Способ определения сужения ствола скважины при бурении солевой толщи

 

1. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СУЖЕНИЯ СТВОЛА СКВАЖИНЫ ПРИ БУРЕНИИ СОЛЕВОЙ ТОЛЩИ, включающий шаблонирование ствола скважины, отличающийс f{ тем, что, с целью обеспечения возможности определения сформировавшейся зоны максимального сужения без остановки процесса бурения, в ходе каждого спуска долота для очередного долбления в процессе проработки интервала непрохождения регистрируют верхнюю и нижнюю границы зоны непрохождения и затраты времени на проработку одного метра, после чего определяют распределение глубин непрохождений долота в течение всего времени бурения и распределение суммы затрат времени на проработку одного метра ствола по глубине, по которым находят границы зоны максимального сужения . i 2. Способ ПОП.1, отличающийся тем, что доработку непро (О хождений осуществляют с постоянными величинами осевой нагрузки, скорости вращения долота и производительности насосов. .

. СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (И

g(g) Е 21 В 47/00

ГОсудАРстВенный комитет сссР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Ф

1 ь

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ - -.—.

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3520361/22-03 (22) 12. 10.82 (46) 23.07.84. Бюл. 9 27 (72) В.Д. Терентьев и А.А. Иихайленко (71) Южно-Уральское отделение Всесоюзного научно-исследовательского геологоразведочного нефтяного института (53) 622.241(088.8) (56) 1. Справочник инженера по бурению. Т. 1, M., "Недра", 1973, с. 45.

2. Коротаев Ю.П. Эксплуатация газовых месторождений. М., "Недра", 1975, с. 234-240 (прототип). (54) (57) 1. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СУЖЕНИЯ СТВОЛА СКВАЖИНЫ ПРИ БУРЕНИИ СОЛЕВОЙ ТОЛЩИ, включающий шаблонирование ствола скважины, о т л и ч а ю щ и йс л тем, что, с целью обеспечения воэможности определения сформировавшейся эоны максимального сужения без остановки процесса бурения, в ходе каждого спуска долота для очередного долбления в процессе проработки интервала непрохождения регистрируют верхнюю и нижнюю границы зоны непрохождения и затраты времени на проработку одного метра, после чего определяют распределение глубин непрохождений долота в течение всего времени бурения и распределение суммы затрат времени на проработку одного метра ствола по глубине, по которым находят границы зоны максимального сужения.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю - +

Q шийся тем, что доработку непрохождений осуществляют с постоянными величинами осевой нагрузки, скорости вращения долота и производительности насосов. ма

1104248

Изобретение относится к области бурения скважин в геологически сложных условиях, а именно к способам обнаружения сужения ствола — уменьшения диаметра скважины в процессе бурения преимущественно в солевой толще, и может быть использовано в нефтегазовой промышленности, геологии, горном деле и при бурении скважин в других отраслях народного хо- 10 зяйства.

Известен способ определения фактического диаметра скважины, основанный на применении специального геофизического прибора, например I5 каверномера или профилемера. Способ заключается в том, что процесс бурения прекращают, а в скважину спускают геофизический прибор и производят

1 .замеры диаметра ствола, по которым судят об отклонениях от номинала в момент замера.. Если при этом скорость сужения ствола мала — не превышает, например, 1 — 1,5 мм/сут, то такое уменьшение диаметра сразу 25 после подъема бурового инструмента прибор не фиксирует. Тогда вводят дополнительную операцию — ожидают, когда сформируется достаточное сужение ствола., B это время скважина находится в простое (1) .

Основной недостаток указанного способа заключается в том, что регистрируют лишь поздние затухающие эта пы сужения ствола, так как в боль35 шинстве случаен имеет место разрыв времени между бурением солевой толщи до ее подошвы и геофизическими исследованиями потому, что эти два про40 цесса не совмещают во времени. В результате наиболее информативные начальные этапы сужения ствола, имею щие максимальную скорость сужения, теряются безвозвратно. По этой при45 чине интервал уменьшения диаметра ствола и особенно зону максимального сужения нельзя выделить уверенно с необходимой точностью. Для повышения надежности и точности увеличивают промежуток времени между прекра50 щением бурения и геофизическим замером, что увеличивает простой скважины.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является спо55 соб обнаружения сужения ствола, вклю. чающий шаблонирование скважийы. Способ заключается в спуске в скважину на проволоке груза-шаблона определенного диаметра, с помощью которого обнаруживают твердые отложения солей на стенках скважины (2) .

