Способ бурения скважины

 

Изобретение относится к буровой технике и технологии сооружения скважин, а именно к способам бурения глубоких разведочных скважин в неизученном геологическом разрезе и может быть использовано при бурении горных пород, содержащих пласты с аномально низким пластовым давлением в зонах высокотемпературных магматических очагов. Сущность изобретения: способ бурения скважины включает бурение горных пород под стационарную обсадную колонну, спуск съемной обсадной колонны, обвязку съемной и стационарной обсадной колонн, бурение опережающего ствола, при этом башмаки стационарной и съемной обсадных колонн устанавливают на разных глубинах, стационарной - ниже статического уровня жидкости в стволе, съемной - выше, а операции углубления опережающим стволом, при вскрытии высокотемпературных горизонтов горных пород, осуществляют при постоянном закачивании промывочной жидкости по межколонному пространству между съемной и стационарной обсадными колоннами в зону выше статического уровня. 3 ил.

Изобретение относится к буровой технике и технологии сооружения скважин, а именно к способам бурения глубоких разведочных скважин в неизученном геологическом разрезе и может быть использовано при бурении горных пород, содержащих пласты с аномально низким пластовым давлением в зонах высокотемпературных магматических очагов.

Известен способ бурения скважины с обратной призабойной (внутренней) циркуляцией для проходки скважины с полным поглощением промывочной жидкости [1] Недостаток заключается в том, что при бурении скважины по этому способу возникновение знакопеременных нагрузок в процессе расхаживания снаряда приводит к преждевременному износу бурильной колонны и протиранию обсадных колонн, к созданию аварийных ситуаций, особенно в высокотемпературных поглощающих горизонтах. Кроме того, парообразование на границе раздела сред жидкость-пар (статический уровень в стволе) существенно затрудняют ведение спускоподъемных операций буровой бригадой и ведет к ухудшению экологической обстановки в месте бурения.

Известен способ бурения скважины, включающий бурение под стационарную обсадную колонну, спуск стационарной обсадной колонны, спуск на эту же глубину съемной защитной обсадной колонны, обвязку съемной и стационарной обсадных колонн, бурение опережающего ствола [2] Недостатком указанного способа бурения скважины является ненадежность процесса бурения опережающим стволом в высокотемпературных низконапорных поглощающих горизонтах горных пород, в частности при спускоподъемах и смене долот из-за парообразования на границе раздела сред жидкость-пар (статический уровень в стволе).

Цель изобретения повышение надежности процесса бурения опережающим стволом в высокотемпературных низконапорных поглощающих горизонтах горных пород. Цель достигается тем, что в способе бурения скважины, включающем бурение под стационарную обсадную колонну, спуск стационарной обсадной колонны, спуск съемной обсадной колонны, обвязку съемной и стационарной обсадных колонн, бурение опережающего ствола, башмаки стационарной и съемной обсадных колонн устанавливают на разных глубинах, стационарной ниже статического уровня жидкости в стволе, съемной выше, а операции углубления опережающим стволом при вскрытии высокотемпературных горизонтов горных пород осуществляют при постоянном закачивании промывочной жидкости по межколонному пространству между съемной и стационарной обсадными колоннами в зону выше статического уровня.

На фиг. 1 показана схема выполнения способа бурения скважины в процессе смены долота; на фиг. 2 выполнение способа бурения скважины в процессе ведения спускоподъемных операций; на фиг. 3 схема выполнения способа бурения скважины в процессе бурения.

Способ бурения скважины осуществляется следующим образом.

