Способ вскрытия продуктивного пласта на депрессии

 

Предназначен для использования при бурении скважин в нефтяной и газовой промышленности, а также при бурении водозаборных скважин для вскрытия продуктивных пластов с целью добычи нефти, газа и воды. Согласно способу вскрытия продуктивного пласта на депрессии спускают в скважину колонну бурильных труб с долотом. Обвязывают устье скважины. Промывают ствол скважины и подают на долото при бурении аэрированную промывочную жидкость с газообразным, например, азотным агентом. Перед спуском в скважину в колонну бурильных труб вводят не менее двух контейнеров с автономными манометрами. После промывки ствола скважины через кабельный ввод в скважину спускают кабельный глубинный манометр на глубину размещения в скважине автономных манометров колонны бурильных труб. В стволе скважины проводят исследования по установлению режимов бурения на депрессии. Для этого после начала круговой циркуляции промывочной жидкости с газообразным агентом в стволе скважины поочередно создают не менее трех обеспечивающих создание депрессии режимов подачи аэрированной промывочной жидкости: ниже расчетного давления, равное расчетному и выше расчетного. На всех режимах замеряют величины давлений на автономных и кабельном глубинном манометрах. Фиксируют время и устанавливают потери давления в интервале от места установки манометра до устья скважины. По полученным данным производят анализ изменения забойного давления в зависимости от расхода промывочной жидкости и газообразного агента и строят график такой зависимости. По графику устанавливают требуемый режим подачи промывочной жидкости и газообразного агента. Подачу промывочной жидкости и газообразного агента на долото производят на выбранном режиме поддержания заданной величины депрессии на продуктивный пласт при вскрытии его по всей толщине. Повышается качество вскрытия продуктивных пластов на депрессии при любой неоднородности свойств породы продуктивных пластов по их толщине при одновременном обеспечении сокращения времени вскрытия продуктивных пластов и исключения аварийных ситуаций при их проходке за счет установления с высокой точностью необходимого режима подачи промывочной жидкости и газообразного агента для обеспечения и непрерывного поддержания заданной величины депрессии и требуемого при этом распределения давлений по стволу скважины в зависимости от свойств вскрываемой породы в процессе бурения продуктивного пласта по всей его толщине.

Изобретение относится к области нефтяной и газовой промышленности, а именно к способам вскрытия скважинами продуктивных нефтяных и газовых горизонтов, и предназначается для использования как на вновь осваиваемых месторождениях нефти и газа, так и на месторождениях, находящихся в разработке. Изобретение может быть использовано при бурении вертикальных, наклонных и горизонтальных скважин как в карбонатных, так и в терригенных коллекторах при любом низком давлении в пласте.

По патенту Российской Федерации 2058474, МПК⁶ Е 21 В 21/14 (заявлено 10.08.93, опубликовано 20.04.96, БИ 11) известно изобретение под названием "Способ бурения скважины", которое принимаем за аналог.

При реализации изобретения по аналогу используют буровой снаряд с устройством, приводимым в действие энергией жидкого рабочего агента, приготавливаемого путем подачи в жидкость растворяемого в ней вещества с регулируемым расходом, обеспечивающим однофазное жидкое агрегатное состояние рабочего агента в призабойной части снаряда и выделение из жидкости этого вещества в виде газа с образованием газожидкостной смеси. В качестве растворяемого в жидкости вещества используют вещество, преимущественно диоксид углерода, способное образовывать с жидкостью насыщенный раствор при температуре от - 10 до 100^oС и давлении от 1 до 0,1 МПа и выделяться из него в виде газа при снижении давления на 0,1 МПа и сохранении неизменной температуры, в объеме не менее 0,1 м³ на 1 м³ насыщенного раствора в пересчете на нормальные условия.

Использование изобретения по аналогу позволит повысить эффективность бурения скважины за счет применения в качестве рабочего агента жидкого раствора, интенсивно выделяющего газ при движении в затрубном пространстве, начиная с любой наперед заданной глубины скважины и до ее устья.

Недостатком известного по аналогу способа является то, что не во всех случаях и не в полной мере обеспечивается повышение эффективности бурения из-за того, что регулирование расхода растворяемого вещества и смещение границ перехода газожидкостной смеси в жидкое однофазное состояние по длине колонны в условиях реальной скважины для обеспечения необходимых свойств на требуемых глубинах фактически обеспечить в необходимых пределах практически не удается, что кроме того увеличивает время работ и усложняет процесс бурения.

Наиболее близким (прототипом) к заявляемому изобретению по совокупности существенных признаков и достигаемому результату из числа известных технических решений является способ вскрытия продуктивного пласта на депрессии, приведенный в описании полезной модели к свидетельству РФ 16177, МПК⁷ Е 21 В 21/14 (заявлено 25.01.2000, опубликовано 10.12.2000, БИ 34) под названием "Устройство для вскрытия продуктивного пласта".

