Бурение пилотной скважины
Бурение - пилотная скважина - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Бурение - пилотная скважина
Cтраница 1
Бурение пилотной скважины ( рис. 3.47 а) - особо ответственный этап работ, от которого во многом зависит конечный результат. Оно осуществляется при помощи породоразрушающего инструмента - буровой головки со скосом в передней части и встроенным излучателем. [1]
Завершение бурения пилотной скважины оформляется актом приемки пилотной скважины, в котором указываются фактические координаты и углы наклона точек входа и выхода скважины. К акту прилагается компьютерная распечатка координат траектории скважины. [2]
В процессе бурения пилотной скважины буровой раствор выходит на поверхность в точке входа скважины. После выхода пилотной скважины на трубном берегу раствор начинает выходить на поверхность на обоих берегах. Оборудование для очистки бурового раствора, как правило, размещается на площадке буровой установки. В случае большой ширины преграды для обратной перекачки бурового раствора может быть протянут временный трубопровод. [3]
Для управления направлением бурения пилотной скважины существует система навигации или блок контроля. Система включает в себя: скважинный зонд, компьютер, приборы, показывающие положение в скважине, в некоторых установках имеется кабель, соединяющий скважинный инструмент с наземным компьютером. Этот блок помещается внутри бурового става в немагнитной переходной камере. [4]
Сущность метода ГНБ заключается в бурении пилотной скважины по трассе прокладываемого трубопровода с последующим обратным прохождением расширителя для увеличения диаметра скважины. Трубопровод прикрепляется к расширителю и протаскивается к начальной точке бурения. [5]
Технологическая схема и последовательность выполнения работ по бурению пилотной скважины определяются проектом, исходя из геологического строения дна водной преграды, вида применяемого бурового оборудования, сезонности, сроков выполнения работ и других факторов. [6]
Фактическое залегание трубопровода может отличаться от ожидаемого в результате неустойчивости пород при бурении пилотной скважины и стремления расширителей фрезеровать стенку скважины при проведении технологических операций. [8]
Строительство подземных коммуникаций по технологии горизонтального направленного бурения осуществляется в три этапа: бурение пилотной скважины, последовательное расширение скважины и протягивание трубопровода. [9]
Оборудование фирмы Черрингтон, используемое ПЛС, предусматривает следующую последовательность работ при прокладке трубопровода - бурение пилотной скважины, ее последующее расширение до конечного диаметра за один этап, калибровка и протаскивание дюкера. Одноэтапное расширение предъявляет повышенные требования к прочности бурового инструмента. В целях обеспечения очистки ствола скважины от выбуренной породы необходимо применять буровой раствор с высокими структурно-механическими свойствами. Объем используемого бурового раствора может изменяться от 7000 до 30000 м3 в зависимости от длины и диаметра перехода. [10]
Проводка такой, скважины свидетельствует о высокой точности ориентирования: двигателя в процессе бурения и возможности бурения пилотных скважин малого диаметра по траектории поверхность - поверхность. [12]
Первая оценка возможного напряженного состояния трубопровода в данной скважине может быть сделана с использованием данных инклино-метрии по результатам бурения пилотной скважины без учета наличия зазоров между стенками трубопроводом и сква
www.ngpedia.ru
Бурение пилотных скважин — ЗАО "СИ" Тел.: 84992359878 89055749848 [email protected]
Бурение пилотных скважин
Закрытые методы строительства и бурение в разных направлениях широко известны и используются сегодня по всему миру для прокладки трубопроводных магистралей различного диаметра и в разных условиях. Можно строить каналы в сложном, насыщенном подземными водами и токсинами грунте, однако в таком случае перед началом бурения составляется поэтапный план, которого нужно придерживаться, чтобы достигнуть положительного результата.
Работы по бурению требуют большой сосредоточенности и ответственности персонала, поскольку совершение даже небольшой ошибки может привести к тотальным последствиям, в том числе не исключаются и человеческие жертвы, поскольку, несмотря на глубину заложения трубопровода, авария ясно заметна на поверхности.
Метод ГНБ – достаточно прост и удобен. Он может применяться для прокладывания трубопроводных магистралей под дорогами и водоемами, а также в местности, насыщенной подземными узлами инженерных коммуникаций. Установка для ГНБ разрушает породу, тем самым освобождая место для нового трубопровода. Оборудование имеет незамысловатое, простое устройство – на конце буровой штанги располагается буровая головка, в которую встроен излучатель. Головка скошена с одной стороны, что позволяет ей лучше проходить в грунт. Она присоединяется к штанге с помощью полого корпуса и надежно закрепляется.
Невозможно сразу проложить большую трубу, процесс начинается с бурения пробной скважины для того, чтобы проверить качество грунта и настройку оборудования, а также, чтобы освободить место для размещения дополнительных установок, с помощью которых будет осуществляться прокладка трубы.
Чтобы новая труба проще проходила через скважину, полость обрабатывается специальным буровым раствором, которые помимо прочего позволяет приостановить вытекание грунтовых вод.
Также буровой раствор позволяет охлаждать сильно разогретый инструмент. На конце головки закреплен локатор и сигнал передатчика, с помощью которого оператор установки может следить за процессом бурения, сидя возле монитора. Как только он замечает, что бур отошел от заданной траектории, он осуществляет корректировку движения.
Также на мониторе отражается информация, исходя из которой, оператор может понять, соблюдается ли правильный азимут и уклон. Те же данные отображены и на дисплее локатора.
Данная информация имеет очень большое значение и является своего рода гарантом качества. Ее документируют и сохраняют до того момента пока может потребоваться уточнение характеристик проведенной работы или решение спорного вопроса. Также наблюдение за процессом работы позволяет сохранить целостно рабочего оборудования, в частности, буровой штанги.
Как только становится заметно, что буровая головка отклоняется от заданной траектории, оператор останавливает все оборудование и возвращает его в правильное положение. После этого осуществляется задавливание буровой штанги, в результате которого скос головки принимает правильное положение. Процесс подготовки и бурения можно считать завершенным того, когда головка выходит в точке, заданной проектом, а в земле образуется скважина, в которую можно начинать затягивать трубу.
