Способ проводки наклонно-направленных скважин

 

Использование: в горной промышленности для проводки наклонно-направленных и горизонтальных скважин. Цель: обеспечение точности проводки при заданном местоположении конечного участка ствола и устья скважины. Сущность изобретения: способ проводки осуществляют путем бурения траектории ствола скважины в различных вертикальных плоскостях, при этом предварительно определяют точку зарезки для выхода на конечный участок бурения, затем бурят участок траектории до конечной точки зарезки в одной вертикальной плоскости, а участок траектории после конечной точки зарезки в другой вертикальной плоскости, сопряжение участков траектории происходит по прямой, длина которой выбирается из требования установки на ней утяжеленных бурильных труб. 4 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при проводке наклонно-направленных скважин с заданным положением конечного участка ствола, в том числе горизонтальных, и при стыковке с фонтанирующей или аварийной скважиной.

Известен способ проводки наклонно-направленных скважин с попаданием в заданный круг допуска [Сушон Л.Я., Емельянов П.В. Проектирование профилей и забойных компоновок для бурения наклонных скважин в Западной Сибири.- М.: ВНИИОЭНГ, 1981, с.33], а также способ проводки наклонно-направленной скважины с вскрытием продуктивного пласта горизонтальным участком скважины [патент РФ N 2089714, E 21 B 7/04, оп. 10.09.97, бюл. N 25].

Однако в известных способах траекторию ствола скважины проводят в одной вертикальной плоскости, что ограничивает их возможности.

Известен способ стыковки двух скважин, наиболее близкий по совокупности признаков к предлагаемому изобретению [а. с. N 1535960, E 21 B 7/04, оп. 15.01.90, бюл. N 2).

Способ включает бурение основного ствола скважины и проводку дополнительного ствола в область вероятного нахождения искомой скважины, при этом проводку дополнительного ствола осуществляют в плоскости, определяемой касательными к поверхности конуса, ограничивающего область вероятного положения искомого ствола, и дальнейшее бурение основного ствола проводят из дополнительного ствола по касательной к оси последнего.

Однако известный способ имеет ряд недостатков: необходимость выбора положения устья скважины для осуществления способа, попадание в искомый ствол в косой плоскости, что значительно затрудняет работу отклонителя, и, наконец, необходимость пробуривания дополнительного ствола скважины, что связано с увеличением затрат на бурение.

Таким образом, возникла задача обеспечить точность проводки ствола скважины в заданном коридоре при условии заранее заданного местоположения устья скважины, с наименьшими затратами при этом.

Указанная задача решается прилагаемым способом проводки наклонно-направленных скважин, включающим определение области вероятного (требуемого) нахождения конечного участка бурения и бурение ствола скважины по многоинтервальному профилю, в котором, согласно изобретению, бурение ствола скважины осуществляют в различных вертикальных плоскостях, при этом предварительно определяют конечную точку зарезки для выхода на конечный участок бурения, затем бурят участок траектории до конечной точки зарезки в одной вертикальной плоскости, а участок траектории после конечной точки зарезки - в другой вертикальной плоскости, при этом сопряжение участков траектории ведут по линии пересечения упомянутых вертикальных плоскостей, причем длину участка сопряжения определяют исходя из требования установки на ней при необходимости утяжеленных бурильных труб.

Бурение участков скважины в различных вертикальных плоскостях дает возможность осуществить проводку проектного участка ствола скважины в заданном коридоре при заданном положении устья скважины, расположенном произвольно относительно конечного участка. Определенная длина вертикального участка сопряжения дает возможность разместить на нем утяжеленные бурильные трубы (УБТ), что в конечном итоге обеспечивает необходимую нагрузку на забой, обеспечивает работу расположенных выше бурильных труб в лучших условиях и т. д.

На фиг. 1 представлена пространственная схема траектории скважины по заявляемому способу, на фиг. 2 - план траектории, на фиг. 3 - профиль скважины N 29 Южно-Киенгопского месторождения, на фиг. 4 - план той же скважины.

На фиг. 1 приведен проектный коридор бурения в вертикальной плоскости - 1, технологически необходимый вертикальный участок ствола скважины на устье - AB, наклонно-направленный участок, расположенный в вертикальной плоскости P₂, необходимый для обеспечения попадания в точку O, включающий участок первоначального набора зенитного угла с радиусом кривизны R₁ - BC, участок стабилизации - CD, участок снижения зенитного угла с радиусом кривизны R₂ - DE, вертикальный участок - EO. Плоскость P₁ содержит участок набора зенитного угла для выхода на проектный вертикальный коридор бурения с радиусом кривизны R₃- OF и участок бурения в проектном коридоре бурения - FG. Сопряжение участков траектории происходит по линии пересечения плоскостей P₁ и P₂, таким образом вертикальный участок ствола скважины EO принадлежит обеим плоскостям. Протяженность вертикального участка EO выбирается из условия размещения в нем утяжеленных бурильных труб на время долбления. Участок скважины AO бурится в соответствии с инструкцией на бурение наклонно-направленных скважин, и следовательно, в этом интервале допускается использование любой бурильной и эксплуатационной колонны, оборудования и инструмента. Основная роль вертикального участка EO - возможность установки на этом участке УБТ, что позволит лучше контролировать технологические параметры бурения за счет уменьшения сил сопротивления движению труб и обеспечит работу расположенной выше бурильной колонны в растянутом режиме. Кроме того, низкое расположение точки зарезки позволяет более точно привязаться по глубинам к горизонту, выбранному в качестве репера.

