Способ вскрытия высокопроницаемого пласта в скважине

Изобретение относится к области бурения скважин. Обеспечивает повышение эффективности проводки стволов скважин в высокопроницаемых пластах. По способу бурят в кровле высокопроницаемого пласта пилотный ствол. При бурении пилотного ствола в приствольной зоне осуществляют снижение проницаемости породы в радиальном направлении на глубину от оси скважины, превышающую размер половины проектного диаметра основного ствола. Затем расширяют пилотный ствол. 10 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области бурения скважин, в частности проводки их стволов в высокопроницаемых пластах, сложенных неустойчивыми к обвалам породами.

Известен способ вскрытия высокопроницаемого пласта в скважине, включающий бурение в кровле высокопроницаемого пласта и в нем самом основного ствола проектного диаметра со снижением проницаемости породы приствольной зоны высокопроницаемого пласта [1].

Недостатком известного способа является то, что вскрытие высокопроницаемого пласта, сложенного неустойчивыми к обвалам породами, с одновременным снижением проницаемости породы, производят за счет очистки стенки ствола скважины от фильтрационной корки и кольматации стенки основного ствола, путем гидродинамического воздействия направленных под углом к ней и друг к другу двух высокоскоростных струй содержащих частицы кольматанта промывочной жидкости. При этом возникают кавитационно-волновые процессы, вызывающие дополнительное раскрытие трещин в породе и эрозию стенки основного ствола. Неустойчивость к обвалам и площадь поверхности фильтрации приствольной зоны находятся в прямо пропорциональной зависимости от размеров проектного диаметра основного ствола. Бурение его изначально долотом проектного диаметра создает значительные области предразрушения породы площади поверхности фильтрации приствольной зоны, вследствие чего деформационные осложнения сильно выражены, а значит и велика интенсивность образования магистральных трещин и каверн вокруг основного ствола.

Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является способ вскрытия высокопроницаемого пласта в скважине, включающий бурение в кровле высокопроницаемого пласта пилот-ствола с последующим его расширением до требуемых размеров [2].

К недостаткам известного способа, принятого за прототип, является то, что при его осуществлении вскрытие высокопроницаемого пласта, сложенного неустойчивыми к обвалам породами с предварительным бурением пилот-ствола, производят на основе бурового раствора, обработанного КССБ или инертной жидкостью, существенно не повышает устойчивость породы к обвалам и не снижает ее площадь поверхности фильтрации, которые находятся в прямо пропорциональной зависимости от размеров проектного диаметра основного ствола.

Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является повышение эффективности проводки стволов скважин в высокопроницаемых пластах, сложенных неустойчивыми к обвалам породами.

Техническим результатом осуществления изобретения является снижение интенсивности поглощений промывочной жидкости или проявлений пластовой среды, ускорение процесса вскрытия высокопроницаемого пласта путем уменьшения площади поверхности фильтрации, снижения проницаемости и повышения устойчивости породы приствольной зоны.

Указанный технический результат достигается тем, что по способу вскрытия высокопроницаемого пласта в скважине, включающему бурение пилот-ствола с последующим его расширением согласно изобретению, при бурении пилотного ствола в приствольной зоне осуществляют снижение проницаемости породы в радиальном направлении на глубину от оси скважины, превышающую размер половины проектного диаметра основного ствола.

Кроме того, особенность способа заключается в том, что снижение проницаемости породы производят на глубину от оси скважины, равную не менее 0,6 проектного диаметра основного ствола.

Кроме того, особенность способа состоит в том, что пилотный ствол бурят диаметром, выбираемым из соотношения от 1:3 до 5:6 к проектному диаметру.

Кроме того, особенность способа состоит в том, что после образования пилотного ствола последовательно формируют путем его расширения один или несколько промежуточных стволов, располагаемых коаксиально друг к другу и основному стволу.

Кроме того, особенность способа состоит в том, что через пилотный ствол или любой из промежуточных стволов в приствольной зоне осуществляют снижение проницаемости породы в радиальном направлении на глубину от оси скважины, превышающую размер половины диаметра любого из промежуточных стволов.

Кроме того, особенность способа заключается в том, что снижение проницаемости породы приствольной зоны осуществляют путем закачивания структурообразующих, например, гелеобразующих растворов, и/или твердеющих составов, например, цементных растворов.

Указанный технический результат достигается за счет уменьшения области предразрушения породы при работе долота и площади поверхности фильтрации приствольной зоны, вследствие чего деформационные осложнения менее выражены, уменьшается интенсивность образования магистральных трещин и каверн вокруг ствола, как при бурении пилотного ствола, так и при расширении его до проектного диаметра основного ствола, что позволяет повысить устойчивость породы приствольной зоны к обвалам, способствующим поглощению промывочной жидкости или проявлению пластовой среды. Снижение проницаемости породы в радиальном направлении на глубину от оси скважины, превышающую размер половины проектного диаметра основного ствола, позволяет при расширении пилотного ствола уменьшить интенсивность поглощений промывочной жидкости или проявлений пластовой среды. За счет уменьшения удельного объема выносимого промывочной жидкостью шлама разрушенной при бурении пилотного, а затем и основного стволов, породы высокопроницаемого пласта снижаются требуемый расход промывочной жидкости и динамическое давление ее на приствольную зону высокопроницаемого пласта.

