Способ бурения пород различной проницаемости в глубоких скважинах Советский патент 1990 года по МПК E21B21/08 

Изобретение относится к бурению глубоких скважин, в частности к снособам бурения скважин, слагаемых породами различной нроницаемости.

Целью изобретения является повышение -эффективности бурения за счет снижения трудозатрат на без-эффективное изменение плотности бурового раствора.

На фиг. 1 приведены зависимости механической скорости от дифференциального дан.и-ния для высокоироницаемой породы (песчапик, проницаемостью более 900 мили- ларси) в контакте с глинистым буровым раствором, полученные при бурении после разбу- ривания некоторого интервала; на фиг. 2 аналогичные зависимости v (АР), полученfibie в начале бурения; на фиг. 3 зависимости I (ЛР) для непроницаемой породы, разбуриваемой в контакте с водой; на 4 - .граничные .1инии. разделяющие соотношения механической скорости v и диф- 41еремциально1-о 1ав.н ния ЛР на .(оны степенн влияния дифференциального давления для слабонроницаемых nopo.i (35 50 милидар- си) в контакте с Т -хнической водой и ivui- нист1 1м буровым раствором; на фиг. 5 I pa- пичпые лн1И1и влияния дифференциального давления для непроницаемых нород в контакте с технической водо|1 н глиннстым буровым раствором; на фиг ( граничные липни влияния дифференциа.тьпого дав.епия для высокопро)1ицаемых нород в контакте с

Ci

ОО О1

о

глинисгым буровым расrsiopuM, на ipni 7 no.:ie механических скоростей при бу)еини ск)ажин в зависимости от глубины скиажин, на фиг. )Sи; менение диффсренниальн(М о лав.ншия по г.чубиш но факти нч ким данным и МО ограничениям 1-.ТП; на фиг. 9 иллюстрация конкрегны.х 11)имерив д.1я Heiifio- ницаемы.х нород в коигакте с водой (те.хии- ческой) и выс1))11ииаемы X пород is кон- такге с г. 1инис i буровым расгвором применительно к у|1ов11ю .ie.xaническн.х CK ipoc- гей и диф())еренциа.11.ных давденшг

К)иван I на (пп. 1 получена н|)и oy|ieiinn с частого в)а1иепия долота, равной 12,1 с при ПОСТОЯННО )у;(ке. Прп д,. во,дейст и и г, 1 ого раствора 1 )1иг. 2 кратковременном ei o 0( iU(, которое имеет место к пронессс Г- )с , 1 ia (|)1. I HJ) частотс j. 1 1- де ггичн)1. )ые 2 н . на (|). 1 но.|уче Ы ) Kjla rKCJllpt- MtMlHOM BO.i ДС ЙС Г И раСТвора ( нроцессе Г)р( р часто , 1 Bj)a- долота 7,7 с 1. },:- ч оответст- ie)o. 11)и ге.х же частотах, но ip д,1и те, 11)Ном во iaeiicTBi расгвора, Ho.iVMeubi 4 Г) на if) г. 2. ИДСЧП 4I(JC 1,

пр((, |)авенс во ско)()сте :iT кри- 4)х с ; 1де ельс И уе1 о а, iieKOCH поро- i oBoii скоросг, (,ение кото)о11 те няе характер if. .и({)фе ренн 1а, о , 1ен г1я на 11-.ан чсч кук cKopoi- ih. 1л) ско|)осг1 хорошо со ,л оростьк) ко. 1ь.ма raiuiii, ))а(Пой 1,1,) м/ч) ila.irMiie :л К1)1 )сти К ie 1ЬС1 вуе I о меобчод - lac. vin 1)1Ч111Я нача. il.iioi ( : ача,1Ь- ной) ско)() Г)(я неважно , , ||о. прп а1 али и в,-Ч1ЯН1 Я i()aK- , рассма i 1 иB ieMt i is обьеме i :ОО)ете- ния.

И 1 1епсч ие xapaKiepa (. Н, 7, i а

(|)Г. . 5, по, ly 4e HlilX Д,1Я Ие I pt 111 М ЫХ 1О)од в ки 1такте с водш П|И ра;, 1чпых нача, 1ьн1,1х скорос ях, по,. пных ip часто- lax вра1цен1 я соо i lie i CTBeiif o 2,1 с , 7,7 с К5,Л С , ука на ) но в, Д фферен1и а,)-1) дав, на мехап Ч . скук) CKopocTi, , ) иыделяет- ся ,.е К()К1)етпая А. к.лорая , 1Яе1 )го|м .i;ipaMer- ра i о 1Ч I с шие в, 1иячпя (cnpas;; от Л i) Лналог 4(ым иорачом по, iaKiie же

