Способ предотвращения аварийности нефтегазодобывающих скважин


 

E21B44/00 - Системы автоматического управления или регулирования процессом бурения, т.е. самоуправляемые системы, осуществляющие или изменяющие процесс бурения без участия оператора, например буровые системы, управляемые ЭВМ (неавтоматическое регулирование процесса бурения см. по виду процесса; автоматическая подача труб со стеллажа и соединение бурильных труб E21B 19/20; регулирование давления или потока бурового раствора E21B 21/08); системы, специально предназначенные для регулирования различных параметров или условий бурового процесса (средства передачи сигналов измерения из буровой скважины на поверхность E21B 47/12)

Владельцы патента RU 2523904:

Кулакова Ольга Анатольевна (RU)
Антипова Ксения Александровна (RU)

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к бурению скважин. Техническим результатом является упрощение анализа керна и повышение достоверности получаемых в его процессе результатов, а также эффективность снижения аварийных ситуаций на буровом инструменте. Предложен способ предотвращения аварийных ситуаций при бурении нефтегазодобывающих скважин, включающий бурение скважины, отбор в процессе бурения керна и его анализ на содержание примесей. При этом проводят спектральный анализ на наличие в породе керна примесей водомаслонерастворимых солей тяжелых металлов и фиксируют глубины их залегания. По наличию указанных соединений тяжелых металлов судят о расположении суперколлекторов в залежи. По количественному содержанию этих примесей в породе керна судят о твердости породы и о месте расположения пропластков с высокой прочностью. И по полученной информации о расположении пропластков твердой породы проводят мероприятия по предотвращению аварии в скважине путем снижения механической скорости бурения. 1 ил., 1пр.

 

Предлагаемое изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к бурению скважин.

Известен способ прогнозирования неоднородностей, приводящих к аварийным ситуациям при строительстве нефтегазодобывающих скважин. Он основан на отборе материала из скважины с последующим рентгеноструктурным определением состава глинистых минералов, по которому можно судить об интенсивности тектонических нарушений вызывающих аварийные ситуации (см. Сахибгареев Р.С., Галикеев К.Х. Влияние разрывных нарушений на эпигенез глинистых минералов в нефтеносных отложениях неокома Западно-Сибирской низменности (Литология и полезные ископаемые. 1971 г.№5, стр.108-119).

Недостатком способа является длительность анализа и его высокая стоимость.

В качестве прототипа принят способ прогнозирования аварийных ситуаций при бурении по пат. РФ №2352966. «Способ прогнозирования аварийных ситуаций при строительстве нефтегазодобывающих скважин». МПК G01V 9/00, Е21B 49/00, E21C 39/00, опубл. 20.04.2009 г.

Он заключается в том, что при бурении нефтегазодобывающих скважин в процессе бурения отбирают образцы породы (керн) и анализируют их. Согласно изобретению отбирают образцы терригенных пород с нефтегазоносных площадей осадочного чехла, соседствующих или находящихся непосредственно над погребенным континентальным рифтом, обрабатывают их соляной кислотой, по продуктам реакции судят о наличии скрытых на большой глубине разломов, выявляют зоны развития ломонтита (цеолита) в терригенных толщах чехла по появлению студенистой массы кремнезема (продукта взаимодействия HCl и ломонтита), по которой судят о наличии скрытых на глубине разломов. Способ включает бурение газонефтяной скважины, отбор в процессе бурения скважины кернов, их анализ и проведение соответствующих мероприятий по предотвращению аварийных ситуаций.

Недостатком прототипа является сложность, длительность и высокая стоимость анализа кернов, что снижает эффективность способа прогнозирования аварийных ситуаций при бурении скважин.

