Способ бурения скважины в осложненных условиях Советский патент 1986 года по МПК E21B21/00 

Изобретение относится к горной промьшшенности, а именно к бурению газовых скважин с регулированием гидростатического давления в стволе скважины, и может быть использовано при вскрытии пластов большой мощности с аномально-высокими пластовыми давлениями (АВПД).

Цель изобретения - повышение надежности предовращения газопроявлений и поглощений бурового раствора при вскрытии мощных газовых пластов с АВПД.

В скважину подают с помощью наземных насосов буровой раствор,плот ность которого рассчитана по пластовму давлению в кровле продуктивного пласта.с АВПД по известному соотношению

у,.

...

(1)

де Ifi - плотность бурового раствора,

коэффициент превьшения гидростатического давления над пластовым;

пластовое давление в кровле продуктивной толщи или в кровле рассматриваемой части продуктивной толщи, кгс/см ; глубина залегания кровли

К

Н продуктивной толщи или кров- 35 Д пластовым.

I

ли рассматриваемой части продуктивной толщи, м. На этом буровом растворе вскрыва- ют кровлю продуктивного пласта и ведут бурение до глубины, значение которой определяют с учетом допустимой величины превьшения гидростатического давления над пластовым по следующей зависимости: -.

Ei - iLhjL±.J jL + OilLhjr PccT 0,1 Н.

MQ4C

е Н. Р. .(2)

глубина расчетного уровня отделения и перемещения части утяжелителя бурового раствора (допустимая глубина бурения) в рассматриваемом интервале, м; пластовое давление в кровле продуктивной толщи или в кровле рассматриваемого ин5

тервала продуктивной толщи, кгс/см ;

дР. - допустимая величина превышения гидростатического давления над пластовым в рассматриваемом интервале продуктивной толщи, кгс/см ; о(,. - градиент пластового давления в рассматриваемом интервале продуктивной толщи, кгс/см -мh - глубина кровли продуктивной толш;и или кровли рассматри- ваегмого Ш1тервала продуктивной толщи, MJ

. - плотность бурового раствора в рассматриваемом интервале продуктивной толщи, суммарное гидростатическое давление бурового раствора до кровли продуктивной толщи или кровли рассматриваемого интервала продуктивной толщи, кгс/см ; 5 h - максимальная проходка на доМАКС

лото в продуктивной толще, м.

Величина выбирается из усло- |вия минимизации величины превьш1ения 0 гидростатического давления над пластовым в пределах продуктивной толщи, т.е. аппроксимации пинии пластового давления с учетом коэффициента пре- вьшдения гидростатического давления

1-1 ИР,

0

ГС т

Д пластовым.

I

Величину лР, в рассматриваемом интервале можно определить, например , по зависимости

40

Р:

Р(К - 1) + Р(К - 1)1, (3)

где Р - пластовое давление в кровле продуктивного пласта, кгс/см J i 0,1,2...

Величина лР достигает действительной величины давления бурового раствора только при определении глубины установки последнего забойного сепаратора.

На глубине Н в колонну бурильных труб включают забойный сепаратор (сепараторы) для уменьшения плотности бурового раствора. Выбрасывая вьще- ленную из бурового раствора, движущегося по трубному пространству, часть утяжелителя в затрубное пространство, забойный сепаратор (сепа

раторы) сохраняет значение плотност раствора в трубном и затрубном пространстве вьше глубины своей установки и уменьшает значение плотности раствора в трубном н затрубном про- странстве ниже глубины своей установки. При использовании нескольких сепараторов изменение плотности бурового раствора осуществляется одновременно на различных глубинах.

Так как в йроцессе бурения забойный сепаратор перемещается вместе с колонной бурильных труб вниз, увеличивается высота столба бурового раствора и, следовательно, возраста- ет величина гидростатического давления. Для того, чтобы в процессе бурения не произошло превьшения пластового давления сверх допустимой величины, при определении интервала включения забойного сепаратора учи- тывается максимальная проходка на долото в продуктивной толще.

Интервал, ограничиваемый кровлей продуктивного пласта (верхняя грани- ца) и глубиной Hj (нижняя граница), условно определяется как первый рас четный интервал. Бурится этот интервал на буровом растворе с наибольшей плотностью.

Глубина Н j одновременно является кровлей следующего (второго) интервала продуктивной толщи. Для этой кровли рассчитывают плотность бурового раствора по той же формуле (1), определяющей условие недопущения газопроявления из кровли продуктивного пласта.

Нижняя граница второго интервала определяется по формуле (2), исходя из условия недопущения превышения гидростатическбго давления над пластовым сверх допустимой величины, определяемой эмпирически или расчетным

путем для каждого месторождения.

