способ бурения скважины

Формула изобретения

СПОСОБ БУРЕНИЯ СКВАЖИНЫ, включающий бурение под стационарную обсадную колонну, спуск стационарной обсадной колонны, спуск съемной обсадной колонны, обвязку съемной и стационарной обсадных колонн, берение опережающего ствола, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности процесса бурения опережающим стволом в высокотемпературных низконапорных поглощающих горизонтах горных пород, башмаки стационарной и съемной обсадных колонн устанавливают на разных глубинах: стационарной - ниже статического уровня жидкости в стволе, съемной - выше, а операции углубления опережающим стволом при вскрытии высокотемпературных горизонтов горных пород осуществляют при постоянном закачивании промывочной жидкости по межколонному пространству между съемной и стационарной обсадными колоннами в зону выше статического уровня.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к буровой технике и технологии сооружения скважин, а именно к способам бурения глубоких разведочных скважин в неизученном геологическом разрезе и может быть использовано при бурении горных пород, содержащих пласты с аномально низким пластовым давлением в зонах высокотемпературных магматических очагов.

Известен способ бурения скважины с обратной призабойной (внутренней) циркуляцией для проходки скважины с полным поглощением промывочной жидкости [1]

Недостаток заключается в том, что при бурении скважины по этому способу возникновение знакопеременных нагрузок в процессе расхаживания снаряда приводит к преждевременному износу бурильной колонны и протиранию обсадных колонн, к созданию аварийных ситуаций, особенно в высокотемпературных поглощающих горизонтах. Кроме того, парообразование на границе раздела сред жидкость-пар (статический уровень в стволе) существенно затрудняют ведение спускоподъемных операций буровой бригадой и ведет к ухудшению экологической обстановки в месте бурения.

Известен способ бурения скважины, включающий бурение под стационарную обсадную колонну, спуск стационарной обсадной колонны, спуск на эту же глубину съемной защитной обсадной колонны, обвязку съемной и стационарной обсадных колонн, бурение опережающего ствола [2]

Недостатком указанного способа бурения скважины является ненадежность процесса бурения опережающим стволом в высокотемпературных низконапорных поглощающих горизонтах горных пород, в частности при спускоподъемах и смене долот из-за парообразования на границе раздела сред жидкость-пар (статический уровень в стволе).

Цель изобретения повышение надежности процесса бурения опережающим стволом в высокотемпературных низконапорных поглощающих горизонтах горных пород. Цель достигается тем, что в способе бурения скважины, включающем бурение под стационарную обсадную колонну, спуск стационарной обсадной колонны, спуск съемной обсадной колонны, обвязку съемной и стационарной обсадных колонн, бурение опережающего ствола, башмаки стационарной и съемной обсадных колонн устанавливают на разных глубинах, стационарной ниже статического уровня жидкости в стволе, съемной выше, а операции углубления опережающим стволом при вскрытии высокотемпературных горизонтов горных пород осуществляют при постоянном закачивании промывочной жидкости по межколонному пространству между съемной и стационарной обсадными колоннами в зону выше статического уровня.

На фиг. 1 показана схема выполнения способа бурения скважины в процессе смены долота; на фиг. 2 выполнение способа бурения скважины в процессе ведения спускоподъемных операций; на фиг. 3 схема выполнения способа бурения скважины в процессе бурения.

Способ бурения скважины осуществляется следующим образом.