Известно, что газонефтенесущие пласты (коллекторы) нефтегазовых месторождений характеризуются специфическими особенностями. Они обнаруживают значительный разброс свойств и подвержены различным преобразованиям. Их коллекторские свойства ослабляются или усиливаются в зависимости от направления физико-химических процессов, происходящих в природном резервуаре. В результате образуются прослои сильно сцементированных плотных пород, а также контрастные к ним интервалы рыхлых, слабосвязанных пород с резко отличающимися от основной массы пород свойствами. Эти разуплотненные зоны мощностью 1-5 м именуются суперколлекторами. При прохождении прослоев суперколлекторов бурением механическая скорость проходки увеличивается в 3-4 раза. Нижняя граница зоны залегания суперколлектора подчеркнута очень твердым и прочным прослоем, в котором сосредоточены соединения тяжелых металлов, концентрация которых увеличена по сравнению с предыдущими слоями горных пород. При бурении на высоких скоростях, ввиду скачкообразного изменения механических свойств пород, происходит резкий удар о пласт с повышенной прочностью, буровой инструмент выходит из строя и возникает аварийная ситуация. Интервалы залегания суперколлекторов приурочены к зонам древних водонефтяных контактов (ДВНК), которые являются реакционными зонами интенсивного преобразования пород и углеводородов в залежи. Любые осадочные породы содержат ряд металлических микроэлементов, распределяющихся согласно известным закономерностям, существенно отличающихся для различных отложений. В залежи углеводородов мобильные формы металлов ассоциируют с подвижными фазами флюидов - газом, легкой нефтью и водой. Малоподвижные формы металлов обогащают малоподвижные флюиды - смолы, асфальтены и твердые битумы. Разные металлы образуют различные ассоциации в миграционных потоках в залежи. Максимальные концентрации металлов отмечаются в битумных подзонах древних водонефтяных контактов. Наиболее восстановленные (чистые) формы металлов обнаруживаются в газовом ядре залежи. Границы суперколлекторов отмечены прослойками осадочных пород с максимальными концентрациями соединений ряда металлических микроэлементов.

Задачей изобретения является повышение эффективности способа предупреждения аварийных ситуаций при бурении нефтегазодобывающих скважин.

Для предотвращения аварийных ситуаций необходимо выявление прослоев суперколлекторов, их идентификация и определение свойств породы. Для этого производится исследование породы на наличие в пограничных зонах водомаслонерастворимых соединений тяжелых металлов, таких как Cu, Mn, Sr, Pb, V, Co, Bi, Ti, Ni, Ga. Соединения этих металлов переносятся миграционными потоками углеводородов. Прослеживается четкая связь между местами их осаждения с образованием пограничных зон прослоев. Как показали проведенные нами исследования (фиг.1), по разрезу залежи углеводородов отмечается перераспределение этих соединений в процессе формирования залежи и скопление их на нижних границах прослоев суперколлекторов, что приводит к увеличению прочностных характеристик пород в этих зонах. При достижении этих зон буровым устройством, при условии неизменности скорости бурения, возникает аварийная ситуация, т.е. поломка бурового инструмента. Для их предотвращения и необходимо определить местонахождение этих границ по глубине скважины.

Технический результат заключается в упрощении анализа керна, т.к. рекомендуемый спектральный метод изучения породы характеризуется универсальностью, простотой, доступностью и не требует больших масс анализируемых образцов керна, а также бурения скважин большого диаметра для отбора проб (Русанов А.К. Основы количественного спектрального анализа руд и минералов. -М., 1971). Спектральный анализ относится к высокоточным, чувствительным и информативным методам и позволяет провести качественную и количественную оценку состава керна на наличие тяжелых металлических элементов, присутствующих даже в минимальных количествах, что приводит к значительному повышению эффективности снижения аварийных ситуаций на буровом инструменте; сокращении времени бурения за счет исключения аварийных простоев.

