Способ бурения скважины в осложненных условиях

 

Изобретение относится к горной промьшшенности и позволяет повысить надежность предовращения газопроявлений и поглощений бурового раствора (БР) при вскрытии мощных газовых пластов с аномально-высокими пластовыми давлениями (ЦЦ).Вскрывают кровлю продуктивного пласта. Насосами подают в скважину БР, плотность которого рассчитана по ПД в кровле продуктивного пласта. Бурение ведут до глубины , значение которой определяют по формуле: - dj h; +APf + -н 0,1i. h. - ГР, :СО,1У; - d.- h „, где Н; - глубина расчетного rlCl(L уровня определения и перемещения части утяжелителя БР (допустимая глубина бурения) в рассматриваемом интервале продуктивной толщи (РИПТ), м; Р - ПД в кровле РИПТ, кгс/см ; - допустимая величина прёвьшения гидростатического давления над ПД в пределах РИПТ, кгс/см ; «rf; - градиент ПД в пределах РИПТ, кгс/см -м; h - глубина кровли продуктивной толщи или кровли РИПТ, м; - плотность бурового раствора вРИПТ, г/см ; 1-1 Ц - суммарное гидростатическое давление БР до кровли продуктивной толщи или кровли РИПТ, кгс/см ; мйкс максимальная проходка на долото в продуктивной толще, м. На глубине Н J- в колонну бурильных труб включают забойный сепаратор для уменьшения плотности БР ниже глубины установки сепаратора. Интервал, ограниченный кровлей продуктивного пласта и глубиной Н , бурится на БР с наибольшей плотностью. Глубина Н- - одновременно является кровлей следующего РИПТ. Рассчитывается плотность БР в пределах этого РИПТ. Аналогично определяются границы нижележащих интервалов продуктивной толщи и плотности БР в каждом интервале. 1 з.п. ф-лы, 5 табл. с (Л to 00 4i 00 СО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (50 4 Е 21 В 21/00, 1З,", 13 p$ л, ;„

i (!

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМЪ(СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3886091/22-03 (22) 12.04.85 (46) 23.12.86. Бюл. Р 47 (71) Волго-Уральский научно-исследовательский и проектный институт по добыче и переработке сероводородсодержащих газов (72) А.Э.Крист, С.В.Соломенников, B.Ä.Tåðåíòüåâ, Б.А.Коснырев и M.Ã.Móõàìåòîâ (53) 622.243-53 (088.8) (56) Мамаджанов У.Д. и др. Заканчивание газовых скважин. — M. Недра, 1979, с.89-109.

Михеев В.Л. Технологические свойства буровых растворов. — M.:

Недра, 1979, с.158. (54) СПОСОБ БУРЕНИЯ СКВАЖИНЫ В ОСЛОЖНЕННЫХ УСЛОВИЯХ (57) Изобретение относится к горной промышленности и позволяет повысить надежность предовращения газопроявлений и поглощений бурового раствора (БР) при вскрытии мощных газовых пластов с аномально-высокими пластовыми давлениями (ПД).Вскрывают кровлю продуктивного пласта. Насосами подают в скважину БР, плотность которого рассчитана по ПД в кровле продуктивного пласта. Бурение ведут до глубины, значение которой определяют по формуле: Н = (Р - d; h; +6P; +

+ 0,111, h, —, Р, 1: (0,1 1. — d;)f—

„„SU„„12?8439 A 1 — h „,,,где Н вЂ” глубина расчетного уровня определения и перемещения части утяжелителя БР (допустимая глубина бурения) в рассматриваемом интервале продуктивной толщи (РИПТ), м; P — ПД в кровле РИПТ, кгс/см ; лР. — допустимая величина превышения гидростатического давления над ПД в пределах РИПТ, кгс/см ; Ф; — градиент ПД в пределах РИПТ, кгс/см -м;

h — глубина кровли продуктивной толщи или кровли РИПТ, м; 1; — плотность бурового раствора в РИПТ, г/см ;

i-1 Р„т — суммарное гидростатическое давление БР до кровли продуктивной толщи или кровли РИПТ, кгс/см ;

h, — максимальная проходка на долото в продуктивной толще, м. На глубине Н; в колонну бурильных труб включают забойный сепаратор для уменьшения плотности БР ниже глуби- 1Я ны установки сепаратора. Интервал, к) ограниченный кровлей продуктивного (,ф пласта и глубиной Н, бурится на БР >ф

1 У с наибольшей плотностью. Глубина Н.

