Способ обработки бурового раствора


 


Владельцы патента RU 2613709:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ухтинский государственный технический университет" (RU)

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к бурению горизонтальных стволов большой протяженности, связанного с развитием кустового бурения и, в том числе, со строительством скважин в условиях Крайнего Севера и континентального шельфа. Способ предназначен для бурения горизонтальных стволов скважин большой протяженности в условиях поглощения буровых растворов. Технический результат - уменьшение коэффициента трения бурильной колонны о стенки скважины, поглощения промывочной жидкости и гидравлического прижатия бурильной колонны к стенкам скважины за счет ввода в буровой раствор универсального физико-химического компонента. По способу в буровой раствор, минуя систему очистки, вводят упругий механический наполнитель. Этот наполнитель выполняют в виде резиновой крошки с гидрофильной поверхностью и эффективным диаметром ее частиц, большим 1/3 поперечного размера трещин и пор. Таким образом подготовленный наполнитель – резиновую крошку обрабатывают абсорбирующим маслом. Сверху по маслу резиновую крошку обрабатывают мылом с возможностью образования антифрикционного покрытия, обеспеченного химическими связями с этой крошкой.

 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к бурению наклонно-направленных и горизонтальных скважин.

Известны механические способы увеличения горизонтальной проекции ствола скважины. Из них основной способ заключается в том, что применяют более мощную буровую установку, так как по Правилам безопасности в нефтяной и газовой промышленности от 2013 года «допустимая нагрузка на крюке» не должна превышать 0,6 от грузоподъемности буровой установки при бурении и при спуске обсадных труб не должна превышать 0,9. [1] Однако этот и другие подобные способы существенно увеличивают стоимость строительства скважин. А так как, начиная еще со времен СССР, авторское вознаграждение рассчитывалось от экономического эффекта, то эти механические способы не защищались авторскими свидетельствами.

Существуют физико-химические способы увеличения горизонтальной проекции ствола скважины, уменьшающие проблемы горизонтального бурения на основе оптимизации отдельного фактора. Они гораздо более дешевые, как правило, известные и поэтому не подлежат патентованию, более того, соответствующее направление пока еще не отражено в классификации изобретений.

Однако в существующих физико-химических способах, как правило, каждый фактор оптимизируется отдельно, часто блокируя и даже ухудшая работу технологических оптимизаций других факторов при горизонтальном бурении. Например, для борьбы с поглощениями промывочной жидкости применяется резиновая крошка. Однако в горизонтальном бурении она может увеличить коэффициент трения с 0,2 до 0,6 и более, что увеличит трение бурильной колонны о стенки скважины и, соответственно, может принципиально уменьшить горизонтальную проекцию ствола скважины в три и более раз [2].

Очевидна необходимость технологической оптимизации всего комплекса физико-химических факторов, влияющих на протяженность горизонтального ствола скважины, то есть определение способа увеличения горизонтальной проекции ствола скважины, определение его совокупных отличительных признаков. А для этого требуется определить соотношение и взаимодействие составных частей проблемы.

В первую очередь, возможная протяженность горизонтального ствола определяется величиной трения бурильной колонны о стенки скважины, которое препятствует усилиям буровой установки, движущей бурильную колонну. Чем меньше трение, тем больше возможная протяженность горизонтального ствола скважины при необязательном увеличении грузоподъемности буровой установки.

Во вторую очередь, возможная протяженность горизонтального ствола скважины зависит от поглощения промывочной жидкости, из-за которого стенки скважины размокают и теряют устойчивость, что может привести к аварии и ликвидации скважины.

В свою очередь, величина трения бурильной колонны о стенки скважины зависит от следующих факторов:

1. коэффициента трения бурильной колонны о стенки скважины,

2. поглощения промывочной жидкости,

3. толщины фильтрационной корки на стенках скважины,

4. величины превышения давления промывочной жидкости над пластовым давлением.

Известно, что величина трения прямо пропорциональна коэффициенту трения и прижимающей нагрузке, то есть определяется первым фактором. А прижимающая нагрузка в наклонно-направленном и горизонтальном бурении слагается из гравитационной и гидравлической составляющих, последняя из которых определяется вторым, третьим и четвертым фактором. Кроме того, второй фактор определяет устойчивость стенок скважины.

