способ поинтервального вскрытия и крепления осложненных участков ствола скважины

Формула изобретения

Способ поинтервального вскрытия и крепления осложненных участков ствола скважины, включающий поинтервальное вскрытие участка с применением промывочной жидкости, расширение скважины, секционный спуск перекрывателей в виде профильных труб по мере вскрытия пласта с наращиванием перекрывателей герметично внахлест в направлении сверху вниз без сужения внутреннего диаметра, отличающийся тем, что перед вскрытием всего интервала осложненного участка производят его анализ и определяют безопасную длину интервала вскрытия, исходя из чего подбирают длину секций профильных перекрывателей, оснащенных снизу профильным участком с диаметром, при расширении превосходящим диаметр расширения остальных профильных участков секции, причем верхний конец первой секции профильного перекрывателя устанавливают выше осложненного участка, а нижний конец последней секции устанавливают ниже данного участка.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к поинтервальному бурению и креплению осложненных участков ствола скважины.

Известен способ вскрытия осложненных по условиям бурения пластов при строительстве скважин (см. стр.26-28, Абдрахманов Г.С. и др. Изоляция зон поглощения стальными трубами без уменьшения диаметра скважин. - Нефтяное хозяйство, М.: Недра, 1982 г.), включающий поинтервальное вскрытие пласта с применением промывочной жидкости установленной плотности, расширение вскрытого интервала скважины, секционный спуск перекрывателей в виде профильных труб по мере вскрытия пласта с наращиванием их в направлении сверху вниз. Причем размещение в стволе секций профильных перекрывателей, соединенных между собой внахлест без сужения внутриколонного проходного канала, производят за счет плотной привальцовки мест соединений перекрывателей между собой.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является «Способ вскрытия продуктивного пласта» (патент RU № 2002035, Е21В 33/13, 7/20, опубл. Бюл. № 39-40 от 30.10.1993 г.), включающий поинтервальное вскрытие пласта с применением промывочной жидкости установленной плотности, расширение скважины, секционный спуск перекрывателей в виде профильных труб по мере вскрытия пласта с наращиванием перекрывателей внахлест в направлении сверху вниз, при этом перекрыватели устанавливают с образованием кольцевого зазора со стенкой скважины, а после установки первого перекрывателя удельный вес промывочной жидкости снижают до получения давления гидростатического столба промывочной жидкости, соответствующего пластовому давлению на уровне нижнего конца первого перекрывателя, вскрытие пласта осуществляют до глубины, при которой давление гидростатического столба промывочной жидкости приблизится к критическому по давлению гидроразрыва пласта и продолжают вскрытие пласта с последующей его изоляцией секционными перекрывателями до получения разницы между пластовым давлением и давлением гидростатического столба промывочной жидкости в полости первого перекрывателя, а в пределах устойчивости этого перекрывателя смятию. Причем размещение в стволе скважины секций профильных перекрывателей, соединенных между собой внахлест без сужения внутриколонного проходного канала, производят за счет плотной привальцовки мест соединений перекрывателей между собой.

Недостатком обоих способов является ограниченная область применения (только для вскрытия продуктивных пластов), не учитывается состояние (вероятность обрушения, величина каверн и т.п.) вскрываемого интервала и, как следствие, возникновение аварийных ситуаций (обвал породы, «прихват» инструмента и/или перекрывателей и т.п.), соединение профильных перекрывателей внахлест без сужения внутриколонного проходного канала производят за счет плотной привальцовки мест соединений секций перекрывателей между собой, что требует значительных усилий и затрат времени и не обеспечивает гарантированной соосности соединенных между собой секций перекрывателей, из-за чего происходит быстрый износ посадочного инструмента и сложность спуска оборудования через перекрыватели, как следствие из выше перечисленного высокие материальные затраты.

