Способ поиска ствола скважины на заданной глубине Советский патент 1986 года по МПК E21B7/04 E21B35/00 

15

20

Изобретение относится к наклонно-направленному бурению скважин преимущественно при ликвидации аварийных нефтяных или газовых фонтанов различными способами.

Целью изобретения является повышение эффективности поиска скважины за счет сокращения буровых работ.

Суть технического решения может быть пояснена следующим образом. Любая скважина, в том числе наклонная (аварийно 10 фонтанирующая) может быть определена текущими координатами по глубине. Например, в географической прямоугольной системе координат текущее положение ствола будет определяться координатами и Yt. Эти координаты вычисляют, например, по данным точечных инклинометрических измерений. В связи с тем, что все измерительные приборы, в том числе инклинометры имеют определенную погрешность измерений, вычисленные по их данным координаты тоже имеют некоторую ошибку, определяемую по теории вероятности областью возможных равновероятных значений координат Xt и Yi на определенном (практическом) уровне достоверности. В общем случае область равновероятного распределения координат текущего ствола скважины описывается эллипсом. При этом большая ось эллипса может превышать малую ось эллипса в несколько раз (в зависимости от глубины скважины и параметров ее искривления) и достигать нескольких десятков метров. Кроме того, большая ось эллипса ориентирована в направлении, -нормальном к траектории бурящейся поисковой скважины; Обычно изложенные факторы не учитывают, принимая за область равнове- 35 роятных значений координат текущего ствола круг, что является частным случаем, имеющим место лишь при отсутствии корреляции между координатами х и Yi Неучет практически всегда существующей корреляционной связи между координатами х; и Yt- ч вытекающие из этого необоснованные упрощения в определении формы области равновероятного положения стволов скважин на глубине ведут к тому, что на прак25

30

40

ны, диапазон поиска в азимутальном направлении будет суш,ественно больше по сравнению с тем случаем, когда поисковая скважина ориентирована преимущественно вдоль большой оси рассматриваемого эллипса. Таким образом, диапазон азимутального поиска может быть снижен в несколько раз (даже десятков раз), если же поисковую скважину ориентировать преимущественно вдоль большой оси эллипса, ограничиваю щего область расположения ствола иско мой скважины, т. е. если горизонтальную проекцию траектории поисковой скважины выбрать расположенной на глубине 2500 м а устье скважины - в 200 м от искомой скважины по азимуту 180°. Профиль поисковой скважины рассчитывают на точку большой оси эллипса, наиболее удаленную от поисковой скважины. Осуществляют бурение поисковой скважины и проводят в ней электрометрические геофизические работы. При получении определенного рас стояния или отсутствии аномального поля от искомой скважины (что говорит о расстоянии между стволами за пределами чувствительности геофизического метода и аппаратуры), выбирают следующую точку на большой оси эллипса со смещением, величина которого приблизительно равна удвоенной максимальной дальности используемого геофизического метода, например составляет 100 м. На эту точку рассчитывают новую траекторию, характеризуемую другим (в данном случае меньшим) зенит ным искривлением, для чего применяют более жесткую компоновку бурового инструмента. Если в дополнительном стволе получают новую информацию (усиление или появление аномального поля), то в том же направлении, но с еще меньшим зенитным искривлением осуществляют зарезку другого дополнительного ствола. Эти операции повторяют до получения необходимого сближения стволов.

На фиг. 1 показано взаимное положение поисковой и искомой скважин,вид в плане на фиг. 2 - положение скважин в профильной плоскости.

Способ наведения скважин осуществлятике уже непосредственно во время бурения ют в следующей последовательности, приходится сталкиваться со сложностями многочисленных азимутальных переориентации дополнительных стволов.

Отметим, что само по себе указание на эллиптичную форму области равновероятПо инклинометрическим данным искомой скважины 1 (например, аварийной) определяют область 3, представляющую собой эллипс вероятного положения ее ствола 2 на выбранной глубине. Затем если

ного положения скважин и методику ее оцен- 50 позволяют условия (на поверхности земли)

ки путем учета корреляционной связи между координатами х и Yt определяет автоматически однозначных решений по выбору азимута бурения ствола поисковой скважины. Например, если скважина ориентирована преимущественно вдоль меньшей оси эллипса, ограничивающего область равновероятного положения искомой скважи

