Способ бурения скважин в условиях возможных рассолопроявлений Советский патент 1987 года по МПК E21B33/13 

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, в частности к способам бурения в соленосных формациях с высоконапорными притоками агрессивных рассолов и может быть использовано в нефтегазодобывающей промышленности и при проведении геологоразведочных работ.

Цель изобретения - повышение эффективности и снижение обших затрат на строительство скважин при переливе из напорного объекта в условиях неуравновешенных давлений по стволу скважины и последующей изоляции напорного объекта.

Сущность способа бурения скважин в условиях возможных рассолопроявлений, включаюшего раздельную изоляцию зон возможных утечек и возможных рассолопроявлений и спуск колонны труб ниже подошвы зоны возможных утечек, заключается в том, что зону возможных рассолопроявлений вскрывают совместно с частью разреза, включающей зоны возможных утечек; при этом, если рассолопроявления фактически не встречены, дальнейшее строительство скважины осуп1ествляют без спуска и цементирования разделяющей колонны; в случаях возникновения рассолопроявлений предварительно формируют герметичную разделяющую 11ерем1)1чку в кольцевом пространстве на участке ствола между напорным объектом и з(Л4ой возможных утечек, а работы по и.зо.чяции напорного o6iieKTa выполняют но каналу труб после отделения напорного объекта от зоны возможных утечек.

Формирование разделяющей перемычки осуществляют порционной закачкой цементного раствора в колонну труб с выдержкой их до загустевания и последующей продавкой порций в затрубное пространство под давлением в напорном объекте, г.е. после спуска колонны трубы ниже по- зоны возможных утечек; производят затворение и закачку в полость труб порций цементного раствора с разрывом во времени, оставляют ка) порцию цементного раствора в полости труб на дозревание до вступления в фазу загустевания и производят ступенчатое продав.тивание первой и последующих порций в кольцевое пространство за трубами между зоной возможных утечек и напорным объектом до полной герметизации формирующейся при этом () а 3 дел я ю ще и перемычки.

Да.чее проводят задавливание остаточных порций цементного раствора в ствол и(или) напорный объект с оставлением или без оставления цементного стакана в трубах и осуществляют выдержку цементного раствора под дав.чением, превышающим давление в напорном объекте, до окончания схватывания цементного камня.

Режимы затворения, закачки и продав- ливания цементного раствора должны соответствовать следующим УСЛОВИЯМ:

1:1атв Тн схв I аг j

I 1завт-(- tnpoj Тн.схв.;

I 1затв- 1прод I , X Тзаг Тн.схв;

., 1и(прнт.|

где 1затв - суммарное время от начала затворения первой порции до окончания затворения последней, включая перерывы в затворении, мин;

t:iaBT-|0

5

0

5

0

5

+ t,,

суммарное время от начала зат- рения первой порции до окончания задавливания последней, включая перерывы в затворении и остановки на дозревание цементного цементного раствора до стадии загустевания, мин;

I 1зат.+ -|-1прод

liar

(н

Цпрод

суммарное время от начала затворение i-й порции цементного растра до окончания продавливания i-й порции к месту ее схватывания, мин;

время начала загустевания цементного раствора с момента затворения, мин (определяется для данного цемента при скважинных условиях лабораторным путем); в - время начала схватывания цементного раствора с момента затворения (в скважинных условиях) мин (определяется лабораторным тем).

подача цементировочных агрегатов (расход продавки) при вытеснении i-й порции цементного раст вора к месту схватывания, л/с; QnpHT,- текущий дебит притока из напорного объекта перед прОдавлива- нием i-й порции цементного растра к месту схватывания, л/с. В зависимости от конкретных геолого- технических условий и технологических задач в качестве колонны труб могут быть использованы бурильная колонна, обсадная ко- 0 лонна или ее часть, спускаемая в скважину на бурильных трубах (секция, хвостовик, летучка). Нижний конец колонны труб может быть установлен как выше кровли напорного объекта, так и ниже его подошвы. Перекрытие напорного объекта обсадной колонной позволяет применять традиционную технологию при дальнейшем углублении скважины после изоляции напорного объекта.