Поставленная задача решается тем, что при бурении скважины производят отбор керна, исследуют пробы спектральным анализом на наличие в породе керна масловодонерастворимых примесей, а именно соединений тяжелых металлов. При этом фиксируют глубину, на которой отмечается резкое увеличение их концентраций, многократно превышающих фоновые значениях. По увеличенной концентрации примесей в керне судят о повышении твердости и буримости породы и, соответственно, проводят мероприятие по предотвращению аварии, уменьшая механическую скорость бурения скважины.

На графиках (Фиг.1) приведены результаты спектрального исследования породы кернов из скважин №2 и №10 Карачаганакского ГКМ, а именно изменение концентраций таких металлов, как Cu, Mn, Sr, Pb, Bi, Ti, Ni по глубине скважины и выделены глубины, на которых их концентрации достигают максимальных значений и буримость породы ухудшается.

Пример 1.

В процессе испытания способа, основываясь на данных соседних скважин, для скважины №10 Карачаганакского месторождения были выявлены зоны возможных аварий. На глубине 3515 м началось увеличение скорости проходки долотом марки СТ при осевой нагрузке 100 кН до 28 м/ч. Начиная с 3579 м скорость проходки была снижена до 8 м/ч. На глубине 3825 м механическая скорость бурения резко снизилась до 1 м/ч. После изучения керна с глубины 3515-3825 м спектральным анализом отмечено содержание Mn в количестве 0,26% мас. После проведения физико-химических исследований данный интервал интерпретирован как зона расположения легко бурящейся породы-суперколлектора. Начиная с глубины 3820 м началось увеличение скорости проходки долотом марки CT до 34 м/ч. При достижении глубины 3823 м скорость бурения была снижена до 6 м/ч. На глубине 3825 м был встречен очень плотный прослой пород с высокими прочностными свойствами, аварийного выхода из строя долота не произошло. Исследования поднятого керна показали повышенное содержание N1 в количестве 0,26% мас. на глубине 3825 м. После проведения физико-химических исследований интервал 3820-3825 м был проинтерпретирован как зона расположения суперколлектора, обладающего хорошей буримостью и слабыми прочностными свойствами. Снизив механическую скорость бурения при подходе к глубине 3825 м, аварии удалось избежать.

При проведении испытаний способа на Карачаганакском и Оренбургском месторождениях были пробурены исследовательские скважины и извлечены керны, проведены спектральные исследования пород кернов на наличие в них примесей тяжелых металлов. Построены наглядные диаграммы изменения концентраций таких металлов, как Cu, Mn, Sr, Pb, Bi, Ti, Ni по глубине скважины. Эти испытания позволили определить границы прослоев с повышенной твердостью, поскольку были зафиксированы глубины залегания пород, сожержащих высокие концентрации примесей, и выделены аварийноопасные глубины залегания пород, на которых породы, бурящиеся на высоких скоростях, заканчиваются, а из-за большого количества осажденных на этой глубине водомаслонерастворимых соединений металлов породы получают свойства упрочнения и сопротивляются разрушению их долотом. Во избежание поломки бурового инструмента в местах расположения этих прослоев было предусмотрено уменьшение скорости бурения при подходе к ним бурового инструмента. Причем после прохождения этих зон скорость бурения возвращали. Т.о. предотвращались аварии бурового инструмента и снижалось общее время аварийных простоев при бурении скважин, а также снижалась стоимость бурения.

Способ предотвращения аварийных ситуаций при бурении нефтегазодобывающих скважин, включающий бурение скважины, отбор в процессе бурения скважины керна и его анализ на содержание примесей, отличающийся тем, что с целью предотвращения аварий с буровым инструментом, проводят анализ породы на содержание в ней примесей масловодонерастворимых соединений тяжелых металлов, по их наличию судят о расположении суперколлекторов в залежи, по количеству примесей судят о твердости породы и о месте расположения приводящих к авариям с буровым инструментом твердых прослоев в породе и проводят мероприятия по предотвращению аварии в скважине, например уменьшают механическую скорость бурения.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, а именно к наземным комплексам контроля параметров бурового раствора. Устройство содержит, по меньшей мере, датчик температуры, измерители уровня и скорости течения раствора и плотномер, включающий источник гамма-излучения и блок детектирования, а также электронный блок обработки сигналов и компьютер.

