Способ определения пластового давления

Союз Советск ниСоциалистическихРеспублик Оп ИСАНИЕизовритенияК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 922271(5)М. Кл,Е 21 В 47/06 Гооударствсииый комитет СССР ао делам иаабретеиий и открытий.Еганянц и Г.Г.Панч Туркменский государственный научнои проектный институт нефтяной(71) Заявитель ОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НЛАСТОВОГО ДАВЛЕНИ еаих определениателями в омпанов ке олагае опровождаюлости трубканал испыИзобретение относится к горному делу, преимущественно к нефтяной игазовой промышленности, и может бытьиспользовано в период строительстваскважины для определения пластового давления, а также для определения других, связанных с пластовым давл нием, параметров - репрессии столб бурового раствора, гидродинамическ и других характеристик исследуемого интервала разреза.1Известен способ определения плаа-тового давления в процессе бурения скважины с помощью комплекта испытательного инструмента, спускаемого в скважину на бурильных. трубах (КИИ)13.1Указанный способ включает операции подготовки ствола скважины к ис" пытанию, подъема буровой колонны, разборки породораэрушающего инструИ мента, проведения электрометрических работ для оценки коллекторов в качестве ствола, сборки комплекта ис" пытательного инструмента, спуска его в скважину на бурильных трубах долива полости буровой колонны над испытателем для обеспечения требуемойдепресси, разобщения исследуемого интервала с кольцевым пространствомскважины посредством пакера, сообщения подпакерной зоны с полостью буровой колонны через испытатель, регистрации и восстановления давления глубинными приборами. Информация в пластовом давлении в этом случае можетбыть получена только после подъемаи расцифровки диаграмм глубинныхприборов Известен также спосопластового давления испвентилируемой (проточно(ВИКТ) 21.Известный способ предспуск компановки ВИКТ,щийся самозаполнением побуровым раствором черезтателя.3 922271Способ включает создание изаыточ-ного давления в трубах на устье засцет замены бурового раствора в полости буровой колонны агентом меньшей плотности, например водой, разоб- Бщение кольцевого пространства скважины от испытуемого интервала с помощью пакера, понижение давления наиспытуемый интервал стравливанием избыточного давления в трубах на устье 10в любом требуемом режиме, регистра цию притока и восстановление давления по наблюдениям на устье.В этом случае полость буровой колонны используется для оперативноговоздействия на испытуемый интервалс поверхности и служат гидравлицес"ким каналом связи между испытуемыминтервалом и поверхностью, что позволяет определять репрессию на пласт, 20пластовое давление и ряд других параметров в оперативном порядке, доподъема испытателя с глубинными приборами.При проводке скважин в сложныхгорно-геологицеских условиях, особенно в районах с аномально-высокимдавлением, для эффективного планирования технологии бурения требуетсяконтролировать в оперативном порядке величины фактических пластовыхдавлений. Известные способы опредепения пластовых давлений и репрессиина пласт обладают с этих позиций рядом существенных недостатков. 35Известные способы требуют применения специального комплекта испытательного инструмента (КИИ или ВИКТ)сложного по устройству и обслуживаемого в настоящее время специализированными геофизическими службами.Известные способы предъявляютжесткие требования к качеству стволаи состоянию скважины (ввиду ограниченных зазоров между стенкой сква" 4 зжины и пакером), в связи .с цем перед спуском КИИ требуется специальная подготовка скважины - проработ"ка для ликвидации сужений ствола,промывка скважины от осыпей и шлама,выбор и привязка площадок для пакеровки с проведением геофизическихработ и т.п,Известные способы требуют подъемабуровой колонны с породоразрушающиминструментом и прекращения технологического процесса углубления скважины на длительное время (до 3-5 сут),Известные способы не могут бытьприменены в стволах большого диаметра (269 мм и более) из-за большойгидра влической на груз ки на паке р иопорный узел при создании перепадовдавления на пакере. В настоящее время выход из положения находят вэабуривании для целей испытания опережающего ствола меньшего диаметра,что требует дополнительных затратвремени на его бурение и последующуюрасширку.