Расширение скважины и увеличение диаметра трубы методом бурения ГНБ
Когда все подготовительные действия осуществлены, приступают непосредственно к бурению, а затем и расширению полученной скважины. Для того чтобы это осуществить, рабочие выключают буровую головку, после чего на ее месте закрепляется расширяющая установка. При его работе создается определенное тяговое усилие. Вращаясь, расширитель проходит через скважину и увеличивает ее диаметру. Работы по расширению производятся вплоть до той минуты, пока размер скважины не достигнет требуемых параметров. Необходимо учитывать, чтобы для облегченного прохода трубы скважину нужно делать чуть большего размера, чем тот, что будет иметь новый трубопровод.
Протягивание трубопровода в процессе бурения скважины
К устройству для расширения прикрепляют вертлюг, за счет работы которого повышается тяговое усилие. Происходит вращение вертлюга и буровой нити, однако на трубопровод вращательное движение не передается, он остается в одном положении, но при этом затягивается в скважину. Перед протяжкой нужно предварительно сварить несколько участков труб, чтобы образовалась цельная плеть. Следует делать плотные и крепкие швы, которые не разорвутся в процессе затягивания трубы в скважину.
Буровые жидкости и растворы
Чтобы существенно упростить процесс бурения и затягивания трубы в скважину, используют специальные растворы, которые закачиваются внутрь пробуренной скважины и упрощают затягивание трубы, обеспечивая ее скольжение и уменьшая силу трения между стенками трубы и грунтом.
Буровой раствор можно приготовить прямо на строительной площадке. В большое количество воды добавляются специальные смеси и порошки, при перемешивании которых образуется буровая жидкость. Консистенция и насыщенность раствора определяется, прежде всего, исходя из типа рабочего грунта и условий проведения работ по бурению. При этом главными компонентами данного раствора являются такие простые вещества, как глина – полимер и бентонит. Также могут быть добавлены смеси, с помощью которых можно предотвратить налипание на штангу или трубы грунта, а также для того, чтобы улучшить химические свойства технической воды.
© 2017, wpadmincheg963. Все права защищены.
www.zaosi.com
Цели и различия эксплуатационного и разведочного бурения
Известно, что разведочное и эксплуатационное бурение отличаются не только преследуемыми целями, но и технологией.
При строительстве любой скважины выделяются такие этапы, как подготовительный, вышкомонтажные операции, бурение, крепление и испытание. Это относится как к разведочному, так и эксплуатационному бурению. Отличия имеются в непосредственном выполнении этих операций.
К первому этапу относится обустройство места бурения, сооружение инфраструктуры и т.д. Назначение разведочной скважины – получение более точной информации об имеющейся залежи, поэтому ее бурят одну. А эксплуатационное бурение направлено на непосредственное извлечение углеводородов, и одной скважиной не обойтись. Строительство и обустройство площадки для каждой скважины – дело не только хлопотное, но и затратное. В этом случае применяют метод наклонно-направленного бурения с одной площадки. В этом случае ствол скважины отклоняется от устья. Отклонение может достигать нескольких километров. Из-за того, что в одном месте начинается несколько скважин, площадка должна обладать соответствующими размерами. Для того, чтобы не производить демонтаж буровой установки, при бурении следующей скважины площадку перемещают на новое место по специально проложенным рельсам.
Для бурения разведочных и эксплуатационных скважин применяют различные типы буровых установок. Поэтому отличия наблюдаются также во втором этапе, именуемом вышкомонтажными работами. Суть этих работ сводится к перемещению буровой установки, монтажу на месте будущего бурения, подведению вспомогательных коммуникаций, обустройству жилого сектора и прочее.
При эксплуатационном бурении участок производства работ чаще всего обустроен и имеет все необходимые коммуникации. Разведочное бурение связано с определенными трудностями. Рабочим и специалистам необходимо добираться в труднодоступные места с необходимым оборудованием. Понятно, что в таких условиях, ни о каком подводе тех же коммуникаций не может быть и речи. В этом случае применяют дизельные установки. Это основное отличие разведочного бурения от эксплуатационного. Стоит отметить, что при эксплуатационном бурении иногда также применяют дизельные электростанции. Такой подход позволяет производить бурение при отсутствии возможности подвода линий электропередачи.
Наибольшее распространение сегодня в западносибирском бурении получили установки для эксплуатационного бурения БУ-3000-ЭУК, производимые в Екатеринбурге, на заводе «Уралмаш».
Главное отличие в самом процессе бурения разведочных и эксплуатационных скважин – направление бурения. В первом случае скважина имеет вертикальное расположение, а во втором – наклонно-направленное или горизонтальное. При горизонтальном бурении колонна проходит через пласт, имея наибольшую площадь соприкосновения с нефтеносными породами. Это позволяет значительно повысить дебит скважины.
При бурении наклонно-направленных и горизонтальных скважин применяют кривые переводники, позволяющие отклонять ствол скважины в необходимом направлении. Располагается он между турбобуром и бурильной трубой. При бурении таких скважин применяют специальную навигационную систему, способную передавать на поверхность местоположение бурового инструмента и основные параметры бурения. Интересно, что прибор, расположенный внизу бурильной колонны, передает сигналы посредством толчков по буровому раствору. На поверхности эти сигналы распознаются и анализируются.
Процесс испытания разведочных и эксплуатационных скважин также различен. Испытание эксплуатационной скважины чаще всего называют освоением. Испытание разведочной скважины происходит поэтапно, начиная с нижнего пласта. После чего происходит монтаж цементного моста, и приступают к следующему пласту.
Основной задачей при освоении является перфорация – процесс пробивания обсадной трубы для соединения внутритрубного пространства с продуктивным пластом. Для этого в скважину спускают перфоратор, обладающий определенными зарядами, которые приводятся в действие после получения сигнала с поверхности. Результатом этой операции становится пробитые обсадная колонна и цементный слой, а также появление дополнительных трещин в горной породе. Нередко при эксплуатационном бурении после перфорации производят гидравлический разрыв пласта для создания дополнительных трещин в пласте за счет закачки жидкости под большим давлением. В результате этого улучшается приток нефти к забою скважины.