Однако при помощи известного способа регистрируют лишь верхнюю гра-, ницу интервала сужения, так как дальше шаблон не пройдет. По этой причине интервал уменьшения диаметра и зону максимального сужения ствола обнаружить нельзя. Кроме того, грузшаблон может застрять в сужении ство. ла, произойдет обрыв проволоки, на которой его спускают, что вызовет не. обходимость аварийных работ в скважине. На время производ(.тва шаблонирования процесс бурения прекращают, т.е. известный способ ведет к снижению скорости строительства скважины.

Целью изобретения является обеспечение возможности определения сформировавшейся зоны максимального сужения без остановки процесса бурения.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения сужения ствола скважины при бурении

1 солевой толщи, включающему шаблонирование ствола скважины, в ходе каждого спуска долота для очередного долбления в процессе проработки интервала непрохождения регистрируют верхнюю и нижнюю границы зоны непрохождения и затраты времени на проработку одного метра, после чего определяют распределение глубин непрохождений долота в течение всего времени бурения и распределение суммы затрат времени на проработку одного метра ствола по глубине, по которым находят границы зоны максимального сужения.

При этом проработку непрохождений осуществляют с постоянными величинами осевой нагрузки, скорости вращения долота и производительности насосов.

На фиг 1 изображен график распределения непрохождений долота по глубине залегания солевой толщи в течение времени ее бурения; на фиг. 2 — график изменения суммарного количества непрохождений долота по глубине залегания солевой толщи; на фиг. 3 — график изменения суммарных затрат времени на проработку 1 м сужения ствола по глубине залегания солевой толщи.

Сущность способа заключается в следующем.. 1104243

Для шаблонирования используют буровое долото, опускаемое на бурильной колонне на забой для продолжения процесса бурения скважины. Так как в процессе предыдущих долблений 5 буровое долото формирует в солевой толще ствол номинального диаметра, то при каждом последующем спуске бурового инструмента на забой все отклонения в сторону сужения ствола фиксируют как непрохождение долота.

При непрохождении долота производят проработку в интервале сужения ствола. Проработку, т.е. фреэерование, срезание сужения ствола, кото- 15 рое сформировалось со времени предшествующего бурения этого интервала солевой толщи или предыдущего непрохождения, начинают там, где долото останавливается, не проходя дальше 20 свободно в скважину. При этом фиксируют глубину непрохождения и время, которое затрачивают на проработку

1 м сужения ствола при каждом спуске долота на забой для продолжения углубления скважины. По мере углубления скважины интервалы сужения ствола смещаются, концентрируясь вокруг зоны максимального сужения, а скорость сужения и, следовательно, его З0 величина изменяются. Поэтому при каждом непрохождении долота фиксируют разные глубины границ сужения ствола и разные затраты времени на 1 м проработки при различной величине суже- З5 ния. Увеличение сужения ствола пропорционально увеличению объема породы, среэаемой при проработке. Время, затрачиваемое на проработку 1 м сужения ствола, также пропорционально 40 объему срезаемой породы. Следовательно, величина сужения ствола пропорциональна затратам времени на проработку 1 м сужения. В результате при увеличении сужения ствола на 4 каком-либо его участке фиксируют увеличение затрат времени на проработку 1 м на этом участке.

Для сохранения пропорциональности используют то, что проработку сужения ствола осуществляют с заданными и постоянными для всех спусков бурового инструмента параметрами режима проработки, а именно осевой нагрузкой на долото, скоРостью вращения долота, производительностью буровых насосов.

Для сохранения естественной конфигурации ствола, обусловленной его сужением, применяют буровой раствор, нерастворяющий солевые стенки ствола, Способ реализуется следующим об- разом.

Вскрывают кровлю солевой топщи и осуществляют процесс дальнейшего углубления скважины. Буровое долото на бурильной колонне спускают на забой для очередного долбления. На некоторой глубине в интервале вскрытой части солевой толщи буровой инструмент не проходит дальше свободно в " скважину. Регистрируют календарное время, глубину начала непрохождения и его порядковый номер. Производят проработку всего интервала непрохождения долота, при этом фиксируют затраты времени на проработку 1 м по глубине. По окончании интервала непрохождения долота проработку прекращают, фиксируют глубину нижней границы непрохождения, далее спускают долото на забой и продолжают бурение скважины. После окончания долбления производят подъем бурового инструмента,меняют отработанное долото на новое, повторяют операцию спуска бурового инструмента на очередное долбление и снова фиксируют те же данные, а именно календарное время, глубину начала непрохождения, его порядковый номер, затраты времени на l м проработки и глубину нижней границы непрохождения долота.