Изобретение относится к способу и устройству демпфирования колебаний прилипания-проскальзывания в бурильной колонне. Техническим результатом является настройка ПИ -регулятора для обеспечения демпфирования энергии крутильных волн на частоте прилипания-проскальзывания или вблизи нее.

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин гидравлическими забойными двигателями (ГЗД), а именно к способам контроля режима работы ГЗД в забойных условиях.

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к бурению горизонтальных скважин, и может быть использовано для управления процессом бурения. Техническим результатом является разработка способа регулирования нагрузки на долото при бурении горизонтальной скважины по фактической нагрузочной характеристике турбобура, построенной по информации, полученной в процессе бурения одновременно о частоте вращения и нагрузке на долото.

Группа изобретений относится к способам адаптивного регулирования условий бурения скважин и к долотам для их реализации. Обеспечивает создание адаптивных условий бурения путем жесткого согласования условий разрушения горной породы забоя, условий очистки забоя от разрушенной породы и условий геологических, определяемых твердостью горной породы.

Изобретение относится к способу и системе коррекции траектории ствола скважины. Техническим результатом является использование данных, полученных в режиме реального времени, для уточнения модели напряжений для данного региона, так что траекторию можно непрерывно корректировать для достижения оптимального соотношения с измеренными характеристиками напряжений данного региона.

Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин и может быть использовано для оптимального управления процессом. Техническим результатом является увеличение точности управления режимом бурения и увеличение механической скорости проводки скважины за счет оптимизации управления по минимуму вибрации бурильной колонны.

Изобретение относится к определению нейтральной точки буровой колонны при бурении скважины на основании гидравлического фактора и/или факторов скручивающих и осевых нагрузок.

Изобретение относится к способу демпфирования колебаний прилипания-проскальзывания в бурильной колонне. .

Изобретение относится к способу и устройству демпфирования колебаний прилипания-проскальзывания в бурильной колонне. .

Изобретение относится к способу, устройству и машиночитаемому носителю данных, предназначенным для построения геологической модели нефтяного или иного месторождения, в частности, для определения коэффициентов корреляции для комплекса кривых ГИС и нахождения положений глубин маркера, для которых значение коэффициента корреляции является максимальным. Техническим результатом является повышение точности вычислений параметров, используемых при построении геологической модели расположения нефтяных или иных месторождений. Метод позволяет для маркера, уже имеющего отметки на некоторой, называемой опорной, группе скважин, вычислить их для скважин из другой группы. Для каждой скважины W, на которой ищется значение глубины маркера, выбираются скважины опорной группы, отстоящие от скважины W на заданном расстоянии, и среди них выбирается скважина с наибольшим значением коэффициента корреляции, при этом точка, в которой этот максимум достигается, назначается искомой отметки маркера. С помощью проверяющих тестов осуществляют поиск скважин, в которых функция корреляции меньше, чем максимальное значение коэффициента корреляции, а коэффициент качества корреляции больше, чем максимальное значение коэффициента корреляции. После чего добавляют найденную скважину к опорной группе скважин. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к способу, устройству и машиночитаемому носителю данных, используемых при построении геологической модели нефтяного или иного месторождения. Технический результат - повышение точности вычислений параметров, используемых при построении геологической модели расположения нефтяных или иных месторождений. Изобретение позволяет для маркеров, выбранных в качестве начального решения, вычислить такие глубины маркера на каждой скважине, которые обеспечивают наилучшую суммарную корреляцию. Для каждого маркера, входящего в набор, определяется функционал, представляющий собой сумму коэффициентов корреляции комплекса методов ГИС для пар скважин, расположенных не далее заданного расстояния друг от друга. Для этого функционала вычисляются частные производные ,и полученный таким образом вектор сглаживается и используется для нахождения большего значения функционала на некотором отрезке вдоль этого вектора. Если большего значения не найдено, то последнее положение отметок маркера считается решением задачи, а если найдено, то производится сглаживание точки решения и процесс повторяется снова. На каждой итерации алгоритма производится сортировка глубин маркеров. 3 н.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к буровым долотам, включающим датчики для проведения измерений, относящихся к скважинным параметрам, способам изготовления таких буровых долот и буровым системам, использующим такие буровые долота. Техническим результатом является создание усовершенствованного бурового долота и способа, позволяющего скорректировать изменения в результатах измерений осевой нагрузки и крутящего момента, возникающие за счет перепада давления в буровом долоте. Способ, который, в одном варианте осуществления, включает бурение ствола скважины буровым долотом, определение осевой нагрузки на долото в процессе бурения ствола скважины, определение перепада давления на рабочей площади бурового долота в процессе бурения ствола скважины и определение скорректированной осевой нагрузки на долото по определенной осевой нагрузке на долото и определенному перепаду давления. 4 н. и 16 з.п. ф-лы, 6 ил.

