Способ проводки вертикальных, наклонных и горизонтальных скважин в гранулярных высокодепрессированных коллекторах

 

Изобретение относится к технологии бурения нефтяных и газовых скважин в гранулярных высокодепрессированных (градиент порового или пластового давления (0,002-0,008 МПа/м) в коллекторах. Сущность изобретения: проводка вертикальных, наклонных и горизонтальных скважин в высокодепрессированных гранулярных коллекторах, исключая поглощения и прихваты под действием дифференциального давления обеспечивается за счет снижения коэффициента фазовой проницаемости для жидкости благодаря блокированию приствольной зоны по мере ее разбуривания экраном с большим содержанием газа (воздуха). В качестве аэрированной промывочной жидкости используется жидкость со степенью аэрации воздухом или газом 3-7%, с плотностью гидростатической, что обеспечивает достаточное противодавление для проникновения газовой фазы и последующего ее расширения в коллекторе. Это обеспечивает создание в приствольной зоне экрана с большим содержанием газа (0,5-0,6 объемных долей порового пространства), что снижает фазовую проницаемость по жидкости и дифференциального давления практически до нуля. Изобретение обеспечивает снижение интенсивности поглощения по мере разбуривания до нуля за счет снижения коэффициента фазовой проницаемости по жидкости также до нуля вследствие расширения газовой фазы в буровом растворе по мере движения по пласту и ее торможения из-за малого коэффициента фазовой проницаемости пласта по газу, что приводит к повышению концентрации газа в приствольной зоне до необходимых величин порядка 0,4-0,6 объемных долей; снижение перепада давления и, тем самым, предотвращение прихватов колонн труб; качественную гидравлическую связь скважины с пластом при вторичном вскрытии. 1 табл.

Изобретение относится к технологии бурения нефтяных и газовых скважин. Объектом изобретения является способ проводки в гранулярных высокодепрессированных (градиент пластового давления G 0,002-0,008 МПа/м) коллекторах, склонных к катастрофическим поглощениям и прихватам под действием перепада давления.

Известен способ предотвращения потерь жидкости в подземных хранилищах [1] Характерными признаками являются: создание блокирующего буфера из трехфазной пены; получение пены путем вспенивания набухающего в воде геля с неионогенными, катионоактивными и анионоактивными тензидимами.

Известен способ проводки скважин в пластах с катастрофическими поглощениями без выхода (градиент пластового давления G 0,007-0,008 МПа/м) циркуляции, характеризующийся признаками: аэрация гидрофобно-эмульсионного раствора (ГЭР) воздухом; снижение плотности с 0,88-0,90 г/см³ до 0,70-0,80 г/см³ (до 20% воздуха); проходка без существенных поглощений за счет снижения давления на пласты.

Известный [3] способ использован при бурении скважин в Вуктыльском УБР ПО "Севергазпром" в поглощающих пластах на глубине 2560-3275 м и характеризуется признаками: аэрирование промывочной жидкости воздухом (30-40%) через бустер для снижения ее плотности до 0,8-0,9 г/см³; обработка промывочной жидкости КМЦ (0,2-0,3) и ПАВ (0,5-0,6%); снижение перепада давления на пласты, что обеспечило восстановление выхода циркуляции и предотвращение прихватов под действием дифференциального давления.

В работе [4] излагается способ проходки поглощающих пластов с низким пластовым давлением, характеризующийся признаками: аэрация промывочной жидкости компрессором; снижение плотности промывочной жидкости за счет ввода до 20% воздуха; частичная кольматация поглощающих каналов воздухом и впоследствии опилками.

Совокупность признаков, обеспечивающих эффект существенного снижения уровня поглощений с катастрофического (без выхода циркуляции и статическом уровне до 105 м от устья скважины) до незначительного, состоит из аэрации, обработки ПАВом и снижении плотности промывочной жидкости, а также частичной кольматации каналов поглощения.

Данный способ предлагается в качестве прототипа изобретения.

Основной причиной малой эффективности приведенных аналогов при борьбе с поглощениями и прихватами под действием перепада давления является использование эффекта снижения плотности промывочной жидкости за счет высокой степени аэрации (20-50%) или дифференциального давления, что не создает условий для проникновения и последующего расширения газовой фазы в пластах, обеспечивающих создание блокирующего экрана в приствольной зоне. При использовании прототипа наблюдалась частичная кольматация поглощающих каналов, но не обеспечивалось создание блокирующего экрана по всей приствольной зоне.

При бурении нефтяных и газовых скважин проходка гранулярных пластов-коллекторов (песчаники, известняки, рифогенные отложения и др.) при высокой их депрессированности (градиент пластового давления G 0,002-0,008 МПа/м) наблюдаются катастрофические поглощения (без выхода циркуляции) промывочной жидкости и прихваты колонн труб. Для борьбы с этими осложнениями затрачивается много времени и материальных ресурсов. Помимо этого происходит кольматация твердой фазой пластов, что снижает качество последующего вторичного вскрытия.

