способ бурения разветвленных стволов в горизонтальной скважине

Формула изобретения

Способ бурения разветвленных стволов в горизонтальной скважине, включающий бурение по проектному профилю до места разветвления стволов, проведение необходимых геофизических исследований, крепление скважины и забуривание разветвленных стволов, отличающийся тем, что, с целью безориентированного попадания долотом с забойным двигателем или колонной насосно-компрессорных труб в нужные разветвленные стволы для выполнения необходимых технологических операций в скважине, бурение первого ствола разветвления начинают с углом установки плоскости искривления отклонителя в пределах 70-80° правее или левее плоскости искривления ствола скважины в зависимости от азимутального искривления второго ствола, после окончания бурения первого ствола по проектному профилю и проведения геофизических исследований забуривание второго ствола начинают на той же глубине, что и первого ствола, под углом установки плоскости искривления отклонителя в пределах 95-100° относительно плоскости искривления ствола скважины, причем угол установки должен быть в противоположном направлении, чем при бурении этого интервала в первом стволе, если в первом стволе угол установки левее, то во втором - правее, и наоборот, при этом для отличия стволов друг от друга длину одного из забуренных стволов выполняют больше на 10-20 м, после окончания бурения второго ствола проводят также геофизические исследования, аналогичные как и в первом стволе, а для обеспечения безориентированного попадания спускаемой колонны труб в один из разветвленных стволов длину нижней секции, равной 6-8 м, выполняют в виде дуги с радиусом искривления, равным радиусу искривления скважины на данном участке, при этом при достижении спускаемой в скважину искривленной компоновки до места зарезки на муфте трубы устанавливают метку, которую сносят на ротор, и далее колонну труб спускают без вращения в один из разветвленных стволов и по величине забоя определяют номер ствола, после проведения необходимых технологических операций в случае необходимости спуска колонны труб в другой разветвленный ствол башмак компоновки колонны труб поднимают до места разветвления и метку на муфте устанавливают на 180° от первоначального положения путем поворота колонны труб и далее спускают трубу в этот ствол.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к способам бурения разветвленных стволов в горизонтальной скважине.

Известно многозабойное горизонтальное вскрытие пластов (см. книгу «Справочник инженера по бурению», том 2. Под редакцией В.И.Мищевича и Н.А.Сидорова, М.: Недра, 1973 г., стр.184-185, рис.а, б.), включающий бурение по проектному профилю до места разветвления путем использования отклоняющей компоновки, позволяющей равномерно искривлять стволы по дугам окружности до углов наклона 90° и более и осуществлять бурение в пласте пологого или горизонтального, а также получать заранее задаваемые радиусы кривизны в зависимости от геометрической формы компоновки нижней части бурильной колонны, проведение необходимых геофизических измерений, крепление скважины и ее освоение (см. тот же источник, стр.190).

Известен также «Способ вскрытия продуктивных пластов нефтяных и газовых скважин» (см. описание изобретения к патенту Р.Ф. №2213195, МПК 7 Е 21 В 7/06, опубл. Б.И. №27, 27.09.2003 г.), предусматривающий бурение горизонтального ствола по проектному профилю до места разветвления стволов, проведение необходимых геофизических исследований, крепление скважины и забуривание разветвленных стволов в продуктивной толще пласта.

Известный способ по технической сущности более близок к предлагаемому и может быть принят в качестве прототипа.

Общим недостатком как аналога, так и прототипа является то, что при необходимости выполнения различных технологических операций, например спуск долота с забойным двигателем для дальнейшего углубления ствола или колонны насосно-компрессорных труб, попадание их в нужные разветвленные стволы является весьма проблематичным, занимает неоправданно большое время, затраты времени при котором иногда составляют до 30 суток и более. Отсюда большие денежные затраты, связанные с простоем скважинного оборудования, рабочей бригады и с поздним вводом скважины в эксплуатацию.

Задачей настоящего изобретения является создание способа бурения разветвленных стволов в горизонтальной скважине, обеспечивающего безориентированное попадание в нужные разветвленные стволы в горизонтальной скважине буровым инструментом или колонной НКТ при различных технологических операциях.

Поставленная задача решается описываемым способом, включающим бурение по проектному профилю до места разветвления ствола, проведение необходимых геофизических исследований, крепление скважины и забуривание разветвленных стволов.

