Способ бурения скважины в осложненных условиях

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК ЯО 128439 А 1(50 4 Е 21 В 21/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(7 1) Волго-Уральский .научно-исследовательский и проектный институт по добыче и переработке сероводород- содержащих газов(56) Мамаджанов У.Д.и др. Заканчивание газовых скважин. - М.: Недра, 1979, с.89-109.Михеев В.Л. Технологические свойства буровых растворов. - М.: Недра, 1979, с.158.(54) СПОСОБ БУРЕНИЯ СКВАЖИНЫ В ОСЛОЖНЕННЫХ УСЛОВИЯХ(57) Изобретение относится к горной промышленности и позволяет повысить надежность предовращения газопроявлений и поглощений бурового раствора (БР) при вскрытии мощных газовых пластов с аномально-высокими пластовыми давлениями (ПД).Вскрывают кровлю продуктивного пласта. Насосами подают в скважину БР, плотность которого рассчитана по ПД вкровле продуктивного пласта. Бурение ведут до глубины, значение которой определяют по формуле: Н,=Р - й; Ь, +Ар; ++ 0,1, Ь, - СР, 1:0,1 У - 1 Д -- Ьгде Н; - глубина расчетного уровня определения и перемещения части утяжелителя БР (допустимая глубина бурения) в рассматриваемом интервале продуктивной толщи (РИПТ), м; Р - ПД в кровле РИПТ, кгс/см; дР - допустимая величина превышения гидростатического давления над ПД в пределах РИПТ, кгс/см; Ф; - градиент ПД в пределах РИПТ, кгс/см-м; Ь - глубина кровли продуктивной толщи или кровли РИПТ, м; ; - плотность бурового раствора в РИПТ, г/см; 1-1Е Рт - суммарное гидростатическое давление БР до кровли продуктивной толщи или кровли РИПТ, кгс/см; и , - максимальная проходка на долото в продуктивной толще, м. На глубине Н; в колонну бурильных труб включают забойный сепаратор дляМай уменьшения плотности БР ниже глуби-ны установки сепаратора. Интервал, фас) ограниченный кровлей продуктивного (,ф пласта и глубиной Н , бурится на БР фс наибольшей плотностью. Глубина Н одновременно является кровлей следу- цр ющего РИПТ. Рассчитывается плотность БР в пределах этого РИПТ, Аналогично определяются границы нижележащих интервалов продуктивной толщи и плотности БР в каждом интервале. 1 з.п. ф-лы, 5 табл.1278439 Изобретение относится к горной промышленности, а именно к бурению газовых скважин с регулированием гидростатического давления в стволе скважины, и может быть использовано 5 при вскрытии пластов большой мощности с аномально-высокими пластовыми давлениями (АВПД) .Цель изобретения - повышение надежности предовращения газопроявлений и поглощений бурового раствора при вскрытии мощных газовых пластов с АВПД,В скважину подают с помощью наземных насосов буровой раствор, плотность которого рассчитана попластовому давлению в кровле продуктивного пласта,с АВПД по известному соотно- шению 1-1 Р- гсТ 20.ЛбН 25 макс М еВеличина дР выбирается иэ усло 1вия минимизации величины превышения 30 гидростатического,цавления над пластовым в прецелах продуктивной толщи,т,е. аппроксимации пинии пластовогодавления с учетом коэффициента превышения гидростатического давлениянад пластовым.1 где Р - пластовое давление в кровле продуктивного пласта,кгс/см;1 = 0,1,2Величина дР достигает действительной величины давления буровогораствора только при определении глубины установки последнего забойногосепаратора.На глубине Н в колонну бурильныхтруб включают забойный сепаратор (сепараторы) для уменьшения плотностибурового раствора. Выбрасывая вьще ленную иэ бурового раствора, движущегося по трубному пространству,часть утяжелителя в эатрубное пространство, забойный сепаратор (сепа(2) иаэс )где Н. где 1 - плотность бурового раствора,г/смэ,К - коэффициент превышения гидростатического давления надпластовым;Р - пластовое давление в кровлеплпродуктивной толщи или вкровле рассматриваемойчасти продуктивной толщи,кгс/см;Н - глубина залегания кровлипродуктивной толщи или кровли рассматриваемой частипродуктивной толщи, м.