Все признаки независимого пункта формулы являются существенными, то есть необходимыми для обеспечения технического результата. Остальные признаки являются частью существенными, необходимыми для реализации частных случаев способа.

Так выбор диаметра пилотного ствола из указанного выше соотношения позволяет осуществить вскрытие высокопроницаемого пласта в наиболее благоприятных для бурения как пилотного, так и основного стволов условиях, характеризующихся одновременно уменьшением динамического давления промывочной жидкости на приствольную зону и интенсивности образования магистральных трещин в ее породе и достаточно высокой скорости сооружения пилотного и основного стволов.

Расширение пилотного ствола путем бурения промежуточных стволов дает возможность уменьшить удельный объем выносимого промывочной жидкостью шлама разрушенной при бурении пилотного, промежуточных, а затем и основного стволов, породы высокопроницаемого пласта, благодаря чему снижаются требуемый расход промывочной жидкости и динамическое давление ее с меньшим содержанием шлама в ней на приствольную зону высокопроницаемого пласта, еще более снизить деформационные осложнения, уменьшить интенсивность образования магистральных трещин и каверн вокруг ствола, как при бурении пилотного ствола, так и при расширении его путем сооружения промежуточных до проектного диаметра основного ствола, что позволяет повысить устойчивость породы приствольной зоны к обвалам, способствующим поглощению промывочной жидкости или проявлению пластовой среды. За счет уменьшения удельного объема выносимого промывочной жидкостью шлама разрушенной при бурении пилотного, промежуточных, а затем и основного стволов, породы высокопроницаемого пласта снижаются требуемый расход промывочной жидкости и динамическое давление ее на приствольную зону высокопроницаемого пласта.

Так снижение проницаемости породы приствольной зоны на глубину от оси скважины, равную не менее 0,6 проектного диаметра основного ствола, позволяет обеспечить снижение не только интенсивности поглощений промывочной жидкости, но и повышение устойчивости породы к обвалам.

Снижение проницаемости породы в радиальном направлении на глубину от оси скважины, превышающую размер половины диаметра любого из промежуточных стволов, позволяет в случае невозможности обеспечения указанного выше снижения проницаемости на глубину не менее 0,6 проектного диаметра, уменьшить при расширении пилотного ствола интенсивность поглощений промывочной жидкости или проявлений пластовой среды. За счет уменьшения удельного объема выносимого промывочной жидкостью шлама разрушенной при бурении пилотного, промежуточных, а затем и основного стволов, породы высокопроницаемого пласта снижаются требуемый расход промывочной жидкости и динамическое давление ее на приствольную зону высокопроницаемого пласта.

Так снижение проницаемости породы путем закаливания структурообразующих и/или твердеющих составов позволяет не только уменьшить интенсивность поглощений промывочной жидкости или проявлений пластовой среды, но и повысить устойчивость породы приствольной зоны к обвалам.

В связи с тем, что из данной области техники не известна совокупность признаков, характеризующих предложенное изобретение, это позволяет сделать вывод о том, что заявленное изобретение отвечает условию «новизна».

Из изложенного выше следует, что изобретение отвечает и условию «изобретательский уровень», так как не является очевидным для специалистов в данной отрасли промышленности.

Предлагаемый способ может быть реализован по следующим схемам.

На фиг.1 приведена схема бурения пилотного или промежуточного ствола; на фиг.2 - схема снижения проницаемости породы приствольной зоны после бурения пилотного или одного из промежуточных стволов на глубину от оси скважины, превышающую размер половины проектного диаметра основного ствола.

На фиг.1 и 2 показаны позиции:

1 - высокопроницаемый пласт; 2 - кровля высокопроницаемого пласта; 3 - основной ствол; 4 - приствольная зона; 5 - пилотный или промежуточный ствол; 6 - слой кольматации; 7 - подошва высокопроницаемого пласта; 8 - область снижения проницаемости породы приствольной зоны на глубину от оси скважины, превышающую размер половины проектного диаметра основного ствола.

Возможность осуществления изобретения с получением указанного выше технического результата подтверждается следующим образом.

При осуществлении изобретения после создания основного ствола 3 (фиг.1) с забоем в кровле 2 высокопроницаемого пласта 1 перед формированием основного ствола проектного диаметра в высокопроницаемом пласте осуществляют бурение пилотного ствола 5 бурильной компоновкой, включающей долото, размещенное коаксиально к основному стволу диаметром, меньшим проектного диаметра, вплоть до углубления его в подошву 7 высокопроницаемого пласта. Одновременно с бурением пилотного ствола или после его завершения (фиг.2) в приствольной зоне осуществляют создание области 8 снижения проницаемости породы в радиальном направлении на глубину от оси скважины, превышающую размер половины проектного диаметра основного ствола, путем задавливания через трещины и каналы в породе высокопроницаемого пласта, например, высоковязкой гелеобразной промывочной жидкости или специальной пастообразной массы.