Технической задачей предлагаемого способа является расширение функциональных возможностей применения профильных перекрывателей за счет возможности использования их на любых осложненных участках скважины, обеспечение безаварийного вскрытия интервала за счет подбора длины поинтервального вскрытия, исходя из контроля за состоянием вскрываемого интервала, обеспечение соосности соединяемых внахлест секций перекрывателей и снижение нагрузки при развальцовке соединения за счет использования на нижнем конце секций перекрывателей профильных участков большего диаметра при расширении, чем остальные профильные участки секции.

Техническая задача решается способом поинтервального вскрытия и крепления осложненных участков ствола скважины, включающим поинтервальное вскрытие участка с применением промывочной жидкости, расширение скважины, секционный спуск перекрывателей в виде профильных труб по мере вскрытия пласта с наращиванием перекрывателей герметично внахлест в направлении сверху вниз без сужения внутреннего диаметра.

Новым является то, что перед вскрытием всего интервала осложненного участка производят его анализ и определяют оптимальную длину интервала вскрытия, исходя из чего подбирают длину секций профильных перекрывателей, оснащенных снизу профильным участком с диаметром при расширении, превосходящим диаметр расширения остальных профильных участков секции, причем верхний конец первой секции профильного перекрывателя устанавливают выше осложненного участка, а нижний конец последней секции - ниже данного участка.

На Фиг.1 изображена верхняя часть секции профильного перекрывателя в транспортном положении с посадочным инструментом.

На Фиг.2 изображена нижняя часть секции профильного перекрывателя в транспортном положении с башмаком.

На Фиг.3 изображена схема поинтервального крепления зоны осложнения секциями профильных перекрывателей.

Способ реализуется следующим образом.

При бурении скважин (не показаны) по достижении осложненного участка (с интенсивно обрушивающейся породой, сильно поглощающего пласта или пласта с высоким водопроявлением) производят анализ выбуренной породы (плотность, пористость, проницаемость и т.п.), внутрипластового давления, определяют размеры осложненного участка, после чего определяют эмпирическим путем глубину безопасного (от осыпания и прихвата инструмента) поинтервального вскрытия этого участка с максимально возможным углублением забоя. Исходя из этих параметров, подготавливают секции 1 (Фиг.1 и 2) профильного перекрывателя необходимой длины, соответствующей длине интервала вскрытия с учетом соединения внахлест. Секции 1 изготавливают из профильных труб 2, жестко и герметично соединенных между собой, например, конической резьбой 3 (см. Фиг.2) и/или сваркой 4. Причем нижняя труба 5 снизу снабжена башмаком 6 с обратным клапаном 7, выше которого размещен профильный участок 8 длиной до трех метров с диаметром при расширении, превосходящим диаметр расширения остальных профильных участков 9. После вскрытия осложненного участка с максимально возможным углублением забоя (не показан) скважины на длину определенного интервала, место установки перекрывателя расширяют, например, расширителем (не показан). Затем в скважину спускают на колонне труб (не показаны) секцию 1 (см. Фиг.1) профильного перекрывателя с зафиксированным вверху посадочным инструментом 10, состоящим, например, из нижней 11 и верхней 12 вальцующих головок, верхняя 12 из которых выполнена с возможностью расширения под действием поршня 13 с клином 14, причем посадочный инструмент 10 сверху соединен с колонной труб. При спуске внутреннее пространство секции 1, посадочного инструмента 10 и колонны труб заполняется скважинной жидкостью через обратный клапан 7 (см. Фиг.2) башмака 6.