Зависимость пластового давления от глубины скважины представлена в табл. 1 (проектная глубина скважины 5500 м).

Таблица 1

Продолжение таОл. 1

2.

4800

580

5500

640

Зависимость градиентов пластового давления по интервалам глубин представлена - в табл. 2.

Т а б л и ц а 2

Градиент пластового давления, кгс/см. м

Если кровля продуктивного пласта залегает на глубине 43840 м, а подо- ; шва - на глубине 5500 м, принята следу(ощая конструкция скважины, представленная в табл. 3.

|Таблица 3

Глубина (интервал) спуска ко- лонны, м

Плотность бурового раствора при бурении в различньк интервалах представлена в табл. 4.

Таблица 4

Из приведенных в табл. 4 данных видно, что продуктивную толщу перекрывают при обсадных колоннах, диаметром 244,5, 193,7,и 139,,8, т.е. через каждые 460-700 м спускается обсадная колонна с целью предотвращения чрезмерного превьппения гидростатического давления над пластовым и обеспечения возможности снижения плотности бурового раствора по мере углубления ствола скважины.

Плотность бурового раствора для вскрытия кровли продуктивногопласта определяют по формуле (1):

i.

н

щ,

где К - коэффициент превьшения

гидростатического давления над пластовым (регламентируется нормативными документами) .

В данном случае К 1,04, тогда f 1,42 г/см , т.е. для предотвра35 Так как превьппение гидростатического давления бурового раствора над пластовым достигает давления поглощения (100 кгс/см), дальнейшее бурение продолжают только после обса

щения поступления газа из кровли

продуктивной толщи плотность бурово- « вскрытого интервала продукго раствора должна быть равна 1,42 г/см .

Практикой бурения установлено, что при превьшении гидростатическо- :го давления над пластовым на 100 кгс/см начинается поглощение

тивной толщи обсадной колонной.

Предлагаемый способ позволяет осу ществить бурение интервала 3840 4800 м без промежуточного перекрытия интервала 3840-4300 м обсадной коло

ной, следовательно, появляется возможность существенно упростить конструкцию скважины.

бурового раствора.

Определяют глубину бурения на буровом растворе плотностью 1,42 г/см, т.е. глубину установки первого забойного сепаратора, по формуле (4), учитывая, что максимальная проходка на долото при бурении по продуктивной толще составляет 40 м (лР, принимают равной 45 кгс/см).

При Н 4270 м с глубины 4270 м в колонну бурильных Труб включают устройство для снижения плотности

пл- 31С

бурового раствора, при максимальной проходке на долото, которая составляет 40 м, устройство будет находиться не ниже 4310 м. Глубину 4310 м

можно условно назвать кровлей следующей части продуктивной толщи.

Определяют минимально допустимую плотность бурового раствора по пластовому давлению на глубине 4310 м.

Пластовое давление на глубине 4310 м определяют по формуле (3): Р, 566, 3 кгс/см.

Определяют минимально допустимую плотность бурового раствора на глубине 4310 м: V г/см .

Из расчета следует, что плотность бурового раствора с помощью забойного сепаратора должна быть снижена до 1,37 г/см.

Определяют глубину бурения на буровом растворе плотностью 1,37г/см Если ДР 100 кгс/см, достаточно установить только два сепаратора, т.е. &P,j придают значение, равное

давлению поглощения. Тогда Н 4760 м.

С учетом максимальной проходки на долото, равной 40 м, бурить на растворе плотностью 1,37 г/см можно

до глубины 4800 м.

Определяют минимально Допустимую плотность бурового раствора на глубине 4800 м: РПЛ.ЙОО ЬВО кгс/см (из исходных данных); у 1,26г/смЗ.

Так как превьппение гидростатического давления бурового раствора над пластовым достигает давления поглощения (100 кгс/см), дальнейшее бурение продолжают только после обса

вскрытого интервала продук

тивной толщи обсадной колонной.

Предлагаемый способ позволяет осуществить бурение интервала 3840 4800 м без промежуточного перекрытия интервала 3840-4300 м обсадной колонной, следовательно, появляется возможность существенно упростить конструкцию скважины.

Бурение скважины после спуска потайной колонны в интервалах 3700 - 4800 м осуществляется.на буровом растворе плотностью у 1,26 г/см .

Гидростатическое давление на глу- брне 5500 м составляет

693 кгс/см. Пластовое давление на глубине 5500 м составляет 640 кгс/см. Превышение гидростатического давления над пластовым соетавляет 53 кгс/см , что допустимо, а. следовательно, поглоп5ения не наступит.

