Способ строительства многозабойной скважины

 

Изобретение относится к области строительства скважин и может быть использовано в нефтяной промышленности. Цель: повышение качества цементирования хвостовиков в боковых стволах и в зоне стыковки хвостовиков с обсадной колонной основного ствола скважины, предотвращение осложнений и аварийных ситуаций при строительстве и обеспечение удобства при эксплуатации многозабойной скважины. Сущность изобретения: бурят основной, например вертикальный, ствол, опускают в него и цементируют обсадную колонну, в месте намечаемого ответвления закрепляют установочную распорную втулку, в нее заводят магниевый клин, вырезают в обсадной колонне боковое окно, через него бурят боковой ствол, в который на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) хвостовик спускают, его низ выполнен из металлической трубы с перфорированным башмаком на конце. Внутри металлической трубы с конца установлены обратный клапан, перегородка с проходным каналом и уплотнителем, куда заводят конец колонны НКТ при спуске хвостовика, верх которого выполнен из легко разбуриваемого материала, с торца которого установлена втулка с боковыми промывочными окнами и сальниковым узлом для колонны НКТ. После спуска хвостовика в боковой ствол через колонну НКТ подают расчетный объем цементного раствора, затем колонну НКТ приподнимают, чтоб ее конец вышел из проходного канала перегородки, затем в колонну НКТ подают промывочную жидкость и удаляют остатки цементного раствора из колонны НКТ и обсадной колонны выше боковых промывочных окон, колонну НКТ поднимают наверх, после ОЗЦ в основном стволе обуривают цементную пробку до магниевого клина, который кислотой растворяют, а в установочную распорную втулку устанавливают втулку с клиновой плоскостью, ориентированной в направлении зацементированного бокового ствола. 1 ил.

Изобретение относится к технологии бурения и крепления скважин, а именно - к способам строительства многозабойной скважины.

По авт свид. СССР N 914745, М.Кл.³ E 21 B 7/04 от 24.04.80 известно изобретение под названием "Способ проводки многозабойной скважины", которое принимаем за аналог. Способ по аналогу включает в себя бурение основного и дополнительных стволов разного диаметра, в котором основной ствол скважины бурят ступенчато, а каждый дополнительный ствол скважины бурят диаметром, превышающим диаметр прилегающего к нему основного ствола. Известный по аналогу способ обеспечивает гарантированный ввод инструмента в нужный дополнительный ствол скважины.

Недостатком способа по аналогу является то, что он не обеспечивает достаточное качество цементирования.

Наиболее близким (прототипом) к заявляемому техническому решению по совокупности существенных признаков из числа известных средств того же назначения является изобретение по авт. свид. СССР N 1645428, М. Кл⁵ E 21 B 7/04 от 21.12.88 под названием "Конструкция многоствольной скважины". В указанном изобретении реализуется способ строительства многозабойной скважины, который содержит следующие существенные признаки: бурение основного, например, вертикального ствола скважины, спуск в него обсадной колонны, ее цементирование, жесткое закрепление в основном стволе скважины в месте намечаемого ответвления бокового ствола установочной распорной втулки, установку в нее клина с продольным каналом, вырезку в обсадной колонне основного ствола скважины бокового окна, бурение через него из основного ствола бокового ствола, спуск в боковой ствол на колонне труб хвостовика с направляющим башмаком на нижнем конце, подачу цементного раствора с устья скважины через колонну труб в затрубное пространство хвостовика для цементирования последнего в боковом стволе и подъем колонны труб из хвостовика бокового ствола после закачки расчетного объема цементного раствора.

В способе по прототипу в отличие от аналога в боковой (дополнительный) ствол вначале спускают нижнюю часть хвостовика с переводником и цементируют их. Далее на колонне труб производят спуск основной части хвостовика до вхождения выполненных на нижнем конце основной части хвостовика шлицевых выступов в замковые узлы переводника, выполненные на верхнем конце нижней части хвостовика. Ориентирование спускаемого хвостовика по отношению к отверстию клина осуществляется с помощью телеметрической системы, спускаемой на бурильном инструменте, а длина хвостовика определяется с помощью телесистемы и магнитного репера.

