Способ создания направления для бурового снаряда в скважине

 

Изобретение относится к бурению скважин, в частности, к технологии направленного бурения и может быть использовано для изменения кривизны бурящейся скважины, а также для забуривания дополнительного ствола скважины. Для повышения надежности и точности изменения траектории ствола скважины в заданном зенитном и азимутальном направлениях перед забуриванием нового направления в скважине формируют искусственный забой путем установки вдоль интервала искревления полой трубы, выполненной из диамагнитного материала с прочностью выше прочности окружающих горных пород, с последующим заполнением ее внутренней полости и окружающего снаружи пространства вяжущим материалом. 1 табл.

Изобретение относится к области бурения скважин, в частности к технологии направленного бурения, и может быть использовано для изменения кривизны бурящейся скважины, а также для забуривания дополнительного ствола скважины при капитальном ремонте.

Известен способ создания направления для бурового снаряда в скважине, включающий установку в интервале искривления металлического клина, наклонная плоскость которого обращена к устью скважины, и последующее бурение (см. Шитихин В. В. и др. Бурение направленных геолого-разведочных скважин. М., Госгеолтехиздат, 1960, с. 84-85).

Однако указанный известный способ не обеспечивает гарантированное изменение кривизны скважины в необходимом азимутальном направлении, особенно на больших глубинах, т.к. клин в таких условиях очень трудно сориентировать в нужном направлении.

Кроме того, при осуществлении известного способа потеря нужного направления может возникнуть и из-за проворота клина под воздействием бурового снаряда при осуществлении спускоподъемных операций.

Вместе с этим, для изготовления клина, применяемого в известном способе, требуются большие затраты времени и средств.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ создания направления для бурового снаряда в скважине, согласно которому в интервале искривления создают искусственный забой из вяжущего материала с увеличивающейся по глубине твердостью и разбуривают его, причем искусственный забой формируют с одинаковой твердостью в каждом поперечном сечении, но с твердостью в средней по глубине части искусственного забоя большей твердости окружающих горных пород (см. а.с. СССР N 1280104, кл. E 21 B 7/08, 1984).

Недостатками указанного известного способа являются следующие: - недостаточная надежность отклонения ствола скважины в заданном направлении, т.к. отклоняющая поверхность, сформированная при разбуривании искусственного забоя, будет проходить через слои материала разной твердости, а значит и разной прочности, что создает условия для произвольной ориентации буровой компоновки в зенитном и азимутальном направлениях, особенно в условиях глубоких скважин при наличии высоких температур и давлений, вследствие чего возможно размягчение сформированной из синтетических смол нижней части искусственного забоя; - недостаточная стойкость интервала искривления против разрушения при дальнейшей проводке скважины, т.к. искусственный забой имеет разную прочность по высоте; - для создания искусственного забоя, используемого в предлагаемом способе, требуются большие затраты времени и средств; - кроме того, описанный искусственный забой практически невозможно создать в скважинных условиях, а можно создать лишь на поверхности, что повлечет за собой проблему доставки его на забой скважины и фиксации в нужном интервале.

Целью настоящего изобретения является повышение надежности и точности изменения траектории ствола скважины в заданном зенитном и азимутальном направлениях в скважинах с различным диапазоном забойных условий, обеспечение стойкости интервала искривления против разрушения при дальнейшей проводке скважины, при одновременном сокращении затрат времени и средств на создание искусственного забоя.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе создания направления для бурового снаряда в скважине, включающем образование в интервале искривления искусственного забоя из вяжущих материалов и его последующее разбуривание, искусственный забой формируют путем установки в скважине вдоль интервала искривления полой трубы, выполненной из диамагнитного материала с прочностью выше прочности окружающих горных пород, с последующим заполнением ее внутренней полости и окружающего снаружи пространства вяжущим материалом.

Благодаря предложенной совокупности операций при осуществлении заявляемого способа обеспечивается надежность и точность изменения траектории ствола скважины именно в заданном направлении и обеспечивается стойкость интервала искривления против разрушения при дальнейшем строительстве скважины.