ны, диапазон поиска в азимутальном направлении будет суш,ественно больше по сравнению с тем случаем, когда поисковая скважина ориентирована преимущественно вдоль большой оси рассматриваемого эллипса. Таким образом, диапазон азимутального поиска может быть снижен в несколько раз (даже десятков раз), если же поисковую скважину ориентировать преимущественно вдоль большой оси эллипса, ограничивающего область расположения ствола искомой скважины, т. е. если горизонтальную проекцию траектории поисковой скважины выбрать расположенной на глубине 2500 м, а устье скважины - в 200 м от искомой скважины по азимуту 180°. Профиль поисковой скважины рассчитывают на точку большой оси эллипса, наиболее удаленную от поисковой скважины. Осуществляют бурение поисковой скважины и проводят в ней электрометрические геофизические работы. При получении определенного расстояния или отсутствии аномального поля от искомой скважины (что говорит о расстоянии между стволами за пределами чувствительности геофизического метода и аппаратуры), выбирают следующую точку на большой оси эллипса со смещением, величина которого приблизительно равна удвоенной максимальной дальности используемого геофизического метода, например составляет 100 м. На эту точку рассчитывают новую траекторию, характеризуемую другим (в данном случае меньшим) зенитным искривлением, для чего применяют более жесткую компоновку бурового инструмента. Если в дополнительном стволе получают новую информацию (усиление или появление аномального поля), то в том же направлении, но с еще меньшим зенитным искривлением осуществляют зарезку другого дополнительного ствола. Эти операции повторяют до получения необходимого сближения стволов.

На фиг. 1 показано взаимное положение поисковой и искомой скважин,вид в плане; на фиг. 2 - положение скважин в профильной плоскости.

Способ наведения скважин осуществляют в следующей последовательности,

ют в следующей последовательности,

По инклинометрическим данным искомой скважины 1 (например, аварийной) определяют область 3, представляющую собой эллипс вероятного положения ее ствола 2 на выбранной глубине. Затем если

закладывают поисковую скважину 4, например, сразу с ориентацией ствола 5 преимущественно вдоль больщой оси эллипса. 3. При этом горизонта.льные проекции поисковой скважины 4 и искомой скважины 1 располагаются вкрест друг к другу (лучше всего - взаимно перпендикулярно). Профиль поисковой скважины рассчитывают

например, на наиболее удаленную или наиболее приближенную к поисковой скважине точку бол ьшой оси эллипса 3. Если рельеф местности и прочие условия не позволяют заложить скважину, то она может быть заложена в любом месте, а при бурении на глубине должна быть переориентирована на нужное направление (вкрест горизонтальной проекции искомой скважины, а еще лучше - перпендикулярно). После достижения проектной точки в поисковой сква- Ю жине проводят геофизические работы, например, измеряют магнитное поле, создаваемое электрическим током, пропускаемым по колонне обсадных или бурильных труб в искомой скважине. По результатам геофизических работ определяют расстояние между стволами скважин. При необходимости уменьшения этого расстояния бурят дополнительные стволы. Для изменения траектории дополнительного ствола поисковой скважины (в сравнении с основным) 20 применяют лишь более жесткую компоновку или менее жесткую компоновку бурового инструмента по сравнению с компоновкой, использованной при бурении основного ствомающие много времени трудоемкие операции по изменению азимута искривления практически отсутствуют или сведены к минимуму. Необходимость изменения азимутного угла может возникнуть лишь в связи с погрешностью определения координат поисковой скважины. Но погрешность определения координат поисковой скважины - величина достаточно регулируемая и может быть существенно уменьшена по сравнению с заданной в реальных условиях погрешностью координат искомой скважины. Это может быть достигнуто за счет использования специальной измерительной аппаратуры, многократного повторения, измерений с последующей статической обработкой их результатов и т.н. В связи с тем, что азимут дополнительных стволов один и тот же, а изменяется (в сравнении друг с другом) их кривизна только по зенитному углу - параметру легко изменяемому (за счет изменения компоновок бурового инструмента) и более точно изменяемому (с меньшей погрешностью по сравнению с азимутальным углом), то относительное положение этих дополла. При этом дополнительный ствол бурятнительных стволов определяется намного

по траектории с меньшим зенитным искривлением или большим зенитным искривлением. В дополнительном стволе опять проводят геофизические работы (например, аналогичные работам в основном стволе поисковой скважины). По результатам гео- зо физических работ судят о приближении или удалении дополнительного ствола относительно ствола искомой скважины. Если направление выбрано правильно, но полученное сближение опять недостаточно,то операцию по зарезке нового дополнитель- 35 ного ствола повторяют до получения необходимого сближения.

