Способ предупреждения искривления ствола скважины

 

Изобретение относится к бурению вертикальных скважин. Цель изобретения - повышение эффективности работы компоновки низа бурильной колонны в неустойчивой горной породе. Способ включает бурение компоновкой низа бурильной колонны и регулирование осевой нагрузки на долото при бурении. В процессе углубления скважины периодически измеряют диаметр ствола скважины. По результатам измерений определяют длину устойчивой части ствола скважины от ее забоя. При длинеустойчивой части ствола скважины меньше длины компоновки низа бурильной колонны увеличивают осевую нагрузку на долото. Если бурение осуществляли при максимальной для используемого долота нагрузке, то в этом случае уменьшают длину компоновки низа бурильной колонны, например, за счет перемещения верхнего центратора к долоту. СО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Е 21 В 7/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4675674/03 (22) 11,09.89 (46) 29.02.92. Бюл. М 8 (71) Украинский научно-исследовательский институт природных газов (72) B.Ñ. Котельников, B.Н. Филев, М.Г. Плишка, И.И. Рыбчич, М.П. Мельник, В.А. Андрусив и Н.М. Полинник (53) 622.243.64(088.8) (56) Современные принципы подбора компоновок бурильной колонны методом прогнозирования, Обзорная информация, Сер.

Бурение. По основным направлениям развития отрасли. Нефтяная промышленность, вып. 18, М„1984, с, 4, 6. (54) СПОСОБ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ ИСКРИВЛЕНИЯ СТВОЛА СКВАЖИНЫ (57) Изобретение относится к бурению вер-: тикальных скважин. Цель изобретения — поИзобретение относится к бурению скважин и может использоваться преимущественно при бурении вертикальных скважин.

Известен способ предупреждения искривления скважин, включающий выбор компоновки низа бурильной колонны (КНБК), в состав которой включают утяжеленные бурильные трубы возможно большего диаметра, спуск собранной компоновки с долото в скважину и регулирование нагрузки на долото в процессе бурения согласно услОвию, чтобы ее величина не превышала критическую нагрузку первого порядка, при которой происходит первый продольный изгиб утяжеленных бурильных труб (УБТ). Указанные КН Б К относятся к типу маятниковых. компоновок.

„„5U„„1716069 А1 вышение эффективности работы компоновки низа бурильной колонны в неустойчивой горной породе. Способ включает бурение

KoMnQHoBKoA низа бурильной колонны и регулирование осевой нагрузки на долото при бурении. В процессе углубления скважины периодически измеряют диаметр ствола скважины. По результатам измерений определяют длину устойчивой части ствола скважины от ее забоя. При длинеустойчивой части ствола скважины меньше длины компоновки низа бурильной колонны увеличивают осевую нагрузку на долото. Если бурение осуществляли при максимальной для используемого долота нагрузке, то в этом случае уменьшают длину компоновки низа бурильной колонны, например, за счет перемещения верхнего центратора к долоту.

Однако данный способ имеет ограниченное применение, а-именно: для скважин, естественные углы искривления (стабилизации) которых не превышают 3 — 5 град. Угол стабилизации искривления скважины равен по величине углу залегания пластов. С увеличением угла залегания пластов растет угол стабилизации и маятниковые компоновки не выполняют свою функцию — не предупреждают искривление.

Кроме того, при использовании маятниковых компоновок нагрузку на долото ограничивают, что снижает показатели бурения скважины, Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является- способ предупреждения искривления ствола скважины, включающий установку в КНБК не1716069 (5, (10

20 (25 ( (30

40 (45

55 (скольких центрирующих устройств íà расчетном расстоянии от долота, спуск компо- новки с центраторами в скважину и регулирование в процессе бурения режимных параметров, Недостатком способа является его недостаточная эффективность в случаях, когда

КНБК с центраторами эксплуатируется в нарушенной части ствола скважины. Эти случаи возникают при прохождении неустойчивых разрезов, а также при низкой скорости бурения при одновременно слабой устойчивости пород. В таких случаях одно или несколько центрирующих устройств в зависимости от их количества и места установки в КНБК расположены в уширенной части скважины. В таких случаях увеличивается крутящий момент на роторе или момент сопротивления на забойном двигателе и нагрузку на долото уменьшают.

Увелйчивается время нахождения центрирующих устройств в области каверн, увеличивается:разрушающее действие лопастей центратора йа стенки скважины. Кавернозность ствола увеличивается и центраторы уже не выйолняют своей задачи по обеспечению заданного направления ствола сква1 жины.

Цель изобретения — повышение эффективности работы компоновки низа бурильной колонны в неустойчивой горной породе;

Поставленная цель достигается тем, что в способе предупреждения искривления ствола скважины, включающем установку в

КНБК центрирующих устройств на расчетном расстоянии от долота, спуск КНБК с долотом в скважину с регулированием осевой нагрузки на долото, дополнительно периодически измеряют диаметр ствола скважины, например геофизическим прибором, и по результатам измерений определяют длину устойчивой части ствола от забоя скважины;. Сравнйвают длину компоновки от долота до верхнего центрирующего устройства с длиной устойчивого участка ствола скважины и, если длина компоновки превышает длину устойчивого участка ствола, увеличивают нагрузку на долото или уменьшают длину компоновки или осуществляют указанные операции совместно.

