способ разведки нефтегазовых месторождений

Формула изобретения

Способ разведки нефтегазовых месторождений, включающий бурение из вертикальной скважины основного горизонтального ствола и восходящих и внизсходящих ответвлений, отбор керна и проведение исследований, отличающийся тем, что бурение восходящих и внизсходящих ответвлений осуществляют с определением кровли и подошвы пласта, исследование восходящих и внизсходящих ответвлений производят с забоя основного горизонтального ствола до пересечения кровли и подошвы пласта, причем бурение восходящих ответвлений производят безориентированно компоновками нижней части бурильной колонны с положительной отклоняющей силой на долоте, а бурение внизсходящих ответвлений - компоновками с отрицательной отклоняющей силой, после исследования внизсходящие ответвления без вскрытия подошвенной воды временно консервируют, при вскрытии подошвенной воды осуществляют постоянную консервацию, а углубление основного горизонтального ствола производят компоновками с нулевой отклоняющей силой на долоте до границы выклинивания продуктивного пласта, после окончания исследования скважины строят геологический разрез продуктивного пласта в плоскости горизонтального ствола и ответвлений, из этой же вертикальной скважины бурят несколько аналогичных разветвленных горизонтальных стволов, проводят их исследование и осуществляют объемное геологическое строение месторождения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области бурения направленных скважин для разведки месторождений нефти и газа.

При разведке месторождений нефти и газа в сложных орогидрографических условиях, природоохранных зонах, на шельфе и на море возникает необходимость разведки и последующей разработки залежей нефти и газа с ограниченных площадок, эстакад, плавучих буровых установок с глубиной скважин до 5000 м, размерами залежей до нескольких десятков километров, отклонениями забоев от вертикали до 5000 м, причем поисковые и разведочные скважины используются в качестве эксплуатационных, что обеспечивает значительную экономию капвложений. Учитывая значительные размеры залежей, размытые зоны газонефтеводяных контактов, изменчивость границ залежи, способы разведки многоствольными скважинами по сетке и дополнительными стволами с ограниченными отклонениями потребуют бурения большого количества дополнительных стволов, увеличения капвложений, создает технико-технологические трудности при углублении, испытании и эксплуатации многоствольных скважин за счет трудности попадания в дополнительные стволы скважин. Кроме того, для повышения эффективности разработки залежи и эксплуатации многоствольных скважин, глубина забуривания дополнительных стволов должна быть больше глубины динамического уровня жидкости во время эксплуатации скважины.

Известен способ разведки нефтегазовых месторождений, включающий бурение вертикального участка, резко искривленного по дуге окружности участка, участка вывода ствола на горизонтальное направление с дальнейшим продолжением ствола по горизонтали, отбор керна, бурение из горизонтального ствола ответвлений вниз и в сторону (Григорян А.М. Вскрытие пластов многозабойными и горизонтальными скважинами, М.: Недра, 1969, с. 108-110, прототип).

Недостатком этого способа является эффективность проводки скважины. В вышеприведенном источнике нет описания технологии и последовательности проведения способа, нет операции по определению кровли и подошвы пласта, нет испытания и исследования ответвлений, поэтому в итоге нельзя построить пространственную модель залежи.

Задачей изобретения является повышение эффективности поисков, разведки и последующей разработки труднодоступных залежей нефти и газа.

Это достигается способом разведки нефтегазовых месторождений, включающим бурение из вертикальной скважины основного горизонтального ствола и восходящих и внизсходящих ответвлений, отбор керна и проведение исследования, в котором бурение восходящих и внизсходящих ответвлений осуществляют с определением кровли и подошвы пласта, и исследование восходящих и внизсходящих ответвлений производят с забоя основного горизонтального ствола до пересечения кровли и подошвы пласта, причем бурение восходящих ответвлений производят безориентированно компоновками нижней части бурильной колонны с положительной отклоняющей силой на долоте, а бурение внизсходящих ответвлений - компоновками с отрицательной отклоняющей силой, после исследования внизсходящие ответвления без вскрытия подошвенной воды временно консервируют, при вскрытии подошвенной воды осуществляют постоянную консервацию, а углубление основного горизонтального ствола производят компоновками с нулевой отклоняющей силой на долоте до границы выклинивания продуктивного пласта, после окончания исследования скважины строят геологический разрез продуктивного пласта в плоскости горизонтального ствола и ответвлений, из этой же вертикальной скважины бурят несколько аналогичных разветвленных горизонтальных стволов, проводят их исследование и осуществляют объемное геологическое строение месторождения.

Группирование устьев поисково-разведочных горизонтально-разветвленных скважин в кусты на ограниченных по площади площадках позволяет увеличить площадь охвата поиском и разведкой, получить информацию о пространственном геологическом строении массива залежи с определением границ и фильтрационно-емкостных свойств по мощности, простиранию и ограничить техногенное воздействие на природу.

Основной горизонтальный ствол по пласту до определения выклинивания, внизсходящие и восходящие ответвления, отбор керна, исследование и ликвидация не продуктивных ответвлений (закрываются цементным мостом).

