Способ бурения скважины составной колонной Российский патент 2024 года по МПК E21B7/20 E21B33/14 

Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин, а именно к способам бурения интервалов с зонами осложнений.

Известен способ проходки неустойчивых пород при бурении бокового ствола с горизонтальным окончанием (патент RU № 2714397, МПК Е21В 7/04, 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. 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

Недостатками способа являются:

- отсутствие герметизации «головы» хвостовика, как следствие, отсутствие герметизации ствола скважины, так как при цементировании цементный раствор не поднимается до «головы» хвостовика, а уходит в зону поглощения, как следствие, дополнительные высокие материальные затраты на изоляционные работы;

- конструкция скважины с хвостовиком затрудняет прохождение эксплуатационного оборудования в наклонно-направленных скважинах из-за уменьшения сечения нижней секции колонны;

- при сборке колонны-летучки на устье большая вероятность заваливания пробуренного ствола в зоне неустойчивых пород, что приведет к перебуриванию ствола, так как на сборку сварной колонны-летучки требуется много времени;

- при сварке колонны-летучки ручной дуговой сваркой большая вероятность получения некачественного сварного шва, что может привести к разрыву труб колонны-летучки при спуске в скважину.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ бурения бокового ствола с неустойчивыми породами (патент RU № 2785164, МПК Е21В 7/04, опубл. 05.12.2022, Бюл. № 34), включающий определение зон неустойчивых пород, вырезание окна в эксплуатационной колонне, бурение бокового ствола до проектного забоя, крепление бокового ствола колонной труб, повышение гидравлического давления в колонне бурильных труб, отцеп и извлечение посадочного устройства. Из окна бурение ведут на бурильной колонне с телеметрией и долотом с винтовым забойным двигателем с набором угла и последующей зоной стабилизации ствола скважины до кровли неустойчивых пород. Затем компоновку с телесистемой и долотом с винтовым забойным двигателем извлекают и скважину до проектного забоя бурят роторным способом на бурильной колонне с обсадным хвостовиком, состоящим из стандартных обсадных труб. Обсадные трубы оборудуют снизу долотом с резцами PDC, центратором для сохранения стабильного направления при бурении и клапаном со стоп-кольцом, а сверху - подвесным устройством. Соединяют обсадной хвостовик с бурильной колонной подвесным устройством, передающим осевую нагрузку и крутящий момент для бурения. Используют продавочные пробки подвесного устройства при цементировании хвостовика после бурения до проектного забоя и промывки ствола скважины. Производят отцеп бурильной колонны от обсадного хвостовика за счет сброса шара с устья в седло при повышении давления в хвостовике и срезе штифта, при этом длина обсадного хвостовика равна сумме длины бокового ствола скважины до забоя и участка хвостовика для герметизации в эксплуатационной. Затем по данным геофизических исследований производят перфорацию хвостовика в интервале продуктивного пласта и вводят скважину в эксплуатацию.

Недостатками способа являются:

- отсутствие герметизации «головы» хвостовика, как следствие, отсутствие герметизации ствола скважины, так как при цементировании цементный раствор не поднимается до «головы» хвостовика, а уходит в зону поглощения, как следствие, дополнительные высокие материальные затраты на изоляционные работы;

- конструкция скважины с хвостовиком затрудняет прохождение эксплуатационного оборудования в наклонно-направленных скважинах из-за уменьшенного сечения нижней секции колонны.

Техническими задачами изобретения являются создание способа бурения скважины составной колонной, обеспечивающей герметизацию обсадной колонны и равнопроходной внутренний диаметр по всей длине.

Технические задачи решаются способом бурения скважины составной колонной, включающим определение зон неустойчивых пород, бурение до кровли неустойчивых пород на бурильной колонне с телеметрией и долотом с винтовым забойным двигателем с набором угла и последующей зоной стабилизации ствола скважины, извлечение компоновки с телесистемой и долотом с винтовым забойным двигателем, бурение скважины до проектного забоя на бурильной колонне роторным способом нижней частью составной колонны, состоящей из стандартных обсадных труб, оснащенных снизу долотом с резцами PDC, центратором для сохранения стабильного направления при бурении и клапаном со стоп-кольцом, а сверху - подвесным устройством, соединяющим нижнюю часть составной колонны с бурильной колонной, передающим осевую нагрузку и крутящий момент для бурения, включающим подвесную продавочную пробку со стопорным устройством сверху для посадки и фиксации малой продавочной пробки, используемые при цементировании нижней части составной колонны после бурения до проектного забоя и промывки ствола скважины, также снабженным автоотцепом, позволяющим произвести отцеп бурильной колонны от нижней части составной колонны за счет сброса шара с устья в седло при повышении давления в составной колонне и срезе штифта.