Указанное устройство при работе реализует способ (принятый нами в качестве прототипа), включающий спуск в скважину колонны бурильных труб с долотом, обвязку устья скважины, промывку ствола скважины и подачу на долото при бурении аэрированной промывочной жидкости с газообразным, например, азотным агентом.

В способе по прототипу в обсаженную до продуктивного пласта скважину спускают колонну бурильных труб с долотом меньшего диаметра. Обвязку устья скважины герметизируют и оборудуют линиями подачи в колонну бурильных труб через эжектор промывочной жидкости из емкости на устье скважины и газообразного агента от источника его образования, в качестве которого используют, например, передвижную азотную компрессорную станцию марки СДА-5/101М. Межтрубное пространство скважины выкидной линией соединяют с сепаратором.

При бурении продуктивного пласта через колонну бурильных труб на долото одновременно и совместно подают промывочную жидкость и азот в газообразном состоянии, что исключает необходимость ожидания растворения в промывочной жидкости растворяемого (как в аналоге) вещества, сокращая тем самым время, упрощая производство работ при бурении и обеспечивая при этом депрессию в системе: скважина - продуктивный пласт.

Недостатками известного по прототипу способа является то, что не во всех случаях обеспечивается высокое качество вскрытия продуктивных пластов на депрессии, при этом не в полной мере обеспечивается сокращение времени вскрытия продуктивных пластов и не полностью исключены аварийные ситуации при их проходе. Это происходит в случаях необеспеченности расчетной депрессии на продуктивный пласт и обусловлено также геологическими свойствами вскрываемых пластов (неоднородность пород, характер насыщения флюидом и т.п. ).

Основной целью изобретения является достижение нового технического результата, а именно повышение качества вскрытия продуктивных пластов на депрессии при любой неоднородности свойств породы продуктивных пластов по их толщине при одновременном обеспечении при этом сокращения времени вскрытия продуктивных пластов и исключения аварийных ситуаций при их проходке за счет установления с высокой точностью необходимого режима подачи промывочной жидкости и газообразного агента для обеспечения и непрерывного поддержания заданной величины депрессии и требуемого при этом распределения давлений по стволу скважины в зависимости от свойств вскрываемой породы в процессе бурения продуктивного пласта по всей его толщине.

Указанная цель достигается тем, что в известном способе вскрытия продуктивного пласта на депрессии, включающем спуск в скважину колонны бурильных труб с долотом, обвязку устья скважины, промывку ствола скважины и подачу на долото при бурении аэрированной промывочной жидкости с газообразным, например, азотным агентом, в предлагаемый способ в совокупности с изложенными выше известными операциями нами введены новые существенные признаки: новые операции и устройства для их проведения, новые режимы проведения операций и порядок их выполнения, а именно: перед спуском в скважину в колонну бурильных труб вводят не менее двух контейнеров с автономными манометрами, после промывки ствола скважины через кабельный ввод в скважину спускают кабельный глубинный манометр на глубину размещения в скважине автономных манометров колонны бурильных труб, затем в стволе скважины проводят исследования по установлению режимов бурения на депрессии, для чего после начала круговой циркуляции промывочной жидкости с газообразным агентом в стволе скважины поочередно создают не менее трех обеспечивающих создание депрессии режимов подачи аэрированной промывочной жидкости: ниже расчетного давления, равное расчетному и выше расчетного, при этом на всех режимах замеряют величины давлений на автономных и кабельном глубинном манометрах, фиксируют время и устанавливают потери давления в интервале от места установки манометра до устья скважины, по полученным данным производят анализ изменения забойного давления в зависимости от расхода промывочной жидкости и газообразного агента и строят график такой зависимости, по которому устанавливают требуемый режим подачи промывочной жидкости и газообразного агента, после чего подачу промывочной жидкости и газообразного агента на долото производят на выбранном режиме поддержания заданной величины депрессии на продуктивный пласт при вскрытии его по всей толщине.

Указанные выше новые существенные признаки являются отличительными признаками предлагаемого изобретения по отношению к известному способу по прототипу.

В настоящее время из общедоступных источников научно-технической и патентной информации нам не известны способы вскрытия продуктивного пласта на депрессии, которые вместе с известными существенными признаками содержали бы в себе предложенную нами, изложенную выше новую совокупность существенных признаков, как в заявляемом способе вскрытия продуктивного пласта на депрессии.

В совокупности известные и новые отличительные существенные признаки обеспечивают заявляемому изобретению достижение нового технического результата при его реализации.