Указанные выше действия в упомянутых условиях их осуществления в способе по прототипу повышают качество цементирования по сравнению с аналогом.

Однако известный по прототипу способ строительства многозабойной скважины не обеспечивает необходимое качество цементирования хвостовиков по всей их длине в боковых стволах, т.к. не во всех случаях обеспечивается полное заполнение цементным раствором всего объема затрубного пространства по всей длине хвостовика в боковом стволе, зачастую остаются незаполненными цементным раствором пустоты в зоне стыковки выходящего в основной ствол конца хвостовика бокового ствола с обсадной колонной основного ствола скважины.

Имеют место осложнения и аварийные ситуации при обуривании выходящих в основной ствол скважины хвостовиков из боковых стволов из-за сложности разбуривания цементных пробок с металлическими клиньями.

Затраты времени и материальных средств при креплении хвостовиков в боковых стволах значительны.

Кроме того, в способе по прототипу при эксплуатации многозабойной скважины не обеспечивается попадание колонны НКТ из основного ствола скважины в любой боковой ствол за один прием. Для этого колонне НКТ необходимо произвести несколько возвратно-поступательных продольных движений.

Основной целью изобретения является достижение нового технического результата, а именно повышение качества цементирования хвостовиков в боковых стволах скважины по всей длине каждого хвостовика от забоя бокового ствола до основного ствола скважины и повышения качества цементирования зон стыковки выходящих в основной ствол концов хвостовиков боковых стволов с обсадной колонной основного ствола скважины.

Еще одной целью изобретения является предотвращение осложнений и аварийных ситуаций и снижение затрат времени и материальных средств на этапе работ крепления хвостовиков, выходящих из боковых стволов в основной ствол скважины.

Еще одной целью изобретения является создание удобства при эксплуатации многозабойной скважины путем обеспечения попадания колонны НКТ из основного ствола скважины в любой боковой ствол за один прием.

Указанные цели изобретения достигаются тем, что в известном способе строительства многозабойной скважины, включающем бурение основного, например вертикального, ствола скважины, спуск в него обсадной колонны, ее цементирование, жесткое закрепление в основном стволе скважины в месте намечаемого ответвления бокового ствола установочной распорной втулки, установку в нее клина с продольным каналом, вырезку в обсадной колонне основного ствола скважины бокового окна, бурение через него из основного ствола бокового ствола, спуск в боковой ствол на колонне труб хвостовика с направляющим башмаком на нижнем конце, подачу цементного раствора с устья скважины через колонну труб в затрубное пространство хвостовика для цементирования последнего в боковом стволе и подъем колонны труб из хвостовика бокового ствола после закачки расчетного объема цементного раствора, нами предложено в совокупности с изложенными выше известными операциями осуществлять следующие новые существенные операции, согласно которым клин выполняют из магния, верхний конец хвостовика выполняют из легкоразбуриваемого материала, а направляющий башмак на нижнем конце хвостовика выполняют перфорированным, при этом во внутренней полости нижнего конца хвостовика устанавливают обратный клапан и кольцевую перегородку с проходным каналом, оборудованным герметизирующим уплотнением, в который при спуске хвостовика заводят нижний конец колонны труб, на выполненном из легкоразбуриваемого материала верхнем конце хвостовика закрепляют втулку с боковыми промывочными окнами и сальниковым узлом на верхнем его торце, после закачки расчетного объема цементного раствора в затрубное пространство хвостовика бокового ствола колонну труб приподнимают настолько, чтобы нижний конец колонны труб вышел из проходного канала кольцевой перегородки хвостовика с герметизирующим уплотнением, после чего в колонну труб подают под давлением промывочную жидкость, после выноса промывочной жидкостью из колонны труб через ее межтрубное пространство оставшейся пачки цементного раствора и удаления вместе с этим цемента из межтрубного пространства основного ствола скважины, оставшегося в районе боковых промывочных окон втулки, закрепленной на верхнем конце хвостовика, колонну труб поднимают наверх, после ОЗЦ проводят обуривание цементной пробки до магниевого клина вместе с зацементированной частью легкоразбуриваемого верхнего конца хвостовика, находящейся в основном стволе скважины, затем в основной ствол скважины в интервал нахождения магниевого клина заливают кислоту, после растворения кислотой магниевого клина в установочную распорную втулку устанавливают втулку с клиновой плоскостью в верхней части, которую ориентируют в направлении зацементированного хвостовика бокового ствола.