Известные способы требуют четкоговзаимодействия трех служб, буровой,геофизической и тампонажной, действия которых должны быть скоординированы по времени, по техническим возможностям оборудования и квалификационному уровню исполнителей, что само по себе представляет достаточносложную задачу.Цель изобретения - упрощение исокращение сроков определения пластового давления.Указанная цель достигается тем,что согласно способу определенияпластового давления, включающему вызов притока пластового флюида из испытуемого пласта путем замены бурового раствора агентом меньшей плотности с последующей регистрациейвосстановления давления, герметизируют кольцевое пространство скважины, замену бурового раствора агентомменьшей плотности осуществляют в кольцевом пространстве, определяют избыточное давление, после чего разобщают полости скважины и буровой колонны, а пластовое давление определяютисходя из следующего соотношения:Рил =О,О 1 УН Ру+РВОс МПа,где у - удельный вес бурового раствора, Т/и3,Н - глубина кровли пласта отустья, м;Р - давление в кольцевом проМстранстве на устье послезамены бурового растворана агент меньшей плотности, ИПа;1РВОВ - восстановленное .давлениена устье кольцевого пространства после вызова притока, МПа.Замена бурового раствора агентомменьшей плотности в кольцевом пространстве скважины, герметизированномна устье, разобщение полости скважи271 6давление Р в кольце перед посадкойклапана на седло.Разрядкой кольцевого пространствапонижают давление в скважине, приэтом отсекатель потока разобщает полости скважины в буровой колонне,предупреждая переток бурового раствора и передачу гидростатицескогодавления из полости буровой колонныв полость кольцевого пространства.Регистрируют появление притока изпласта в кольцевое пространство понаблюдениям на устье, при появлениипритока (возбуждении пласта) закрыва-ют выкидную задвижку и регистрируютвосстановление давления в кольце,фиксируют восстановленное давлениеР 0 или получают его обработкойкривой восстановления давления.Определяют репрессию (дифференциальное давление) в системе скважинапласт по формулеОпределяют значение пластовогодавления по формулеРпл= 0,01 Н-ЬРдифф, ИПа,где " - плотность раствора, т/мН - глубина кровли пласта отустья, м.По окончании процесса определения пластового давления создают избыточное давление в буровой колоннедля разрушения диафрагмы клапанаотсекателя, закачкой бурового раствора в трубы вытесняют из кольцевого пространства агент меньшей плотности, а также принятые в скважинуиэ пласта флюиды; при этом в кольцевом пространстве на устье известнымиприемами регулируют избыточное давление, чтобы предупредить безконтрольный приток из пласта; затем раагерметизируют кольцевое пространство,вносят коррективы в технологическийпроцесс на основе полученной информации и продолжают работы по углублению скважины.В реализации способа возможнонесколько, модификаций, целесообраз"ность применения той или иной иэ которых диктуется горно-геологическимиусловиями, характеристиками оборудования и состоянием скважины. Например, агент меньшей плотности можно располагать в любой части кольце"вого пространства скважины, а зависимости от требуемой эпюры воздействия на испытуемый интервал; регистрацию .притока и восстановления 5 922ны от полости буровой колонны и управление процессом определения пластового давления через канал кольцевого пространства скважины позволяютисключить операции по предварительной подготовке и оценке состоянияствола скважины, выбора площадок дляустановки пакера, исключает также применение комплекта испытательного инструмента, позволяет выполнять оп Оределение пластового давления безподъема буровой колонны на дневнуюповерхность, упрощает организациюпроцесса определения, так как отпадагет необходимость в использовании, а 5следовательно, и в организации взаимодействия тампонажной и геофизической служб, позволяет выполнять определение пластового давления в стволах скважин диаметром более 269 мм, 20для которых испытательный инструментпромышленностью не выпускаются (предельный диаметр выпускаемых по особым заказам пакеров большого размера равен 245 мм), сокращает перерывы 25в технологическом цикле бурения изатраты времени на определение пластового давления до 3-Ь ч вместо 35 сут при использовании известныхспособов. 