Еще одно отличие эксплуатационного бурения и разведочного – количество осуществляемых исследований. При разведочном бурении количество геофизических исследований в разы превышает количество исследований при эксплуатационном бурении. Да и стоимость исследований в тех и других скважинах может отличаться в несколько раз.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
1cert.ru
Пилотные (предварительно проходимые) стволы - Нефтяник Нефтяник
Пилотный (или предварительно проходимый) ствол следует предусматривать в том случае, когда нужно снизить неточность в определении глубины скважины по вертикали (ТVD). Пилотные стволы могут быть очень полезны и в том случае, когда мало известны детали строения залежи. Такими случаями могут быть:
Ненадежность геологических реперов
Относительно малая толщина продуктивного пласта
Скважина должна быть пройдена близко к контакту флюидов
Если ошибки определения глубины скважины по вертикали (ТVD) геофизическими исследованиями, накопленные от поверхности, становятся слишком большими по сравнению с толщиной вскрываемого объекта, следует пробурить пилотный ствол. Проходка пилотного ствола снижает ошибку геофизических измерений глубины скважины по вертикали (ТVD) между пилотным стволом и горизонтальным участком. Это позволяет более точно и уверенно определить положение горизонтального участка. Бурение пилотного ствола снижает неточность в определении глубины скважины по вертикали (ТVD) относительно геологического репера/эалежи/контактов углеводородов.
Пилотный ствол может быть пробурен под любым зенитным углом. Самым дешевым будет вертикапьный ствол, но он даст самую плохую корреляцию с заданной точкой входа в продуктивный пласт для горизонтального участка, так как расстояние по горизонтали между этими точками максимально. Особенности строения залежи являются важными факторами при определении оптимального зенитного угла пилотного ствола. В частности, угол между пилотным стволом (или любой конкретный угол) и горизонтальным участком являются основным фактором в определении относительной разницы глубины залегания продуктивного пласта по вертикали (ТVD) между пилотным стволом и горизонтальным участком. Важным вопросом является то, насколько хорошо известен угол между двумя стволами (например, постоянен ли он?), а не то, каков он на самом деле.
Не которые представления о строении залежи, включая изменения угла падения пласта горных пород, дают результаты сейсморазведки. Однако, точность определения угла падения пласта по сейсмическим данным будет, вероятно, неадекватна требованиям значительного снижения неточности определения ТVD, если расстояние по горизонтали между пилотным и горизонтальным стволами велико. Другим источником являются данные по соседним скважинам, если они пробурены и если в них спускали наклономер.
Другим соображением, касающимся зенитного угла пилотного ствола, является длина ствола, которая должна быть перебурена чтобы вывести ствол на горизонталь после установки цементного моста. Это может быть главным условием в случае плохой буримости пород.
В заключение следует сказать, что пилотные скважины не панацея от всех бед. Однако они могут предотвратить некоторые дорогостоящие ошибки, если их правильно спроектировать и пройти.
27
Авг
oilman.by
Neftynik.RU — Russian Oil and Gas Journal
Эксплуатационное бурение (production drilling) — бурение добывающих, нагнетательных, контрольных и других скважин в соответствии с технологическими схемами (проектами) разработки, с планами опытной и опытно-промышленной эксплуатации. О многих вопросах, связанных с техническими проблемами при разведочном бурении, мы говорили ранее. В этом выпуске я хотел бы немного осветить отличия между бурением разведочных и эксплуатационных скважин.
Условно процесс СТРОИТЕЛЬСТВА скважины (по всем классификациям такой вид деятельности, как бурение, относится к строительству) делится на такие этапы: подготовительные работы, вышкомонтажные работы, бурение и крепление, испытание. Эти этапы выделяются при строительстве как разведочной, так и эксплуатационной скважины. Но в чем их отличие, давайте посмотрим внимательнее.
Подготовительные работы — это строительство основания, на котором будет установлена буровая установка, прокладка подъездных дорог. Как правило, разведочные скважины бурятся одиночными. Задача разведочной скважины — «пощупать» внутренности в пределах конкретной местности. Когда же принимается решение о бурении на месторождении эксплуатационных скважин, уже известно, что можно ожидать и бурением одной скважины не ограничиваются. Но строить под каждую скважину площадку и бурить скважину без отклонения от места забуривания очень накладно. Поэтому при эксплуатационном бурении поступают следующим образом: с одной площадки бурится несколько скважин и применяется так называемое наклонно-направленное бурение. При таком бурении ствол скважины значительно отклоняется от того места, где начиналось бурение и такое отклонение может достигать от сотен метров до нескольких километров. Так как на одном основании нужно размещать несколько скважин, соответственно площадка должна быть большего размера. Кроме того, если скважины бурятся с одной площадки, то было бы неплохо не разбирать буровую установку после бурения очередной скважины, а перетаскивать ее для бурения следующей скважины. В настоящее время такое перемещение производят по специально проложенным рельсам.
По сути дела при бурении разведочных и эксплуатационных скважин применяются различные типы буровых установок. Во многом из-за этого различается второй этап строительства скважин — вышкомонтажные работы. На этом этапе выполняется транспортировка буровой установки, ее монтаж, проверка работы, проведение необходимых коммуникаций (трубопроводов, ЛЭП). Также транспортируется и монтируется необходимое дополнительное оборудование, дизельные станции, жилой городок, в котором потом будут жить буровики.
Зачастую, когда на участке начинается эксплуатационное бурение, это участок уже обустроен: проведены все коммуникации, проложены дороги. Разведчикам же приходится добираться до места работ на вертолетах и по зимним дорогам, которые тают летом. В таких условиях ни о каких линиях электропередачи речи не идет. В основном все буровые станки, предназначенные для разведочного бурения, работают от установок дизельного привода, чем отличаются от установок эксплуатационного бурения, которые больше ориентированы на привод от электричества. Хотя бывают исключения, когда на участке ведется эксплуатационное бурение, но электричество туда не проведено. В этом случае на площадке ставят мощные дизельные электростанции, вырабатывающие электроэнергию, от которой работают буровые установки.