Задачей изобретения является увеличение горизонтальной проекции ствола скважины посредством уменьшения коэффициента трения бурильной колонны о стенки скважины, уменьшения поглощения промывочной жидкости и уменьшения гидравлического прижатия бурильной колонны к стенкам скважины посредством ввода в буровой раствор универсального физико-химического компонента.

Прототипом данного изобретения является способ на основе газовой сажи, обработанной нефтью [3], который был разработан на кафедре бурения Ухтинского индустриального института в 1986 году [Ахмадеев Р.Г., Куваев И.В., Нор А.В. Инструкция по применению и приготовлению смазочных композиций на основе газовой сажи. - Ухта: Изд-во ГКП объединения «Ухтанефтегазгеология», 1986. - 11 с.]. В нем смазочная композиция способна кольматировать поры стенок скважины небольшого размера и обеспечивать смазку бурильного инструмента, а также предупреждать его прилипание к стенке скважины. Применялась при бурении вертикальных и наклонно-направленных скважин в Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции и в основном использовалась для предупреждения прилипания бурильного инструмента и уменьшения содержания нефти (с 10-15% до 2% в составе бурового раствора).

Недостатком данной композиции является то, что мы не можем регулировать размер кольматирующей добавки по причине того, что гранулы газовой сажи непрочны и неэластичны, то есть не обладают достаточной несущей способностью. Также очень неудобным является сам процесс работы с газовой сажей с точки зрения экологичности и безопасности приготовления композиции, так как долгое время сажа может находиться во взвешенном состоянии и ее концентрация в воздухе может превышать предельно-допустимую концентрацию (ПДК). В случае же применения резиновой крошки проблема решаема.

С этой целью в буровой раствор предлагается вводить упругий механический наполнитель с антифрикционным покрытием, эффективный диаметр частиц которого больше чем 1/3 поперечного размера трещин и пор (общепринятое граничное условие для определения размера кольматанта при борьбе с поглощениями). Например, в качестве упругого механического наполнителя с антифрикционным покрытием предлагается использовать резиновую крошку, обработанную абсорбирующим маслом и сверху по маслу - мылом (поверхностно активным веществом ПАВ). При этом гидрофильная поверхность резиновой крошки покрывается маслом, а поверхностно-активные вещества производят гидрофилизацию поверхности резины. Размеры резиновой крошки можно подбирать из условия бурения, в отличие от газовой сажи. При этом резиновая крошка будет фиксироваться в порах и трещинах горной породы, снижать коэффициент трения бурильной колонны о стенки скважины и уменьшать гидравлическое прижатие бурильной колонны к стенкам скважины.

При этом:

- механический наполнитель будет фиксироваться на стенках скважины в порах и трещинах за счет превышения скважинного давления над пластовым,

- механический наполнитель будет частично выступать над фильтрационной коркой и препятствовать прижатию бурильной колонны к стенкам скважины, что уменьшит гидравлическое прижатие бурильной колонны к стенкам скважины,

- механический наполнитель за счет антифрикционного покрытия уменьшит силу трения бурильной колонны о стенки скважины, в пределах до 0,01

- его антифрикционное покрытие будет держаться химическими связями на механическом наполнителе, например, с помощью адсорбционно-адгезионного грунта (масло на резине, а мыло на масле).

Данный способ основан на современных технологиях, то есть имеет промышленную применимость.

Данный способ не может считаться рецептурой двойного назначения, как, например, товары двойного назначения.

Данный способ имеет одно общее назначение - увеличение горизонтальной проекции ствола скважины при необязательном увеличении грузоподъемности буровой установки, поэтому мы считаем, что это есть физико-химический способ, состоящий из одновременного решения трех физико-химических задач для обеспечения одной и той же цели.

Заявленная совокупность отличительных признаков нам была неизвестна, поэтому мы считаем, что данное техническое решение имеет изобретательский уровень.

Увеличение горизонтальной проекции ствола скважины осуществляется, например, следующим образом:

1. При бурении смазочно-кольматирующая композиция вводится в буровой раствор, минуя систему очистки (предусматривается готовая композиция в таре - бочка 200 л), что приводит к увеличению нагрузки на долото в условиях ее дефицита, к уменьшению поглощения, а также к уменьшению веса на крюке при подъеме в условиях дефицита грузоподъемности буровой установки.