В качестве тампонажных растворов для 0 формирования разделяющих перемычек могут быть использованы суспензии, отвержда- ющиеся при смешивании с рассолами (например, соляроцементная и полимерцемент- ная смеси) или загустевающие до потери прокачиваемости (например, соляробен- 5 тонитовая смесь). В конкретных геолого- технических условиях также тампонажные смеси могут обеспечить дополнительные технологические преимущества, например воз5

трубах до стадии загуствания и для схватывания основной массы первой порции в кольцевом пространстве; зз время выдержки перелив и: напорного объекта в затрубиом пространстве прекратился, что свидетельствовало о наличии сопротивлений потоку рассола к формируемой перемычке;

Закачкой 8 м продавочпого раствора плотпостью 1750 кг/м за 4 мин заполнили бурильную колонну до устья, после чего дав- .1ение на головке скачкообразно возросло до 8,0 МПа; закачкой дополнительно 4 м продавочного раствора вытеснили полностью остатки первой порции цементного раствора из бурильной колонны за 4 мин, при iTOM избыточное давление па головке с 8,0 МПа снизилось до 3,0 МПа, а из затруб- ного пространства на устье было вытеснено окол(; 3 м рассола, что указывало на недостаточную зре. юсть цемепть{ого камня в перемычке и ее неполную герметизацию.

При давлении па головке 3,0 МПа приостановили задав:1ивание на 7 мин, после чего закачали в трубы 0,5 м продавочной жидкости с расходом 5 ;i/c: при STOM давление iia головке повысилось до 12,0 МПа и ста- билизи)овалось, во время второй контрольной остановки на 5 мин уточнили герметичность перемычки (по полному отсутс-твию при тока из затрубного пространства на устье) и присгупи.чи к задавливанию остаточной порции цеме 1тпого раствора в полость скважи- нь1 ниже колонны труб (закачкой бурового |)астиора плотностью 150 кг/м в трубы) с расходом 10 - 12 л/с при стабильном давлении па го.товке 12,0--13,0 МПа, при этом noc.ie задав.чивания 12 м давление скачкообразно B03p(jc, io до 16,0 -18,0 МПа, и остаток второй порции цементного раствора (остаток нр(;давки объемом 2,5 м до общего обьема 27,0 м по расчету) задавлен на пог, 1О пенпе в рассолопроявляющпй об1)ект при дав, 1е(П1И па забое выше полнсл о горного,

На пз()ляпиопп1 1е работы с начала затво- |)ения первой порции до задав, 1ивания пос- .ледней порции в расчетный интерва,т (к месту схватывания) затрачено 172 мин. Через 1Г) ч ОЗП давление в трубах с 16,0 МПа сбросшли до атмосферного, убедились в отсутствии притока из труб и отвернули трубы над перемычкой.

Пример 2. В процессе бурения глубокой поисковой скважины при забое 4960 м истречеп газоводопасьппепный объект с I pa- .uii HTOM H.iacTOBoro давления 2,15 100 м, наличие KOTOpoi o в разрезе данной п.ющади не нредпо,:1агалос1). После гермети- iaiiHH ус1ья давление в затрубном простран- сгв( повысилось до 22,0 ЛАПа, затем скач- Ko6pa3ti() снизилось до 18,0 Л1Па; последующими исс, 1едованиями установлено наличие межп. 1аст()вых перетоков по стволу в интерви.к от нипорног о об ьекта (4960 м) до места норь1ва (245 мм) обсадной ко,пон

0

5

0

5

0

5

0

5

ны (3000 м) дебитом 2,6 2,9 ,i/c 250 м /сут).

Для проведения ремонтных работ в скважине требовалось временно изолировать напорный o6ijeKT. Работы по изоляции выполнялись по предлагаемому способу, прп- чем в целях обеспечения возможности извлечения колонны труб noc,ie изоляции напорного объекта использовапа соляробентопито- вая смесь.

Номинальный диаметр ств(),та в необсаженном интервале 4960 4600 м равен 161 м, Колонна труб представлена УБТ 0 135 мм длиной 180 м, бурильньгми трубами 0 102 мм 1500 м и 0 140 мм - 2860 м, нижний конец колонны труб на r,iy6iiHe 4540 м в башмаке 194 мм хвостовика.

Для умепыпения устьевых давлений в полость бурильных труб предварительно закачали 6ypoBoii раствор плотностью 1950 мг/м давление на устье в трубах при снизилось до 9,0 МПа, давление в затрубном существенно не изменилось из-за больиюго объе.ма полости гидроразрьп а. Затем в полость бурильной колонны закачали noc. ie- довате. 1ьно 1,5 м дпзтоп,чива в качестве буферной жидкости, 10,5 м со, 1яробептонито- вой смеси плотностью 1260-1280 кг/м и 0,7 м дизтонлива, при давлении 18-25 МПа продавили изолируюп1ий состав к нижнему концу бурильной колонны pacTtiopoM n, ioT- ностью 1950 кг/м и после вытеснения буферной по)ции дизтоплива в ко.льцевое пространство (о чем свидетел1 ствова,1О снижение устьевого дав.чения в на 4,5 .Vina) нристугшли к формированию изолирующей перемычки в кольцевом прострапстве за трубами.