В Западной Сибири в настоящее время самыми распространенными буровыми установками для эксплуатационного бурения являются буровые установки БУ-3000 ЭУК, выпускаемые екатеринбургским предприятием «Уралмаш».
Процесс бурения эксплуатационных скважин так же отличается от бурения «разведок». Самое главное отличие состоит в том, что практически все эксплуатационные скважины являются наклонно-направленными, а разведочные — вертикальными.
Существуют еще и горизонтальные скважины. Они тоже относятся к эксплуатационным скважинам. У горизонтальных скважин последняя колонна входит в продуктивный пласт под углом и затем проходит горизонтально по пласту. Это позволяет достичь большей площади соприкосновения обсадной трубы и продуктивного пласта.
На этапе испытания скважины обсадная труба пробивается в районе соприкосновения с продуктивным пластом. У горизонтальных скважин дебит намного превышает дебит обычных скважин.
Отклонение в процессе бурения достигается за счет включения в компоновку бурящей части (между бурильной трубой и турбобуром) так называемого кривого переводника.
Он просто соединяет бурильную трубу и турбобур, но при этом концы переводника находятся под небольшим углом (1-2 градуса) относительно друг друга, что позволяет придавать скважине отклонение в процессе бурения. В этом процессе очень велика роль технолога, который должен правильно сориентировать компоновку при сборке и спуске. Однако, каким бы классным специалистом не был технолог, никто не ограничивается доверием к его мастерству. При бурении наклонно-направленных скважин (и тем более горизонтальных) применяют специальные навигационные системы, которые позволяют отслеживать местоположение долота. В состав компоновки низа бурильной колонны включают специальный прибор, который замеряет необходимые параметры и передает их наверх, где они регистрируются и расшифровываются. Интересен способ передачи их наверх — через буровой раствор. Прибор, находящийся внизу производит толчки, которые передаются через весь столб бурового раствора наверх.
Испытание эксплуатационной скважины тоже отличается от испытания разведочной скважины. Чаще даже у эксплуатационных скважин этот этап называется освоением. Как правило, у разведочных скважин испытывают несколько продуктивных объектов, начиная с самого нижнего. Потом испытанный объект изолируется путем установки так называемого цементного моста и производится испытание следующего объекта.
Самой главной операцией при испытании является перфорация — пробивание обсадной трубы в интервале соприкосновения с продуктивным пластом. Для проведения этой операции в скважину спускают перфоратор, в который заложены специальные заряды. Перфоратор устанавливается на уровне продуктивного пласта в скважине и на него подается сигнал, который генерирует взрыв направленных зарядов. Заряды пробивают обсадную колонну, цемент за ней, и создают дополнительные трещины в нефтеносной породе. Чем лучше перфорационные заряды, тем больше проникающих трещин они создают в продуктивном пласте. Но часто в эксплуатационных скважинах проведением перфорации не ограничиваются и проводят так называемый гидроразрыв пласта (ГРП). Суть этой операции состоит в закачке под большим давлением в скважину жидкости, которая создает дополнительные трещины в продуктивном пласте. Глубина таких трещин может достигать нескольких метров.
Еще одним отличием разведочного и эксплуатационного бурения является объем проводимых промыслово-геофизических исследований в скважинах. В разведочных скважинах проводят большой объем всевозможных исследований, в эксплуатационных же стараются ограничиться только самыми необходимыми. Стоимость промыслово-геофизических исследований в разведке может в десятки раз превышать затраты на геофизиков по эксплуатационной скважине.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
neftynik.ru
Горизонтально-направленное бурение | Главная
Наклонно-направленное бурение (сокращенно ННБ) - еще одно название метода ГНБ. Так же метод ННБ носит название горизонтально направленное бурение.
Из практики, термин наклонно-направленное бурение применяется чаще, когда речь идет о строительстве подводных переходов. Данные работы отличаются повышенным уровнем сложности и требуют особенно тщательной инженерной подготовки объекта.
Технология ГНБ уникальна тем, что она позволяет изменять при необходимости направление прокладки как в плане, так и в профиле, огибая на своем пути различные препятствия (действующие или брошенные подземные коммуникации или другие сооружения).
Преимущества метода ГНБ
- Высокие темпы производства работ
- Точность выполнения работ
- Значительное снижение объемов земляных работ
- Возможность выполнения работ в сложных гидрогеологических условиях
- Возможность выполнения работ без остановки движения, сохраняя дорожное покрытие и ландшафт
- Существенное сокращение привлекаемой для производства работ техники и рабочей силы
Технология ГНБ
Строительство подземных коммуникаций по технологии горизонтально направленного бурения осуществляется в три этапа:
- бурение пилотной скважины по заданной проектом траектории
- последовательное расширение скважины
- протягивание трубопровода
Бурение пилотной скважины
Это особо ответственный этап работ, от которого во многом зависит конечный этап работ. Пилотное бурение осуществляется при помощи породоразрушающего инструмента - буровой головки со скосом в передней части и встроенным излучателем.
Буровая головка соединена посредством полого корпуса с гибкой приводной штангой, что позволяет управлять процессом строительства пилотной скважины и обходить выявленные препятствия в любом направлении в пределах естественного изгиба протягиваемой рабочей плети. Буровая головка имеет отверстия для подачи специального бурового раствора, который закачивается в скважину и образует суспензию с размельченной породой.
Буровой раствор уменьшает трение на буровой головке и штанге, предохраняет скважину от обвалов, охлаждает породоразрушающий инструмент, разрушает породу и отчищает скважину от ее обломков, вынося их на поверхность. Контроль за месторасположением буровой головки осуществляется с помощью приемного устройства локатора, который принимает и обрабатывает сигналы встроенного в корпус буровой головки передатчика.
При отклонении буровой головки от проектной траектории оператор останавливает вращение буровых штанг и устанавливает скос буровой головки с нужным положением. Затем осуществляется задавливание буровых штанг и устанавливается скос буровой головки в нужном положении с целью коррекции траектории бурения. Строительство пилотной скважины завершается выходом буровой головки в заданной проектной точке.
