Способ ликвидации в скважине газопроявления Советский патент 1987 года по МПК E21B21/00 

Изобретение относится к бурению глубоких скважин, в частности к ликвидации в них больших газопроявл(жий.

Целью изобретения является снижение давлений на ствол скважины и противовыб- росовое оборудование, уменьшение времени на ликвидацию газопроявления и повын1е- ние безонасности нроведения работ.

На чертеже представлена схема ликвидации в скважине газоп1)оявления.

Скважина 1 имеет гласт, работаюидий газом 2, циркулирующим по кольцевому пространству 3, образованному скважиной 1 и бурильными трубами 4, в которых выполнено отверстие 5.

Сущность способа заключается в следующем.

При обнаружении газопроявления газ вымывают обратной промывкой скважины путем подачи бурового раствора в заколон- ное пространство. На глубине концентрации газопроявления ( давление в скважине приближено к предельно допустимому) буровой раствор перепускается в трубное пространство с последующим разделением потока на два направления. Степень диспергирования газа и скорость вымыва газированного бурового раствора из скважины регулируют изменением подачи бурового раствора в затрубное пространство.

При поступлении газа в бурящуюся скважину он в начальный .момент вре.мени занимает нижнюю часть заколонного пространства. При обнаружени газопроявления за- колонное пространство скважины герметизируют превентором, а бурильные трубы - - шаровым краном. Газ имеет малую плотность и поэтому па превенторе возникает избыточное давление. Если гидростатическое давление столба бурового раствора в буриль ных трубах уравновепжвает пластовое давление, то в них избыточного давления не возникает. Скважина в это время находится в равновесии с пластовым давлением. Если в этот момент в бурильном инструменте открыть промыЕючное отверстие, находящееся выше пачки газа, то давления па устье заколонного пространства и бурильных труб выравниваются. Они будут равными по величине в заколонном пространстве скважины и в бурильных трубах на уровне промывочного отверстия. Но давления на забой скважины столба бурового раствора в бурильных трубах и смеси газа с буровым раствором в заколоипом пространстве скважины оказываются разными по величине (к бурильн1 1 ; трубах давление на забой больше). Циркуляция в скважине ниже промывочного отверстия прекращается, и буровой раствор циркулирует в скважине только выше промывочного отверстия. При yMeHbHjennn потери напора в промывочном отверстии возникает

5

циркуляция бурового раствора и газа ниже промывочного отверстия со скоростью, определяемой разностью величин перепадов давления на забой скважины и в промывочном отверстии и гидравлическими сопротивлениями в системе циркуляции. Газ, подходя к промывочному отверстию, захватывается буровым раствором и диспергируется в нем в бурильных трубах, т. е. газ вымывается на поверхность в виде слабогазированного бурового раствора. Перепад давления между заколонным пространством и бурильными трубами может регулироваться в широких пределах изменением скорости прокачки бурового раствора через про5 мывочное отверстие, так как потеря напора здесь определяется квадратом его скорости

. 4

где h - потеря напора, м;

0 k-коэффициент местных гидравлических сопротивлений;

V - скорость прокачки бурового раствора через промывочное отверстие, м/с; g-ускорение свободного падения, м/с. По мере вымыва газа из заколонного пространства перепад давления между давлениями на забой столба бурового раствора в бурильных трубах и смеси газа с буровым раствором в заколонном пространстве уменьшается. Поэтому для поддержания заданQ ной степени диспергирования газа перепад давления в промывочном отверстии необходимо постепенно уменьн ать изменением скорости его прокачки или увеличением сечения про.мывочного отверстия.

При открытии промывочного отверстия в

5 скважине возникает циркуляция б рово1 о раствора и газа, продолжающаяся до тех пор, пока давления на забой смеси газа с буровым раствором в бурильных трубах и в заколонном пространстве скважины не

д вь равняются и не установятся равными пластовому давлению. При создании в момент открытия промывочного отверстия в скважине обратной циркуляции бурового раствора через промывочное отверстие в нем будет происходить потеря напора бурового

5 раствора, т. е. давление в заколонном пространстве скважины окажется болыпим по величине, чем в бурильных трубах. Величину перепада давления можно регулировать изменением сечения нромывочного отверстия подачи бурового раствора в скважину (при постоянпой подаче буровых насосов) или давления буровых насосов и установить равной по величине, но обратной по знаку разнице давлений на забой скважины столба бурового раствора в бурильных трубах

5 и смеси с буровым раствором в заколонном пространстве. Степень диспергирования газа в буровом растворе таки.м путем .можно установить в широком диапазоне (например.

от 0,02 до 0,1). При степени диспергирования газа 0,05 (пять объемов газа диспергировано в 100 объемах бурового раствора) забойное давление в бурильных трубах в скважине глубиной 4000-5000 м уменьшится всего лишь на 0,08-0,1 МПа, т. е. практически не изменится,За счет гидравлических сопротивлений в бурильных трубах и линии дросселирования забойное давление в трубах оказывается большим по величине пластового давления. Величина забойного давления в определенных пределах регулируется дросселем. При описанной технологии вымыва газа из скважины в ней и в наземном противовыбросо- вом оборудовании не возникает больших избыточных давлений.

Вымыв газа из скважины осушествляет- ся следующим образом.