В частном случае снижение проницаемости породы приствольной зоны может быть произведено на глубину от оси скважины, равную не менее 0,6 диаметра основного ствола (фиг.2).

В частном случае снижение проницаемости породы в приствольной зоне 4 (фиг.2) может быть осуществлено через пилотный ствол 5 или любой из промежуточных стволов, может быть осуществлено на глубину от оси скважины, превышающую размер половины диаметра любого из промежуточных стволов.

Также в частном случае снижение проницаемости породы приствольной зоны может быть осуществлено после завершения бурения пилотного или любого из промежуточных стволов (фиг.2) путем закачивания через трещины и каналы в породе высокопроницаемого пласта структурообразующих, например, гелеобразующих растворов, и/или твердеющих составов, например, цементных растворов.

Таким образом, средство, воплощающее заявленный способ при его осуществлении, предназначено для использования в области бурения скважин, в частности проводки их стволов в высокопроницаемых пластах, сложенных неустойчивыми к обвалам породами. Для заявленного способа в том виде, как он охарактеризован в независимых пунктах изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления.

Примером осуществления заявленного способа может служить следующий. При проводке основных стволов двух предыдущих экспериментальных скважин диаметром 295,3 мм в интервале 530-590 м наблюдались поглощения промывочных жидкостей (глинистых растворов) плотностью 1140-1180 кг/м³ вплоть до прекращения их выхода из скважины на устье. На экспериментальной скважине после создания основного ствола с забоем в кровле высокопроницаемого пласта на глубине 524 м перед формированием основного ствола проектного диаметра в высокопроницаемом пласте произвели бурение компоновкой, включающей шарошечное долото диаметром 139,7 мм, установленный на вале шпинделя винтового забойного двигателя ДР-127 кольматационный наддолотный переводник с кавитационно-волновым вихревым патрубком УВК-139,7, коаксиально к основному стволу пилотный ствол вплоть до углубления его в подошву высокопроницаемого пласта на 5-7 м. При этом поглощение промывочной жидкости составляло 1-2 м³/ч. Затем ствол в указанном выше интервале расширили компоновкой в составе шарошечного долота 295,3 мм, кольматационного переводника УВК-295,3, установленного на шпинделе турбобура 3ТСШ-240. Поглощение промывочной жидкости в процессе разбуривания указанного интервала составляло 3-4 м³/ч. Циркуляция промывочной жидкости, ее выход из скважины на устье не был нарушен и при бурении скважины до проектной глубины.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость".

Источники информации:

1. Патент РФ №2119576, кл. E21В 33/00, 33/13.

2. М.К. Сеид-Рза и др. Устойчивость стенок скважин: М., Недра, 1981 г., стр.50-53 (прототип).

1. Способ вскрытия высокопроницаемого пласта в скважине, включающий бурение в кровле высокопроницаемого пласта пилот ствола с последующим его расширением, отличающийся тем, что при бурении пилотного ствола в приствольной зоне осуществляют снижение проницаемости породы в радиальном направлении на глубину от оси скважины, превышающую размер половины проектного диаметра основного ствола.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что снижение проницаемости породы приствольной зоны производят на глубину от оси скважины, равную не менее 0,6 проектного диаметра основного ствола.

3. Способ по любому из п.1 или 2, отличающийся тем, что пилотный ствол бурят диаметром, выбираемым из соотношения от 1:3 до 5:6 к проектному диаметру.

4. Способ по любому из п.1 или 2, отличающийся тем, что после образования пилотного ствола последовательно формируют путем его расширения один или несколько промежуточных стволов, располагаемых коаксиально друг к другу и к основному стволу.

5. Способ по п.3, отличающийся тем, что после образования пилотного ствола последовательно формируют путем его расширения один или несколько промежуточных стволов, располагаемых коаксиально друг к другу и к основному стволу.

6. Способ по п.4, отличающийся тем, что через пилотный ствол или любой из промежуточных стволов в приствольной зоне осуществляют снижение проницаемости породы в радиальном направлении на глубину от оси скважины, превышающую размер половины диаметра любого из промежуточных стволов.

7. Способ по любому из п.1 или 2, отличающийся тем, что снижение проницаемости породы приствольной зоны осуществляют путем закачивания структурообразующих, например, гелеобразующих растворов, и/или твердеющих составов, например, цементных растворов.

8. Способ по п.3, отличающийся тем, что снижение проницаемости породы приствольной зоны осуществляют путем закачивания структурообразующих и/или твердеющих составов.

9. Способ по п.4, отличающийся тем, что снижение проницаемости породы приствольной зоны осуществляют путем закачивания структурообразующих и/или твердеющих составов.

10. Способ по п.5, отличающийся тем, что снижение проницаемости породы приствольной зоны осуществляют путем закачивания структурообразующих и/или твердеющих составов.

11. Способ по п.6, отличающийся тем, что снижение проницаемости породы приствольной зоны осуществляют путем закачичания структурообразующих и/или твердеющих составов.