Расширение скважины
Расширение скважины осуществляется после завершения пилотного бурения. При этом буровая головка отсоединяется от буровых штанг и вместо нее присоединяется риммер - расширитель обратного действия.
Приложением тягового усилия с одновременным вращением риммер протягивается через створ скважины в направлении буровой установки, расширяя пилотную скважину до необходимого для протаскивания трубопровода диаметра. Для обеспечения беспрепятственного протягивания трубопровода через расширенную скважину диаметр должен на 25-30% превышать диаметр трубопровода.
Протягивание трубопровода
На противоположной от буровой установки стороне скважины располагается готовая плеть трубопровода. К переднему концу петли крепится оголовок с воспринимающим тяговое усилие вертлюгом и риммером.
Вертлюг вращается с буровой колонной и риммером, и в тоже время не передает вращательное движение на трубопровод. Таким образом буровая установка затягивает в скважину плеть протягиваемого трубопровода по проектной траектории.
collidrill.ru
способ бурения скважин или вторых стволов с горизонтальным окончанием - патент РФ 2351734
Изобретение относится к области нефтяной и газовой промышленности, а именно к бурению нефтяных, газовых и газоконденсатных скважин и вторых стволов с горизонтальным окончанием. Способ бурения скважин с горизонтальным окончанием включает бурение пилотного ствола с заданным зенитным углом для вскрытия продуктивного пласта, размещение средства для срезки в пилотном стволе, спуск эксплуатационной колонны и проведение геофизических исследований, бурение горизонтального участка в продуктивном пласте. Пилотный ствол используют в качестве транспортного, осуществляют в него спуск эксплуатационной колонны. Горизонтальный участок бурят из пилотного ствола. Средство для зарезки выполняют с возможностью набора зенитного угла для выхода на горизонтальный участок в процессе бурения. Пилотный ствол бурят с зенитным углом до 89°. Обеспечивает повышение точности вскрытия продуктивного пласта при сокращении сроков бурения, повышении дебита нефти (газа, газоконденсата) и снижении обводненности продукции. 7 з.п. ф-лы, 10 ил. 
Способ бурения скважин или вторых стволов с горизонтальным окончанием.
Изобретение относится к области нефтяной и газовой промышленности, а именно к бурению нефтяных, газовых и газоконденсатных скважин и вторых стволов с горизонтальным окончанием.
Известен способ проводки и крепления наклонно направленной скважины с вскрытием продуктивного пласта горизонтальным участком ствола, включающий проводку основного ствола до продуктивного горизонта, крепление основного ствола обсадными трубами технической колонны выше продуктивного горизонта, осуществление дальнейшей проводки основного ствола с набором зенитного угла и его стабилизации до выхода на горизонтальный участок скважины с входом в продуктивный пласт, после чего проводку горизонтального участка скважины осуществляют долотом диаметром, меньшим диаметра основного ствола, открытым забоем до проектной величины, отличающийся тем, что из-под технической колонны в скважину опускают эксплуатационную колонну с вводом ее в продуктивный пласт на горизонтальном участке скважины до проектной величины, после чего осуществляют крепление колонны (см. патент РФ № 2089714, МПК Е21В 7/04).
Однако данный способ не дает возможности провести геофизические исследования для определения емкостно-фильтрационных характеристик пласта и его насыщения. Его применение целесообразно для пластов с продуктивной мощностью более 10 м и выдержанностью геологического строения месторождения. Способ не позволяет войти в продуктивный пласт с точностью до 1-2 м, что важно при относительно небольшой мощности продуктивного пласта 1-10 м и изменяющейся абсолютной отметки геологической кровли пласта. Вследствие этого данный способ не позволяет осуществить эффективное вскрытие продуктивных пластов, так как допускает возможность пересечения горизонтальным участком глинистых или обводненных пропластков, что обуславливает извлечение из пласта меньшего количества жидкости (газа, газоконденсата) с возможным существенным содержанием воды.
Наиболее близким к предлагаемому является способ вскрытия вторым стволом обводненных продуктивных пластов при восстановлении бездействующих скважин нефтяных месторождений, находящихся на поздних стадиях разработки. Способ вскрытия обводненных продуктивных пластов, заключающийся в бурении через окно в эксплуатационной колонне восстанавливаемой скважины второго ствола, который заканчивают горизонтальным участком в продуктивном пласте, имеет отличительные особенности в том, что через окно в эксплуатационной колонне восстанавливаемой скважины производят бурение наклонного пилотного ствола (пилот-ствола), которым пересекают продуктивный пласт от кровли до подошвы (с зенитным углом до 50°), проводят в пилотном стволе геофизические исследования последнего, выявляют нефтенасыщенный пропласток продуктивного пласта, устанавливают изолирующий этот пласт цементный мост от забоя пилотного ствола до места забуривания горизонтального участка второго ствола и бурят этот участок по нефтенасыщенному пропластку в секторе, направление которого определяется азимутом пилотного ствола. Изобретение позволяет осуществлять вскрытие обводненных продуктивных пластов по нефтенасыщенным пропласткам и извлекать из них безводную нефть с месторождений, находящихся на поздних стадиях разработки (см. патент РФ № 2220271, МПК Е21В 7/04).