Целью изобретения является обеспечение проводки вертикальных, наклонных и горизонтальных скважин в высокодепрессированных гранулярных коллекторах без поглощений промывочной жидкости и прихватов бурильного инструмента или обсадных колонн под действием дифференциального давления. При этом обеспечивается непрерывность процесса, т. е. отсутствуют остановки на борьбу с поглощениями, обеспечивается необходимый для спуска обсадных колонн начальный градиент давления поглощения и гарантируется качественная гидравлическая связь скважины с пластом при вторичном вскрытии.

Это достигается за счет снижения коэффициента фазовой проницаемости для жидкости благодаря блокированию приствольной зоны по мере ее разбуривания экраном с большим содержанием газа. Последнее достигается за счет слабой аэрации бурового раствора на дневной поверхности в соответствии с условием где V [V концентрация газа в приствольной зоне и ее допустимое значение (0,5-0,6 объемных долей), после которого коэффициент фазовой проницаемости по жидкости близок к нулю; A коэффициент аэрации (0,03-0,07 объемных долей); q интенсивность поглощения в л/с при вскрытии h метров коллектора; T время бурения в часах h метров коллектора; Р_ат, Р_пл, Р_гс, Р_пг атмосферное, пластовое, гидростатическое давления и давление поглощения, кг/см³; R_c радиус скважины в метрах; m пористость гранулярного коллектора (может быть принята при расчетах 0,2-0,25).

Приведенное соотношение позволяет в зависимости от степени аэрации определить минимально допустимое время бурения Т одного метра или для принятого времени бурения метра уточнить степень аэрации A в указанных пределах, а также уточнять Т или A при изменении характеристик разбуриваемого пласта.

Характерными признаками предлагаемого способа являются: слабая аэрация промывочной жидкости воздухом или газом (3-7%) (в аналогах и прототипе 20-50%) c равномерным распределением газовой фазы за счет ввода ПАВ; сохранение плотности промывочной жидкости выше гидростатической (ρ_бр= 1,03-1,12 г/см³ ), что обеспечивает достаточное противодавление для проникновения газовой фазы в коллектор (в аналогах и прототипе предусматривается снижение плотности бурового раствора до 0,7-0,8 г/см³); создание в приствольной зоне экрана с большим содержанием газа (0,5-0,6 объемных долей порового пространства), что обеспечивает снижение фазовой проницаемости по жидкости и дифференциального давления практически до нуля; управление скоростью бурения для обеспечения времени проникновения газовой фазы, необходимой для создания экрана в приствольной зоне, в процессе проводки.

Способ реализуется на основании следующей последовательности действий.

Перед началом вскрытия гранулярного высокодепрессированного пласта производится аэрация бурового раствора, обработанного соответствующими химреагентами для обеспечения нужной фильтрации и равномерного распределения газовой фазы, вводимой эжектированием на приеме насосов, до А0,03-0,07.

В начале разбуривания депрессированного гранулярного коллектора ограничивается механическая скорость, определяется интенсивность поглощения g (индикатор расхода на выходе, уровень в емкостях или др.) и производится уточнение необходимого времени бурения метра или для принятого времени бурения определяется необходимая степень аэрации в пределах до 0,03-0,07, а в случае, если требуется большая аэрация, то принимают ее предельной и уточняют время бурения одного метра на основании приведенной выше формулы.

Далее бурение продолжается с принятыми режимами и при необходимости производится уточнение времени бурения одного метра.

Постоянно осуществляется контроль расхода на выходе и при росте интенсивности поглощения, которая при нормальной реализации технологии должна быть менее 5% от подачи насосов, уточняется время бурения одного метра.

Выполнение указанных требований обеспечивает снижение интенсивности поглощения g по мере разбуривания h метров до нуля за счет снижения коэффициента фазовой проницаемости по жидкости также до нуля вследствие расширения газовой фазы в буровом растворе по мере движения по пласту и ее торможения из-за малого коэффициента фазовой проницаемости пласта по газу, что приводит к повышению концентрации газа в приствольной зоне до необходимых величин порядка 0,5-0,6 объемных долей; снижение дифференциального давления на пласты, что обеспечивает предупреждение прихватов колонн труб; качественную гидравлическую связь скважины с пластом при вторичном вскрытии.

Использование данного способа при бурении нагнетательных скважин с протяженным горизонтальным участком в высокодепрессированных гранулярных коллекторах (G 0,0025- 0,005 МПа/м) для Кущевского газохранилища (см. таблицу) позволяет оценить его эффективность.

Формула изобретения

Способ проводки вертикальных, наклонных и горизонтальных скважин в высокодепрессированных гранулярных коллекторах путем разбуривания пласта с использованием аэрированных промывочных жидкостей и регламентировании скорости проходки, отличающийся тем, что в качестве аэрированной промывочной жидкости используют жидкость с плотностью 1,03 1,12 г/см³, степенью аэрации 0,03 0,07, обеспечивающую создание в процессе разбуривания в приствольной зоне блокирующего экрана из газожидкостной смеси с содержанием газовой фазы в количестве 0,5 0,6 об. долей порового пространства.

РИСУНКИ

Рисунок 1