Это достигается за счет следующего. При разбуривании искусственного забоя в предлагаемом способе формируется отклоняющая поверхность желобообразной формы, представляющая собой в поперечном сечении чередующиеся поверхности, а именно в центре - вяжущий материал, заполняющий внутреннее пространство трубы, далее концентрично расположенный разбуренный торец материала трубы, и далее также расположенный концентрично или эксцентрично слой вяжущего материала, окружающий трубу снаружи. Причем такое строение отклоняющей поверхности будет при любом зенитном и азимутальном направлении разбуривания.

Благодаря тому, что основа отклоняющей поверхности образована из диамагнитной трубы, обладающей изотропией прочности (т.е. прочность равна во всех направлениях), то и отклоняющая поверхность будет обладать такими же свойствами, что обеспечит достижение указанных выше преимуществ.

К тому же выполнение полой трубы из диамагнитного материала полностью исключает влияние магнитных полей на геофизические приборы, в частности на инклинометры, что обеспечивает точность изменения направления ствола скважины.

А благодаря тому, что искусственный забой в предлагаемом способе имеет простую конструкцию и легко формируется в скважиннык условиях, обеспечивается сокращение затрат времени и средств на его 'создание по сравнению с известным способом.

При реализации предлагаемого способа в промысловых условиях осуществляют следующие операции в нижеуказанной последовательности: - на бурильных трубах с разъединителем спускают в скважину полую трубу, выполненную из диамагнитного материала, например из алюминия, титана и др., и устанавливают ее вдоль интервала искривления; - производят отсоединение бурильных труб от трубы из диамагнитного материала и извлекают их из скважины; - после формирования искусственного забоя производят его разбуривание в необходимом азимуте с необходимым зенитным углом забурочными компоновками с использованием забойного двигателя или роторной компоновки при произвольном ориентировании направления забуривания.

Пример осуществления предлагаемого способа в промысловых условиях.

Для реализации нового способа была выбрана скважина СГ-6, пробуренная на территории Западной Сибири глубиной 7502 м. Необходимость забуривання нового ствола возникла на глубине более 6400 м. Заданная интенсивность искривления составляла 1^o30' на 10 метров. Интервал искривления находился на глубине 6520 - 6544 м. Кривизна скважины до забуривания нового ствола в интервале 6520 - 6544 находилась в пределах 1^o09' - 1^o40'. Диаметр ствола скважины был близок к номинальному 215,9 мм. Разрез в интервале искривления был представлен переслаиванием триасовых аргиллитов, песчаников и алевролитов твердостью более 700 МПа. Температура в данном интервале составляла +180 - 185^oC, коэффициент аномальности давления превышал 1,8.

На бурильных трубах с разъединителем спустили в скважину в интервал искривления алюминиевую трубу диаметром 147 мм длиной 50 м. Далее закачали в скважину в интервал искривления цементный раствор плотностью 2,2 кг/м³. Затем произвели отсоединение бурильных труб от алюминиевой трубы и извлекли их из скважины. После застывания цементного раствора сформировался искусственный забой в интервале искривления. Далее производили его разбуривание с помощью искривленной компоновки с применением двигателя Д-195 в произвольном азимутальном направлении.

В процессе формирования отклоняющей поверхности и забуривания нового ствола осложнений не наблюдалось. Выход алюминиевой стружки прекратился после бурения первых 4 метров, что свидетельствовало об окончании формирования отклоняющей поверхности. В дальнейшем наблюдался выход шлама, представленного частицами окружающих горных пород.

Траектория забуренного ствола представлена в таблице.

Данные, приведенные в таблице, показывают, что предлагаемый способ позволяет изменять траекторию ствола скважины с высокой надежностью и точностью, а именно, достигнутая интенсивность искривления (зенитный угол) составил 1^o28' на 10 м, что соответствует заданной.

В дальнейшем эта скважина была углублена до 7500 м и при проводке никаких осложнений в интервале искривления не наблюдалось.

Формула изобретения

Способ создания направления для бурового снаряда в скважине, включающий образование в интервале искривления искусственного забоя из вяжущих материалов и его последующее разбуривание, отличающийся тем, что искусственный забой формируют путем установки в скважину вдоль интервала искривления полой трубы, выполненной из диамагнитного материала с прочностью выше прочности окружающих горных пород, с последующим заполнением ее внутренней полости и окружающего снаружи пространства вяжущим материалом.

РИСУНКИ

Рисунок 1