополнительный ствол. При необходимости возможна избирательная работа с отдельными стволами. В основной ствол любые компоновки будут проходить без ориентирования, в дополнительные стволы - установкой в соответствующее положение зарезного или специально изготовленного клина с выставлением направления клина. Таким образом, обеспечивается контроль и управление за разработкой залежи: становиться возможным определить какой ствол или какая часть залежи работает. Зарезка дополнительного ствола производится в обсаженном стволе, за счет чего устраняется засорение ранее пробуренного основного ствола в процессе берения дополнительного ствола, что упрощает строительства многоствольной скважины.

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, а именно к строительству многоствольных скважин. Способ строительства многоствольной скважины включает бурение основного ствола до проектного коридора бурения дополнительного ствола, на котором выполняют прямолинейный участок с протяженностью, достаточной для зарезки на нем окна. Продолжают бурение основного ствола до его выхода на проектный зенитный угол, тем самым основной ствол приобретает траекторию, имеющую проектный зенитный угол и предусматривающую место для зарезки дополнительного ствола и его бурения в пределах продуктивных отложений. Далее спускают и цементируют эксплуатационную колонну в основном стволе. В эксплуатационной колонне по окончании бурения основного ствола ниже планируемого интервала вырезания окна устанавливают гуммированную продольно профилированную трубу с разбуриваемой заглушкой, патрубок с винтовой в пол-оборота поверхностью, заканчивающийся шпоночным пазом для ориентированной установки зарезного клина. После чего вырезают окно на прямолинейном участке, устанавливают ниже окна разделительный пакер, бурят дополнительный ствол, затем восстанавливают проходимость основного ствола. Обеспечивается упрощение строительства многоствольной скважины. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ строительства многоствольной скважины, включающий бурение основного ствола до проектного коридора бурения дополнительного ствола, на котором выполняют прямолинейный участок с протяженностью, достаточной для зарезки на нем окна, продолжают бурение основного ствола до его выхода на проектный зенитный угол, тем самым основной ствол приобретает траекторию, имеющую проектный зенитный угол и предусматривающую место для зарезки дополнительного ствола и его бурения в пределах продуктивных отложений, спускают и цементируют эксплуатационную колонну в основном стволе, в эксплуатационной колонне по окончании бурения основного ствола ниже планируемого интервала вырезания окна устанавливают гуммированную продольно профилированную трубу с разбуриваемой заглушкой, патрубок с винтовой в пол-оборота поверхностью, заканчивающийся шпоночным пазом для ориентированной установки зарезного клина, вырезают окно на прямолинейном участке, устанавливают ниже окна разделительный пакер, бурят дополнительный ствол, затем восстанавливают проходимость основного ствола.

2. Способ по п.1, характеризующийся тем, что направление прямолинейного участка выбирают таким образом, чтобы траектория дополнительного ствола находилась в пределах одного продуктивного пласта.