В бурильном инструменте на заданной высоте от долота устанавливают поворотную муфту, которая в нормальном положении закрывает промывочные отверстия.

Высота расположения промывочных отверстий над забоем скважины выбирается с учетом конструкции скважины, ее глубины, геологических особенностей конкретного района и возможного объема поступления в скважину газа с таким расчетом, чтобы при достижении гаЗовой пачкой промывочных отверстий в скважине не возникало больших избыточных давлений, опасных для обсадной колонны, превентора или способных произвести гидравлический разри в пластовых пород под башмаком обсадной колонны.

Плоодадь сечения промывочных отверстий выбирается из расчета, чтобы потеря напора бурового раствора при прохождении через отверстие могла регулироваться в широких (например, от 10 МПа до нуля).

При обнаружении газонефтеводопрояв- ления в скважине в процессе бурения его немедленно останавливают, промывку скважины прекраш.ают и заколонное пространство герметизируют превентором, а бурильные трубы - шаровым краном. По изменению объема бурового раствора в приемных емкостях и избыточному давлению на пре- венторе определяют объем поступившего в скважину пластового флюида и его вид (газ, нефть, вода). Ес.ти в скважину поступил газ в объеме, превышающем предельно допустимый объем, то его вымыв из скважины производят по предлагаемому способу. Для этого к ведущей бурильной трубе присоединяют линию дросселирования, а к линии глушения - буровые насосы. Бурильный инструмент разгружают на забой и е.го обратным поворотом открывают промывочные отверстия. В этот момент открывают шаровой кран и в затрубное пространство

закачивают через линию глушения буровой раствор с такой подачей, чтобы перепал давления в промывочных отверстиях был равен по величине избыточному давлению

на превенторе в закрытой скважине.

При открытии парового крана устьевые давления в бурильных трубах и заколов- ном пространстве скважины уменьп1аются вплоть до атмосферного (при открытом

Q дросселе) и за счет энергии сжатого газа буровой раствор в бурильных трубах и за- колонном пространстве приходит в движение, т. е. структура его разрушается. В этих условиях для восстановления циркуляции в скважине бурового раствора достаточно

5 давления буровых насосов 5,0-10 МПа. Степень диспергирования газа может быть установлена малой. Например, при скорости циркуляции ниже промывочного отверстия 10 см/с и скорости циркуляции бурового

0 раствора, по кольцевому пространству скважины около 400 см/с (два насоса УНБ-1250 подают в скважину около 100 л/с при давлении 21 МПа или два насоса У8-7.МА2 но- дают в скважину около 100 л/с при давлении 14,2 МПа) в 100 объемах бурового раствора

будет диспергировано около 2,5 равных объемов газа (степень диспергирования 0,025). По мере вымыва газа из кольцевого пространства для поддержания постоянной степени диспергирования газа в буровом

0 растворе величину потери напора в промывочном отверстии плавно уменьшают. Это осуществляют из.менением подачи бурового раствора в скважину, поддерживая таким путем процентное содержание газа в растворе постоянным. Закачиваемый в скважину

5 буровой раствор утяжеляют так, чтобы забойное давление в скважине при остановке в ней циркуляции бурового раствора превы- щало давление газа в пласте.

После nOvTHoro вымыва газа из скважины циркуляцию бурового раствора прекращают и скважину герметизируют. Если на устье скважины возникают избыточные давления, то по их величине рассчитывают необходимую плотность раствора и замещают им раствор в скважине. При отсут5 ствии давления скважину разгерметизируют, промывочные отверстия закрывают и продолжают бурение скважины.

Формула изобретения

Способ ликвидации в скважине газонро- явления путем вымыва газа буровым раствором с диспергированием газа в буровом растворе и поддержанием забойног о давления выше пластового, отличающийся тем,

5 что, с целью снижения давлений на ствол скважины и противовыбросовое оборудование, уменьшения времени на ликвидацию газопроявления и повышения безопасности

0

1317092 56

проведения работ, газ вымывают обратнойраствора на два направления, причем степромывкой скважины путем подачи бурово-пень диспергирования газа и скорость выго раствора в заколониое пространство имыва газированного бурового раствора из

перепуска его в трубное пространство наскважины регулируют изменением подачи

глубину концентрации газопроявления, сбурового раствора в затрубное пространпоследующим разделением потока буровогоство.

Изобретение относится к бурению глубоких скважин и позволяет снизить давление на ствол скважины 1 и противовыбросовое оборудование, уменьшить время на ликвидацию газопроявления и повысить безопасность проведения работ. При обнаружении газопроявления газ вымывают обратной промывкой скважины 1 путем подачи бурового раствора (БР) в заколонное пространство. На глубине концентрации газопроявления БР перепускается в трубное пространство. Далее поток БР разделяется на два направления. Газ захватывается БР и диспергируется Б нем в бурильных трубах 4, т. е. газ вымывается в виде слабогазированного БР. Степень диспергирования газа и скорость вымыва газированного БР из скважины 1 регулируют изменением подачи БР в за- трубное пространство. Величину потери напора в промывочном отверстии бурильного инструмента плавно изменяют. Величину перепада давления можно регулировать изменением сечения промывочного отверстия. 1 ил. I (Л 14- 3 S г со о ;о to