Недостатком данного способа является бурение наклонного пилотного ствола под зенитным углом не более 50° и цементный мост, используемый для срезки. После установки цементного моста в пилотном стволе необходимо время его затвердевания. Обычно 48 часов. Пилотный ствол бурится под зенитным углом не более 50° из-за того, что при большем зенитном угле с помощью цементного моста практически невозможно выйти из пилотного ствола. В связи с зенитным углом менее 50° бурится протяженный участок от места забуривания горизонтального ствола до набора зенитного угла в 90° и входа в продуктивный пласт (протяженный участок в дальнейшем именуется транспортный ствол). Так как цементный мост по прочности значительно слабее вмещающих пород, редко получается сразу наработка желоба и качественная срезка с выходом из пилотного ствола. Приходится ставить повторный цементный мост и повторять срезку. Чтобы решить проблему выхода из пилотного ствола, цементный мост ставят гораздо выше и производят наработку желоба с изменением нагрузки на долото и скорости вращения до тех пор, пока не произведут срезку. За время бурения транспортного ствола происходит значительное смещение горизонтального участка от пилотного ствола по направлению его азимута. Это повышает вероятность изменения емкостно-фильтрационных характеристик пласта и его насыщение, т.е. возможно пересечение горизонтальным участком глинистых или обводненных пропластков. Для решения этой проблемы ставят цементный мост значительно выше кровли продуктивного пласта, производят срезку против направления азимута пилотного моста, проводят дальнейшее бурение так, чтобы вскрыть продуктивный пласт в одной точке с пилотным стволом. Это увеличивает протяженность транспортного ствола до 900 метров. За время бурения транспортного ствола производят замеры кривизны ствола геофизическим прибором (инклинометром или гироскопом). Однако на больших расстояниях из-за погрешности прибора происходит расхождение между значениями абсолютных отметок в пилотном и транспортном стволе до 2 м по вертикали, что не позволяет четко вскрыть продуктивный пласт в намеченном пропластке. Все вышеперечисленное приводит к увеличению цикла строительства скважины, снижению притока из пласта с возможным существенным содержанием воды.
Задача настоящего изобретения заключается в упрощении бурения горизонтального участка за счет исключения необходимости бурения транспортного ствола (от 100 до 900 м по стволу), производстве качественной и быстрой срезки за счет использования соответствующего средства, обеспечении четкой геологической привязки горизонтального участка к пилотному стволу.
Технический результат заключается в повышении точности вскрытия продуктивного пласта при сокращении сроков бурения, повышении дебита нефти (газа, газоконденсата) и снижении обводненности продукции.
Поставленная задача достигается тем, что в способе бурения скважин или вторых стволов с горизонтальным окончанием, включающем бурение пилотного ствола с заданным зенитным углом для вскрытия продуктивного пласта и проведение геофизических исследований, спуск эксплуатационной колоны, бурение горизонтального участка в продуктивном пласте, согласно решению осуществляют бурение горизонтального ствола, включающего горизонтальный участок, срезку под его бурение проводят из пилотного ствола, который снабжен средством для срезки, выполненным с возможностью изменения зенитного угла для выхода на горизонтальный участок в процессе бурения, при этом пилотный ствол бурят с зенитным углом до 89°.
Средство может быть выполнено в виде клина-отклонителя. Клин-отклонитель спускают в эксплуатационную колонну на трубах с его последующей ориентацией в заданном направлении и установкой или устанавливают на нижнюю часть эксплуатационной колонны перед ее спуском с его последующей ориентацией вместе с эксплуатационной колонной в заданном направлении и установкой или ориентируют и устанавливают на трубах в пилотном стволе до спуска эксплуатационной колонны.
Кроме того, средство может быть выполнено в виде участка пилотного ствола с измененным диаметром или в виде моста из материалов с прочностью, сопоставимой с прочностью пород пилотного ствола.
Пилотным стволом вскрывают часть продуктивного пласта или реперного геофизического пропластка.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежами. На Фиг.1 представлено бурение горизонтального ствола с помощью клина-отклонителя, устанавливаемого в эксплуатационную колонну на трубах. На фиг.2 представлено бурение горизонтального ствола с помощью клина-отклонителя, устанавливаемого на эксплуатационную колонну (до цементажа скважины) и спускаемого совместно с ней. На фиг.3 представлено бурение горизонтального участка с помощью клина-отклонителя, устанавливаемого в пилотном стволе на трубах, перед спуском эксплуатационной колонны. На фиг.4 представлено бурение горизонтального участка с помощью изменения диаметра скважины. на фиг.5 представлено бурение горизонтального участка с помощью моста из материалов с прочностью, сопоставимой с прочностью вмещающих пород пилотного ствола. На фиг.6 представлено бурение горизонтального участка при вскрытой части продуктивного пласта с помощью клина-отклонителя, устанавливаемого на эксплуатационную колонну (до цементажа скважины) и спускаемого совместно с ней. На фиг.7 представлено бурение горизонтального участка при вскрытой части продуктивного пласта с помощью клина-отклонителя, устанавливаемого в эксплуатационную колонну на трубах. На фиг.8 представлено бурение горизонтального участка при вскрытой части продуктивного пласта с помощью клина-отклонителя, устанавливаемого в пилотном стволе на трубах, перед спуском эксплуатационной колонны. На фиг.9 представлено бурение горизонтального участка второго ствола с помощью моста из материалов с прочностью, сопоставимой с прочностью вмещающих пород пилотного ствола. На фиг.10 представлено бурение горизонтального участка второго ствола с помощью клина-отклонителя, устанавливаемого в пилотном стволе на трубах, где:
1 - направление;
2 - кондуктор;
3 - эксплуатационная колонна;
4 - горизонтальный ствол с горизонтальным участком;
5 - средство для срезки;
6 - отсекающий цементный мост;
7 - пилотный ствол;
8 - клин-отклонитель, устанавливаемый на трубах в эксплуатационной колонне восстанавливаемой скважины, для зарезки второго ствола.
Способ осуществляется следующим образом. Бурят под направление 1, осуществляют его спуск. Бурят под кондуктор 2, осуществляют его спуск. В зависимости от геологических условий возможно бурение под техническую(ие) колонну(ы) и ее(их) спуск. Целесообразность бурения под направление 1, кондуктор 2, технические колонны обусловлено геологическими характеристиками месторождения. Бурят пилотный ствол 7 в намеченную точку с зенитным углом до 89° (оптимально 70-82°). Входят в продуктивный пласт, его часть или реперный геофизический пропласток. Проводят геофизические исследования с целью определения емкостно-фильтрационных характеристик, насыщения продуктивного пласта, его части, выделения реперных геофизических пропластков. Профиль пилотного ствола 7 должен обеспечить забуривание горизонтального ствола 4. Выбирают средство (метод) 5 и технологию его установки (использования) с целью последующего быстрого изменения зенитного угла в процессе бурения под горизонтальный ствол 4 (в зависимости от геологических условий, профиля скважины). Эта операция позволяет пройти горизонтальный участок по намеченному продуктивному пропластку в непосредственной близости от пилотного ствола 7. Возможны различные варианты выполнения изобретения.
