Способ определения пластового давления Советский патент 1982 года по МПК E21B47/06 

(5) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛАСТОВОГО ДАВЛЕНИЯ

1

Изобретение относится к горному делу, преимущественно к нефтяной и газовой промышленности, и может быть использовано в период строительства скважины для определения пластового давления, а также для определения других, связанных с пластовым давлением, параметров - репрессии столба бурового раствора, гидродинамических и других характеристик исследуемого интервала разреза.

Известен способ определения плаетового давления в процессе бурения скважины с помои ью комплекта испытательного инструмента, спускаемого в скважину на бурильных трубах (КИИ)Ct.

Указанный способ включает операции подготовки ствола скважины к испытанию, подъема буровой колонны, разборки породоразрушающего инстру мента, проведения электрометрических работ для оценки коллекторов в качестве ствола, сборки комплекта испытательного инструмента, спуска его

В скважину на бурильных трубах, доли ва полости буровой колонны над испытателем для обеспечения требуемой депресси, разоби ения исследуемого интервала с кольцевым пространством скважины посредством пакера, соо&цения подпакерной зоны с полостью буровой колонны через испытатель, регистрации и восстановления давления глубинными приборами. Информация в пласtoтовом давлении в этом случае может быть получена только после подъема и расшифровки диаграмм глубинных приборов..

IS

Известен также способ определения пластового давления испытателями в вентилируемой (проточной) компановке (ВИКТ) 2.

Известный способ предполагает

20 спуск компановки ВМКТ, сопровождающийся самозаполиением полости труб буровым раствором через канал испытателя, .

3 922271

Способ включает создание изюыточ- ого давления в трубах на устье за чет замены бурового раствора в поости буровой колонны агентом меньей плотности, например водой, разоб- 5 ение кольцевого пространства скваины от испытуемого интервала с помоью пакера, понижение давления на испытуемый интервал стравливанием избыточного давления в трубах на устье ® в любом требуемом режиме, регистрацию притока и восстановление давления по наблюдениям на устье.

В этом случае полость буровой колонны используется для оперативного 5 воздействия на испытуемый интервал с поверхности и служат гидравлическим каналом связи между испытуемым интервалом и поверхностью, что позволяет определять репрессию на пласт, 20 пластовое давление и ряд других параметров в оперативном порядке, до

J

подъема испытателя с глубинными приборами.

При проводке скважин в сложных 5 горно-геологических условиях, особенно в районах с аномально-высоким давлением, для эффективного планирования технопогии бурения требуется контролировать в оперативном поряд- 30 ке величины фактических пластовых давлений. Известные способы определеиия пластовых давлений и репрессии . на пласт обладают с этих позиций рядом существенных недостатков. 35

Известные способы требуют применения специального комплекта испыта тельного инструмента (КИИ или ВИКТ)| сложного по устройству и обслуживаемого в настоящее время специализи- 40 рованными геофизическими службами.

Известные способы предъявляют жесткие требования к качеству ствола и состоянию скважины (ввиду ограниченных зазоров между стенкой сква- 45 жины и пакером)I в связи-с чем перед спуском КИИ требуется специальная подготовка скважины - проработка для ликвидации сужений ствола, промывка скважины от осыпей и шлама, jo выбор и привязка площадок для пакеровки с проведением геофизических работ и т.п.

Известные способы требуют подъема буровой колонны с породоразрушающим 55 инструментом и прекращения технологического процесса углубления скважины на длительное время (до сут).

Известные способы не могут быть применены в стволах большого диаметра (2б9 мм и более) из-за большой гидравлической нагрузки на пакер и опорный узел при создании перепадов давления на пакере. В настоящее время выход из поло) находят в забуривании для целей испытания опережающего ствола меньшего диаметра, что требует дополнительных затрат времени на его бурение и последующую расширку.

Известные способы требуют четкого взаимодействия трех служб, буровой, геофизической и тампонажной, действия которых должны быть скоординированы по времени, по техническим возможностям оборудования и квалификационному уровню исполнителей, что само по себе представляет достаточно сложную задачу.