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 приведен профиль горизонтально-разветвленной скважины, а на фиг. 2 - зависимость величины и направления отклоняющей силы от осевой нагрузки и расстояния от долота до центра. На фиг. 1 показано 1 - основной ствол, 2 - горизонтальный до пересечения с границей пласта на его выклинивании, 3 - восходящее ответвление до пересечения кровли пласта, 4 - внизсходящее ответвление до пересечения подошвы пласта.

Примером конкретного выполнения может служить Леккерская нефтяная площадь, расположенная в природоохранной зоне реки Сыня Республики Коми, где 90% территории недоступны для проведения геологоразведочных работ путем проводки вертикальных разведочных скважин. Другим примером может служить Крузенштерновская газоконденсатная площадь полуострова Ямал, где 80% территории расположено в шельфе Карского моря. Попытки ведения доразведки площади с искусственных, намороженных оснований на море не дали удовлетворительных результатов. Проводка глубоких разведочных скважин с плавучих буровых платформ на шельфе осложнена мелководьем, ледовой обстановкой и кратным увеличением капвложений.

По результатам геофизических исследований определяется перспективная площадь возможной залежи нефти и газа. Куст поисковых и разведочных скважин строится на доступной территории, на берегу, за пределами природоохранной зоны. Первая горизонтально-разветвленная поисковая скважина проектируется в направлении и на глубину вероятного скопления углеводородов.

Осуществляется проводка вертикального участка, участка набора угла, основного ствола с радиусом искривления 1000 м и диаметром долота 215,9 мм, затем производится проводка восходящего ответвления 3 компоновкой нижней части бурильной колонны (КНБК) с положительной отклоняющей силой, например КНБК с центратором и гибким элементом диаметром 127 мм при роторном бурении. Зависимость величины и направления отклоняющей силы от осевой нагрузки и расстояния от долота до центратора приведена на фиг. 2.

Для бурения восходящего ответвления 3 используется КНБК с максимальной положительной отклоняющей силой, состава: 215,9 мм, долото - 0,3 м, 178 мм переводник, 212 мм центратор, утяжеленная бурильная труба, бурильные трубы. В восходящем ответвлении производится отбор керна и геофизические исследования, пересекается кровля продуктивного пласта. Ответвление обсаживается заранее перфорированным хвостовиком. Забуривание нового основного горизонтального ствола производится компоновкой с нулевой отклоняющей силой на принципе центрации, состава: 215,9 мм долото, 215,9 мм долото, 215,9 мм калибратор, 178 мм УБТ-5 м, 215,9 мм калибратор, УБИ, бурильные трубы.

Ввиду нулевой отклоняющей силы и невписываемости КНБК в восходящий ствол происходит фрезерование и асимметричное разрушение нижней стенки с формированием горизонтального прямолинейного ствола, в котором производится продольное исследование продуктивного пласта. После бурения 100 м горизонтального ствола выполняется забуривание внизсходящего ответвления 4 долотом меньшего диаметра 139,7 мм компоновкой НБК на принципе отвеса, маятника с отрицательной отклоняющей силой, направленной вниз, состава 139,7 мм долото, 120 мм УБТ-10 м, 139,7 мм калибратор, бурильные трубы. Вместо УБТ допускается использование винтового двигателя. За счет фрезерования и асимметричного разрушения нижней стенки происходит забуривание и бурение внизсходящего ответвления до подошвы продуктивного пласта. Ствол исследуется и определяется нижняя граница пласта, если нет подстилающей воды, то ответвление обсаживается перфорированным 114 мм хвостовиком с затрубным пакером и алюминиевой заглушкой, перекрывающими соответственно трубное и затрубное пространство, тем самым достигается временная консервация ответвления. Если внизсходящим ответвлением вскрывается газо- и нефтеводяной контакт, то в ответвлении устанавливается цементный мост, изолирующий поступление воды в скважину. Далее выполняется забуривание прямолинейного горизонтального ствола компоновками с нулевой отклоняющей силой, бурение его до границы выклинивания или замещения продуктивного пласта, то есть его границы, проводится исследование ствола и определяется геологический разрез и коллекторские свойства пласта в плоскости горизонтальной скважины и ее ответвлений. В основном стволе производится испытание и опробование, спуск 146 мм (168) или перфорированной секции (хвостовика), а для расконсервации внизсходящих ответвлений в места их забуренивания заканчивается 100 л соляной кислоты и разрушается алюминиевая заглушка. Скважина переводится в пробную эксплуатацию. С этого же куста проводится проводка аналогичных горизонтальных скважин и обеспечивается объемное изучение месторождения и последующая эксплуатация куста с добычей нефти и газа.

Таким образом, предложенное решение позволяет получать более подробную информацию по строению залежи и о коллекторских свойствах пласта в вертикальной плоскости по длине горизонтального ствола, а при бурении нескольких кустовых разветвленно-горизонтальных скважин - объемное строение залежи при высокой эффективности последующей разработки залежи.