Аналогично осуществляют каждый последующий спуск бурового инструмента в течение бурения всей солевой толщи. При этом непрохождение долота может иметь место не в каждом спуске бурового инструмента, так как скорость сужения солевой толщи, представленной, например, каменной солью, не более 1-1,5 мм/сут, и необходимо 5-7 сут для формирования сужения, достаточного для непрохождения долота.

В таких спусках фиксируют нулевые данные. Все проработки осуществляют с заданными и постоянными параметрами режима, а именно осевой нагрузкой на долото, скоростью вращения долота и производительностью буровых насосов.

Для бурения солевой толщи применяют буровой раствор, нерастворяющий солевые стенки ствола, например рассол, соответствующий солевой толще по химическому составу, или

1104248 полисолевой раствор, или раствор на углеводородной основе.

Затем обрабатывают полученные данные и строят три графика. На первом графике по вертикальной оси отклады- 5 вают глубину начала и конца интервала каждого непрохождения долота, а по горизонтальной оси — календарное время этих непрохождений долота. Получают график распределения непрохождений долота по глубине солевой толщи в течение времени ее бурения.

На второй графике по вертикальной оси откладывают глубину рассматриваемого сечения солевой толщи, а по горизонтальной оси — сумму непрохождений долота на этой глубине и за все время бурения солевой толщи. Получают график изменения суммарного количества непрохождений долота по глубине залегания солевой толщи за все время ее бурения. На третьем графике по вертикальной оси откладывают глубину рассматриваемого сечения солевой толщи, а по горизонтальной — сумму затрат времени на проработку 1 м на этой глубине за все время бурения солевой толщи. Получают график изменения суммарных затрат времени на проработку 1 м по глубине залегания 30 солевой толщи за время ее бурения.

По этим графикам судят о местоположении интервала сужения ствола в солевой толще, о местоположении зоны максимального сужения и об их изменении и перемещении по глубине в течение бурения солевой толщи.

Пример. В разведочной скважине Р 520 Нагумановской площади Орен40 бургской области проводили обнаружение сужения ствола. Промежуточную обсадную колонну диаметром 324 мм спустили на глубину 2003 м, перекрыв обваливающиеся надсолевые отложения.

Из-под колонны бурение продолжили долотами диаметром 295 мм. Для бурения использовали полисолевой буровой раствор на основе гидрогеля магния с общей минерализацией 270 г/л, плотностью 1,35 г/см и регулируемои

50 водоотдачей. Кровлю солевой толщи, представленной каменной солью с пропластками ангидрида, вскрыли на глубину 2479 м. В процессе бурения солевой толщи в интервале 2479-4370 м S зарегистрировали 24 непрохождения долота. данные о которых представлены в табл. 1.

Проработку непрохождений долота осуществили DDTDDHbIM способом со следующими параметрами режима проработки: осевая нагрузка 10 т, скорость вращения долота 70 об/мин, производительность буровых насосов

35-36 л/с.

Используя данные табл. 1 и затраты времени на проработку 1 м, составили табл. 2, в которой показаны порядковые номера непрохождений долота и затраты времени на проработку 1 м, а также их суммарные значения в течение всего времени бурения солевой толщи на соответствующи." глубинах через каждые 50 м(интервал, равный

50 м, приняли для уменьшения расчетов).

По данным табл. 1 построили график на фиг. 1, по данным табл. 2 построили графики на фиг. 2 и 3. Из графика на фиг. 1 выяснили, что в течение всего времени бурения солевой толщи сужение ствола перемещалось по глубине и к моменту перекрытия солевой толщи обсадной колонной верхняя граница интервала сужения ствола сместилась с 2645 м до 3600 м, а нижняя граница сужения достигла глубины 4370 м. По графику на фиг. 2 установили, что границы сужения ствола соответствуют интервалу 2650-4350, а ориентировочные границы зоны максимального сужения — 3500-4000 м.

По графику на фиг. 3 подтвердили границы интервала сужения 26504350 м и установили точные границы зоны максимального сужения на 36003800 м. Сделали заключение о том, что особую опасность для безаварийного состояния скважины в процессе ее дальнейшего бурения представляет интервал 3600-3800 м.