Ч, 1Я 1()10Д ра1, П рО Н.ас-мости коптак е с ра:4, : чиым11 пн.ам бурового расгвора, Ko ))i,ie п|)веден1;1 .л.тн удобства в коорди атах ЛР I L ). 1 рани 1а ,4, на 4 выраж;:е ся 4 отде.1яет 1-, (})1)1ере Ц 1альног(1 1ав, на скорость пня при . 4 дли ,ма.аоирО11 1аемы.х ())од в ко 1такте с г,,1м бу 1овым 1)астворо.м. А; С iye I I oft же Ороде в ко такте с «)дой вы()ажастся уравпеч е.м 2. ,4) ,:ic +H,7n,4 i (),г, соответСГВе 1НО мое ч .1ЛЯ ieilpO i ae.Mljl,X 1Ород i ко гакте с ,1М буровым раствором и водой. Гранина .4|, вь ражасмая как AP (),4j-i -t-(J,2i + 2, отнис тся к нысоко- 1роницаемой i-орной породе в контакте с ли 1истым расгвором и 1ФИ соотношении 5 .,4и + 0,2и+2 проявляется активное действие дифференциальною лав,1енин. Однако действие д.-1я пчрод BijicoKoii проницаемости ограничивается В на фиг. 6, выражаемой ,n iii- (-(.),,. 0,7, ла 1ределам которой )|}), ciiun;. ьное давле ие сп(;собсгвует росту Mt лапической

СКО|), Ч ГО . ВИДНО На ,

, U )а фиг, 8 оказь ваег и: ,менение дифференциального дав. но в соответствии FTFl (Ндиных те.хн чески. пра- 5 ви.) для конкретной нефте1-азоносной провинции, а линия 6 фактическое д())фе- ренциальное давление, создаваемое на скважинах то() же ,

Способ реализу тся следую шм обраiOM,

П

В зависимости от Г.тастовог(; ;1авле})ия

выбирают буровой раствор для 1оддержания устойчивоет гтен(ж скважин, плотность .а.Н создания 1ерепада давления в сисн-ме скважина -нласт с ко гролем R ходе бупе5 ПИЯ, ноддерж ваюг yiy 1,, при есте- С1 енчом ее уве. за счет обо а ие;1ия раствора ча.стидам по)оды утем .ю заданного уров- я и определяют :5г;ачен е механ - чегкой скорост И бурения того, дп0 но.тни гел ьно копт)о, i . ooMi piiu те- Kyi iei o перепада , ::ii ,. u . и;. и Mi xa- п 1ческой CKOpocTi li iijMi U crii- текун, ,чач1 таиле 1 1Я

Ве.

,;К Ч-.7.

где Р давления в сис теме скважи 1а -н.част, ,,

: меха ическая скорость , м / ч,

при )Х ()|)НЫЧ ИОрОД

i K()i;aKre с г,( буровым расгв(.ром,

и 14

о. Г)

Нрп Г; |11 ЧИ 1ЬЧ1|К)НИЦаеМЬ Х ГOpHЬ

5 li KiiiiiaKic f 1-. iiiii,

11,1

ЛР I 6v 4

ii) бур1 |1 и слабоцроницаемых горных по- )() I в контакге с г, и нистым буровым растВО|)ОМ,

0 пли

2

11|)и бурении слабопроницаемых горных нород в контакте с водой

ЛИ

(),07у-+0,1у -0,7 APs$U,4. + (),2; -г 2

0

5

дифференциальное давление снижают, а при достижении текущего значения перепада давле 1ия величины

,07L + 0, ly - 0,7

при бурении высокопроницаемых горных пород в контакте с глинистым бур(звым раствором дифференциальное давление повышают.

На фиг. 9 приведена граничная линия Л) для непроницаемых горных порол в контакте с глинистым буровым раствором. Например, на глубине 2000 м дифференциаль мое давление на непроницаемый пласт составляет 24 МПа при плотности бурового раствора 1200 кгс/м . Бурение ведется со скоростью 3,5 м/ч (см. фиг. 7 для 2000 м). Эти координаты соответствуют точке С на фиг. 9. Чтобы перейти в .ону активного действия дифференциального давления, т. е. выполнить неравенство Pi I , k -f 6,7, чтобы пов:1иять на механическую скорость, недостаточно снизить нлотность буровог о раствора до КЮО кгс/м , чему соответствует точка D на фиг. 9. Необходимо снизить давление до 1 1 Л1Па, точка Е, и то,-1ько при дальнейшем снижении ЛР возможен прирост механической скорости до точки F. Такая операция сонряжена со значительными затратами и при существующей технологии вряд ли целесообразна. Поэтому в конкретном примере бессмысленно вести борьбу со снижением дифференциального давлении.

