способ строительства многозабойных скважин и опорная плита для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ строительства многозабойных скважин, включающий бурение основного ствола и крепление его обсадной колонной, расширение ствола в зоне строительства дополнительных стволов, спуск, расширение давлением и крепление опорной плиты с ответвлениями под дополнительные стволы, цементирование расширения ствола, бурение дополнительных стволов и их крепление, отличающийся тем, что основной ствол бурят и крепят до проектной глубины, производят расширение ствола вырезанием интервала обсадной колонны основного ствола с получением верхней и нижней частей основного ствола, цементирование интервала расширения обсадной колонны, разбуривание цемента в интервале расширения с созданием сообщения верхней и нижней частей основного ствола с одновременным расширением диаметром, превышающим внутренний диаметр обсадной колонны на толщину стенки длинного элемента опорной плиты, забуривание и бурение разнонаправленных и разноуровневых дополнительных стволов с установкой съемных клиньев-отклонителей, а извлечение клиньев-отклонителей производят до спуска опорной плиты, которую оборудуют дополнительными разнонаправленными и разноуровневыми ответвлениями, соответствующими дополнительным стволам основного ствола, ориентируют во время спуска в скважину по геофизическим приборам, устанавливают и герметично фиксируют расширением так, чтобы боковые ответвления плиты были размещены в соответствующих дополнительных стволах.

2. Опорная плита для осуществления способа, включающая два герметично соединенных полых элемента, выполненных с возможностью деформирования и способностью расширяться, причем один из этих элементов выполнен длиннее другого, отличающаяся тем, что длинный элемент изготовлен с возможностью расширения до получения внутреннего диаметра, равного или большего до 3% внутреннего диаметра обсадной колонны скважины, а короткий элемент изготовлен в виде первого ответвления под дополнительный ствол, при этом длинный элемент оснащен как минимум одним дополнительным ответвлением, аналогичным первому, под еще один дополнительный ствол, причем ответвления размещены на разных уровнях длинного элемента и выполнены разнонаправленными.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области бурения и капитального ремонта нефтяных и газовых скважин, а именно используется для забуривания боковых стволов (БС) из ранее пробуренных обсаженных скважин и их крепления с созданием герметичного соединения дополнительных стволов с основным.

Известно устройство трехствольная скважина с отдельными направляющими блоками для буровой компоновки и обсадных труб (патент US 4415205, МПК 7 Е21В 43/28, 29/06, опубл. 15.11.83 г.), включающее строительство основного ствола и крепление его обсадной колонной, имеющей как минимум два легкодоступных участка, представляющие собой окна, находящиеся на различной высоте по вертикали, и внутреннее совмещающее захватывающее приспособление, последовательное бурение каждого из боковых стволов, при этом по крайней мере два из упомянутых выше боковых ствола бурятся через два упомянутых выше окна соответственно, сначала через нижнее окно, в процессе чего направляющий блок для буровой компоновки сцепляются с совмещающим захватывающим приспособлением для ориентирования компоновки низа бурильной колонны, кроме этого, спуск многотрубного направляющего блока в основной ствол с одной обсадной колонной для каждого бокового ствола, при этом упомянутый выше направляющий блок сцепляется с совмещающим захватывающим приспособлением, направляя обсадные колонны в соответствующие боковые стволы и их цементирование.

Недостатками устройства трехствольной скважины с отдельными направляющими блоками для буровой компоновки и обсадных труб являются:

- сложность конструкций устройств для осуществления способа строительства многозабойных скважин (МЗС) и их эксплуатации;

- не обеспечивается возможность строительства БС необходимого диаметра, позволяющего эффективно эксплуатировать вскрытую залежь нефти или газа, из основного ствола возможно забуривание нескольких БС с кратно уменьшенным диаметром (из обсадной колонны диаметром 9 5/8 дюйма бурятся БС диаметром 3 дюйма);

- невозможность создания герметичного соединения хвостовика БС с обсадной колонной основного ствола скважины;

- способы и оборудование для их осуществления применимы только при строительстве новых МЗС и не позволяют осуществлять забуривание БС из существующих скважин;

- сложность очистки установочных мест под съемный клин и устройства для адресного входа в БС после цементирования обсадной колонны основного ствола скважины.