1 одновременно является кровлей следу- цр ющего РИПТ. Рассчитывается плотность

БР в пределах этого РИПТ. Аналогично определяются границы нижележащих интервалов продуктивной толщи и плотности БР в каждом интервале. 1 з.п. ф-лы, 5 табл.

1278439

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к бурению газовых скважин с регулированием гидростатического давления в стволе скважины, и может быть использовано 5 при вскрытии пластов большой мощности с аномально-высокими пластовыми давлениями (АВПД) .

Цель изобретения — повышение надежности предовращения газопроявлений и поглощений бурового раствора при вскрытии мощных газовых пластов с АВПД.

В скважину подают с помощью наземных насосов буровой раствор, плотность которого рассчитана попластовому давлению в кровле продуктивного пласта.с АВПД по известному соотношению

1-1

5 Р— гав

10КР

Л

25

Мi

Величина аР. выбирается иэ усло1 вия минимизации величины превышения

30 гидростатического,цавления над пластовым в прецелах продуктивной толщи, т.е. аппроксимации пинии пластового давления с учетом коэффициента превышения гидростатического давления над пластовым.

1 где Р— пластовое давление в кровле продуктивного пласта, кгс/см ; — 0,1 2...

Величина ьР достигает действи1 тельной величины давления бурового раствора только при определении глубины установки последнего забойного сепаратора.

На глубине Н„ в колонну бурильных труб включают забойный сепаратор (сепараторы) для уменьшения плотности бурового раствора. Выбрасывая вьще55 ленную иэ бурового раствора, движущегося по трубному пространству, часть утяжелителя в эатрубное пространство, забойный сепаратор (сепа(2) асс > где H.

P.

1 где 11 — плотность бурового раствора, г/смз .

К вЂ” коэффициент превышения гидростатического давления над пластовым;

P — пластовое давление в кровле пл продуктивной толщи или в кровле рассматриваемой части продуктивной толщи, кгс/см Н вЂ” глубина залегания кровли продуктивной толщи или кровли рассматриваемой части продуктивной толщи, м.

На этом буровом растворе вскрывают кровлю продуктивного пласта и ведут бурение до глубины, значение которой определяют с учетом допустимой величины превышения гидростатического давления над пластовым по следующей зависимости:

Р Ь Р 0 1 Ь Е Р глубина расчетного уровня отделения и перемещения части утяжелителя бурового раствора (допустимая глубина бурения) в рассматриваемом интервале, м; пластовое давление в кровле продуктивной толщи или в кровле рассматриваемого интервала продуктивной толщи,1 кгс/см ; допустимая величина превышения гидростатического давления над пластовым в рассматриваемом интервале продуктивной толщи, кгс/см ; градиент пластового давления в рассматриваемом интервале продуктивной толщи, кгс/cM - М; глубина кровли продуктивной толщи или кровли рассматриваемого интервала продуктивной толщи,, м; плотность бурового раствора в рассматриваемом интервале продуктивной толщи, г/см ; суммарное гидростатическое давление бурового раствора до кровли продуктивной толщи или кровли рассматриваемого интервала продуктивной толщи, кгс/см ; максимальная проходка на долото в продуктивной толще, Величину ьР в рассматриваемом

1 интервале можно определить, например, по зависимости Р = Р(К вЂ” 1) + Р(К вЂ” 1) i, (3) 127843

Продолжение таб

580

4800

640

5500

Зависимость градиентов пластового

1Р давления по интервалам глубин представлена в табл. 2. Таблица 2

3840-4300

4800-4300

5500-4800

0,0891

0,0280

0,0857 Таблица 3

Диаметр обсадной колонны м

Глубина (интервал) спуска ко- лонны м

630

426

1600

339,7

244,5

193,7

139,7к 177,8

3800

4300

Таблица1 50

4200-4800

Глубина скважины, м

Пластовое давление, кгс/см

5500 раторы) сохраняет значение плотности раствора в трубном и затрубном пространстве выше глубины своей установки и уменьшает значениеплотности раствора в трубном и затрубном про- 1 странстве ниже глубины своей установки, При использовании нескольких сепараторов изменение плотности бурового раствора осуществляется одновременно на различных глубинах.