Указанные выше новые существенные операции являются отличительными признаками предлагаемого изобретения по отношению к известному способу по прототипу.

На чертеже дан продольный разрез одной части основного ствола многозабойной скважины, из которой произведено бурение одного из боковых стволов, в который заведен хвостовик, находящийся в положении после заполнения его затрубного пространства цементным раствором.

Пример реализации способа по предлагаемому изобретению и достижение технического результата при осуществлении изобретения.

Бурят основной ствол 1 скважины. Спускают в него обсадную колонну 2 и цементируют ее. Внутри обсадной колонны 2 основного ствола 1 скважины в месте намечаемого ответвления бокового ствола жестко закрепляют установочную распорную втулку 3, в которую заводят клин 4, выполненный из магния с продольным каналом 5. В обсадной колонне 2 производят вырезку бокового окна (на чертеже без номера) и через него из основного ствола 1 производят бурение бокового ствола 6. Из основного ствола 1 в боковой ствол 6 на колонне НКТ 7 производят спуск хвостовика. При этом верхний конец 8 хвостовика выполняют из легкоразбуриваемого материала (например, сплава Д 16-Т), а нижнюю часть хвостовика выполняют в виде металлической трубы 9 с перфорированным направляющим башмаком 10 на конце. Во внутренней полости нижнего конца хвостовика устанавливают обратный клапан 11 и кольцевую перегородку 12 с проходным каналом, оборудованным герметизирующим уплотнением 13, в который при спуске хвостовика заводят нижний конец 14 колонны НКТ 7. На верхнем конце хвостовика закрепляют втулку 15 с боковыми промывочными окнами 16 и сальниковым узлом на верхнем торце (на чертеже без номера) для колонны НКТ.

После спуска хвостовика с устья скважины в колонну НКТ 7 подают цементный раствор, который открывает обратный клапан 11 и через перфорационные отверстия направляющего башмака 10 заполняет затрубное пространство 17 хвостовика в боковом стволе 6. После закачки в затрубное пространство 17 хвостовика расчетного объема цементного раствора от его веса обратный клапан 11 закрывается. Затем колонну НКТ 7 приподнимают настолько, чтобы ее нижний конец 14 вышел из походного канала кольцевой перегородки 12 хвостовика с герметизирующим уплотнением 13. После чего в колонну НКТ 7 под давлением подают промывочную жидкость, которая выносит из колонны НКТ 7 оставшуюся в ней пачку цементного раствора (при закрытом обратном клапане 11) через межтрубное пространство 18 и боковые промывочные окна 16 втулки 15. Вместе с этим выносится на поверхность цементный раствор и из межтрубного пространства 19 основного ствола 1 скважины, оставшегося в районе боковых промывочных окон 16 втулки 15. Затем колонну НКТ 7 поднимают наверх. После ОЗЦ проводят обуривание образовавшейся в основном стволе 1 скважины цементной пробки до магниевого клина 4, причем обуривание ведут вместе с зацементированной частью легкоразбуриваемого верхнего конца 8 хвостовика. Затем в основной ствол 1 скважины в интервал нахождения магниевого клина 4 заливают кислоту. После растворения кислотой магниевого клина 4 в установочную распорную втулку 3 устанавливают втулку с клиновой плоскостью в верней части (не показана), которую ориентируют в направлении зацементированного хвостовика бокового ствола 6.