Первый вариант (см. фиг.1) заключается в следующем: бурят пилотный ствол 7 с зенитным углом, позволяющим забурить горизонтальный ствол 4. Проводят геофизические исследования, спускают эксплуатационную колонну 3. Глубину установки «башмака» и ЦКОДа (центральный клапан обратного действия) выбирают в зависимости от профиля пилотного ствола 7 и геологических условий. Если пилотным стволом 7 вскрывают границу водонефтяного контакта, то колонну 3 необходимо спускать ниже ее границы, иначе ставят отсекающий цементный мост 6 (для предотвращения перетоков). Производят цементную заливку эксплуатационной колонны 3. Выбирают место установки клина-отклонителя 5. При этом клин-отклонитель может быть извлекаемый и неизвлекаемый. Выбирают угол отклонения на клине-отклонителе с целью беспрепятственной срезки и точного вхождения в продуктивный пропласток. Спускают и устанавливают клин-отклонитель 5 на трубах в нужном направлении. Извлекают трубы. Производят срезку (из-за клина-отклонителя срезка производится в нужном направлении с набором зенитного угла). Набирают необходимый зенитный угол, входят в продуктивный пропласток, бурят горизонтальный участок.
Второе средство можно увидеть на фиг.2. Заключается оно в следующем: бурят пилотный ствол 7 с зенитным углом, позволяющим забурить горизонтальный ствол 4. Проводят геофизические исследования, ставят отсекающий цементный мост 6 (для предотвращения перетоков). Выбирают значение установки «башмака» и ЦКОДа в зависимости от профиля пилотного ствола 7 и геологических условий. Выбирают угол отклонения на клине-отклонителе с целью беспрепятственной срезки и точного вхождения в продуктивный пропласток. На нижнюю часть эксплуатационной колонны ставят клин-отклонитель 5. Затем спускают эксплуатационную колонну 3. В процессе и при окончании спуска ориентируют колонну с клином-отклонителем в нужном направлении. Производят цементную заливку эксплуатационной колонны 3. Начинают бурение горизонтального ствола 4 (из-за клина-отклонителя срезка производится в нужном направлении с набором зенитного угла). Набирают необходимый зенитный угол, входят в продуктивный пропласток, бурят горизонтальный участок.
Третье средство можно увидеть на фиг.3. Заключается оно в следующем: бурят пилотный ствол 7 с зенитным углом, позволяющим забурить горизонтальный ствол 4. Проводят геофизические исследования, ставят отсекающий цементный мост 6 (для предотвращения перетоков). Выбирают место установки клина-отклонителя 5 в зависимости от профиля пилотного ствола 7, геологических условий и верхней границы цементного моста 6. Выбирают угол отклонения на клине-отклонителе с целью беспрепятственной срезки и точного вхождения в продуктивный пропласток. Спускают и ориентируют клин-отклонитель 5 на трубах. Устанавливают его. Извлекают трубы. Выбирают значение установки «башмака» и ЦКОДа в зависимости от профиля пилотного ствола 7, геологических условий и установки клина-отклонителя 5. Затем спускают эксплуатационную колонну 3. Производят ее цементную заливку. Начинают бурение горизонтального ствола 4 (из-за клина-отклонителя срезка производится в нужном направлении с набором зенитного угла). Набирают необходимый зенитный угол, входят в продуктивный пропласток, бурят горизонтальный участок.
Четвертый метод можно увидеть на фиг.4. Заключается он в следующем: бурят пилотный ствол 7 с зенитным углом, позволяющим забурить горизонтальный ствол 4. В месте предполагаемой срезки в пилотном стволе 7 обеспечивают изменение (уменьшение или увеличение) диаметра 5. Проводят геофизические исследования пилотного ствола 7. Ставят отсекающий цементный мост 6 (для предотвращения перетоков). Выбирают значение установки «башмака» и ЦКОДа в зависимости от профиля пилотного ствола и геологических условий и места изменения диаметра. Спускают эксплуатационную колонну 3. Производят цементную заливку эксплуатационной колонны. Начинают бурение горизонтального ствола 4 (разные диаметры пилотного ствола 5 позволяют наработать желоб и произвести срезку в нужном направлении с последующим набором зенитного угла). Набирают необходимый зенитный угол, входят в продуктивный пропласток, бурят горизонтальный участок.
Пятое средство можно увидеть на фиг.5. Заключается оно в следующем: после того как пробурят пилотный ствол 7 с зенитным углом, позволяющим забурить горизонтальный ствол 4, проводят геофизические исследования, ставят отсекающий мост из композиционных материалов 5. По прочности «камня» мост должен быть сопоставим с вмещающими его породами пилотного ствола. Выбирают значение установки «башмака» и ЦКОДа в зависимости от профиля пилотного ствола 7, геологических условий и верхней границы моста 5. Спускают эксплуатационную колонну 3. Производят ее цементную заливку. Начинают бурение горизонтального ствола 4 (прочная, верхняя граница моста будет служить для срезки). Набирают необходимый зенитный угол, входят в продуктивный пропласток, бурят горизонтальный участок.
Шестое средство можно увидеть на фиг.6. Заключается оно в следующем: бурят пилотный ствол 7 с зенитным углом, позволяющим забурить горизонтальный ствол 4. Вскрывают часть пласта или реперный геофизический пропласток и проводят геофизические исследования. Выбирают значение установки «башмака» и ЦКОДа в зависимости от профиля пилотного ствола 7 и геологических условий. Выбирают угол отклонения на клине-отклонителе 5 с целью беспрепятственной срезки и точного вхождения в продуктивный пропласток. На нижнюю часть эксплуатационной колонны 3 ставят клин-отклонитель 5. Затем спускают эксплуатационную колонну 3. В процессе и при окончании спуска ориентируют колонну с клином-отклонителем 5 в нужном направлении. Производят цементную заливку эксплуатационной колонны 3. Начинают бурение горизонтального ствола 4 (из-за клина-отклонителя срезка производится в нужном направлении с набором зенитного угла). Набирают необходимый зенитный угол, входят в продуктивный пропласток, бурят горизонтальный участок.