Первую порцию со.ляробентонитовой смеси объемом 2,3 м продави,1и в ко.тьпевое пространство выше нпжпего конца труб с расходом 2,5 ,3 л/с, при внача.ле отмечалось снижение устьевого давления в трубах (за счет замены со.тяробентонитовой смеси бо.-iee тяжелым буровым раствором), а затем его рост на 2,0 2,5 МПа (за счет за- густевания порции в ко,1ьцевом пространстве). /1а, 1ьней|нпй рост сопротив,1е- ний в ко„ ьцевом пространстве мог привести к увеличению противодав.ления на напорный обьект, снижению его дебита и ухудн1ению сме1иепии соляробентонитовой смеси с n.iac- товой водой. Для повышения качества и надежности )абот исполыова.и технологический прием порииоН(1ой продавки сс), 1яро- бентонитовой смеси по ().() 0,8 м с расходом 2,5-3,0 , 1/с и порцию инг)го отбора по 0,3 0,5 м с Расходом до 20 л//с с частичной, а в конце (.шерации и с полной разрядкой .тав- ления в трубах. По мере выдав. швания соляробентонитовой смеси из труб разница в давлениях нагнетания и ()тбо)а ностепенпо увеличилась с 4,0 МПа noi . ic вытеснения 2,9 м соляробентонитовой смеси из труб до 28--30 МПа после задав.пшапия H(i м В

можиость изв-лечения ко/юины трубы из чаз- де. 1ЯЮ1цей персмь тки, сформированной из со ляробснтонитовой смеси nocjc изоляции на- HCjpHoro (объекта.

Пример 1. На стадии иоисковогч) бурения илощадь в соответствии с 1-е()логическими прогнозами была отнесена к иерапоносным в связи, с чем ироектиой конструкцией для иоисковых скважин был предусмотрен спуск 324 мм промежуточной колонны на г.чуби- ну 1700 м при средней глубине залегания кровли соляной толии1 2560 м. В первой скважине в пределах соляиой толиш рассоло- нроявления места ие име.чи, однако во второй гихме входа забоем в со.чяиую то. миу возник выброс |)acc();ia нача. 1Ы1Ь)1м дебитом 400 м /сут; радиент начального нлас- тового давления оценен в 2,25 2,27 Mda/ /100 м. Через нескоько часов самоизлива дебит снизился до 80 , но ко1П1ентра- ИИЯ се| )оводо)ода возросла до 2 г/л, Ре- 1пение об изо.ляпии высокопапорного екта предлагаемым способом п|)инят() в связи с y po3oii о,лной нотери управ.ления скважиной из-за кор|1озии мега,.1а обсадной и бурИ. 1ЬН()Й KO.IOHH.

Фактический днамет}) ствола скважиШ ниже нодоннзы зоны возможньгх утечек в интервале форми)о1и1нпя герметичной перемычки 66() мм. Л.1Я (})о 1мирования разде- ,1ительной нерем1)1чки высотой 50 м и пос.че- дук)п1ей изоляции напорного обьекта n.ia- пом работ предусматривалось закачать 17м раствора из порт.чандцемента с нача- ,1ом загустевания 90 мин и нача. юм cxisa- тывания 105 мин Ei скважинн1)1х ус.ювиях и 18 м раствора пз пклакошч чанопемент- пой смеси (Hl llIC) с пача.юм загустева- ппя 120 мин и началом схватьп ания 145 мин. Об ьем полости бури.1ыП)1х 27,5 м

/1ля соблюдения условий по пред.лагае- М(шу способу режимы затворення. закачки и трубы и продан.лива1П1Я пемеитного раствора спланированы следук)пи1м образом.

Затво|)ение и закачка в трубы пер)ой порции цементпого юствора (17 .м ) за 45 50 мин, нерерыв в затворении 30 35 мин загворение и закачка второй норцип (18 м ) за 30 мин с одновременным вытеснением в кольцевом пространстве дозревшей до загустевания части первой юрции; выдержка в трубах остатка от не)вой порции на дозревание 10 мин, иродавка остатка первой порции в кольцевое пространство за трупами (к месту схватывания) с расходом 15 20 ;i/c; контро, 11) |родавки второй порции по 0,3 0,5 .м через кажд11|е 5 мин до полной 1трметизации перемычки (схватывания цервой цорции) и задавливаиие второй порции в полость скважиШ) Н1же труб для изоляции напорного об ьекта с осгавлением 50 м цементного стакана в трубах. С)бии1Й об ьем прод авки 27,0 .м ()6niee время изоля- ционшях работ не менее ItiO и не бо.лее 200

мии. Для обесцече1шя принятого (К жима затворения установлены lптyцep Jl на гидро- смесите;1ьн1)1Х воронках; нодпервым

СМИ-20 (с 20 т нортлаидцемента для

горячих скважин) 0 12 мм нот 1 торым СЛАН 20 (с 20 т ШНЦС) 0 Hi мм.