На этом буровом растворе вскрывают кровлю продуктивного пласта иведут бурение до глубины, значениекоторой определяют с учетом допустимой величины превышения гидростатического давления над пластовым последующей зависимости:Р ФЬ, +дР +О 17 Ь, Е:Р глубина расчетного уровняотделения и перемещениячасти утяжелителя буровогораствора (допустимая глубина бурения) в рассматриваемом интервале, м;пластовое давление в кровлепродуктивной толщи или вкровле рассматриваемого интервала продуктивной толщи,1кгс/см;допустимая величина превышения гидростатического давления над пластовым в рассматриваемом интервале продуктивной толщи, кгс/см;градиент пластового давления в рассматриваемом интервале продуктивной толщи,кгс/см мглубина кровли продуктивнойтолщи или кровли рассматриваемого интервала продуктивной толщи м;плотность бурового растворав рассматриваемом интервалепродуктивной толщи, г/см;суммарное гидростатическоедавление бурового растворадо кровли продуктивной толщи или кровли рассматриваемого интервала продуктивнойтолщи, кгс/см;максимальная проходка на долото в продуктивной толще,Величину дР в рассматриваемом интервале можно определить, например, по зависимости дР = Р(К - 1) + Р(К - 1)1, (3)127843 С 4Продолжение таб 580 4800 640 5500 Зависимость градиентов пластового 1 О давления по интервалам глубин представлена в табл. 2. Таблица 2 0,0891 0,0280 0,0857 3840-4300 4800-4300 5500-4800 ФТаблица 3 Глубина (интервал) спуска ко- лонны, м Диаметр обсадной колонны, м 630 30 426 1600 3800 339,7244,5193,7139,7 х 177,8 4300 Таблица 1 50 4200-4800 Глубина скважины,мПластовое давление, кгс/см 5500 раторы) сохраняет значение плотности раствора в трубном и затрубном про. странстве выше глубины своей установки иуменьшает значениеплотности раствора в трубном и затрубном про странстве ниже глубины своей установки. При использовании нескольких сепараторов изменение плотности бурового раствора осуществляется одновременно на различных глубинах.Так как в йроцессе бурения забойный сепаратор перемещается вместе с колонной бурильных труб вниз, увеличивается высота столба бурового раствора и, следовательно, возраста ет величина гидростатического давления. Для того, чтобы в процессе бурения не произошло превышения пластового давления сверх допустимой величины, при определении интервала И включения забойного сепаратора учи-тывается максимальная проходка на долото в продуктивной толще.Интервал, ограничиваемый кровлей продуктивного пласта (верхняя грани ца) и глубиной Н (нижняя граница), условно определяется как первый расчетный интервал. Бурится этот интервал на буровом растворе с наибольшей плотностью. 30Глубина Н; одновременно является кровлей следующего (второго) интервала продуктивной толщи. Для этой кровли рассчитывают плотность бурового раствора по той же формуле (1), З 5 определяющей условие недопущения газонроявления из кровли продуктивного пласта.Нижняя граница второго интервала определяется по Формуле (2), исходя 4 О из условия недопущения превышения гидростатическбго давления над пластовым сверх допустимой величины, определяемой эмпирически или расчетным путем для каждого месторождения.Зависимость пластового давления от глубины скважины представлена в табл. 1 (проектная глубина скважины 5500 м). Интервал глубин, Градиент пластом вого давления,кгс/см. м Если кровля продуктивного пласта залегает на глубине 43840 м, а подо" шва - на глубине 5500 м, принята следующая конструкция скважины, представленная в табл. 3.3840 566 4300 Плотность бурового раствора при бурении в различных интервалах представлена в табл, 4.Таблица 4 Интервал глубины, Плотность буровом го раствора,г/см 3800-4300 4800-4300 5500-4800 1,36 10 1,26 10 КР НЭО где К - коэффициент превьппениягидростатического давлениянад пластовым (регламентируется нормативными документами).В данном случае К = 1,04, тогда1,42 г/см, т,е. для предотвращения поступления газа из кровли продуктивной толщи плотность бурово 40 го раствора должна быть равна 1,42 г/см .Практикой бурения установлено, что при превьппении гидростатического давления над пластовым на 100 кгс/см начинается поглощение45 бурового раствора. Определяют глубину бурения на буровом растворе плотностью 1,42 г/см, т.е. глубину установки первого забойного сепаратора, по Формуле (4), учитывая, что максимальная проходка на долото при бурении по продуктивной толще составляет 40 м (ьР принимают равной 45 кгс/см), 55При Н, = 4270 м с глубины 4270 м в колонну бурильных труб включают устройство для снижения плотности Из приведенных в табл, 4 данных 5 видно, что продуктивную толщу перекрывают при обсадных колоннах, диаметром 244,5, 193,7,и 139,7 177,8, т.е. через каждые 460-700 м спускается обсадная колонна с целью пре дотвращения чрезмерного превьппения гидростатического давления над пластовым и обеспечения возможности снижения плотности бурового раствора по мере углубления ствола скважины,Плотность бурового раствора для вскрытия кровли продуктивного пласта определяют по формуле (1): бурового раствора при максимальнойпроходке на долото, которая составляет 40 м, устройство будет находиться не ниже 4310 м, Глубину 4310 мможно условно назвать кровлей следующей части продуктивной толщи,Определяют минимально допустимуюплотность бурового раствора по пластовому давлению на глубине 4310 м.