Предлагаемая конструкция скважины представлена в табл. 5.

Таблица 5 Глубина (интервал)

колонны, мм

спуска колонны, м

177,8

30

1600

3800

3700-4800

5500

Таким образом, при использовании пятиколонной конструкции скважины вместо шестиколонной, предусмотренной проектом на проводку скважин, отпадает необходимость спуска колонны диаметром 399,7 мм на глубину 3800 м, составляемой из импортных труб, уменьшаются диаметры предыдущих технических колонн, следовательно, снижается расход металла.

Для бурения под меньшие диаметры колонн потребуются меньшие диаметры долот, проходка которых может быть существенно большей при прочих равных условиях.

Вес колонны диаметром 399,7 мм, спускаемой на глубину 3800 м, соглано прочностному расчету составляет 358954 кг стали марки SM-90SS-U.

Использование предлагаемого спо- соба бурения скважины в осложненных условиях по сравнению с известным обеспечивает предотвращение газопроявлений и поглощений бурового раствора в продуктивном пласте; упрощение и облегчение конструкции скважины; улучшение показателей работы долота (проходка и механическая ,скорость бурения); сохранение кол- лекторских свойств продуктивного пласта, и сокращение срока строительства скважины.

ВНИИПИ Заказ 6812/27

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

10

t5

25

ЭО

35

40

45

50

55

Р. 2784398

Формула изобретения

1, Способ бурения скважины в осложненных условиях, включающий регулирование противодавления на пласт путем изменения плотности бурового раствора, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения надежности предотвращения газопроявлений и поглощений бурового раствора при вскрытии мощных газовых пластов с аномально-высокими пластовыми давлениями, изменение плотности бурового раствора осуществляют одновременно на.,различных глубинах, которую определяют из следующего соотношения:

н .. rpj,y 0,1V. -.

20 faкc.

где Н . - начальная глубина интервала (ступени) уменьшения-плотности раствора, м; пластовое давление в кровле продуктивной толщи или в кровле рассматриваемого ни- тервала продуктивной толщи, кгс/см ;

допустимая величина превышения гидростатического давления над пластовым В рассматриваемом интервале продуктивной толщи, кгс/см ;.

градиент пластового давле- . ния в рассматриваемом интервале продуктивной толщи, кгс/см -м; плотность бурового раствора в рассматриваемом интервале продуктивной толщи, .г/см ;

53 Р - суммарное гидростатическое давление бурового раствора до кровли продуктивной толщи или кровли рассматриваемого интервала тфодуктивной толщи, кгс/см ; максимальная проходка на долото в продуктивной толще, м.

2. Способ ПОП.1, отличающийся тем, что изменение плотности осуществляют сепарацией растворов путем установки по глубине .забойных сепараторов. ) Тираж 548Подписное

.Р,

cL У;(-1

Макс

Изобретение относится к горной промьшшенности и позволяет повысить надежность предовращения газопроявлений и поглощений бурового раствора (БР) при вскрытии мощных газовых пластов с аномально-высокими пластовыми давлениями (ЦЦ).Вскрывают кровлю про- дуктивного пласта. Насосами подают в скважину БР, плотность которого рассчитана по ПД в кровле продуктивного пласта. Бурение ведут до глубины, значение которой определяют по формуле: - dj h; +APf + -н 0,1i. h. - ГР, :СО,1У; - d.- h „, где Н; - глубина расчетного rlCl(L уровня определения и перемещения части утяжелителя БР (допустимая глубина бурения) в рассматриваемом интервале продуктивной толщи (РИПТ), м; Р - ПД в кровле РИПТ, кгс/см ; - допустимая величина прёвьшения гидростатического давления над ПД в пределах РИПТ, кгс/см ; «rf; - градиент ПД в пределах РИПТ, кгс/см -м; h - глубина кровли продуктивной толщи или кровли РИПТ, м; - плотность бурового раствора вРИПТ, г/см ; 1-1 Ц - суммарное гидростатическое давление БР до кровли продуктивной толщи или кровли РИПТ, кгс/см ; мйкс максимальная проходка на долото в продуктивной толще, м. На глубине Н J- в колонну бурильных труб включают забойный сепаратор для уменьшения плотности БР ниже глуби- ны установки сепаратора. Интервал, ограниченный кровлей продуктивного пласта и глубиной Н , бурится на БР с наибольшей плотностью. Глубина Н- - одновременно является кровлей следующего РИПТ. Рассчитывается плотность БР в пределах этого РИПТ. Аналогично определяются границы нижележащих интервалов продуктивной толщи и плотности БР в каждом интервале. 1 з.п. ф-лы, 5 табл. с (Л to 00 4i 00 СО