Приведенный режим задан с учегом возможности самопрои.зво.льиого шчк мепк-- ния сто.лба цементного расгиора н трубах на 800 н (9 м ) от устья иод .ичнтвием раз0 ности плотностей цементно) расгв())а (1750 кг/м ) и pacco.ia в ко. п|)()- ст |) а н ст ве (1200 к г / м ).

Г1ос.ле спуска бури.льной ко.лопн. ниже 1И)Д() .зоны в()змож}П)1х утечек устано5 вили на трубы цеме1гги 1оноч11ук) го.ловку, четыре а1 регата ЦЛ 320 размесги/ш попарно у двух (LMH 20, цементпровочнук) обвязку опрессова.ли дав. кмшем 250 атм. Н|1едварите.льпо прпголови.лп 30 м буров()1о раствора п.лотпосп.ю 1750 кг/м для спи0 жения устьев1)1х дав,ленпй в трубах нри за- .тав.тивании цементного jiacTBopa в нанор- пый обт,ект.

Из(),тяци()нпые работь вьпю.лпя.пк ь в с,1едук)|цем порядке.

Затворп.ли и закача.ли н при пулевом и.1б| ггочном дав,ч(М1ии на устье 1(),5 м цементного раствора плотностью 17()0 1780 кг/мм за 45 мин; вс.ледст15не бо.лее высокой, чем у pacco.ia. ц.ютпосгп немемг- пого jiacTBopa последний смести.лея впиз

0 по т П бам 11риме)но на 710 . чго coo itiei слл(ует объс му онорожпения л рч б 7,8 м . гп .ловная порпия пемепгпого 1аслли)ра paiMcc- ти.лас) при чтом в 300 м от ииж11е1 о копии в л рубах:

Вьпю.лни.ли иы.ле)жку на /to quMsanne це5 мептного раствора в тс-чеппе 35 мпн и под- готови.чи к затворению ( 2(1 с цементом 11111ЦС.

Затворили и закача.лп в грубы ni()|iyH) 1И)рцнк) цементного раствора объемом 17 м п.лотностью 1720 кг/м за 35 мпп; прп (ло.м

0 после закачивания в труб1,1 4 5 м UI UMIT- ного раствора второй порппи пача.юс; пр()дав,ливание го,ловной части nepBoii порции в к(),льцев()е простраисл во за бурп.и, трубами, а пос.ле закачиваи)1Я в грубы п|1имерп() 12 м второй по|1ции о.ювпая част) первой всгупп,1а в (. л схвагы- вания; вс, 1едствие б(),льц|О1 о lf)aктич чкoгo диаметра ствола (660 мм) в инлч рва.ле формирования герметичной Г1е)емычки poci дан ления в конце закачки влорой порции не

Q отмеча,лся, а но окончании закачки пеменг- lacTBop размести.лся с.ледукпппм образом: уровен) цементного раствора в па глубипе око.ло 750 м, осгаток от nepBoit порции в трубах ц|)име|1но 2,5 м , 14 м пе|)- вой порпии 1И 1теснеио в ко, ирослран5 ство, из них око.ло 5 м вступи.лп в (fiaчу схват1)1 Екания,

В1)П1о.лпп.чп выдержку в лечеппе 10 мпп д.ля д()з|К вания остатка первш nofiiuin в

5

связи с полной потерей прокачиваемости соляробентонитовой смеси при предельно допустимом давлении на устье (30 МПа) и полной изоляцией напорного объекта (о чем свидетельствовало отсутствие притока после разрядки давления в трубах до атмосферного) дальнейшее задавливание прекращено, остаток соляробентонитовой смеси объемом 1-,9 м оставлен в трубах.

После формирования перемычки и изоляции напорного объекта произвели разрядку зоны гидроразрыва пород, убедились в отсутствии притока из напорного объекта по затрубному пространству, произвели отворот бурильной колонны выше перемычки с по- могцью ТДШ, отмыли разбавленный пластовой водой с газом раствор и пластовую воду из затрубного пространства, плотность раствора в скважине повысили до 2250 кг/м , соединились с оставленной частью бурильной колонны и расхаживанием извлекли ее из перемычки.