Новым является то, что после бурения до проектного забоя и промывки ствола скважины цементируют нижнюю часть составной колонны, осуществляют отцеп бурильной колонны от нижней части составной колонны, спуск и посадку гладкого ниппеля верхней части составной колонны в направляющую втулку подвесного устройства, при этом герметизацию обеспечивают уплотнительными элементами во внутренней части направляющей втулки и соединением конической нижней части гладкого ниппеля с внутренней конической частью нижней части составной колонны, причем составная колонна имеет равнопроходной внутренний диаметр по всей длине, после чего созданием гидравлического давления опрессовывают составную колонну, повышением давления открывают отверстия за счет среза винтов заглушек верхней части составной колонны, через открытые отверстия производят цементирование верхней части составной колонны, в процессе продавки цементного раствора производят посадку продавочной пробки во втулку верхней части составной колонны, после чего повышением давления осуществляют срез штифта и закрытие отверстий.

На фиг. 1 показан общий вид нижней секции составной колонны, соединенной с бурильной колонной после бурения скважины до забоя и сброса шара для отсоединения бурильной колонны.

На фиг. 2 показан общий вид нижней секции составной колонны после цементирования, сброса шара и отсоединения бурильной колонны.

На фиг. 3 показан общий вид составной колонны после посадки верхней секции.

На фиг. 4 показан общий вид составной колонны после закрытия отверстий и цементирования верхней секции составной колонны.

Способ осуществляют в следующей последовательности.

Предварительно определяют зону осложнений 1 по соседним скважинам и по материалам геофизических исследований скважины.

Бурение до кровли зоны осложнений 1 (фиг. 1) ведут на бурильной колонне с телеметрией и долотом с винтовым забойным двигателем с набором угла и последующей зоной стабилизации ствола скважины (на фиг. не показаны). Затем компоновку с телесистемой и долотом с винтовым забойным двигателем извлекают. Скважину 2 до проектного забоя 3 бурят на бурильной колонне 4 роторным способом нижней частью 5 составной колонны 6, состоящей из стандартных обсадных труб 7, оснащенных снизу долотом 8 с резцами PDC, центратором 9 для сохранения стабильного направления при бурении и клапаном 10 со стоп-кольцом 11. Сверху нижняя часть 5 составной колонны 6 снабжена подвесным устройством 12, соединяющим нижнюю 5 часть составной колонны 6 с бурильной колонной 4, передающим осевую нагрузку и крутящий момент для бурения. Подвесное устройство 12 включает подвесную продавочную пробку 13 со стопорным устройством 14 сверху для посадки и фиксации малой продавочной пробки 15, используемые при цементировании нижней части 5 составной колонны 6 после бурения до проектного забоя 3 и промывки ствола скважины. Подвесное устройство 12 также снабжено автоотцепом 16, позволяющим произвести отцеп бурильной колонны 4 от нижней части 5 составной колонны 6 за счет сброса шара 17 с устья в седло 18 при повышении давления, например, 6 МПа, в составной колонне и срезе штифта 19.

Направляющая втулка 20 (фиг. 2) подвесного устройства 12 выполнена внутренним диаметром, позволяющим посадить в нее гладкий ниппель 21 (фиг. 3) верхней части 22 составной колонны 6, герметизацию которого обеспечивают уплотнительные элементы 23 во внутренней части направляющей втулки 20 и коническая нижняя часть 24 гладкого ниппеля 21, вставленная во внутреннюю коническую часть 25 нижней части 5 составной колонны 6. Составная колонна 6 имеет равнопроходной внутренний диаметр по всей длине. Созданием гидравлического давления, например 10 МПа, опрессовывают составную колонну 6, повышением давления, например 15 МПа, открывают отверстия 26 за счет среза винтов 27 заглушек 28 верхней части 22 составной колонны 6. Через эти открытые отверстия 26 производят цементирование верхней части 22 составной колонны 6 до устья, при этом в процессе продавки цементного раствора производят посадку продавочной пробки 29 (фиг. 4) во втулку 30 верхней части 22 составной колонны 6, после чего повышением давления, например 5 МПа, происходит срез штифта 31 и закрытие отверстий 26. После чего продавочную пробку 29 разбуривают, по геофизическим данным колонну перфорируют, спускают насос, скважину вводят в эксплуатацию.

