способ одновременного вскрытия и крепления неустойчивых пород при бурении скважин

Формула изобретения

Способ одновременного вскрытия и крепления неустойчивых пород при бурении скважин, включающий бурение ствола скважины долотом, соединенным с колонной обсадных труб, которые устанавливают в скважине с последующим извлечением долота, отличающийся тем, что бурят участок скважины с неустойчивыми и разрушенными горными породами из основного ствола при определенном давлении расходуемой жидкости раздвижным долотом, соединенным с колонной обсадных труб в виде многолучевой расширяемой трубы длиной, превосходящей длину данного участка, спускаемой на колонне бурильных труб, внутренний диаметр данного участка выполняют больше диаметра основного ствола как минимум на толщину стенок обсадной колонны, после бурения участка в обсадной колонне создают избыточное давление, превосходящее определенное давление и достаточное для полного выправления гофр обсадной колонны с фиксацией ее относительно стенок скважины и с последующим отсоединением и извлечением колонны бурильных труб на поверхность, далее спускают калибрующий инструмент для окончательного выправления обсадной колонны до диаметра, равного диаметру основного ствола скважины, причем калибрующий инструмент оборудуют ловильным устройством на нижнем конце для захвата, отсоединения и извлечения долота при взаимодействии с ним.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к бурению нефтяных и газовых скважин с одновременной изоляцией зон осложнений при бурении колонной расширяемых труб.

Известен способ бурения скважин с одновременной обсадкой (патент РФ № 2338051, МПК Е21В7/20, опубл. Бюл. № 31 от 10.11.2008 г.), включающий разрушение периферийной и центральной частей забоя скважины посредством ударно-вращательного действия на него обсадно-буровым инструментом, содержащим кольцевую коронку и центральное долото, при одновременном продвижении обсадной трубы в сторону забоя под действием ударных импульсов, причем сначала разрушают периферийную часть забоя кольцевой коронкой с образованием в центральной части забоя керна до его контакта с торцем центрального долота, после чего разрушают керн, продолжая разрушать периферийную часть забоя кольцевой коронкой.

Недостатками известного способа являются:

невозможность подъема кольцевой коронки для ее замены при износе или достижении устройством проектного забоя;

невозможность осуществления полноценной промывки в зоне забоя кольцевой коронки, что может привести к ее заклиниванию в скважине и преждевременному выходу из строя ее или устройства в целом.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ, осуществляемый устройством для бурения скважин в неустойчивых и разрушенных горных породах с одновременной обсадкой (патент РФ № 2262578, МПК Е21В7/20, опубл. Бюл. № 29 от 20.10.2005 г.), состоящим из бурильной и обсадной колонн, башмака с центратором, породоразрушающего элемента, направляющего элемента и отклонителя с подводящими каналами, причем направляющий элемент выполнен с эксцентричным поперечным пазом прямоугольной формы, нижняя часть которого на величину эксцентриситета, определяемого разностью R_скв.-R_п.и., где R_скв. и R_п.и. - радиусы скважины и породоразрушающего инструмента, соответственно, выполнена с конусностью, равной конусности хвостовика отклонителя, который размещен в эксцентричном поперечном пазу направляющего элемента с возможностью осевого и горизонтального смещений, при этом ось подводящего канала отклонителя для подачи очистного агента на забой скважины расположена под углом к его оси и оси скважины, причем хвостовик отклонителя имеет продольное отверстие некруглей формы, большая часть которого параллельна его оси и оси скважины и расположена на расстоянии от оси отклонителя, равном не менее 1,5 величинам эксцентриситета со смещением в сторону эксцентриситета, в котором размещена горизонтальная ось, жестко соединенная с направляющим элементом, причем в подводящие каналы направляющего элемента и отклонителя вмонтирована эластичная втулка с возможностью осевого перемещения в канале направляющего элемента.

Основными недостатками этого способа являются:

- возможность возникновения аварийной ситуации из-за ненадежного крепления отклоняющего переводника с долотом к направляющему элементу, как следствие - образование забоя недостаточного диаметра, что приведет к непрохождению обсадной колонны;

- если диаметр ствола скважины при бурении равен диаметру обсадной колонны, это может привести к непрохождению колонны и, кроме этого, препятствует выносу шлама;

- если диаметр ствола скважины при бурении больше диаметра обсадной колонны, возникает необходимость цементирования затрубного пространства для исключения заколонных перетоков, что приводит к дополнительной операции и, соответственно, дополнительным затратам времени.

Технической задачей изобретения является повышение надежности изоляции зон осложнения при бурении скважин за счет одновременного вскрытия и крепления неустойчивых горных пород колонной расширяемых труб, исключающего осыпание пород, а также снижение затрат за счет сокращения спуско-подъемных операций при изоляции зон осложнений. Кроме этого, технической задачей изобретения является снижение аварийных ситуаций за счет исключения сложной многоэлементной конструкции для вывода долота в рабочее положение, его фиксации и обратно. Исключение непрохождения обсадной колонны в процессе бурения за счет уменьшенного по сравнению с долотом диаметра, а также одновременного крепления обсадной колонны к стенкам скважины после завершения бурения заданного интервала.