2. Размеры обработанной резиновой крошки в составе смазочно-кольматирующей композиции определяются в лабораторных условиях в зависимости от размера пор поглощающего пласта, но не менее 1/3 поперечного размера пор.

3. При бурении фиксируется трение бурильной колонны о стенки скважины и интенсивность поглощения. В зависимости от отклонения величин этих параметров от проектных соответственно обрабатывают промывочную жидкость смазочно-кольматирующей композицией или компонентами этой композиции.

Однако поскольку физико-химические способы увеличения горизонтальной проекции ствола скважины пока еще не отражены в классификации изобретений, то этот способ будет представлен в виде способа обработки бурового раствора в следующем виде.

Способ обработки бурового раствора, характеризующийся тем, что в буровой раствор, минуя систему очистки, вводят упругий механический наполнитель в виде резиновой крошки с гидрофильной поверхностью и эффективным диаметром ее частиц, большим 1/3 поперечного размера трещин и пор, обработанную абсорбирующим маслом и сверху по маслу мылом с возможностью образования антифрикционного покрытия упомянутой крошки, обеспеченного химическими связями с этой крошкой.

1. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности». Серия 08. Выпуск 19. - М.: ЗАО «Научно-технический центр исследований проблем промышленной безопасности». 2013. - 288 с.

2. Юдин А.В. Разработка технологических рекомендаций для вскрытия сложно построенных залежей углеводородов горизонтальными скважинами [Текст]: Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук / А.В. Юдин, научный. руководитель С.А. Кейн, к.т.н. - Ухта, УГТУ, 2012, 24 с.

3. Ахмадеев Р.Г., Куваев И.В., Нор А.В. Инструкция по применению и приготовлению смазочных композиций на основе газовой сажи. - Ухта: Изд-во ГКП объединения «Ухтанефтегазгеология», 1986. - 11 с.

Способ обработки бурового раствора, характеризующийся тем, что в буровой раствор, минуя систему очистки, вводят упругий механический наполнитель в виде резиновой крошки с гидрофильной поверхностью и эффективным диаметром ее частиц, большим 1/3 поперечного размера трещин и пор, обработанную абсорбирующим маслом и сверху по маслу мылом с возможностью образования антифрикционного покрытия упомянутой крошки, обеспеченного химическими связями с этой крошкой.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способу проведения водоизоляционных работ в скважине. Способ содержит этапы, на которых подготавливают изолирующий состав в объеме, превышающем внутренний объем скважины от забоя до верхней границы интервала перфорации.

Изобретение относится к способу блокирования потока масляно-водной текучей среды с соотношением вода:масло, равным 70:30, через по меньшей мере один проход в подземной формации, через которую проходит ствол скважины, в котором осуществляют: (i) выбор композиций, концентраций и размеров жестких волокон, гибких волокон и твердых тампонирующих частиц; (ii) приготовление масляно-водной текучей среды, в которую добавляют волокна и частицы; и (iii) нагнетание блокирующей масляно-водной текучей среды в проход, при этом волокна образуют сетку поперек прохода, а твердые частицы тампонируют сетку, блокируя поток, причем жесткие волокна имеют диаметр от 20 мкм до 60 мкм и длину от 2 мм до 12 мм, при этом гибкие волокна имеют диаметр от 8 мкм до 19 мкм и длину от 2 мм до 12 мм.

Группа изобретений относится к использованию буферных жидкостей в подземных пластах. Технический результат – повышение эффективности вытеснения жидкости в стволе скважины буферной жидкостью перед введением другой жидкости, улучшение удаления твердых веществ, разделение физически несовместимых жидкостей.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к способам гидромеханического упрочнения ствола в процессе бурения скважин различного назначения.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам ограничения водопритока в скважине с использованием водонабухающих полимеров, и может быть использовано при проведении водоизоляционных работ для ограничения притока подошвенной, законтурной или закачиваемой воды, поступающей по высокопроницаемым пропласткам или трещинам.