Седьмое средство можно увидеть на фиг.7. Заключается оно в следующем: бурят пилотный ствол 7 с зенитным углом, позволяющим забурить горизонтальный ствол 4. Вскрывают часть пласта или реперный геофизический пропласток и проводят геофизические исследования. Глубину установки «башмака» и ЦКОДа выбирают в зависимости от профиля пилотного ствола 7 и геологических условий. Производят цементную заливку эксплуатационной колонны 3. Выбирают место установки клина-отклонителя 5. Выбирают угол отклонения на клине-отклонителе с целью беспрепятственной срезки и точного вхождения в продуктивный пропласток. Спускают и устанавливают клин-отклонитель 5 на трубах в нужном направлении. При этом клин-отклонитель может быть извлекаемый и неизвлекаемый. Производят срезку (из-за клина-отклонителя срезка производится в нужном направлении с набором зенитного угла). Набирают необходимый зенитный угол, входят в продуктивный пропласток, бурят горизонтальный участок.
Восьмое средство можно увидеть на фиг.8. Заключается оно в следующем: бурят пилотный ствол 7 с зенитным углом, позволяющим забурить горизонтальный ствол 4. Вскрывают часть пласта или реперный геофизический пропласток и проводят геофизические исследования. Выбирают место установки клина-отклонителя 5 в зависимости от профиля пилотного ствола 7 и геологических условий. Выбирают угол отклонения на клине-отклонителе с целью беспрепятственной срезки и точного вхождения в продуктивный пропласток. Спускают и ориентируют клин-отклонитель 5. Устанавливают его. Выбирают значение установки «башмака» и ЦКОДа в зависимости от профиля пилотного ствола 7, геологических условий и установки клина-отклонителя 5. Затем спускают эксплуатационную колонну 3. Производят ее цементную заливку. Начинают бурение горизонтального ствола 4 (из-за клина-отклонителя срезка производится в нужном направлении с набором зенитного угла). Набирают необходимый зенитный угол, входят в продуктивный пропласток, бурят горизонтальный участок.
Девятое средство можно увидеть на фиг.9. Заключается оно в следующем: в восстанавливаемой скважине ориентируют и устанавливают клин-отклонитель 8. С его помощью вырезают окно и бурят пилотный ствол 7 с зенитным углом, позволяющим забурить горизонтальный ствол 4. Пилотным стволом 7 вскрывают пласт или его часть. Проводят геофизические исследования, ставят отсекающий мост 5 из композиционных материалов. По прочности камня мост должен быть сопоставим с вмещающими его породами пилотного ствола 7. Начинают бурение горизонтального ствола 4 (прочная, верхняя граница моста будет служить для срезки). Набирают необходимый зенитный угол, входят в продуктивный пропласток, бурят горизонтальный участок.
Десятое средство можно увидеть на фиг.10. Заключается оно в следующем: в восстанавливаемой скважине ориентируют и устанавливают клин-отклонитель 8. С его помощью вырезают окно и бурят пилотный ствол 7 с зенитным углом, позволяющим забурить горизонтальный ствол 4. Пилотным стволом 7 вскрывают пласт или его часть. Проводят геофизические исследования, ставят отсекающий цементный мост 6. Выбирают угол отклонения на клине-отклонителе с целью беспрепятственной срезки и точного вхождения в продуктивный пропласток. Спускают на трубах, ориентируют и устанавливают клин-отклонитель 5 в пилотном стволе 7. При этом клин-отклонитель 5 может быть извлекаемый и неизвлекаемый. Начинают бурение горизонтального ствола 4 (из-за клина-отклонителя срезка производится в нужном направлении с набором зенитного угла). Набирают необходимый зенитный угол, входят в продуктивный пропласток, бурят горизонтальный участок.
Возможно использование еще нескольких средств и методов в способе бурения скважин или вторых стволов с горизонтальным окончанием. Их применение вряд ли приведет к сокращению цикла строительства скважины и не будет рассматриваться, но при развитии технологий возможно совершенствование способа.
Существенным отличием предлагаемого способа является отсутствие необходимости бурения транспортного ствола, т.к. горизонтальный ствол с выходом на горизонтальный участок бурят непосредственно из пилотного ствола. При этом способ позволяет быстро изменить зенитный угол в процессе бурения под горизонтальный ствол за счет бурения пилотного ствола под необходимым зенитным углом до 89°.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ бурения скважин с горизонтальным окончанием, включающий бурение пилотного ствола с заданным зенитным углом для вскрытия продуктивного пласта, размещение средства для срезки в пилотном стволе, спуск эксплуатационной колонны и проведение геофизических исследований, бурение горизонтального участка в продуктивном пласте, отличающийся тем, что пилотный ствол используют в качестве транспортного, осуществляют в него спуск эксплуатационной колонны, горизонтальный участок бурят из пилотного ствола, при этом средство для зарезки выполняют с возможностью набора зенитного угла для выхода на горизонтальный участок в процессе бурения, при этом пилотный ствол бурят с зенитным углом до 89°.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что средство выполнено в виде клина-отклонителя.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что клин-отклонитель спускают в эксплуатационную колонну на трубах с его последующей ориентацией в заданном направлении и установкой.
4. Способ по п.2, отличающийся тем, что клин-отклонитель устанавливают на нижнюю часть эксплуатационной колонны перед ее спуском с его последующей ориентацией вместе с эксплуатационной колонной в заданном направлении и установкой.
5. Способ по п.2, отличающийся тем, что клин-отклонитель ориентируют и устанавливают на трубах в пилотном стволе до спуска эксплуатационной колонны.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что средство выполнено в виде участка пилотного ствола с измененным диаметром.
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что средство выполнено в виде моста из материалов с прочностью, сопоставимой с прочностью пород пилотного ствола.
8. Способ по п.1, отличающийся тем, что пилотным стволом вскрывают часть продуктивного пласта или реперного геофизического пропластка.
www.freepatent.ru