Проведение исследований в стволе скважины по установлению режимов бурения продуктивного пласта на депрессии, предложенных в способе после промывки ствола скважины в начальный период круговой циркуляции промывочной жидкости с газообразным агентом не менее чем на трех режимах подачи аэрированной промывочной жидкости для создания депрессии при давлениях: ниже, равного и выше расчетного, с замером величин давлений на установленных по изобретению автономных и кабельном глубинном манометрах, фиксацией времени и потерь давления в интервалах от места установки манометра до устья скважины и анализ таких данных, дают возможность установить с высокой точностью необходимый режим подачи промывочной жидкости и газообразного агента для обеспечения и непрерывного поддержания заданной величины депрессии и требуемого при этом распределения давлений по стволу скважины в зависимости от свойств вскрываемой породы в процессе бурения продуктивного пласта по всей его толщине, что в конечном итоге позволяет повысить качество вскрытия продуктивных пластов на депрессии при любой неоднородности свойств породы продуктивных пластов по их толщине и одновременно при этом сократить время их вскрытия и исключить из-за неоднородности разбуриваемых пород аварийные ситуации при проходке стволов скважин.

Способ осуществляют следующим образом.

Вначале бурят ствол скважины до кровли продуктивного пласта традиционным буровым оборудованием на обычном буровом растворе и цементируют его. В обсаженный ствол скважины спускают колонну бурильных труб с долотом меньшего диаметра. В состав колонны бурильных труб перед спуском в скважину вводят не менее двух контейнеров с автономными манометрами, например, типа МТА-06. Устье скважины герметизируют, а ее межтрубное пространство выкидной линией соединяют с сепаратором. Оборудуют линию подачи в колонну бурильных труб через эжектор промывочной жидкости из емкости на устье скважины и линию подачи в колонну бурильных труб через указанный эжектор газообразного агента от источника его образования. В качестве последнего используют, например, передвижную азотную компрессорную станцию марки СДА-5/101М. Производят промывку ствола скважины. После чего через кабельный ввод в скважину на кабеле спускают глубинный манометр на глубину, сопоставимую с глубиной установки автономных манометров колонны бурильных труб. Подают в колонну бурильных труб через эжектор одновременно промывочную жидкость и газообразный агент, создавая в стволе скважины круговую циркуляцию газожидкостной смеси, после чего в стволе скважины проводят исследования по установлению режимов бурения на депрессии. Для этого после начала круговой циркуляции промывочной жидкости с газообразным агентом в стволе скважины поочередно создают не менее трех режимов подачи аэрированной промывочной жидкости: ниже расчетного давления, равное расчетному и выше расчетного, обеспечивающих создание депрессии на продуктивный пласт. На всех режимах замеряют величины давлений на автономных и кабельном глубинном манометрах, фиксируют время и устанавливают потери давления в интервале от места установки манометра до устья скважины. По полученным данным производят анализ изменения забойного давления в зависимости от расхода промывочной жидкости и газообразного агента и строят график такой зависимости. По графику устанавливают требуемый режим подачи промывочной жидкости и газообразного агента. При бурении продуктивного пласта подачу промывочной жидкости и газообразного агента на долото производят на выбранном режиме поддержания заданной величины депрессии на продуктивный пласт при вскрытии его по всей толщине.

Предлагаемый способ испытан в промысловых условиях при бурении девяти нефтедобывающих скважин, продуктивные пласты которых толщиной от 4 до 20 м имели неоднородные свойства породы по толщине и разные характеристики вскрываемых пород. Забойное давление во время вскрытия продуктивных пластов было ниже или равно пластовому давлению. Ни в одном случае при бурении продуктивных пластов предлагаемым способом не возникло ни осложнений, ни аварийных ситуаций. Во всех случаях был получен дебит нефти, в 2-4 раза превышающий проектный. Время бурения продуктивных пластов в 1,5-2 раза было ниже, чем при выполнении таких работ по прототипу. Сразу после бурения скважины были введены в эксплуатацию по добыче нефти, так как ни одна скважина не требовала времени на освоение.

Формула изобретения

Способ вскрытия продуктивного пласта на депрессии, включающий спуск в скважину колонны бурильных труб с долотом, обвязку устья скважины, промывку ствола скважины и подачу на долото при бурении аэрированной промывочной жидкости с газообразным, например, азотным агентом, отличающийся тем, что перед спуском в скважину в колонну бурильных труб вводят не менее двух контейнеров с автономными манометрами, после промывки ствола скважины через кабельный ввод в скважину спускают кабельный глубинный манометр на глубину размещения в скважине автономных манометров колонны бурильных труб, затем в стволе скважины проводят исследования по установлению режимов бурения на депрессии, для чего после начала круговой циркуляции промывочной жидкости с газообразным агентом в стволе скважины поочередно создают не менее трех обеспечивающих создание депрессии режимов подачи аэрированной промывочной жидкости: ниже расчетного давления, равное расчетному и выше расчетного, при этом на всех режимах замеряют величины давлений на автономных и кабельном глубинном манометрах, фиксируют время и устанавливают потери давления в интервале от места установки манометра до устья скважины, по полученным данным производят анализ изменения забойного давления в зависимости от расхода промывочной жидкости и газообразного агента и строят график такой зависимости, по которому устанавливают требуемый режим подачи промывочной жидкости и газообразного агента, после чего подачу промывочной жидкости и газообразного агента на долото производят на выбранном режиме поддержания заданной величины депрессии на продуктивный пласт при вскрытии его по всей толщине.