Наиболее близким устройством к настоящему изобретению по технической сущности и достигаемому при использовании техническому результату является опорная плита для бурения и обустройства скважин и способ ее использования (патент RU № 2186190 С2, МПК 7 Е21В 7/08, опубл. Бюл. № 21 от 27.07.02 г.). Опорная плита содержит связанный с первой обсадной трубой цилиндрический корпус, имеющий один общий вход, сообщающийся с каждым из по крайней мере двух полых элементов, выполненных расходящимися, а также средство для крепления корпуса к упомянутой первой обсадной трубе, по меньшей мере каждый из двух упомянутых полых элементов выполнены либо деформированными симметрично и обладают осевой симметрией, либо ассиметрично и не обладают осевой симметрией в расширенном состоянии, один из упомянутых полых элемента может быть выполнен длиннее другого, а в качестве средства для крепления корпуса к упомянутой первой обсадной трубе используется сварка или пакерный узел, расположенный по периферии упомянутого корпуса, кроме этого, связанная с опорной плитой упомянутая первая обсадная труба является или забивной трубой или направляющей обсадной трубой, или поверхностной обсадной трубой, или промежуточной обсадной трубой, или эксплуатационной колонной-хвостовиком, или промежуточной колонной-хвостовиком, упомянутые по меньшей мере два полых элемента скреплены между собой сваркой, а упомянутая первая обсадная труба отклонена, а также содержит удлиненную раму, расположенную между упомянутыми по меньшей мере двумя полыми элементами и прикрепленную к ним.

Способ, осуществляемый с помощью этой опорной плиты, включает бурение первого ствола скважины и расширение его нижней части по диаметру, крепление его первой обсадной трубой, оснащенной в нижней части опорной плитой с двумя полыми элементами, которые размещаются в расширенной части первого ствола, расширение полых элементов, установку уипстока или ориентирующего кулачка в первом полом элементе опорной плиты, бурение первого бокового ствола (БС) через второй полый элемент опорной плиты и крепление его колонной-хвостовиком, после этого установку уипстока или ориентирующего кулачка в следующий полый элемент, бурение через первый полый элемент второго БС и его крепление колонной-хвостовиком.

Недостатками известных опорной плиты для бурения и обустройства скважин и способа ее использования являются:

- значительное уменьшение диаметра боковых стволов относительно основного;

- необходимость кратно расширять место установки опорной плиты, что сопряжено с большими трудностями;

- невозможность использования при строительстве БС из существующих скважин;

- необходимость выбуривать цемент из полых элементов опорной плиты после ее цементирования.

Техническими задачами предлагаемого изобретения являются создание способа и простой, надежной конструкции опорной плиты, позволяющих производить строительство многозабойных скважин из обсаженных эксплуатационной колонной скважин без значительного уменьшения диаметра основного и дополнительного стволов, снижение затрат на строительство многозабойных скважин.

Технические задачи решаются способом строительства многозабойных скважин, включающим бурение основного ствола и крепление его обсадной колонной, расширение ствола в зоне строительства дополнительных стволов, спуск, расширение давлением и крепление опорной плиты с ответвлениями под дополнительные стволы, цементирование расширения ствола, бурение дополнительных стволов и их крепление.

Новым является то, что основной ствол бурят и крепят до проектной глубины, производят расширение ствола вырезанием интервала обсадной колонны основного ствола с получением верхней и нижней части основного ствола, цементирование участка расширения обсадной колонны, разбуривание цемента в зоне расширения с созданием сообщения верхней и нижней частей диаметром, превышающим внутренний диаметр обсадной колонны на толщину стенки основного ствола опорной плиты, забуривание и бурение разнонаправленных и разноуровневых дополнительных стволов с установкой съемного клина-отклонителя, а извлечение клина-отклонителя производят до спуска опорной плиты, которую оборудуют дополнительными разноуровневыми и разнонаправленными ответвлениями, соответствующими дополнительным стволам основного ствола, ориентируют во время спуска в скважину по геофизическим приборам, устанавливают и герметично фиксируют расширением так, чтобы боковые ответвления плиты были размещены в соответствующих дополнительных стволах.