Достижение поставленной цели позволяет повысить эффективность предупреждения искривления .скважины, уменьшить аварийность с долотами и элементами

КНБК, увеличить показатели работы долот, сократить время на подготовку ствола скважины к спуску обсадных колонн за счет более качественного формирования ствола скважины в процессе бурения.

Центрирующие устройства имеют, как правило, небольшую опорную поверхность.

Вслучае,,когда длина направляющего участка КНБК, расположенного от долота до верхнего центратора, превышает длину устойчивого участка скважины в призабойной зоне, верхний центратор (или несколько верхних центраторов) находится в процессе бурения в кавернозной части ствола скважины, диамеТр которого может значительно превышать номинальный диаметр скважины, За счет увеличения прогиба КНБК в кавернозной части ствола увеличиваются изгибающий момент и сила давления верхнего центратора на стенки скважины. B peзультате стенки скважины еще больше разрушаются под воздействием повышенных контактных нагрузок со стороны верхнего центратора. Эффективность направляющего участка КНБК, отвечающего за предупреждение искривления и формирование качественного ствола скважины, снижается. По предлагаемому способу достигается полная вписываемость направляющего участка КНБК в устойчивую часть ствола скважины (участок номинального или близкого к нему диаметра скважины) в процессе бурения, Это достигается двумя способами; уменьшают длину направляющего участка КНБК или увеличивают нагрузку на долото при бурении. В первом случае активного воздействия на длину устойчивой части ствола не происходит и вписываемость направляющего участка КНБК в номинальный диаметр ствола достигается путем изменения компоновки, а именно: уменьшают расстояние между долотом и верхним центратором. Во втором случае увеличение нагрузки на долото позволяет увеличить скорость бурения, а следовательно, увеличить длину устойчивой части ствола скважины. Если указанные операции не позволяют обеспечить вписываемость направляющего участка КНБК в устойчивую часть ствола скважины, их осуществляют совместно, При полной вписываемости направляющего участка КНБК в устойчивую часть ствола скважины достигается наибольшая эффективность работы КНБК как по предупреждению искривления скважины, .так и по формированию эффективного ствола, обеспечивающего проходимость обсадных колонн. 3а счет уменьшения контактного давления центрирующих устройств на стенки скважины уменьшается крутящий момент на бурильной колонне, улучшаются условия ее работы и работы долота, Пример. Бурение скважины диаметром 295,3 мм осуществляют компоновкой, которая включает УБТ диаметром 229 мм и j 716069

45

Составитель В,Котельников

Техред М.Моргентал Корректор А.Осауленко

Редактор Э.Слиган

Заказ 591 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета,по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 четыре спиральных калибратора (КЛС) диа. метром 295 мм. Первый КЛ С установлен над долотом, второй — на 9,5 м выше долота, третий — на расстоянии 87,6 м от долота.

Нагрузку на долото при бурении поддержи= вают в пределах 160 — 200 кн.

При забое 2750 м с помощью моментомера было отмечено увеличение крутящего момента на роторе и до конца долбления бурение осуществлялось с повышенным крутящим моментом, Принимают решение о проведении геофизических работ по измерению диаметра скважины, После подъема долота проводят кавернометрию и по ее результатам определяют, что длина участка ствола скважины от забоя с номинальным диаметром составляет 71 м, а выше этого участка начинаются каверны. Для увеличения длины ствола с номинальным диаметром дальнейшее бурение скважины осуществляют с нагрузкой на долото 280300 кн, что дает расчетное увеличение скорости бурения на 30-35 и на такую же величину увеличение длины ствола с номинальным диаметром, Повторные каротажные измерения показали, что при данной нагрузке на долото обеспечивается полная вписываемость направляющего участка

КНБК в ствол.с номинальным диаметром .

Ниже глубины 3240 м ожидается неустойчивый разрез с интенсивным кавернообразованием. При забое 3300 м проводят кавернометрические работы, по данным которых определяют, что длина ствола от забоя с номинальным диаметром составляет

42 м. Принимают решение уменьшить длину направляющего участка КНБК. Собирают

КНБК с тремя КЛС, первый из которых устанавливают над долотом, второй — на 5 м и

5 третий — на 17 м выше долота. С использованием данной компоновки продолжают бурение скважины, При выборе КНБК используют известные типы KQMnoHoBQK и методики их расче10 та, выбирая в конкретном случае ту из них, которая позволяет обеспечить вписываемость ее направляющего участка в ствол с номинальным диаметром. При увеличении нагрузки на долото контролируют, чтобы ее

15 величина не превышала допустимой для данного типа долота.

Формула изобретения

Способ предупреждения искривления

20 ствола скважины, включающий бурение компоновкой низа бурильной колонны и регулирование осевой нагрузки на долото в процессе бурения, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности ра25 боты компоновки низа бурильной колонны в неустойчивой горной породе, периодически измеряют диаметр ствола скважины и по результатам измерений определяютдлину устойчивой части ствола скважины от ее

30 забоя, причем при длине устойчивой части ствола скважины меньше длины компоновки низа бурильной колонны увеличивают осевую нагрузку на долото. и (или) уменьшают длину компоновки низа бурильной ко35 лонны.