Способ бурения скважины составной колонной обеспечивает герметизацию обсадной колонны и равнопроходной внутренний диаметр по всей длине, что исключает дополнительные высокие материальные затраты на изоляционные работы.

Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин, а именно к способам бурения интервалов с зонами осложнений. Способ герметизации скважины составной колонной включает определение зоны осложнений, бурение до кровли зоны осложнений на бурильной колонне с телеметрией и долотом с винтовым забойным двигателем с набором угла и последующей зоной стабилизации ствола скважины, извлечение компоновки с телесистемой и долотом с винтовым забойным двигателем, бурение скважины до проектного забоя на бурильной колонне роторным способом нижней частью составной колонны, состоящей из стандартных обсадных труб, оснащенных снизу долотом с резцами PDC, центратором для сохранения стабильного направления при бурении и клапаном со стоп-кольцом, а сверху – подвесным устройством, соединяющим нижнюю часть составной колонны с бурильной колонной, передающим осевую нагрузку и крутящий момент для бурения, включающим подвесную продавочную пробку со стопорным устройством сверху для посадки и фиксации малой продавочной пробки, используемые при цементировании нижней части составной колонны после бурения до проектного забоя и промывки ствола скважины, также снабженным автоотцепом, позволяющим произвести отцеп бурильной колонны от нижней части составной колонны за счет сброса шара с устья в седло при повышении давления в составной колонне и срезе штифта. После бурения до проектного забоя и промывки ствола скважины цементируют нижнюю часть составной колонны, осуществляют отцеп бурильной колонны от нижней части составной колонны, спуск и посадку гладкого ниппеля верхней части составной колонны в направляющую втулку подвесного устройства. Герметизацию обеспечивают уплотнительными элементами во внутренней части направляющей втулки и соединением конической нижней части гладкого ниппеля с внутренней конической частью нижней части составной колонны. Составная колонна имеет равнопроходной внутренний диаметр по всей длине, после чего созданием гидравлического давления опрессовывают составную колонну, повышением давления открывают отверстия за счет среза винтов заглушек верхней части составной колонны. Через открытые отверстия производят цементирование верхней части составной колонны. В процессе продавки цементного раствора производят посадку продавочной пробки во втулку верхней части составной колонны, после чего повышением давления осуществляют срез штифта и закрытие отверстий. Обеспечивается герметизация обсадной колонны и равнопроходный внутренний диаметр по всей длине. 4 ил.

Способ герметизации скважины составной колонной, включающий определение зоны осложнений, бурение до кровли зоны осложнений на бурильной колонне с телеметрией и долотом с винтовым забойным двигателем с набором угла и последующей зоной стабилизации ствола скважины, извлечение компоновки с телесистемой и долотом с винтовым забойным двигателем, бурение скважины до проектного забоя на бурильной колонне роторным способом нижней частью составной колонны, состоящей из стандартных обсадных труб, оснащенных снизу долотом с резцами PDC, центратором для сохранения стабильного направления при бурении и клапаном со стоп-кольцом, а сверху - подвесным устройством, соединяющим нижнюю часть составной колонны с бурильной колонной, передающим осевую нагрузку и крутящий момент для бурения, включающим подвесную продавочную пробку со стопорным устройством сверху для посадки и фиксации малой продавочной пробки, используемые при цементировании нижней части составной колонны после бурения до проектного забоя и промывки ствола скважины, также снабженным автоотцепом, позволяющим произвести отцеп бурильной колонны от нижней части составной колонны за счет сброса шара с устья в седло при повышении давления в составной колонне и срезе штифта, отличающийся тем, что после бурения до проектного забоя и промывки ствола скважины цементируют нижнюю часть составной колонны, осуществляют отцеп бурильной колонны от нижней части составной колонны, спуск и посадку гладкого ниппеля верхней части составной колонны в направляющую втулку подвесного устройства, при этом герметизацию обеспечивают уплотнительными элементами во внутренней части направляющей втулки и соединением конической нижней части гладкого ниппеля с внутренней конической частью нижней части составной колонны, причем составная колонна имеет равнопроходной внутренний диаметр по всей длине, после чего созданием гидравлического давления опрессовывают составную колонну, повышением давления открывают отверстия за счет среза винтов заглушек верхней части составной колонны, через открытые отверстия производят цементирование верхней части составной колонны, в процессе продавки цементного раствора производят посадку продавочной пробки во втулку верхней части составной колонны, после чего повышением давления осуществляют срез штифта и закрытие отверстий.