Так как в йроцессе бурения забойный сепаратор перемещается вместе с колонной бурильных труб вниз, увеличивается высота столба бурового раствора и, следовательно, возраста- 15 ет величина гидростатического давления. Для того, чтобы в процессе бурения не произошло превышения пластового давления сверх допустимой величины, при определении интервала включения забойного сепаратора учитывается максимальная проходка на долото в продуктивной толще.

Интервал, ограничиваемый кровлей продуктивного пласта (верхняя грани- ца) и глубиной Н (нижняя граница), 1 условно определяется как первый расчетный интервал. Бурится этот интервал на буровом растворе с наибольшей плотностью. зр

Глубина Н; одновременно является кровлей следующего (второго) интервала продуктивной толщи. Для этой кровли рассчитывают плотность бурового раствора по той же формуле (1), 3S определяющей условие недопущения газонроявления из кровли продуктивного пласта.

Нижняя граница второго интервала определяется по формуле (2), исходя 4р из условия недопущения превышения гидростатическбго давления над пластовым сверх допустимой величины, определяемой эмпирически или расчетным путем для каждого месторождения.

Зависимость пластового давления от глубины скважины представлена в табл. 1 (проектная глубина скважины 5500 м).

Интервал глубин, Градиент пластом вого давления, кгс/см . м

Если кровля продуктивного пласта залегает на глубине 43840 м, а подо" шва — на глубине 5500 м, принята следующая конструкция скважины, представленная в табл. 3.

525

3840

566

4300

Плотность бурового раствора при бурении в различных интервалах представлена в табл. 4.

1278439

Таблица 4

Интервал глубины, Плотность буровом го раствора, г/см

3800-4300

4800-4300

5500-4800

1,36

1,26

10 КР„ у щ

1 Н

30 где К вЂ” коэффициент превышения гидростатического давления над пластовым (регламентируется нормативными документами).

В данном случае К = 1 04 тогда

1,42 г/см, т,е. для предотвращения поступления газа из кровли продуктивной толщи плотность бурово40 го раствора должна быть равна 1, 42 г/см .

Практикой бурения установлено, что при превышении гидростатического давления над пластовым на

100 кгс/см начинается поглощение

45 бурового раствора.

Определяют глубину бурения на буровом растворе плотностью 1 42 г/см, т.е. глубину установки первого забойного сепаратора, по формуле (4), учитывая, что максимальная проходка на долото при бурении по продуктивной толще составляет 40 м (dP при1 нимают равной 45 кгс/см ). 55

При Н, = 4270 м с глубины 4270 м

s колонну бурильных труб включают устройство для снижения плотности

Из приведенных в табл. 4 данных видно, что продуктивную толщу перекрывают при обсадных колоннах, диаметром 244,5, 193,7,и 139,7 177,8, т.е. через каждые 460-700 м спускается обсадная колонна с целью пре- 20 дотвращения черезмерного превышения гидростатического давления над пластовым и обеспечения возможности снижения плотности бурового раствора по мере углубления ствола скважины.

Плотность бурового раствора для вскрытия кровли продуктивного пласта определяют по формуле (1): бурового раствора„ при максимальной проходке на долото, которая составляет 40 м, устройство будет находиться не ниже 4310 м. Глубину 4310 м можно условно назвать кровлей следующей части продуктивной толщи.

Определяют минимально допустимую плотность бурового раствора по пластовому давлению на глубине 4310 м.

Пластовое давление на глубине 4310 м определяют по формуле (3): Р „,з„, 566, 3 кгс/см .

Определяют минимально допустимую плотность бурового раствора на глубине 4310 м: Д = 1,37 г/см .

Из расчета следует, что плотность бурового раствора с помощью забойного сепаратора должна быть снижена до 1,37 г/см .

Определяют глубину бурения на буровом растворе плотностью 1,37 г/см .

Если aP< = 100 кгс/см, достаточно установить только два сепаратора, т.е. аР придают значение, равное давлению поглощения. Тогда Н

4760 м.