Формула и:юпретения

. Способ бурения скважин в условиях возможных рассолопроявлений, включаю- ший раздельную изоляцию зон возможных утечек и напорного объекта и спуск колонны труб ниже подошвы зоны возможных утечек, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности и снижения общих затрат на строительство скважин при переливе из напорного объекта в условиях неуравновешенных давлений по стволу скважины и последующей изоляции напорного объекта, разобп1.ение зон возможных утечек и напорного объекта осуществляют после установления факта рассоло- проявления формированием герметичной разделяющей перемычки в кольцевом пространстве за трубами на участке ствола между напорным объектом и зоной возможных утечек, а работы по изоляции напорного объекта выплняют по каналу труб после отделения напорного объекта от зоны возможных утечек.

2. Способ по п. , отличающийся тем, что формирование герметичной разделяющей перемычки осуществляют порционной закачкой це.ментного раствора в колонну труб с выдержкой до загустевания и последующей продавкой порций в затрубное пространство под давлением, превьпнающим давле

ние в напорном объекте, причем режимы затворения, закачки и продав, 1ивапия цементного раствора подбирак т в соответствии со следующими условиями:

5

0

где Ti.

(t,i + t.11 а т в ( I li 1 ч в - I Mf)

) I и ( н (t.laTB-(- tiipii.l),% Т..кТм.агв Цмрод,, lOQ-il ,

-суммарное время от пача,1а затворения первой порции до окончания затворе)П1я noc.RMneii, liK. iK)- чая перерывы в затворспин, мин;

-суммарное время от нача.к затворения первой порцнн до окончания задавлнвания последней, включая перерывы в затворении и остановки на дозревание цементного раствора до стадии загл сте- вания, .мин;

0

О

5

0

5

(,..„ +

-(-tripo. I,

5 Тззг q npo.i

Q,

рит

суммарное время от начя.ча затворения i-й порции цементного раствора до окончания иродавли- вания i-й порции к месту ее схватывания, мин;

время начала загустевания цементного раствора с момента затворения, мин;

iCXB-время начала схватывания цементного раствора с .момента затворения, .мин;

-подача цементировочных агрегатов; (расход продавки) при вытеснении i-й порции цементного раствора к месту схватывания, л/с.

-текущий дебит притока из напорного объекта перед про.чавлива- ьп1ем i-й порции цементного раствора к месту схватывания . i/c.

3.Способ по п. 1, отличаюи ийся тем, что с целью обеспечення возможности извлечения труб из скважины noc.ie изоляпнп напорного o6ijeKTa. ДJH ((юрмнроваиия герметичной разделяющей перемычки исно.чь- зуют загустеваюц;ие, но нетвердеющне при смешивании с рассо.чом и бчровым раствором тампонажные смеси.

4.Способ по п. 3, отличан)и(1п 1ся тем, что в качестве загустевающей, но нетвердеющей при смешивании с рассо.юм и оурп- вым раствором тампонажной смсч н Hcno.ib- зуют соляробентоннтовун) смесь.

Изобретение относится к бурению неф- тяны.х и газовы.х скважин и позволяет повысить эффективность и снизить общие затраты на строительство скважин при переливе из напорного об ьекта в условия.х нс- уравновеи еины.х давлений но стволу скважины и последующей изоляции напорного объекта, а также обеспечить возможность извлечения труб из скважины noc. ie пзо.т- ции напорного объекта. Для этого сначала устанавливают факт рассо.юпрояв.чеиия, после чего форми)уют герметичную разделяющую перемычку (РГ1) в кольцевом пространстве за труба.ми между напорным обь- ектом и зоной воз.можных утечек. После отделения напорного от зоны воз- можны.х утечек осуществляют но канала труб работы по изоляции напорного об ьокта. Формирование РП осуществляют порционной закачкой цементного раствора в колонну труб с выдержкой до за1 уст( 1,-1ния н последующей продавкой порций в зат) под давлением, нревышающпм дав.к ние в напорном объекте, т.е. после спуска ко.юн ны труб ниже подошвы зоны в()змож1Н 1 утечек. Для формирования P1I исио.п.п- ют твердеющие при смен1ивании с (lacco- лом и буровым раствором тамп(1наж11ые смеси, например соляробентопиювх К) ). Режимы затворения, закачки и )даи.1н- вания цементного раствора подбирают н соответствии с оиределенными условиями. Установив факт отсутствия п|)иТ1)ка м ; труб, отворачивают трубы над PI1, 3 з.п. iji-.ibi чэ (О