Цель изобретения - упрощение и сокращение сроков определения пластового давления.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу определения пластового давления, включающему вызов притока пластового флюида из испытуемого пласта путем замены бурового раствора агентом меньшей плотности с последующей Зегистрацией восстановления давления, герметизируют кольцевое пространство скважины, замену бурового раствора агентом меньшей плотности осуществляют в колцевом пространстве, определяют избыточное давление, после чего разобщают полости скважины и буровой колонны, а пластовое давление определяют исходя из следующего соотношения:

PnA 01fH-P,,H-Pgj,j. , МПа, где - удельный вес бурового раствора, Т/м ; Н - глубина кровли пласта от

устья, м;

Ру - давление в кольцевом пространстве на устье после замены бурового раствора на агент меньшей плотности, МПа; 1 PgP - восстановленное давление

на устье кольцевого пространства после вызова притока, МПа.

Замена бурового раствора агентом меньшей плотности в кольцевом пространстве скважины, герметизированном на устье, разобщение полости скважины от полости буровой колонны и управление процессом определения плас тового давления через канал кольцевого пространства скважины позволяю исключить операции по предварительной подготовке и оценке состояния ствола скважины, выбора площадок дл установки пакера, исключает также пр менение комплекта испытательного ин струмента, позволяет выполнять определение пластового давления без подъема буровой колонны на дневную поверхность, упрощает организацию процесса определения, так как отпад ет необходимость в испо;1ьзовании, а следовательно, и в организации взаи модействия тампонажной и геофизичес кой служб, позволяет выполнять опре деление пластового давления в стволах скважин диаметром более 2б9 мм, для которых испытательный инструмен промышленностью не выпускаются (пре дельный диаметр выпускаемых по особым заказам пакеров большого размера равен 2kS мм) сокращает перерывы в технологическом цикле бурения и затраты времени на определение пластового давления до З-Ь ч вместо 35 сут при использовании известных способов. Определение пластового давления осуществляется следующим образом. В состав нижней части буровой колонны при ее сборке заблаговременно включают посадочное седло. По достижению требуемого забоя, после вскрытия объекта испытания или в любой нужный момент времени, углубление скважины прерывают, приподнимают долоть над забоем, кольцевое .пространство скважины герметизируют на устье. . . В кольцевое пространство обратной циркуляцией закачивают агент меньшей плотности, чем буровой раствор (например воду, облегченный раствор и т.п.)| при этом раствор, вытесняемый из скважины через буровую колонну отбирается в мернмки буровой установки, а в кольцевом пространстве на устье за счет разницы плотностей бурового раствора и закачиваемого аг;ента возникает избыточное давление. По достижении необходимой величины избыточного давления, в буровую колонну сбрасывают отсекатель потока, например клапан диафрагменного типа, фиксируют избыточное устьевое давление Р, в кольце перед посадкой клапана на седло. Разрядкой (ольцевого пространства понижают давление в скважине, при этом отсекатель потока разобщает полости скважины в буровой колонне, предупреждая переток бурового раствора и передачу гидростатического давления из полости бур.овой колонны в полость кольцевого пространства. Регистрируют появление притока из пласта в кольцевое пространство по наблюдениям на устье, при появлении притока (возбуждении пласта) закрывают выкидную задвижку и регистрируют восстановление давления в кольце, фиксируют восстановленное давление получают его обработкой кривой восстановления давления. Определяют репрессию (дифференциальное давление) в системе скважинапласт по формуле ЛРАифо,Р,-Р9ос. МПа. Определяют значение пластового давления по формуле РПЛ 0,01ггН-дР хифф, МПа, где JT - плотность раствора, т/м ; Н - глубина кровли пласта от устья, м. По окончании процесса определения пластового давления создают избыточное давление в буровой колонне для разрушения диафрагмы клапана отсекателя, закачкой бурового раствора в трубы вытесняют из кольцевого пространства агент меньшей плотности, а также принятые в скважину из пласта флюиды; при этом в кольцевом пространстве на устье известными приемами регулируют избыточное давление, чтобы предупредить безконтрольный приток из пласта; затем разгерметизируют кольцевое пространство, вносят коррективы в технологический процесс на основе полученной информации и продолжают работы по углублению скважины. В реализации способа возможно несколько.