Группа изобретений относится к динамическим гасителям крутильных колебаний и может быть использована в бурении нефтяных и газовых скважин. Динамический виброгаситель крутильных колебаний содержит корпус с расположенным внутри него маховиком, в теле которого закреплены грузы, маховик выполнен в виде системы двухзвенника. Согласно первому варианту амортизаторы с одного конца входят в массу-шарнир, с другого, посредством приваренного кронштейна и проушин, в грузы, выполненные в виде цилиндрических сегмент-планок. Согласно второму варианту внутри корпуса с одной стороны установлен шток с прижимными винтами и стопорным кольцом, с другой стороны - шток и подпирающая его пружина. Амортизаторы с одного конца входят в массу-шарнир, с другого, посредством поперечины, в грузы в виде цилиндрических сегмент-планок, в которых предусмотрены различной глубины выемки. В обоих вариантах между грузами вставлены эластичные элементы, на зазор Δ, совместно с грузами, отстоящие от шайбы с маховой массой в виде полого цилиндра. Достигается увеличение демпфирующих характеристик, снижение негативного влияния крутильных колебаний на бурильный инструмент в широком диапазоне изменения частоты его вращения, увеличение надежности и ресурса, снижение числа отказов оборудования. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для измерения параметров закачиваемой в скважину жидкости. Система включает расходомер электромагнитный, который снабжен контроллером, составляющим основу первого измерительного модуля, плотномер вибрационный, снабженный контроллером, составляющий основу второго измерительного модуля. Модули встроены в нагнетательную линию манифольда с контролируемой средой, с помощью быстроразъемных соединений к первому измерительному модулю присоединен второй измерительный модуль, производящий измерение плотности, температуры и давления. Модули соединены с компьютером с помощью информационного кабеля и блока питания. Компьютер установлен на монтажной базе - автошасси высокой проходимости. Питание системы осуществлено от сети переменного тока через стабилизатор напряжения или от бортовой сети автомобиля. Повышается универсальность, мобильность, удобство обслуживания, надежность, уменьшаются габариты. 3 ил.