Группа изобретений относится к способу прекращения или по меньшей мере сокращения неконтролируемого выделения углеводородов, фонтанирования из буровой скважины для добычи углеводородов.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности. Технический результат – временное блокирование интервалов пласта с высоким коэффициентом удельной приемистости, эффективное воздействие кислоты на породу, увеличение дебита нефти.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к способам ремонтно-изоляционных работ. Может быть использовано для ликвидации заколонных перетоков в скважине, отключения пластов и герметизации эксплуатационных колонн.
Настоящее изобретение относится к схватываемой композиции с увеличенным временем сохранения прокачиваемости, содержащей гидравлический цемент, цементную пыль, воду, добавку, замедляющую схватывание, и ускоритель схватывания цемента; при этом схватываемая композиция свободна от микросфер и сохраняет удобное для перекачивания насосом текучее состояние в течение, по меньшей мере, около одного дня; при этом ускоритель схватывания цемента присутствует в составе схватываемой композиции с увеличенным временем сохранения прокачиваемости в количестве от примерно 0,1 до примерно 4 вес.%, причем ускоритель схватывания цемента содержит по меньшей мере две добавки, выбранные из группы, в которую входят хлорид кальция, формиат цинка и ацетат кальция.

Изобретение относится к области нефтедобывающей промышленности, в частности к способам ограничения водопритока в скважину с использованием жидкого стекла, и может быть использовано для изоляции краевой или нагнетаемой системой поддержания пластового давления воды, а также ликвидации конуса обводнения.

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин и представляет собой один из узлов системы непрерывной промывки скважин, которая обеспечивает циркуляцию бурового раствора без перерывов на наращивание бурильной колонны и на ее разборку при подъеме.
Изобретение относится к строительству скважины и может найти применение при проводке ствола скважины через зоны обрушений породы. Способ бурения скважины включает бурение ствола скважины бурильной компоновкой с забойным двигателем с применением гидравлического забойного двигателя, в зоне горизонта с осыпающимися породами периодическое расхаживание бурильной колонны с одновременным вращением бурильной колонны, разбуривание горизонта с осыпающимися породами с использованием бурового раствора, подъем бурильной компоновки выше горизонта с осыпающимися породами, шаблонировку или проработку пробуренного интервала, подъем бурильной компоновки из скважины, спуск бурильной компоновки в скважину, определение интервалов посадки бурильной компоновки, проведение проработки интервалов посадки, подъем бурильной компоновки из скважины.

Изобретение относится к строительству скважин и может найти применение при бурении скважины через зоны поглощения промывочной жидкости. При осуществлении способа спускают колонну труб с пакером, размещают пакер над нижним интервалом зоны поглощения.
Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, а именно к технологии строительства глубоких скважин, добычи нефти и газа и, в частности, к первичному вскрытию горизонтальными стволами нефтегазонасыщенного трещинного карбонатного коллектора с аномально низкими пластовыми давлениями.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к устройствам для очистки ствола наклонно направленных скважин. Устройство содержит лопастные центраторы, установленные между соединениями бурильных труб на расстоянии 25-50 метров друг от друга.
Изобретение относится к строительству скважин и может найти применение при бурении скважины через зоны поглощения промывочной жидкости. Техническим результатом является изоляция широкого интервала поглощения.

Группа изобретений относится к горной промышленности, а именно к очистке ствола скважины при бурении, преимущественно ее горизонтальных участков. При осуществлении способа в процессе бурения движение потока промывочной жидкости в затрубном пространстве создают путем «активации его винтового движения», посредством энергии вращения трубы.

Изобретение относится к ремонту горизонтальных скважин и может быть использовано для восстановления проходимости открытого горизонтального ствола скважины после обвала породы.

Группа изобретений относится к области нефтегазодобывающей промышленности, в частности к ликвидации осложнений при бурении скважин. Способ включает циклический процесс бурения скважины бурильным инструментом под кондуктор с промывкой водой, без циркуляции с остановками на набор воды в приемные амбары.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для промывки горизонтальных скважин с открытым стволом. Устройство содержит корпус с отводящим и подводящим каналами, выполненными тангенциальными, насадку в отводящем канале, установленный с возможностью свободного вращения в корпусе центрированный ротор с чередующимися пазами и выступами, взаимодействующий с потоком жидкости.

Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности и может быть применено для гидравлического разрыва продуктивного пласта, содержащего прослой глины с газоносным горизонтом.
Наверх