Нри прохождении пласта, слагаемого, напрн.мер, вьк окопроницаемыми породами на глубине 2400 м, из фиг. 7 имеем скорости 1,8 м/ч, точка С| на фиг. 9 и 3,5 м/ч. точк; Ci там же. Дифференциальное давление на этой глубине (фиг. 8) соответствует уровню , 1инии, про.ходящей через Ci,Cv,C.i на фиг. 9, а ограничение ЕТГ1 соответствует ,1инии F, Ft, F- ,( там же. При скорости бурения 1,8 м/ч снижение давления до точки Е. находящейся на границе А, не приводит к увеличению скорости, а да,1ьнейшее снижение в предела.х ограничений но ЕТГ1 приводит в точку F, где очень малое увеличение скорости не соответствует затратам на снижение давления с С до F,. и эту операцию с,;1едует исключить. Це,1есообра.зио попытаться увеличить скорость при имеюпАемся дав- тении, чтобы достичь точки С-, с да,1ьнейп1им снижением давления и выходом на точку F. когда скорость в сравнении с первоначальной вырастет вдвое. Если по. южение С недостижимо, бессмысленно снижение давления. При начальной скорости 3,5 м/ч, т(Я1ка С.), снижение давления целесообразно. Снижение .давления для малопроницаемых пород в пределах указанных глубин в пределах ЕТП практически всегда пелессзобразно.

Форму.ш и поорет енчя

(люсоб бурения пород раз,)й проницаемости в глубоки.х скважинах, вк.жтчаю- щий опреде.чение пластового дав.1ения, BI)| бор бурового раствора д,тя поддержания устойчивости стенок скважины, установление плотности бурового раствора для создания перепада давления в -системе скважина цласт с его контролем в ходе бурения,

поддержание этой плотности при естественном ее увеличении за счет обогащения бурового раствора частицами выбуренно(1 породы путем сни.жения до заданного у)овня и определение текуп1его значения механичес

кой скорости бурения, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективиости бурения за счет ниження трудозатрат на безэффективное ишенение плотности бурового раствора, допо,-1ните,1ьно контро,тируют соотношение текуп11: го значения нерепа.ча

давлений и механической скорости бурения и при достижении текуп1его значения нере пада давления ве,1ичины

.,,7,

где Р перепад давления в системе скважина n,iacT, .На;

J механическая скорость бурения, м / ч,

при буре1П1и непрони ца М1 1 горных nopo. i

и контакте с 1министым б ровым раствором, пли

0,5

npii бу)ении нспрон1111аем1 1 I opiUiix iiopo.i ,ч контакте с водой, и,т и

Р, I Нс 4

при бурении с,1абопро|1ицаемых ropin.ix по род в контакте с глинистым бчровым раствором,

И,1И

2

при бурении c.ia6onpoHiiuaeMijix горных пород и конгакге с водой

И, И1

0,07: - (1. U {1,7 ,4: -- |),2: - L

дифференциальное дав,1епие снижают, а ii|4i достижении текущего (начсиия 11е 1епада авления ве,тичины

,()7с -Ч- . li 0,7

при бурении BbicoKonpoHHnaeMiiix горных по- род в контакте с г.1инпсп,1м б)()вым раствором дифферен 1иа, 1Ы1ое дав,1ение новы тают.

a МПи

Изобретение относится к бурению глубоких скважин, в частности к способам бурения скважин, слагаемых породами различной проницаемости. Цель - повышение эффективности бурения за счет снижения трудозатрат на безэффективное изменение плотности бурового раствора (БР). При осуществлении способа бурения пород различной проницаемости в глубоких скважинах определяют пластовое давление, в зависимости от которого выбирают БР. Устанавливают плотность БР для создания перепада давления в системе скважина - пласт с его контролем в ходе бурения. Плотность БР поддерживают при естественном ее увеличении за счет обогащения БР частицами выбуренной породы путем снижения до заданного уровня и определяют текущее значение механической скорости бурения. Дополнительно контролируют соотношение текущего значения перепада давления и механической скорости бурения по заданной формуле, дифференциальное давление снижают. По достижении текущего значения перепада давления величины, определяемой по заданной формуле, при бурении высокопроницаемых горных пород в контакте с глинистым БР дифференциальное давление повышают. 9 ил.

4 8 n 16 20 Фиг 2

V,M/4

8 11 16 20 Фиг. 5

Лр.МПа

О L.

500 WOO

1500 2000

1500 2000 Фиг.6

2500

2500