С учетом максимальной проходки на долото, равной 40 м, бурить на растворе плотностью 1 37 г/см можно до глубины 4800 м.

Определяют минимально допустимую плотность бурового раствора на глубине 4800 м: Р „„= 580 кгс/см (из исходных данных); у =1,26 г/см .

Так как превышение гидростатического давления бурового раствора над пластовым достигает давления поглощения (100 кгс/см ), дальнейшее бурение продолжают только после обсаживания вскрытого интервала продуктивной толщи обсадной колонной.

Предлагаемый способ позволяет осуществить бурение интервала 3840—

4800 м без промежуточного перекрытия

4 интервала 3840-4300 м обсадной колонной, следовательно, появляется возможность существенно упростить конструкцию скважины. .Бурение скважины после спуска потайной колонны в интервалах 3700—

4800 м осуществляется .на буровом растворе плотностью 1,26 г/см .

Гидростатическое давление на глубине 5500 м составляет Р„., 693 кгс/см . Пластовое давление на глубине 5500 м составляет

640 кгс/см . Превышение гидростатического давления над пластовым сос1278439 тавляет 53 кгс/см, что допустимо, а,следовательно, поглощения не наступит.

Предлагаемая конструкция скважины представлена в табл. 5.

1. Способ бурения скважины в осложненных условиях, включающий регулирование противодавления на пласт путем изменения плотности бурового раствора, о т л и ч а ю щ н и с я тем, что, с целью повышения надежности предотвращения гаэопроявлений и поглощений бурового раствора при колонны 1 вскрытии мощных газовых пластов с аномально-высокими пластовыми давлениями, изменение плотности бурбвого раствора осуществляют одновременно на,раэличных глубинах, которую определяют из следующего соотношения:

Диаметр колонны, мм

426

1600

324

i-1

Р, —, h + лР + Од1 и ; — CPдст

0,17;

10 he i

244,5 .

193,7

139,7r 177,8

3800

3700-4800 где Н вЂ” начальная глубина интервала 1 (ступени) уменьшения -плотности раствора, м;

Р. — пластовое давление в кровле

t продуктивной толщи или в кровле рассматриваемого интервала продуктивной толщи, KrC/ b1

30 аР " допустимая величина превышения гидростатического давления над пластовым в рассматриваемом интервале продуктивной толщи, кгс/см2; ц — градиент пластового давле- .

1 ния в рассматриваемом интервале продуктивной толщи, кгc/ñì - м; — плотность бурового раство1 ра в рассматриваемом интервале продуктивной толщи, z,/ M3 е

I-1 1 Р— суммарное гидростатическое гс1 давление бурового раствора до кровли продуктивной толщи или кровли рассматриваемого интервала продуктивной толщи, кгс/см ;

h — максимальная проходка на

Макс долото в продуктивной толще, м.

2. Способ по п.1, о т л и ч а þ— шийся тем, что изменение плотности осуществляют сепарацией растворов путем установки по глубине .забойных сепараторов. Тираж 548 Подписное г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5500

Произв.- полигр. пр-тие, Таким образом, при использовании пятиколонной конструкции скважины вместо шестиколонной, предусмотренной проектом на проводку скважин, отпадает необходимость спуска колонны диаметром 399,7 мм на глубину

3800 м, составляемой иэ импортных труб, уменьшаются диаметры предыдущих технических колонн, следовательно, снижается расход металла.

Для бурения под меньшие диаметры колонн потребуются меньшие диаметры долот, проходка которых может быть существенно большей при прочих равных условиях.

Вес колонны диаметром 399,7 мм, спускаемой на глубину 3800 м, согласно прочностному расчету составляет

358954 кг стали марки SM-90SS-U.

Использование предлагаемого способа бурения скважины в осложненных условиях по сравнению с известным обеспечивает предотвращение газопроявлений и поглощений бурового раствора в продуктивном пласте; упрощение и облегчение конструкции скважины; улучшение показателей работы долота (проходка и механическая ,скорость бурения); сохранение коллекторских свойств продуктивного пласта, и сокращение срока строительства скважины.

ВНИИПИ Заказ 6812/27

Формула из обретения