Техническая задача решается способом, включающим бурение ствола скважины долотом, соединенным с колонной расширяемых обсадных труб, которые устанавливают в скважине сразу после достижения определенной глубины с последующим извлечением долота.

Новым является то, что бурят участок скважины с неустойчивыми и разрушенными горными породами из основного ствола при определенном давлении расходуемой жидкости раздвижным долотом, соединенным с колонной обсадных труб в виде многолучевой расширяемой трубы длиной, превосходящей длину данного участка, спускаемой на колонне бурильных труб, внутренний диаметр данного участка выполняют больше диаметра основного ствола как минимум на толщину стенок обсадной колонны, после бурения участка в обсадной колонне создают избыточное давление, превосходящее определенное давление и достаточное для полного выправления гофр обсадной колонны, с фиксацией ее относительно стенок скважины и с последующим отсоединением и извлечением колонны бурильных труб на поверхность, далее спускают калибрующий инструмент для окончательного выправления обсадной колонны до диаметра, равного диаметру основного ствола скважины, причем калибрующий инструмент оборудуют ловильным устройством на нижнем конце для захвата, отсоединения и извлечения долота при взаимодействии с ним.

На фиг.1 показано устройство в зоне осложнения, на фиг.2 - стыковка калибрующего инструмента с раздвижным долотом.

Способ осуществляют в следующей последовательности.

При бурении скважины 1 по достижении зоны осыпания 2 осуществляют подъем компоновки (не показана). На колонне бурильных труб 3 устройство, состоящее из посадочного патрубка 4, соединенного с многолучевой расширяемой трубой 5, выполняющей роль обсадной трубы, оснащенной снизу раздвижным долотом 6 (например; патент на полезную модель RU № 11825), спускают в скважину до текущего забоя (не показан). Причем элементы многолучевой расширяемой трубы 5 соединяют между собой сваркой 8 или по резьбе 9 длиной, превосходящей длину участка зоны осыпания 2. Далее участок скважины 1 с неустойчивыми и разрушенными горными породами 2 бурят при определенном давлении расходуемой жидкости раздвижным долотом 6, которое обеспечивает диаметр скважины 1 больше диаметра основного ствола как минимум на толщину стенок многолучевой расширяемой трубы 5. Далее, после полного вскрытия участка 2 в расширяемой трубе 5 создают избыточное давление, превосходящее определенное давление и достаточное для полного выправления гофр трубы 5, с фиксацией ее относительно стенок скважины 1, с последующим отсоединением и извлечением колонны бурильных труб 3 на поверхность. Далее на бурильных трубах спускают калибрующий инструмент 10 (см. фиг.2) для окончательного выправления расширяемой трубы 5 до диаметра, равного диаметру основного ствола 12, оборудованный ловильным устройством 11 на нижнем конце для захвата, отсоединения и извлечения долота 6 при взаимодействии с ним. При взаимодействии ловильного устройства 11 с раздвижным долотом 6 происходит его соединение с калибрующим инструментом 10, и при дальнейшей калибровке нижнего конца расширяемой трубы 5 происходит отсоединение раздвижного долота 6 от расширяемой трубы 5 и его подъем вместе с калибрующим инструментом 10. При этом раздвижное долото 6 принимает транспортное положение, позволяющее ему беспрепятственно пройти через расширенную трубу 5 и ствол скважины 1 благодаря тому, что раздвижное долото 6 обеспечивает диаметр скважины 1 больше диаметра основного ствола 12 как минимум на толщину стенок многолучевой расширяемой трубы 5. Благодаря тому, что расширение трубы 5 производят сразу после вскрытия зоны осыпания 2, значительно уменьшается риск начала процесса осыпания неустойчивых пород и недораскрытия расширяемой трубы 5, сокращается время на перекрытие зоны осыпания 2 и уменьшаются затраты за счет сокращения спуско-подъемных операций. Дальнейшее бурение осуществляют той же компоновкой, что и до зоны осыпания.

Таким образом, использование изобретения позволяет повысить надежность изоляции зон осложнения при бурении скважин за счет одновременного вскрытия и крепления неустойчивых горных пород колонной расширяемых труб, исключающего осыпание пород, а также снижение затрат за счет сокращения спуско-подъемных операций при изоляции зон осложнений. Кроме этого снижает возможность возникновения аварийных ситуаций за счет исключения сложной многоэлементной конструкции для вывода долота в рабочее положение, его фиксации и обратно. Исключает непрохождение обсадной колонны в процессе бурения за счет уменьшенного по сравнению с долотом диаметра, а также дает возможность одновременного крепления обсадной колонны к стенкам скважины после завершения бурения заданного интервала.