Способ бурения скважин и компоновка для его осуществления

 

Способ и компоновка предназначены для строительства скважин в зонах поглощения промывочной жидкости. Цель - повышение надежности работы. Компоновка содержит долото, переводники буровой колонны и долота. В боковой поверхности переводника установлена разрушаемая мембрана, а ниже нее - седло и запорный элемент с центральными отверстиями. При бурении в зоне с поглощением запорный элемент забрасывают в буровую колонну. Повышением давления разрушают мембрану и часть потока направляют через боковое отверстие переводника. На забое происходит накапливание шлама и образование густой смеси шлама и раствора. Калибрующие элементы долота вдавливают твердые частицы шлама и смеси в стенку скважины и происходит закупоривание пор пласта, предотвращающее поглощение промывочной жидкости. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано для бурения скважин в зонах поглощения промывочной жидкости.

Известен способ бурения скважин, при котором с целью предотвращения поглощений промывочной жидкости путем снижения проницаемости пласта производят очистку стенок скважины от фильтрационной глинистой корки. При удалении корки со стенок скважины вновь открывается доступ для проникновения твердой фазы раствора в поровые каналы поглощающего пласта и тем достигается улучшение закупорки (кольматации) последних.

Компоновка для очистки стенок скважины включает долото, корпус, скребки или сопла.

Недостаток известного способа и компоновки заключается в малой надежности предотвращения поглощения промывочной жидкости. Это связано с тем, что очистка поверхности поглощающего объекта (стенки скважины) от глинистой фильтрационной корки производится с запаздыванием, после углубления забоя на высоту расположения скребков или сопел. В период времени углубления забоя на эту высоту известный способ и компоновка никак не способствуют предотвращению поглощения.

Известен способ бурения скважин, включающий вращение и осевую подачу компоновки с долотом и подачу промывочной жидкости из внутренней полости компоновки через долото на забой [1].

Известна компоновка для осуществления этого способа [2]. Она состоит из долота и переводника долота на буровую колонну, имеющего на боковой поверхности сквозной канал и средство его перекрытия и установленный в центральном канале переводника клапан с седлом и запорным элементом.

Недостаток известных способа и компоновки для его осуществления заключается в небольшой надежности работы в зонах с поглощением жидкости. Это объясняется тем, что калибрующие поверхности долота вдавливают в стенку скважины фильтрационную корку. Однако это снижает проницаемость пласта лишь незначительно, так как фильтрационная корка тонкая. В зонах интенсивного поглощения промывочной жидкости этот способ и компоновка особенно ненадежны и не предотвратят ухода промывочной жидкости.

Целью изобретения является повышение надежности работы в зонах поглощения промывочной жидкости путем снижения проницаемости пласта.

Для этого производят вращение и осевую подачу компоновки с долотом и подачу промывочной жидкости из внутренней полости компоновки через долото на забой, при этом в зоне поглощения промывочной жидкости часть потока жидкости из внутренней полости компоновки направляют в затрубное кольцевое пространство над долотом, а бурение продолжают путем чередования вращения с осевой подачей компоновки с ее вращением без осевой подачи.

Данная компоновка состоит из долота и переводников буровой колонны и долота. Переводник долота снабжен мембраной, установленной в его боковом отверстии, седлом с центральным отверстием, установленным в переводнике долота ниже мембраны, и запорным элементом седла с дросселирующим отверстием.

Техническим преимуществом предлагаемого способа и компоновки по сравнению с прототипом является накопление шлама, образование порции густой смеси шлама с раствором на забое, вдавливание шлама и смеси в стенку скважины и снижение проницаемости пласта. Общественно-полезным преимуществом является повышение надежности при строительстве скважин за счет предотвращения возможности поглощения промывочной жидкости.

Компоновка для бурения скважин состоит из переводника буровой колонны 1, долота 2 и его переводника 3. В боковом канале 4 переводника 3 укреплена разрушаемая мембрана 5. Внутри переводника 3 ниже мембраны установлено седло 6 с центральным отверстием 7. Компоновка имеет запорный элемент 8 с центральным отверстием 9 для установки на седло.

Способ бурения скважины заключается в следующем. Скважину бурят обычной технологией путем вращения о осевой подачи компоновки, а промывочная жидкость вытекает из насадок долота и поднимает на поверхность разрушенную породу (шлам). При подходе компоновки к зоне поглощения или в начале зоны поглощения часть потока промывочной жидкости направляют в боковое отверстие 4 переводника 3. Для этого в буровую колонну вводят запорный элемент 8, который под действием своей массы опускается на седло 6. При возобновлении циркуляции промывочной жидкости давление в переводниках 1 и 3 повышают до расчетного, после чего мембрана 5 разрушается. В результате этого часть жидкости поступает непосредственно на забой через отверстия 7 и 9 (соотношение потоков определяется расчетным или опытным путем), а другая часть - через отверстие 4. Из-за уменьшения поступления промывочной жидкости на забой шлам на забое начинает накапливаться и его верхний уровень поднимается к отверстию 4. Достигнув уровня отверстия 4, шлам подхватывается восходящим потоком и выносится на поверхность. При накоплении шлама на забое образуется густая смесь, которую калибрующие поверхности долота начинают вдавливать в стенку скважины (не только фильтрационную корку), надежно забивая поры ласта и снижая его проницаемость. Надежность определяется тем, что твердая фаза шлама имеет и более крупные частицы в большем количестве, чем твердая фаза в промывочной жидкости. Кроме того, густая смесь шлама и раствора на забое отделяет промывочную жидкость в скважине от вскрываемых долотом поровых каналов поглощающего пласта, предотвращая поглощение промывочной жидкости.

Накопление шлама в призабойной зоне снижает механическую скорость бурения, но позволяет решить основную задачу - безаварийную проходку интервала зоны поглощения промывочной жидкости.

Эксперименты показали, что подъему шлама до уровня отверстия 4 способствует и его закручивание из-за вращения компоновки. Чтобы облегчить подъем шлама до отверстия 4 и не допустить его чрезмерного уплотнения в интервале от забоя до отверстия, периодически производят остановку осевой подачи компоновки. Вращение же компоновки не останавливают. После проходки зоны поглощения компоновку поднимают и устанавливают в нее мембрану.

Предлагаемый способ и компоновка позволяют производить накапливание шлама и образование густой смеси в призабойной зоне в количестве, необходимом для вдавливания в стенку скважины и закупоривания пор пласта, что надежно предотвращает поглощение промывочной жидкости и связанные с этим осложнения при строительстве скважин.

Формула изобретения

1. Способ бурения скважин, включающий вращение и осевую подачу компоновки с долотом и подачу промывочной жидкости из внутренней полости компоновки через долото на забой, отличающийся тем, что в зоне поглощения часть потока промывочной жидкости из внутренней полости компоновки направляют в затрубное кольцевое пространство над долотом, а бурение продолжают путем чередования вращения компоновки с осевой подачей последней с вращением компоновки без осевой подачи.

2. Компоновка бурового снаряда для осуществления способа бурения скважин, включающая долото, переводник долота на буровую колонну, имеющий на боковой поверхности сквозной канал с выходом с затрубное пространство, средство перекрытия бокового канала и установленный в центральном канале переводника клапан с седлом и запорным элементом, отличающаяся тем, что запорный элемент выполнен с дросселирующим отверстием, а средство перекрытия сквозного бокового канала выполнено в виде разрушаемой мембраны.

РИСУНКИ

Рисунок 1