Ведут бурение в низконапорных поглощающих горизонтах ствола 1 под стационарную обсадную колонну 2 по обычной технологии. В процессе работы определяют фактическую глубину статического уровня промывочной жидкости в стволе и периодически проводят замеры забойной температуры, величина которой не должна превышать температуру кипения жидкости на данной глубине. При превышении допустимой величины забойной температуры, определенной расчетным путем, бурение прекращают. Производят спуск и цементирование стационарной обсадной колонны 2, башмак которой устанавливают ниже статического уровня промывочной жидкости. Затем во внутрь стационарной обсадной колонны 2 спускают съемную обсадную колонну 3 меньшего диаметра для бурения опережающего ствола 4, башмак которой устанавливают выше статического уровня промывочной жидкости в стволе скважины. Производят соединение стационарной и съемной колонн устьевой головкой, имеющей отвод 5. На съемной колонне 3 монтируют превенторную сборку в виде универсального либо вращающегося превентора 6 с нижним отводом 7 и верхним отводом 8. Производят обвязку устьевого оборудования нагнетательным трубопроводом через отводы 5 и 7 с буровыми насосами (не показаны) таким образом, чтобы по кольцевому каналу 9 между обсадной колонной 2 и съемной колонной 3 можно было вести непрерывную закачку охлажденной промывочной жидкости (воды) в зону обсаженного участка ствола скважины выше статического уровня промывочной жидкости 10 к поверхности интенсивного парообразования. Далее продолжают вести процесс углубления скважины опережающим стволом 4. При этом независимо от наличия бурильного инструмента в скважине, т. е. на всех стадиях ведения одного рейса при смене долота (фиг. 1), при спускоподъемных операциях (фиг. 2), при углублении ствола бурении (фиг. 3), как показано стрелками, осуществляется постоянная закачка охлажденной промывочной жидкости к поверхности раздела среды для пароподавления с переводом пара в его жидкую фазу. Отвод парожидкостной смеси из зоны 10 осуществляется либо в поглощающие пласты (при полном поглощении промывочной жидкости), либо также и на поверхности (при частичном поглощении) через съемную обсадную колонну при смене долота 11 или по кольцевому зазору 12 между съемной 3 и бурильной 13 колоннами при бурении и спускоподъеме инструмента. Для исключения попадания парожидкостной смеси внутрь бурильной колонны при ведении спускоподъемных операций (СПО) внутри последней над долотом установлен обратный клапан 14.

П р и м е р. При бурении скважины на парогидротермальном месторождении обычным способом бурения ранее было определено, что статический уровень столба промывочной жидкости (воды) в скважине находится на глубине 800 м от устья. Бурением ствола новой скважины на 1000 м диаметром 394 мм это было подтверждено. Осуществлен спуск стационарной обсадной колонны диаметром 325 мм на эту глубину (1000 м) и проведено ее цементирование. Благодаря такому выполнению поверхность зоны потенциального парообразования (статический уровень) находится в обсаженной части ствола вне прямого контакта со стенками скважины. Затем произведен спуск съемной обсадной колонны диаметром 245 мм, башмак которой устанавливается выше статического уровня промывочной жидкости. Превышение над уровнем выбирается в соответствии со среднестатистическими данными колебаний отметки последнего на данном месторождении. В данном конкретном случае выбирается глубина установки башмака съемной колонны 750 м. Производят обвязку колонн диаметрами 324 и 245 мм между собой колонной головкой и монтируют на съемной колонне противовыбросовое оборудование (универсальный и вращающийся превенторы). Соединяют нагнетательными трубопроводами выкидные отводы колонной головки и крестовины превентора с насосами. Бурение диаметром 215,9 мм ведут по схеме прямой циркуляции промывочной жидкости. При этом возможна как частичная, так и полная потеря циркуляции промывочной жидкости. В процессе углубления с ростом температуры окружающей среды в стволе скважины на границе раздела сред (статический уровень) усиливаются процессы парообразования, переходящие в кипение по достижении определенной глубины. В связи с этим стали наблюдаться парогидротермальные выбросы при спускоподъемных операциях, сменах долота и в процессе углубления ствола. С этого момента независимо от нахождения инструмента в скважине осуществляют постоянную закачку воды через боковой отвод колонной головки в межтрубное пространство между съемной и стационарной обсадными колоннами в зону парообразования (статический уровень) с целью эффективного снижения теплового поля. Осуществляется интенсивное охлаждение кипящего слоя и перевод пара в жидкую фазу, благодаря чему бурение опережающего ствола может быть продолжено при забойных температурах выше критических.

Формула изобретения

СПОСОБ БУРЕНИЯ СКВАЖИНЫ, включающий бурение под стационарную обсадную колонну, спуск стационарной обсадной колонны, спуск съемной обсадной колонны, обвязку съемной и стационарной обсадных колонн, берение опережающего ствола, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности процесса бурения опережающим стволом в высокотемпературных низконапорных поглощающих горизонтах горных пород, башмаки стационарной и съемной обсадных колонн устанавливают на разных глубинах: стационарной - ниже статического уровня жидкости в стволе, съемной - выше, а операции углубления опережающим стволом при вскрытии высокотемпературных горизонтов горных пород осуществляют при постоянном закачивании промывочной жидкости по межколонному пространству между съемной и стационарной обсадными колоннами в зону выше статического уровня.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3