Технические задачи для реализации способа решаются также опорной плитой, включающей два герметично соединенных полых элемента, выполненных с возможностью деформирования и способностью расширяться, причем один из этих элементов выполнен длиннее другого.

Новым является то, что длинный элемент изготовлен с возможностью расширения до получения внутреннего диаметра, равного или большего до 3% внутреннего диаметра обсадной колонны скважины, а короткий элемент изготовлен в виде первого ответвления под дополнительный ствол, при этом длинный элемент оснащен как минимум одним дополнительным ответвлением, аналогичным первому, под еще один дополнительный ствол, причем ответвления размещены на разных уровнях длинного элемента и выполнены разнонаправленными.

На фиг.1 показана опорная плита для строительства дополнительных стволов многозабойной скважины (разрез).

На фиг.2 показан разрез А-А на фиг.1.

На фиг.3 показан разрез Б-Б на фиг.1.

На фиг.4 показано разбуривание цемента в зоне расширения с созданием сообщения верхней и нижней частей основного ствола диаметром, превышающим внутренний диаметр обсадной колонны на толщину стенки длинного элемента опорной плиты (разрез).

На фиг.5 показано бурение дополнительных стволов со съемного клина-отклонителя (разрез).

На фиг.6 показаны установка и герметичная фиксация расширением опорной плиты с размещением боковых ответвлений плиты в соответствующих дополнительных стволах (разрез).

Опорная плита 1 (фиг.1-3, 6) содержит два герметично соединенных полых элемента 2 (фиг.1-3, 6) и 3 (фиг.1-3), выполненных с возможностью деформирования и способностью расширяться, при этом длинный элемент 2 (фиг.1-3, 6) выполнен с возможностью расширения до получения внутреннего диаметра, равного или большего до 3% внутреннего диаметра обсадной колонны 4 (фиг.4-6) скважины, а короткий элемент 3 (фиг.1-3) выполнен в виде первого ответвления 5 (фиг.6) под дополнительный ствол 6 (фиг.5, 6). Кроме этого, длинный элемент 2 (фиг.1-3, 6) оснащен как минимум еще одним дополнительным ответвлением 7 (фиг.6), аналогичным первому 5, под еще один дополнительный ствол 8 (фиг.5, 6). Причем ответвления 5 (фиг.6) и 7 (фиг.1, 6) размещены на разных уровнях и выполнены разнонаправленными.

Способ реализуется в следующей последовательности.

Бурят основной ствол 9 (фиг.4-6) до проектной глубины и крепят его обсадной колонной 4. Производят расширение основного ствола 9 вырезанием интервала 10 обсадной колонны 4 основного ствола 9 устройством для вырезания участка колонны труб в скважине (см., например, патент РФ № 2110665 - на фиг.4 не показано) с получением верхней 11 и нижней 12 частей основного ствола 9. После этого цементируют интервал 10 расширения основного ствола 9. После ожидания затвердевания цемента 13 его разбуривают долотом 14 (фиг.4 показано условно) в интервале 10 (фиг.4-6) расширения с созданием сообщения верхней 11 и нижней 12 частей основного ствола 9 с одновременным расширением расширителем 15 (см., например, патент РФ № 2117747 - на фиг.4 показан условно) диаметром, превышающим внутренний диаметр обсадной колонны 4 (фиг.4-6) на толщину стенки длинного элемента 2 (фиг.1-3, 6) опорной плиты 1. При этом фрезеруют участки 16, 17 (фиг.4-6) длиной 0,5-1 м обсадной колонны 4 верхней 11 и нижней 12 частей основного ствола 9.