На фиг. 2 приведен план скважины, где 1 - круг допуска точки O, 2 - коридор бурения скважины в горизонтальной плоскости.

На фиг. 3 и 4 приведены профиль и план скважины N 29 Южно-Киенгопского месторождения, пробуренной в соответствии с предлагаемой технологией на верейскую нефтяную залежь.

Месторождение расположено в сильно пересеченной местности, на территории месторождения есть заболоченные участки, развита сеть коммуникаций, предназначенная для основной залежи на этом месторождении - турнейской. Обустройство новых кустовых площадок требует большого объема капитальных затрат, связанных с вырубкой леса, отсыпкой площадок, изменением коммуникационных сетей и т.д. В геологическом отношении разрез характерен для волго-уральской нефтяной провинции, а именно: до глубины 600 м залегают в основном терригенные верхнепермские отложения, крайне неустойчивые в интервале 0 - 150 м; мощность нижнепермских отложений, представленных перемежающимися карбонатными отложениями, гипсами и ангидритами, составляет около 200 м; ниже залегают карбонатные отложения верхнего и среднего карбона. Верейская залежь, на которую проектировалась скважина, залегает на глубине 1190 - 1140 м в трехметровом неравномерно падающем (восстающем) карбонатном пласте, выше и ниже продуктивной части залегают глины с прослоями известняка.

Дополнение к технологической схеме разработки месторождения предусматривало бурение горизонтальных скважин, выделение новых кустовых площадок при этом не предусматривалось.

Таким образом, заведомо были известны положение конечного участка ствола и устья скважины, причем они не лежали в одной плоскости. Проектный азимут горизонтального ствола составлял 339 градусов, длина ствола по пласту - 350 м, азимут начала горизонтального ствола - 130 градусов, отход от устья - 325 м.

Определили положение точки зарезки горизонтального ствола исходя из радиуса кривизны - 150 м. Точка зарезки оказалась на расстоянии 310 м от устья скважины по азимуту 108 градусов.

До глубины 150 м ствол скважины бурился вертикально. Направление диаметром 324 мм было спущено на глубину 30 м. В интервале 150 - 380 м производился набор по азимуту 108 градусов, на участке 380 - 900 м - стабилизация зенитного угла, на участке 900 - 1000 м снижение угла до нуля в вертикальной плоскости для достижения отхода по этому азимуту - 380 метров. При таком отходе ствол скважины достигал вертикальной плоскости, проходящей через проектный горизонтальный ствол на расстоянии 140 м от проектного начала горизонтального участка. На глубину 700 м была спущена колонна диаметром 245 мм. Интервал 1000 - 1150 м был пробурен компоновками для стабилизации угла и был необходим для сопряжения участков ствола, пробуренных под разным азимутом, и размещения на этом участке УБТ. Длина УБТ составляла 75 м, средняя величина каждого долбления 60 м, компоновка собиралась таким образом, чтобы в начале каждого долбления "голова" УБТ находилась примерно на глубине 1000 м. В интервале 1150 - 1425 м осуществлялся набор угла по проектному азимуту с набором угла, соответствующего углу восстания пласта. Дальнейшее бурение велось по пласту.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет осуществить проводку заданной траектории ствола при условии заранее заданного местоположения устья, что позволяет обеспечить применение кустового бурения при разработке месторождений горизонтальными скважинами и, следовательно, сокращает эксплуатационные затраты.

Формула изобретения

Способ проводки наклонно-направленных скважин, включающий определение области требуемого нахождения конечного участка бурения и бурение ствола скважины по многоинтервальному профилю, отличающийся тем, что бурение ствола осуществляют в различных вертикальных плоскостях, при этом предварительно определяют точку зарезки для выхода на конечный участок бурения, затем бурят участок траектории до конечной точки зарезки в одной вертикальной плоскости, а участок траектории после конечной точки зарезки - в другой вертикальной плоскости, при этом сопряжение участков траектории ведут по линии пересечения упомянутых плоскостей, причем длину участка сопряжения определяют исходя из требования установки на ней, при необходимости, утяжеленных бурильных труб.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4