Использование предлагаемого способа обеспечивает по сравнению с извест. ными следующие преимущества: повышение эффективности обнаружения интервала сужения и зоны максимального сужения ствола в процессе бурения; снижение аварийности буровых работ в сложных горногеологических условиях; полное устранение затрат времени на проведение исследований по обнаружению сужения ствола скважины, так.1 104248

Т и блица 1

Интервал непрохождения долота, м

Порядковый номер непрохождения долота

Дата непрохождения долота

Глубина начала непрохождения долота, м

Глубина окончания непрохождения долота, м

2645-2670

2855-3055

3100-3150

3570-3608

3640-3687

3710-3794

2645

2670

2855

3055

3150

3100

3608

3570

3687

3640

3794

3710

3700-3780

3780

3700

3839

3657

3657

3871

3800

3655

3900

3800

3480

3500

3934

3909

3460

3981

4020

3530

1 5

4088

4151

3650

3680

4276

3680

3740

363.0

10. 04.82

19 как в предпагаемом способе исследова. ния совмещены с процессом бурения; увеличение коммерческой скорости бурения, т.е. увеличение производительности труда на 2-3X

08.12.81

19.12.82

22.12.81

17.01.82

23.01.82

30.01.82

03.02.82

08.02.82

12.02.82

27.02.82

28.02.8?

03.03.82

03.03.82

07.03.82

14.03.82

23.03.82

02.04.82

03.04.82 исключение применения геофизической техники для исследований.

Применение предлагаемого способа не требует дополнительных капиталь5 ных затрат.

3657-3839

3657-3871

3655-3800

3800-3900

3480-2500

3909-3934

3460-3981

3530-4020

4088-4151

3630-3680

3680-4276

3630-3740

1104248

20

4300

4373

3630

3740

3630

3740

3600

4000

4000

4370

4000-4370

Сумма непрохождений долота

0,087

0,087

2650

2700

2756

О

2800

2850

О, 025

0,027

0,025

0,027

2900

2950

0,03

0,03

3000

0,03

0,03

3050

0,017

0,017

3100

0,02

0,02

3150

О °

3200

3250

3300

3350

Глубина, м

10.04.82

16.04.82

21. 04. 82

29.04.82

30.04.82

Порядковые номера непрохождений долота

Затраты времени на проработку 1 м при каждом непрохождении долота, ч/м.

Продолжение табл. I

4300-4373

3630-3740

3630-3740

3600-4000

Таблица 2

Сумма затрат времени на проработку 1м

1104248

Продолжение таблицы 2.

3400

3450

3500

12,14

14,15

4,14,15,23

0,1; 0,015

0,0f7; 0,031

0,115

0,048

0,095

3550

3600

3650

0,355

3700

0,346

3750

9 0,364

3800

О, 195

3850

6 0,129

3900

0,104

14, 15, 18) 23

3950

4 0,089

3 0,062

15, 18,?"

18, 24

13,18,24

4000

4050

2 0,069

0,015; 0,054

4100

13, 18,24

4150

4200

4250

4300

4350

4,14,15,17,19

21,22,23

7,8,9,10,14,15

18, 19,21,22,23

6,7,8,9,10,14

15,18,23

8,9,10,14,15,18, 23

9, 11,14, 15, 18, 23

11, 14, 15, 18, 23

18, 24

18, 24

17,24

17,24

0.,024; 0,02; 0,033; 4

0,018

0,119; 0,018; 0,035;

0,095; 0,017; 0,033;

0,018; 0,02

0,028;0,013;0,028;

0,077;0,03;0,04;

0,025; 0,03

0,119; 0,03; 0,015;

0,028; 0,08; 0,03

0,02; 0„019; 0,023

0,013; 0,028; 0,077;

0,015; 0,031; Oj013;

0,018

Оэ028; Оэ024; 0,013;

0 033 0,015; 0,016

0,02; 0,015; 0,03;

0,021; 0,018

0,012; 0,035; 0,022;

0,02

0,031; 0,013; 0 018

0,030; 0,013; 0,044

0,027; 0,012; 0,042

0 013 0 054

0,013; 0,054

0 017 0,045

0,017; 0,045

3 0,087

3 0,081

2 0,067

2 0,067

2 0,062

2 0,062

1104248

k Бю

50 !Ю

Нолеи0орное 1!yeva, сугп

Фиг.!

4 с

ФЬЮ.

ФЯО о а! azusae

Р 5 Р6 Гуашей МММй% ЙйчФйВ й! с ни мифам Ю ""Ч "

Фи@ 8 ФаЯ

BHHHIIH Заказ 5175/22

Тираж 565 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород. ул. Проектная, 4