способ выявления интервалов пластической деформации соли в разрезе скважин

Формула изобретения

Способ выявления интервалов пластической деформации соли в разрезе скважин, основанный на создании дополнительного переменного давления на стенки скважины, измерении диаметра скважины и аналитических расчетах по выявлению неустойчивых интервалов скважины, отличающийся тем, что для повышения точности и достоверности выделения интервалов пластической деформации соли в процессе проводки глубоких скважин в интервале залегания соли проводят измерения изменения диаметра скважины методом профилеметрии в интервале залегания соли в результате гидродинамического воздействия на стенки скважины дополнительным переменным давлением, создаваемым буровым инструментом при спуско-поъемных операциях, которые выполняют выше интервала залегания соли, причем первый (фоновый) замер выполняют до, а контрольный после гидродинамического воздействия, а интервалы текучести соли выявляют по величине сужения ствола как разности диаметров ствола скважины между первым и контрольным замерами.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к промыслово-геофизическим исследованиям и предназначено для изучения устойчивости ствола глубоких скважин в солевом массиве.

Целью изобретения является повышение точности и достоверности выделения интервалов пластической деформации соли в процессе проводки глубоких скважин для предупреждения смятия обсадных колонн при креплении ствола.

Известен способ предупреждения смятия обсадных колонн в солевом массиве, который заключается в выявлении интервалов с характерной особенностью проявления пластической деформации пород по соотношению экспериментального критического давления текучести пород и геостатического давления и установлении дополнительных колонн-хвостовиков в этих интервалах [1].

Недостатком данного способа является его трудоемкость при практическом применении в условиях протяженных интервалов залегания соли с большой изменчивостью по составу и физико-механическим свойствам, так как для определения критических давлений текучести пород предполагается отбор кернового материала и лабораторные исследования. Этот способ также не обладает достаточной точностью, так как после отбора образцов пород из горного массива свойства пород необратимо меняются. Использование данных экспериментальных определений свойств пород из других объектов, при отсутствии кернового материала по данной скважине, снижает достоверность результатов.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ экспериментальных исследований реологических свойств образцов пластических пород путем создания циклических переменных нагрузок на моделях скважины [2]. На основании результатов этих исследований делается предположение о неизбежности роста пластических деформаций в процессе глубокого бурения ввиду длительности процесса колебаний гидродинамического давления при выполнении различных технологических операций.

Недостатком данного способа является то, что на основании лабораторных исследований свойств образцов пород делается предположение о поведении пластических пород в условиях глубоких скважин без предложений практических решений по выявлению неустойчивых пород в разрезе глубоких скважин.

Сущность изобретения заключается в выявлении интервалов пластической деформации соли в открытом стволе глубоких скважин путем измерения изменения диаметра скважины после направленного гидродинамического воздействия на стенки скважины переменным давлением, создаваемым буровым инструментом при спускоподъемных операциях, выполняемых выше интервала залегания соли. Интервалы повышенной текучести соли определяют по величине сужения ствола как разность диаметров скважины, измеренных до и после гидродинамического воздействия методом профилеметрии.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Практика контроля технического состояния открытого ствола по ряду скважин геофизическими методами на основе данных профилеметрии показала, что наибольшая динамика деформации соли происходит за счет циклического переменного давления на стенки скважины, создаваемого буровым инструментом в процессе спускоподъемных операций. Однако однозначное выявление интервалов наиболее пластичной соли в процессе проводки скважины представляет определенную проблему, так как при проведении спуска и подъема бурового инструмента одновременно производится проработка участков сужения ствола долотом. Поэтому по данному способу интервалы повышенной пластической деформации соли выявляют проведением измерения изменения диаметра скважины при создании направленных, циклически изменяющихся давлений на стенки скважины за счет проведения спуска и подъема бурового инструмента в интервале выше и непосредственно прилегающем к массиву залегания соли. Интервалы деформации соли выявляют по сужению ствола скважины по данным измерений диаметра скважины методом профилеметрии. При этом первый (фоновый) замер выполняют после проработки ствола в интервале соли долотом номинального размера, а контрольный замер выполняют после гидродинамического воздействия на стенки скважины при спускоподъемных операциях без спуска бурового инструмента в интервал залегания соли. При залегания соли на глубине более 2000 м проводят серию спусков и подъемов бурового инструмента (не менее 20) в пределах одной свечи длиной 36 м с максимально допустимой для данных геологотехнических условий скоростью.

Возможность осуществления изобретения подтверждается его практической реализацией при исследовании скважины 30 пл. Песчаная, расположенной в зоне развитой соляной тектоники на юге Оренбургской области. При спуске и подъеме бурового инструмента с долотом dном=295 мм в нижней части обсадной промежуточной 12'' колонны, спущенной на глубину 2000 м, при скоростях спуска до 1.5 м/с и подъема до 0.6 м/с создаются циклически меняющиеся давления в скважине, относительно гидростатического, соответственно dPc=0.95 и dPп=- 0.85 МПа. При этом результирующее меняющееся давление, передаваемое на стенки скважины в солевом массиве посредством бурового раствора, составляет до 1.8 МПа (Фиг.1). Контрольные измерения диаметра скважины, выполненные после серии спускоподъемных операций в период 04-19.02.03 г., позволили выявить интервалы пластической деформации соли 2720-2840 и 2915-3040 м. Измерения диаметра скважины, выполненные после простаивания скважины без выполнения каких-либо технологических операций в статическом состоянии (режим технологического отстоя) в период с 19.02.03 до 05.03.03 г., показали отсутствие проявления деформации соли (Фиг.2). Выявленные по данному способу интервалы пластической деформации соли были рекомендованы для перекрытия колонной из высокопрочных труб.

Точность и достоверность выявления интервалов пластической деформации соли по данному способу подтверждены практически. Выделенные в разрезе скважины 30 Песчаной площади и рекомендованные к креплению высокопрочными обсадными трубами неустойчивые интервалы проявились смятием обсадной 9" колонны с толщиной стенок 15.88 мм (из-за нарушения технологии цементирования затрубного пространства).

Экономическая эффективность предлагаемого способа заключается в высокой точности и достоверности результатов при изучении устойчивости ствола глубоких скважин в солевом массиве в процессе проводки, а также простотой и низкой трудоемкостью при реализации.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №694632, кл. Е 21 В 47/00, 1979.

2. Сеид-Рза М.К., Исмайылов Ш.И., Орман Л.М. Устойчивость стенок скважин, М.: Недра, 1981 г.