По достижении секции 1 вскрытого и расширенного интервала установки в колонне труб создают избыточное давление, которое передается благодаря закрытому обратному клапану 7 внутрь секции профильного перекрывателя, в результате профильные участки 8 (см. Фиг.2) и 9 выправляются, причем участок 8 на больший диаметр, чем участки 9 (примерно на две толщины стенки профильных труб). Участок 9 (см. Фиг.1) верхней трубы 2 секции 1 или его верхняя часть надежно фиксируется выше осложненного участка, исключая смещения секции 1 в интервале установки. После чего колонне труб с посадочным инструментом 10 придают одновременно поступательное вниз и вращательное движение с прокачкой жидкости через них, одновременно отсоединяя посадочный инструмент 10 от секции 1 и разгерметизируя верхнюю часть секции 1. При этом клин 14 под действием поршня 13 перемещается вниз, раздвигая ролики 15 верхней вальцующей головки 12. В результате предварительной развальцовки нижней вальцующей головкой 11 и окончательно верхней вальцующей головкой 12 профильные участки 9 и 8 и цилиндрические участки 16 (см. Фиг.2) секции 1 развальцовываются до диаметра, не сужающего внутренний диаметр самой скважины. По завершении развальцовки посадочный инструмент 10 (см. Фиг.1), снизу оснащенный фрезерной головкой 17, разрушает башмак 6 (см. Фиг.2).

По окончании развальцовки секции 1 посадочным инструментом 10 (см. Фиг.1) по всей длине прокачку жидкости через колонну труб и посадочный инструмент 10 прекращают, и поршень 13 с клином 14 под действием пружины 18 возвращаются в исходное положение вместе с роликами 15 верхней вальцующей головки 12. Поле чего посадочный инструмент 10 на колонне труб извлекается из скважины.

После чего скважину бурят до максимально возможного углубления забоя и расширяют пробуренный интервал, в который спускают аналогично предыдущей следующую секцию 1 профильного перекрывателя так, что верхняя его часть располагалась внутри расширенного профильного участка 8 (см. Фиг.2) предыдущей секции 1, а верхняя часть профильного участка 9 (см. Фиг.1) первой трубы 2 внутри развальцованного цилиндрического участка 16 (см. Фиг.2), где располагался башмак 6 предыдущей секции 1.

Благодаря этому при расширении давлением профильных участков 8 и 9 верхняя часть профильного участка 9 (см. Фиг.1) первой трубы 2 надежно и соосно фиксируется от сдвига внутри развальцованного цилиндрического участка 16 (см. Фиг.2) предыдущей секции 1. Применение этой конструкции перекрывателя позволяет использовать данный способ на осложненных участках с интенсивно осыпающимися породами и безопасно (не боясь прихватов) вскрывать осложненные участки большой протяженности поинтервально.

Все операции по установке данной секции 1 и последующих секций 1 выполняются аналогично установке первой секции 1. Причем верхняя часть секций 1 плотно и герметично с нижней привальцовывается посадочным инструментом 10 (см. Фиг.1) изнутри внахлест к расширенной части профильного участка 8 (см. Фиг.2) предыдущей секции 1 без сужения внутреннего диаметра скважины. Причем благодаря большему диаметру при расширении профильного участка 8 (см. Фиг.2) относительно других профильных участков 9 отсутствует необходимость дополнительных СПО для дополнительного образования «раструба», а усилие привальцовки и расширения данного соединения (на Фиг. не показано) значительно ниже, чем способом, когда нижний участок не имеет подобного расширения. При этом установка и соединение встык секций 1 данным способом происходит за одну спускоподъемную операцию каждой секции 1.

При установке нижней секции 1 ее нижний участок надежно и герметично устанавливается ниже осложненного участка. В результате профильный перекрыватель своими секциями 1 полностью и герметично перекрывает осложненный участок скважины.

При вскрытии новых осложненных участков при бурении скважины операции поинтервального вскрытия и крепления скважины повторяют до полного перекрытия этого участка. По завершению перекрытия осложненных участков скважину бурят до проектного забоя известным способом.

Предлагаемый способ позволяет расширить функциональные возможности профильных перекрывателей за счет использования на любых осложненных участках скважины, в том числе с интенсивно обрушивающейся породой, обеспечить безопасное вскрытие интервала за счет подбора длины поинтервального вскрытия, исходя из состояния вскрываемого интервала, обеспечить соосность соединяемых внахлест за одну спускоподъемную операцию секций перекрывателей и снижение нагрузки при развальцовке соединения за счет использования на нижнем конце секций перекрывателей профильных участков большего диаметра при расширении, чем остальные профильные участки секции профильного перекрывателя.