Пластовое давление на глубине 4310 мопределяют по формуле (3): Р .зг= 566, 3 кгс/см .Определяют минимально допустимуюплотность бурового раствора на глубине 4310 м: Д = 1,37 г/см.Из расчета следует, что плотностьбурового раствора с помощью забойного сепаратора должна быть сниженадо 1,37 г/смэ,Определяют глубину бурения на буровом растворе плотностью 1,37 г/см,Если АР = 100 кгс/см, достаточноустановить только два сепаратора,т,е. 6 Р придают значение, равноедавлению поглощения. Тогда Н4760 м.С учетом максимальной проходкина долото, равной 40 м, бурить нарастворе плотностью 1,37 г/см можнодо глубины 4800 м.Определяют минимально допустимуюплотность бурового раствора на глу"бине 4800 м: Р= 580 кгс/см(из исходных данных); у =1,26 г/см .Так как превьппение гидростатического давления бурового раствора надпластовым достигает давления поглощения (100 кгс/см), дальнейшее бурение продолжают только после обсаживания вскрытого интервала продуктивной толщи обсадной колонной,Предлагаемый способ позволяет осуществить бурение интервала 3840 -4800 м без промежуточного перекрытияинтервала 3840-4300 м обсадной колонной, следовательно, появляется возможность существенно упростить конструкцию скважины.Бурение скважины после спуска потайной колонны в интервалах 3700 -4800 м осуществляется,на буровомрастворе плотностью1,26 г/см .Гидростатическое давление на глубине 5500 м составляет Р,693 кгс/см. Пластовое давлениена глубине 5500 м составляет640 кгс/см. Превьппение гидростатического давления над пластовым сос1278439 1. Способ бурения скважины в осложненных условиях, включающий регулирование противодавления на пластпутем изменения плотности буровогораствора, о т л и ч а ю щ н й с я Т а б л и ц а 5 тем, что, с целью повьппения надежности предотвращения гаэопроявленийи"теРал) и поглощений бурового раствора при спуска колонны, 1 О вскрытии мощных газовых пластовс аномально-высокими пластовыми дав"лениями, изменение плотности бурового раствора осуществляют одновременно на,раэличных глубинах, которуюопределяют из следующего соотношения: Диаметр колонны,426 324 1600 тавляет 53 кгс/см, что допустимо, а,следовательно, поглощения не наступит.Предлагаемая конструкция скважины представлена в табл. 5.5 Формула изобретения244,5 .193,7139,7 177,8 3800 3700-4800 где Н, - начальная глубина интервала(ступени) уменьшения плотности раствора, м;Р. - пластовое давление в кровлепродуктивной толщи или вкровле рассматриваемого интервала продуктивной толщи,кгс/см 2;ЭО 1аР " допустимая величина превышения гидростатическогодавления над пластовым Врассматриваемом интервалепродуктивной толщи,кгс/см 2;д. - градиент пластового давле- .1ния в рассматриваемом интервале продуктивной толкгс/см . м;- плотность бурового раство 1ра в рассматриваемом интервале продуктивной толщи,г/смЗ-т 1Р - суммарное гидростатическоеГстдавление бурового растворадо кровли продуктивной толщи или кровли рассматриваемого интервала продуктивнойтолщи, кгс/см;Ь - максимальная проходка наМаксдолото в продуктивной толще, м.2, Способ по п.1, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что изменение плотности осуществляют сепарацией растворов путем установки по глубине.забойных сепараторов.Тираж 548 Подписноег, Ужгород, ул. Проектная, 4 5500 Таким образом, при использовании пятиколонной конструкции скважины вместо шестиколонной, предусмотренной проектом на проводку скважин, отпадает необходимость спуска колонны диаметром 399,7 мм на глубину 3800 м, составляемой иэ импортных труб, уменьшаются диаметры предыдущих технических колонн, следовательно, снижается расход металла.Для бурения под меньшие диаметры колонн потребуются меньшие диаметры долот, проходка которых может быть существенно большей при прочих равных условиях.Вес колонны диаметром 399,7 мм, спускаемой на глубину 3800 м, согласно прочностному расчету составляет 358954 кг стали марки ЯМЯБ-Б.Использование предлагаемого способа бурения скважины в осложненных условиях по сравнению с известным обеспечивает предотвращение газо- проявлений и поглощений бурового раствора в продуктивном пласте; упрощение и облегчение конструкции скважины; улучшение показателей работы долота (проходка и механическая ,скорость бурения); сохранение коллекторских свойств продуктивного пласта, и сокращение срока строительства скважины.ВНИИПИ Заказ 6812/27 40 Произв.- полигр. пр-тие,Р - , Ь + л Р + 0 1 У; и- У- Рд0,1 г; -д;,1 тс