30Определение пластового давленияосуществляется следующим образом.В состав нижней части буровой колонны при ее сборке заблаговременновключают посадочное седло,По достижению требуемого забоя,после вскрытия объекта испытания илив любой нужный момент времени, углубление скважины прерывают, приподнимают долотб над забоем, кольцевое, пространство скважины герметизируютна устье.В кольцевое пространство обратнойциркуляцией закачивают агент меньшейплотности, чем буровой раствор (например воду, облегченный раствор ит.п.) при этом раствор, вытесняемый из скважины через буровую колонну отбирается в мерники буровой ус"тановки, а в кольцевом пространствена устье за счет разницы плотностейбурового раствора и закачиваемогоагента возникает избыточное давление.По достижении необходимой величины избыточного давления, в буровую55колонну сбрасывают отсекатель пото"ка, например клапан диафрагменноготипа, фиксируют избыточное устьевое7 922271 8давления, кроме прямых наблюдений на лению пластового давления затраченоустье можно осуществлять с помощью 4 ч, На основе полученных данных вы"блока глубинных приборов, устанавли- явлена возможность при дальнейшемваемых в буровой колонне предваритель углублении скважины понизить диффено или сбрасываемых (спускаемых на 5 ренциальное давление до 1,0- 1,5 МПатросе) на период испытания вместе с и плотность бурового раствора доклапаном - отсекателем потока; отсе,30+1,32 т/м соответственно, чтокатель потока в сборе можно устанав- обеспечило повышение механическойливать в буровой колонке в процессе скорости бурения на 503ее спуска, например, при наличии в 10 Операции по определению пластотрубках кабельного токоподвода, пре- вого давления по мере углубленияпятствующего доставке отсекателя, скважины 1083 до проектной отметкиП р и м е р 1, Скважина 10833684 м производились 4 раза, цто1(отур-Тепе. Плотность бурового раст- позволило закончить скважину при обвора 1,43 т/м. Ствол диаметром 5 щих показателях, на 304 превышающих0,22 м. Электробурение, трубы буриль- рекордные, достигнутые ранее на этойные с токоподводом, определение плас- площади,тового давления серийными испытателя- П р и м е р 2, Скважина 25 Ионми исключено ввиду набухания резино- жуклы. Ствол диаметром 394 мм обсавой изоляции токоподвода в газонефтя- ро жен до глубины 800 м. Прогноз пласной среде, Башмак промежуточной об- товых давлений по разрезу не.имелсадной колонны на глубине, 2409 м, требуемой надежности ввиду с ногоПосле углубления до отметки 2457 м геологического строения площади пов очередном рейсе на забой "в нижней достижению отметки 1125 м зарегистчасти буровой колонны под кабельными 25 рированЫ косоенные признаки, указытрубами установили отсекатель потока вающие на вскрытие пласта с аномальв сборе, спустили буровую колонну до но-высоким давлением, однако измереглубины 2400 м, закрыли превентер, ние пластового давления известнымиобратной цир уляцией в кольцевое способами было исключено ввиду отпространство закачали 32 м воды до зо сутствия испытательного инструментастатического избыточного давления на для ствола диаметром 394 мм. Примеустье Р =5,5 ИПа; открыли выкидную няли предлагаемый способ. Закрылизадвижку, давление в кольцевом про- превентер, закачали в кольцевое пространстве понизили до 0,8 ИПа, после странство воду до статического избычего зарегистрировали приток, эакры- точного давления Р =-1,65 МПа, сброли задвижку, в течение 10 мин давле- сили в буровую колонну клапан-отсение восстановилось до 1,2 МПа, заре- катель (посадочное седло было включегистрировано Рз =1,2 ИПа. Повторили но в состав буровой колонны заранее),операцию - приняли из пласта приток При разрядке давления в кольцевомв 2 м в течение 4-х мин, затем вы о пространстве до 0,2 ИПа зарегистриполнили второй закрытый период, в те- . ровали Ро, =0,6 МПа. Определили дифцение 15 мин давление на устье воз- ференциальное давление Рдф=1,65 росло от 0 до 1,2 ИПа, при дальней,6=1,05 ИПа и пластовое давлениеаем наблюдении не изменялось. Повтор- Р, =0,0 1 х 1, 42 х 1125- 1,05=14,93 МПа.