Благодаря спуску хвостовика в боковой ствол на колонне НКТ при предложенном конструктивном выполнении хвостовика нижний конец хвостовика выполнен в виде перфорированного направляющего башмака 10, внутри установлен обратный клапан 11 и кольцевая перегородка 12 с проходным каналом, оборудованным герметизирующим уплотнением 13, в который при спуске хвостовика в боковой ствол заводят нижний конец 14 колонны НКТ 7, при установке на верхнем конце хвостовика втулки 15 с боковыми промывочными окнами 16 и сальниковым узлом на верхнем торце втулки 15 для колонны НКТ 7 в совокупности обеспечивают полное заполнение цементным раствором всего объема затрубного пространства по всей длине хвостовика в боковом стволе от его забоя, включая зону стыковки с обсадной колонной выходящего в основной ствол скважины верхнего конца хвостовика, что обеспечивает повышение качества цементирования по всей длине хвостовика и повышение качества цементирования зоны стыковки хвостовика с обсадной колонной основного ствола.

Вместе с тем, подача цементного раствора для крепления хвостовика в боковом стволе через колонну НКТ 7 при предложенном конструктивном выполнении хвостовика экономичнее, чем другие способы цементирования как по времени, так и по расходу материалов, т.к. цементный раствор практически не заполняет внутреннее пространство хвостовика, а из колонны НКТ сразу поступает в его заколонное пространство.

Выполнение клина 4 из магния позволяет с помощью кислоты легко его растворить, что в сочетании с обеспечением высокого качества цементирования хвостовика по его длине и в зоне его стыковки с обсадной колонной основного ствола в совокупности предотвращают осложнения и аварийные ситуации на завершающем этапе работ крепления хвостовиков в боковых стволах многозабойной скважины.

Установка втулки с клиновой плоскостью в верхней части, ориентированной в направлении зацементированного хвостовика бокового ствола, обеспечивает попадание колонны НКТ из основного ствола скважины в боковой ствол в один прием, что создает удобство при эксплуатации многозабойной скважины.

Формула изобретения

Способ строительства многозабойной скважины, включающий бурение основного, например вертикального, ствола скважины, спуск в него обсадной колонны, ее цементирование, жесткое закрепление в основном стволе скважины в месте намечаемого ответвления бокового ствола установочной распорной втулки, установку в нее клина с продольным каналом, вырезку в обсадной колонне основного ствола скважины бокового окна, бурение через него из основного ствола бокового ствола, спуск в боковой ствол на колонне труб хвостовика с направляющим башмаком на нижнем конце, подачу цементного раствора с устья скважины через колонну труб в затрубное пространство хвостовика для цементирования последнего в боковом стволе и подъем колонны труб из хвостовика бокового ствола после закачки расчетного объема цементного раствора, отличающийся тем, что клин выполняют из магния, верхний конец хвостовика выполняют из легко разбуриваемого материала, а направляющий башмак на нижнем конце хвостовика выполняют перфорированным, при этом во внутренней полости нижнего конца хвостовика устанавливают обратный клапан и кольцевую перегородку с проходным каналом, оборудованным герметизирующим уплотнением, в который при спуске хвостовика заводят нижний конец колонны труб, на выполненном из легко разбуриваемого материала верхнем конце хвостовика закрепляют втулку с боковыми промывочными окнами и сальниковым узлом на верхнем его торце, после закачки расчетного объема цементного раствора в затрубное пространство хвостовика бокового ствола колонну труб приподнимают настолько, чтобы нижний конец колонны труб вышел из проходного канала кольцевой перегородки хвостовика с герметизирующим уплотнением, после чего в колонну труб подают под давлением промывочную жидкость, после выноса промывочной жидкостью из колонны труб через ее межтрубное пространство оставшейся пачки цементного раствора и удаления вместе с этим цемента из межтрубного пространства основного ствола скважины, оставшегося в районе боковых промывочных окон втулки, закрепленной на верхнем конце хвостовика, колонну труб поднимают наверх, после ОЗЦ проводят обуривание цементной пробки до магниевого клина вместе с зацементированной частью легко разбуриваемого верхнего конца хвостовика, находящейся в основном стволе скважины, затем в основной ствол скважины в интервал нахождения магниевого клина заливают кислоту, после растворения кислотой магниевого клина в установочную распорную втулку устанавливают втулку с клиновой плоскостью в верхней части, которую ориентируют в направлении зацементированного хвостовика бокового ствола.

РИСУНКИ

Рисунок 1