Изобретение относится к бурению скважин и может найти применение при регулировании условий бурения. Техническим результатом является оптимизация процесса бурения скважины. Способ включает воздействие на горную породу и ее разрушение вращающимся и находящимся под нагрузкой индентором, определение показателей твердости с использованием величины прикладываемой нагрузки и площади контактной поверхности индентора. При этом измерения осуществляют непосредственно в процессе бурения в дифференциальной форме: механическую скорость бурения или время продолжительности определенного интервала глубины, изменением нагрузки на долото выравнивают значение скоростей или времен, измеряют в момент равенства скоростей или времен значение нагрузки на долото и определяют твердость горной породы по алгоритму. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области бурения подземных буровых скважин и измерения в них. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей и повышение информативности исследований. Предложен способ направления бурения буровой скважины в целевом подземном пласте, включающий этапы подготовки бурового оборудования, имеющего компоновку низа бурильной колонны, которая включает в себя управляемую подсистему наклонно-направленного бурения и направленный измерительный прибор каротажа во время бурения с возможностью кругового просмотра и упреждающего просмотра; определения наличия заданного типа особенности пласта в целевом пласте; и навигации траектории бурения в целевом пласте буровым оборудованием, включающей в себя прием сигналов измерений с направленного измерительного прибора, получение на основании принимаемых сигналов измерений показателей параметров пласта относительно особенности пласта в целевом пласте и управление подсистемой наклонно-направленного бурения для бурения в направлении, определяемом в зависимости от получаемых показателей параметров пласта. 3 н. и 20 з.п. ф-лы, 56 ил.

Изобретение относится к бурению скважин и может найти применение при регулировании условий бурения. Техническим результатом является снижение зависимости режима работы забойного гидродвигателя от забойных условий и тем самым стабилизировать его. Способ включает алгоритм механической скорости, в котором технологические параметры процесса бурения: число оборотов долота, нагрузка на долото, расход промывочной жидкости, возводятся в степени, определяемые математическими выражениями, основанными на обобщенных параметрах, характеризующих взаимодействие долота с горной породой: время взаимодействия вооружения долота с породой; механическую и гидравлическую мощности, расходуемые на забое; дифференциальное давление на забое. При этом долото представляют трехканальным преобразователем механической и гидравлической мощностей в углубление, причем канал числа оборотов долота и канал нагрузки на долото совместно реализуют первый этап процесса углубления - разрушение горной породы забоя путем расхода механической мощности, а канал расхода промывочной жидкости реализует второй этап углубления - очистку забоя от разрушенной породы путем расхода гидравлической мощности, при этом оба этапа осуществляют в единовременном взаимодействии, являющимся, в свою очередь, источником канальных обратных связей и межканальных взаимных связей, определяющих основу регулирования условий процесса бурения. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к способу для ступенчатой операции интенсификации добычи из скважины. Техническим результатом является повышение интенсификации добычи из скважины. Способ включает создание из измеренных скважинных данных набора показателей качества из множества диаграмм, использование методики моделирования для комбинирования набора показателей качества для образования сводного показателя качества, использование методики моделирования для комбинирования сводного показателя качества с данными напряжения для образования объединенного показателя напряжения и сводного качества, причем объединенный показатель напряжения и сводного качества содержит набор блоков с границами между ними, идентификацию классификаций для набора блоков, определение участков согласно объединенному показателю напряжения и сводного качества на основе классификаций и перфорирование скважины в выбранных участках, исходя из классификаций. 8 з.п. ф-лы, 14 ил.

Изобретение относится к разработке, осуществлению и использованию результатов операций интенсификации, выполняемых на буровой. Техническим результатом является получение более точных данных о параметрах интенсификации для буровой. Способ включает выполнение определения характеристик резервуара при помощи модели определения характеристик резервуара для генерации геомеханической модели на основе объединенных данных о буровой, генерацию плана интенсификации путем выполнения планирования бурения, расчет участков, расчет интенсификации и прогноз добычи на основе геомеханической модели, причем расчет участков содержит методику моделирования для идентификации классификаций на основе, по меньшей мере, одной диаграммы, по меньшей мере, одного параметра резервуара, объединенного с диаграммой напряжения для определения участков интенсификации в скважине на буровой, оптимизацию плана интенсификации путем повторения расчета интенсификации и прогноза добычи в цикле с обратной связью, пока не будет создан оптимизированный план интенсификации и выполнение оптимизированного плана интенсификации. 3 н. и 26 з.п. ф-лы, 14 ил.
Наверх