Новым является то, что с целью безориентированного попадания долотом с забойным двигателем или колонной насосно-компрессорных труб в нужные разветвленные стволы для выполнения необходимых технологических операций в скважине бурение первого ствола разветвления начинают с углом установки плоскости искривления отклонителя в пределах 70-80° правее или левее плоскости искривления ствола скважины, в зависимости от азимутального искривления второго ствола, далее после окончания бурения первого ствола по проектному профилю и проведения геофизических исследований и для попадания с компоновкой низа бурильной колонны во второй ствол забуривание второго ствола начинают на той же глубине, что и первого ствола, под углом установки плоскости искривления отклонителя в пределах 95-100° относительно плоскости искривления ствола скважины, причем угол установки должен быть в противоположном направлении, чем при бурении этого интервала в первом стволе, если в первом стволе угол установки левее, то во втором правее, и наоборот, при этом для отличия стволов друг от друга длину одного из забуренных стволов выполняют больше на 10-20 м, после окончания бурения второго ствола проводят также геофизические исследования, аналогичные, как и в первом стволе, а для обеспечения безориентированного попадания спускаемой колонны труб в один из разветвленных стволов длину нижней секции, равной 6-8 м, выполняют в виде дуги с радиусом искривления, равным радиусу искривления скважины на данном участке, при этом при достижении спускаемой в скважину искривленной компоновки до места зарезки на муфте трубы устанавливают метку, которую сносят на ротор и далее колонну труб спускают без вращения в один из разветвленных стволов, и по величине забоя определяют номер ствола, после проведения необходимых технологических операций в случае необходимости спуска колонны труб в другой разветвленный ствол, башмак компоновки колонны труб поднимают до места разветвления и метку на муфте устанавливают на 180° от первоначального положения путем поворота колонны труб, и далее спускают трубу в этот ствол.

Представленные рисунки поясняют суть изобретения, где на фиг.1 и 2 схематически изображен угол установки плоскости искривления отклонителя под углом 80° левее плоскости искривления ствола скважины для забуривания первого разветвленного ствола, а также угол установки плоскости искривления отклонителя под углом 100° правее относительно плоскости искривления ствола скважины.

На фиг.3 - элементы расчетной схемы элементов компоновки низа трубы колонны НКТ или бурильной колонны.

На рис.4 - схема расположения компоновки низа труб в разветвленном стволе горизонтальной скважины. Как видно из чертежа, для попадания в один из стволов нижний конец компоновки при спуске труб должен двигаться по внутренней стенке ствола от центра искривления.

Бурение разветвленных стволов в горизонтальной скважине осуществляют следующим образом.

Бурение горизонтального ствола скважины осуществляют согласно «Инструкции по бурению горизонтальных стволов», см. РД 39-0147-5 85-130-96, г.Альметьевск, ОАО «Татнефть» им. В.Д.Шашина.

В соответствии с этой инструкцией профиль скважины выбирается исходя из конкретных геолого-технических условий бурения. Ствол скважины от устья до условно-горизонтального участка проектируется в одной плоскости (по проектному азимуту), допускается изменение азимута условно-горизонтального участка с интенсивностью не более 4 град./10 м. Фактическое положение ствола скважины в пространстве определяют систематическими или постоянными инклинометрическими измерениями в процессе бурения, в том числе с использованием забойных телесистем.

Проектирование профиля горизонтальной скважины начинают с нижней части скважины, исходя из геолого-эксплуатационных условий обосновывают тип профиля и конфигурацию горизонтального участка скважины, далее на основе технических возможностей определяют конструкцию скважины и по заданной интенсивности отклонения определяют геометрические размеры компоновок и их проходимость через искривленные участки.

После завершения бурения ствола скважины и проведения геофизических исследований в скважину спускают эксплуатационную колонну со входом 5-6 метров продуктивного пласта и цементируют с использованием традиционной технологии. Затем после ожидания затвердевания цемента (ОЗЦ) и исследования качества цементного камня в заколонном пространстве акустическим цементомером (АКЦ) разбуривают кольцо «стоп», цементный стакан, забой углубляют по проектному профилю и далее при помощи гидроловушки или магнитной ловушки забой очищают от металлических стружек. Затем осуществляют забуривание разветвленных стволов 1 и 2 (см. фиг.4, где изображены разветвленные стволы) согласно поставленной цели изобретения - безориентированного попадания долотом с забойным двигателем или колонной НКТ в нужные разветвленные стволы для выполнения различных технологических и технических операций в скважине.