Ведут бурение в низконапорных поглощающих горизонтах ствола 1 под стационарную обсадную колонну 2 по обычной технологии. В процессе работы определяют фактическую глубину статического уровня промывочной жидкости в стволе и периодически проводят замеры забойной температуры, величина которой не должна превышать температуру кипения жидкости на данной глубине. При превышении допустимой величины забойной температуры, определенной расчетным путем, бурение прекращают. Производят спуск и цементирование стационарной обсадной колонны 2, башмак которой устанавливают ниже статического уровня промывочной жидкости. Затем во внутрь стационарной обсадной колонны 2 спускают съемную обсадную колонну 3 меньшего диаметра для бурения опережающего ствола 4, башмак которой устанавливают выше статического уровня промывочной жидкости в стволе скважины. Производят соединение стационарной и съемной колонн устьевой головкой, имеющей отвод 5. На съемной колонне 3 монтируют превенторную сборку в виде универсального либо вращающегося превентора 6 с нижним отводом 7 и верхним отводом 8. Производят обвязку устьевого оборудования нагнетательным трубопроводом через отводы 5 и 7 с буровыми насосами (не показаны) таким образом, чтобы по кольцевому каналу 9 между обсадной колонной 2 и съемной колонной 3 можно было вести непрерывную закачку охлажденной промывочной жидкости (воды) в зону обсаженного участка ствола скважины выше статического уровня промывочной жидкости 10 к поверхности интенсивного парообразования. Далее продолжают вести процесс углубления скважины опережающим стволом 4. При этом независимо от наличия бурильного инструмента в скважине, т. е. на всех стадиях ведения одного рейса при смене долота (фиг. 1), при спускоподъемных операциях (фиг. 2), при углублении ствола бурении (фиг. 3), как показано стрелками, осуществляется постоянная закачка охлажденной промывочной жидкости к поверхности раздела среды для пароподавления с переводом пара в его жидкую фазу. Отвод парожидкостной смеси из зоны 10 осуществляется либо в поглощающие пласты (при полном поглощении промывочной жидкости), либо также и на поверхности (при частичном поглощении) через съемную обсадную колонну при смене долота 11 или по кольцевому зазору 12 между съемной 3 и бурильной 13 колоннами при бурении и спускоподъеме инструмента. Для исключения попадания парожидкостной смеси внутрь бурильной колонны при ведении спускоподъемных операций (СПО) внутри последней над долотом установлен обратный клапан 14.

П р и м е р. При бурении скважины на парогидротермальном месторождении обычным способом бурения ранее было определено, что статический уровень столба промывочной жидкости (воды) в скважине находится на глубине 800 м от устья. Бурением ствола новой скважины на 1000 м диаметром 394 мм это было подтверждено. Осуществлен спуск стационарной обсадной колонны диаметром 325 мм на эту глубину (1000 м) и проведено ее цементирование. Благодаря такому выполнению поверхность зоны потенциального парообразования (статический уровень) находится в обсаженной части ствола вне прямого контакта со стенками скважины. Затем произведен спуск съемной обсадной колонны диаметром 245 мм, башмак которой устанавливается выше статического уровня промывочной жидкости. Превышение над уровнем выбирается в соответствии со среднестатистическими данными колебаний отметки последнего на данном месторождении. В данном конкретном случае выбирается глубина установки башмака съемной колонны 750 м. Производят обвязку колонн диаметрами 324 и 245 мм между собой колонной головкой и монтируют на съемной колонне противовыбросовое оборудование (универсальный и вращающийся превенторы). Соединяют нагнетательными трубопроводами выкидные отводы колонной головки и крестовины превентора с насосами. Бурение диаметром 215,9 мм ведут по схеме прямой циркуляции промывочной жидкости. При этом возможна как частичная, так и полная потеря циркуляции промывочной жидкости. В процессе углубления с ростом температуры окружающей среды в стволе скважины на границе раздела сред (статический уровень) усиливаются процессы парообразования, переходящие в кипение по достижении определенной глубины. В связи с этим стали наблюдаться парогидротермальные выбросы при спускоподъемных операциях, сменах долота и в процессе углубления ствола. С этого момента независимо от нахождения инструмента в скважине осуществляют постоянную закачку воды через боковой отвод колонной головки в межтрубное пространство между съемной и стационарной обсадными колоннами в зону парообразования (статический уровень) с целью эффективного снижения теплового поля. Осуществляется интенсивное охлаждение кипящего слоя и перевод пара в жидкую фазу, благодаря чему бурение опережающего ствола может быть продолжено при забойных температурах выше критических.