но зарегистрировано Рвс =-1,2 МПа. Срезали диафрагму отсекателя,прямойОпределили дифФеренциальное дав- промывкой вытеснили буровым растволение в системе сквалина-пласт, ром воду из кол ьцевого прост ран ст ваРдиф 5 у 5-1,2=4,3 МПа, и продолжили углубление скважины.Определили пластовое даоление Р = На определение пластового давления=0,0 1 х 1, 43 х 2430-4,3=30,4 МПа для затрачено 3 ч,отметки 2430 м, соответствующей кров- Апробирование предлагаемого споле вскрытого пласта, соба осуществлено на 12 объектахИзбыточным давлением 10 МПа в бу- объединения "Туркменнефть", характеровой колонне срезали диафрагму отсе- ризующихся различными геолого-техникателя потока и прямой промывкой при цескими условиями, в интервалах глу 55постепенном понижении противодавле- бин от 800 до 4800 м.ния в кольце на устье с 1,5-2,0 МПа Технико-экономический эффект отдо 0 вытеснили воду из скважины бу- использования способа возникает эаровым раствором. На работы по опреде- счет исключения операции по специЗаказ 2530/40 Тираж 624 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, ЖРаушская наб., д.4/5 Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 альной подготовке ствола скважины; проведения электрометрических работ для оценки состояния ствола скважины и выбора площадок для установки пакера, а также привязки площадок к мере буровой колонны; комплекта взаимодействия буровой, тампонажной и геофизической службы.Предлагаемый способ позволяет проводить работы по определению плас ;тового давления без подъема бурового инструмента на дневную поверхность, в скважинах любого диаметра ствола и ведет к сокращению времени на выполнение процесса определения. пластового давления с 3-5 сут до 3-6 ц. В объединении "Туркменнефть" ежегодно для целей оптимизации техноло о гических процессов строительства скважин выполняется известными способами 70-80 операций определения пластового давления в процессе бурения испытателями на трубах. Предла гаемый способ в сравнении с известным обеспечивает эффективность от 2 до 5 тыс,руб. на операцию в зависимости от глубины скважины; кроме того, обеспечивает расширение объе- зо мов работ по определению пластовых давлений для технологических нужд до 120-150 операций в год; ожидаемый экономический эффект по объединению "Туркменнефтьн оценивается в 400- 450 тыс,руб. в год. Описываемый способ не требует дополнительных капвложений на внедрение и может найти широкое применение в других районах страны, характеризующихся аномально в высоким давлением в недрах и сложным горно-геологическим строением (Азербайджан, Северный Кавказ, Днепровско-Донецкая впадина, Средняя Азия, Салымское месторождение Западной Сибири)1 10Формула изобретенияСпособ определения пластовогодавления в процессе бурения пластовс аномально-высокими пластовыми давлениями, включающий вызов притокапластового флюида из испытуемогопласта путем замены бурового раствора агентом меньшей плотности с последующей регистрацией восстановлениядавления, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью упрощения и сокращения сроков процесса определения,герметизируют кольцевое пространствоскважины, замену бурового раствораагентом меньшей плотности осуществляют в кольцевом пространстве, определяют избыточное давление, после чегоразобщает полости скважины и буровойколонны, а пластовое давление определяют исходя из следующего соотношения:Р, =001 УН Рз+Рс "Пгде - - удельный вес буровогораствора, т/м;Н - глубина кровли пласта отустья, м;Р - восстановленное давлениена устье кольцевого пространства после вызовапритока, МПа;Р - давление в кольцевомпространстве на устье,МПа,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Под ред. Мищевича В.И., Сидорова Н.Л, Справочник инженера побурению, М "Недра", 1973, Т.11,с.283-286.2.Грицай В.А., Панченко Г.Г. Технологические средства и технологияиспытания объектов с аномально-высоким давлением в процессе бурения.Вопросы развития нефтегазодобывающейпромышленности Туркменистана. Ашхабад, 1974, с.137-141.