Затем в интервал 10 расширения производят спуск и ориентированную установку съемного клина-отклонителя 18 (см., например, патент РФ № 2414580 - на фиг.5 показан условно), с которого производят бурение дополнительного ствола 8. Извлекают клин-отклонитель 18 (фиг.5) с помощью устройства для извлечения клина-отклонителя (см., например, патент РФ № 2415250 - на фиг.5 не показано) и аналогичным образом забуривают следующий дополнительный ствол 6 (фиг.5, 6) со съемного клина-отклонителя 19 (фиг.5).

После этого в интервал 10 расширения на спускном инструменте, например, на посадочной головке, на развальцевателе-калибраторе (см., например, патент РФ № 1782079 - на фиг.6 не показано) и т.д. производят спуск опорной плиты 1 (фиг.1-3, 6), не доходя 1,5-2 м до первого дополнительного ствола 6 (фиг.5, 6). Ориентируют с помощью геофизических приборов опорную плиту 1 (фиг.1-3, 6) так, чтобы ответвления 5, 7 (фиг.6) располагались по направлению дополнительных стволов 6, 8 (фиг.5, 6). Созданием внутреннего избыточного давления начинают выправлять опорную плиту 1 (фиг.1-3, 6), одновременно производя доспуск ее на скорости 0,5 м/с, при этом ответвления 5, 7 (фиг.6) входят в дополнительные стволы 6, 8 и опорная плита 1 полностью, выправляясь, закрепляется в интервале расширения 10, причем ее верхняя часть располагается в участке 16, а нижняя - в участке 17 обсадной колонны 4 верхней 11 и нижней 12 частей основного ствола 9. После этого отсоединяют спускной инструмент и производят привальцовку длинного элемента 2 (фиг.1-3, 6) к основному стволу 9 (фиг.4-6), захватывают башмак 20 (на фиг.1 показано условно - см., например, патент РФ № 2172387 или патент РФ № 59695) и извлекают его на поверхность, либо он разбирается и падает на забой. Извлекают инструмент на поверхность. Затем производят спуск в скважину извлекаемого клина-отклонителя с роликовым развальцевателем (на фиг.6 не показано). устанавливают его в основном стволе 9 (фиг.4-6) таким образом, чтобы желоб клина находился напротив входа в дополнительный ствол 6 (фиг.5, 6), отсоединяют развальцеватель и привальцовывают ответвление 5 (фиг.5) в дополнительном стволе 6 (фиг.5, 6). Захватывают башмак 21 (на фиг.1 показано условно) и извлекают его на поверхность, либо он разбирается и падает на забой. Крепление дополнительного ствола 6 (фиг.5, 6) производят щелевым фильтром (на фиг.6 не показано) с подвеской его к нижнему концу ответвления 5 (фиг.6), либо колонной профильных труб (см., например, патент RU № 2079633 - на фиг.6 не показано). Затем извлекают клин-отклонитель на поверхность и аналогичным образом привальцовывают ответвление 7 (фиг.6) и производят крепление дополнительного ствола 8 (фиг.5, 6).

В случае необходимости крепления дополнительных стволов 6, 8 цементируемым хвостовиком (на фиг.6 не показано) привальцовывают ответвление 5 (фиг.6) (как описано выше) и извлекают клин-отклонитель из скважины. Спуск и ввод хвостовика в дополнительный ствол 6 производят с помощью самоориентирующегося устройства для многоствольной скважины (см., например, патент RU № 76675 - на фиг.6 не показано), после чего производят крепление дополнительного ствола 6 цементированием хвостовика по стандартной технологии. Аналогичным образом производят крепление дополнительного ствола 8.

Данное изобретение позволяет производить строительство многозабойных скважин из обсаженных эксплуатационной колонной скважин без значительного уменьшения диаметра основного и дополнительного стволов, а также снизить затраты на строительство многозабойных скважин.