Пример. Аварийная скважина имеет глубину 3200 м (2800 м по вертикали). Максимальный угол ее зенитного искривления составляет 40°, азимут искривления 270°. Область ее вероятного положения на глубине 2500 м (по вертикали) описывается эллипсом с большой осью 100 м и меньшей осью в 10 м (при вероятности 99%).

40

точнее, че.м стволов, отличающихся между собой не только по зенитному углу, но и по азимуту. Таким образом, поисковые работы в случае ориентировки горизонтальной проекции поисковой скважины вкрест горизонтальной проекции искомой скважины на заданной глубине могут быть значительно сокращены как по трудоемкости, так и во времени. Количество дополнительных стволов может быть сокращено в несколько раз.

Формула изобретения

Способ поиска ствола скважины на заданной глубине, включающий бурение основного ствола поисковой скважины по выбранной траектории к стволу искомой скважины на заданном интервале глубин и последующее бурение вспомогательных стволов из основного ствола поисковой скважины в область вероятного положения ствоПри этом большая ось ориентирована по 45 ла искомой скважины с корректировкой их

нормали к траектории искомой скважины (по азимуту О-180°). Рельеф местности и прочие условия позволяют заложить поисковую скважину так, что расчетный ее профиль (в плане) ориентирован преимущественно вдоль большой (100 м) оси эллипса вероятного положения ствола, искомой вкрест по отношению к горизонтальной проекции искомой скважины, т.е. практически обеспечивается изменением лишь одного параметра - зенитного угла. Отнимающие много времени трудоемкие операции по изменению азимута искривления практически отсутствуют или сведены к минимуму. Необходимость изменения азимутного угла может возникнуть лишь в связи с погрешностью определения координат поисковой скважины. Но погрешность определения координат поисковой скважины - величина достаточно регулируемая и может быть существенно уменьшена по сравнению с заданной в реальных условиях погрешностью координат искомой скважины. Это может быть достигнуто за счет использования специальной измерительной аппаратуры, многократного повторения, измерений с последующей статической обработкой их результатов и т.н. В связи с тем, что азимут дополнительных стволов один и тот же, а изменяется (в сравнении друг с другом) их кривизна только по зенитному углу - параметру легко изменяемому (за счет изменения компоновок бурового инструмента) и более точно изменяемому (с меньшей погрешностью по сравнению с азимутальным углом), то относительное положение этих дополточнее, че.м стволов, отличающихся между собой не только по зенитному углу, но и по азимуту. Таким образом, поисковые работы в случае ориентировки горизонтальной проекции поисковой скважины вкрест горизонтальной проекции искомой скважины на заданной глубине могут быть значительно сокращены как по трудоемкости, так и во времени. Количество дополнительных стволов может быть сокращено в несколько раз.

Формула изобретения

Способ поиска ствола скважины на заданной глубине, включающий бурение основного ствола поисковой скважины по выбранной траектории к стволу искомой скважины на заданном интервале глубин и последующее бурение вспомогательных стволов из основного ствола поисковой скважины в область вероятного положения ство0

положения относительно иско.мои скважины, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности поиска скважины за счег сокращения буровых работ, бурение основного ствола поисковой скважины осуществляют в азимутальном направ.тении вкрест азимутальному направлению искомой скважины, а вспомогательные стволы бурят под различными зенитными углами в азимутальном направлении основного ствола поисковой скважины.

Фи.2

Изобретение относится к области наклонно направленного бурения скважин при ликвидации аварийных нефтяных или газовых фонтанов и предназначено для повышения эффективности наведения скважин за счет сокращения буровых работ. Для этого бурение основного ствола поисковой скважины (ПС) 4 осуществляют в азимутальном направлении вкрест азимутальному направлению искомой скважины 1. Вспомогательные стволы бурят из основного ствола под различными зенитными углами в визуальном направлении основного ствола ПС 4. Благодаря тому, что область равновероятного распределения текущих координат ствола скважины описывается эллипсом, большая ось которого ориентирована нормально к ази.мутальному направлению скважины, диапазон поиска вкрест азимутальному направлению искомой скважины 1 сводится к минимуму. Кро.ме того, исключаются или сведены к минимуму трудоемкие операции по изменению азимута искривления вспомогательных стволов ПС 4. 2 ил. i (Л ьо С5 со сд