модификаций, целесообразность применения той или иной из которых диктуется горно-геологическими словиями, характеристиками оборуования и состоянием скважины. Наример, агент меньшей плотности можно располагать в любой части кольцевого пространства скважины, а зависимости, от требуемой эпюры воздействия на испытуемый интервал; регистрацию притока и восстановления 79 давления, кроме прямых наблюдений на устье,, можно осуществлять с помощью блока глубинных приборов, устанавливаемых в буровой колонне предварител но или сбрасываемых (спускаемых на тросе) на период испытания вместе с клапаном - отсекателем потока; отсекатель потока в сборе можно устанавливать в буровой колонке в процессе ее спуска, .например, при наличии в трубках кабельного токоподвода, препятствующего доставке отсекателя. -Пример 1. Скважина 1083 Котур-Тепе. Плотность бурового раствора 1,3 т/м. Ствол диаметром 0,22 м. Электробурение, трубы буриль ные с токоподводом, определение пластового давления серийными испытателями иcкjQючeнo ввиду набухания резиновой изоляции токоподвода в газонефтяной среде. Башмак промежуточной обсадной колонны на глубине. м. После углубления до отметки м в очередном рейсе на забой в нижней части буровой колонны под кабельными трубами установили отсекатель потока в сборе, спустили буровую колонну до глубины м, закрыли превентер, обратной цир уляцией в кольцевое пространство закачали 32 м воды до статического избыточного давления на устье ,5 МПа; открыли выкидную задвижку, давление в кольцевом пространстве понизили до 0,8 НПа, после чего зарегистрировали приток, закрыли задвижку, в течение 10 мин давление восстановилось до 1,2 МПа, зарегистрировано Pgoc МПа. Повторили операцию - приняли из пласта приток в 2 м в течение 4-х мин, затем выполнили второй закрытый период, в течение 15 мин давление на устье возросло от О до 1,2 МПа, при дальнейшем наблюдении не изменялось. Повторно зарегистрировано 2 МПа. Определили дифференциальное давление в системе скважина-пласт, йРмФФ 5,5-1,,3 МПа. Определили пластовое давление Pn 0,01 X 1,43X 2430- 4,,4 МПа для отметки м, соответствующей кровле вскрытого пласта. Избыточным давлением 10 МПа в буровой колонне срезали диафрагму отсе кателя потока и прямой промывкой при постепенном понижении противодавления в кольце на устье с 1,,0 МПа до О вытеснили воду из скважины буровым раствором. На работы по опреде 1 лению пластового давления затрачено f ч. На основе полученных данных выявлена возможность при дальнейшем углублении скважины понизить дифференциальное давление до 1,0-1,5 МПа и плотность бурового раствора до т/м соответственно, что обеспечило повышение механической скорости бурения на 50. Операции по определению пластового давления по мере углубления скважины 1083 до проектной отметки 368 м производились k раза, что позволило закончить скважину при общих показателях, на 30 превышающих рекордные, достигнутые ранее на этой площади. Пример 2. Скважина 25 Моижуклы. Ствол диаметром ЗЭ мм обсажен до глубины 800 м. Прогноз пластовых давлений по разрезу не. требуемой надежности ввиду cj/ юго геологического строения площади., по достижению отметки 1125 м зарегистрированы косвенные признаки, указывающие на вскрытие пласта с аномально-высоким давлением, однако измерение пластового давления известными способами было исключено ввиду отсутствия испытательного инструмента для ствола диаметром ЗЭ мм. Применяли предлагаемый способ. Закрыли превентер, закачали в кольцевое пространство воду до статического избь;точного давления ,65 МПа, сбросили в буровую колонну клапан-отсекатель (посадочное седло было включено в состав буровой колонны заранее). При разрядке давления в кольцевом пространстве до 0,2 НПа зарегистрировали ,6 МПа. Определили диф9 - ференциальное давление л.Рд/фф 1 ,650,,05 МПа и пластовое дав.пение ,01x1,2)1125-1,,93 МПа. Срезали диафрагму отсекателя,прямой промывкой вытеснили буровым раствором воду из кольцевого пространства и продолжили углубление скважины. На определение пластового давления затрачено 3 ч. Апробирование предлагаемого способа осуществлено на 12 объектах объединения Туркменнефть, характеризующихся различными геолого-техническими условиями, в интервалах глубин от ЗОО до 4800 м. Технико-экономический эффект от использования способа возникает за счет исключения операции по специ