Для этого в скважину спускают долото с забойным двигателем с отклонителем и телесистемы до забоя и производят бурение первого ствола, с углом установки плоскости искривления отклонителя 70-80° правее или левее ствола плоскости искривления скважины (см. фиг.1 и 2) в зависимости от азимутального искривления второго ствола. При этом бурение осуществляют с использованием бурового раствора с повышенной выносящей способностью и не загрязняющей продуктивный пласт, например, с использованием безглинистого полимерного бурового раствора с вязкостью 56-60 с. Далее бурение ствола 1 продолжают по проектному профилю до проектной глубины, т.е. длины, после чего в пробуренном стволе проводят геофизические исследования.

Бурение второго ствола начинают на той же глубине, что и первый ствол, под углом установки плоскости искривления отклонителя 95-100° относительно плоскости искривления ствола скважины на глубине забуривания первого ствола. Угол установки должен быть в противоположном направлении, чем при бурении этого интервала в первом стволе. Если в первом стволе угол установки левее, то во втором - правее (см. фиг.1 и 2), и наоборот. Длину одного из разветвленных стволов выполняют на 10-20 м длиннее, для отличия их друг от друга.

Для обеспечения безориентированного попадания спускаемой колонны труб в нужные разветвленные стволы длину нижней секции, равной 6-8 м, выполняют в виде дуги с радиусом искривления, равным радиусу искривления скважины на данном участке.

Далее, при достижении спускаемой в скважину искривленной компоновки до места зарезки на муфте трубы устанавливают метку, которую сносят на ротор, и далее колонну труб спускают без вращения в один из разветвленных стволов. После производства необходимых технологических операций, в случае необходимости спуска колонны труб в другой разветвленный ствол, башмак компоновки колонны труб поднимают до места зарезки (разветвления) и метку на муфте устанавливают на 180° от первоначального положения путем поворота колонны труб, после этого осуществляют спуск колонны труб до забоя. Глубина забоя по мере труб подтверждает нахождение труб в запланированном стволе.

Как видно из фиг.4, для попадания в один из разветвленных стволов 1 горизонтальной скважины нижний конец компоновки 3 спускаемой колонны труб 4 должен двигаться по внутренней стенке ствола от центра искривления (см. фиг.4).

Это условие выполняется тогда (см. фиг.3), когда длина нижней секции компоновки равна половине L - проходимой длине спускаемой в скважину трубы колонны без деформации, а угол искривления между секциями должен определяться из величины интенсивности искривления ствола скважины на 10 м. На фиг.3 приведены элементы расчетной схемы элементов компоновки. Ниже приводим методику определения L - проходимой длины трубы колонны НКТ без деформации. Сначала определяем угол - угол, заключенный между радиусом искривления скважины, проведенным перпендикулярно к середине L, и радиусом искривления наружной стенки ствола от центра искривления, соединяющим с одним из концов L, град. (см. фиг.3 и 4):

где НКТ - диаметр трубы колонны НКТ, м;

Rвн - радиус искривления ствола скважины от центра искривления, м;

Rн - радиус искривления наружной стенки ствола от центра искривления, м;

R - радиус искривления ствола скважины, м;

скв - диаметр скважины, м;

- интенсивность искривления ствола скважины на 10 м;

Авторами предлагаемого технического решения согласно вышеприведенной методике была определена компоновка, состоящая из 3-х секций. Длина каждой секции в данном случае 2 м, диаметр колонны труб НКТ 73 мм, угол перекоса между секциями 4°.

Способ испытывался в промысловых условиях при обработке призабойной зоны разветвленных стволов в скважинах №1040 РГ, 1041 РГ, 11309 РГ, 11321 РГ, 11443 РГ. Результаты испытаний показали высокую его эффективность. При этом исключается применение дорогостоящей телесистемы, следовательно, сокращаются затраты времени и денежных средств, ускоряется ввод скважин в эксплуатацию.