Способ строительства и эксплуатации многозабойной скважины

 

Изобретение относится к строительству и эксплуатации многозабойных скважин с целью поиска, разведки и разработки месторождений углеводородов. Сущность изобретения заключается в том, что забуривание, крепление и спуск приборов в ответвления осуществляют по касательной к криволинейной траектории основного ствола в направлении проектного забоя с использованием направляющей колонны, снабженной в верхней части избирательной фиксацией по глубине и окружности, а в нижней части - наклонным желобом и окном, установленными с помощью инклинометра в плоскости максимального зенитного угла, равного сумме угла наклона желоба и зенитного угла основного ствола. Изобретение позволяет повысить эффективность строительства и эксплуатации скважины за счет предупреждения осложнений при бурении и обеспечения избирательного попадания приборов и инструмента в нужное ответвление с выполнением задач по разведке и разработке залежей. 2 ил.

Изобретение относится к области строительства и эксплуатации многозабойных скважин с целью поиска, разведки и разработки месторождений углеводородов.

Известен способ проводки многозабойной скважины (а.с. СССР 150449, E 21 B 7/00, опубл. бюлл. 1, 1973 г.), включающий бурение основного ствола под углом и забуривание ответвлений в противоположном направлении при последовательности бурения ответвлений снизу вверх, начиная от первого нижнего ствола. При этом прибор под действием силы тяжести при спуске его в основном стволе скользит по нижней стенке скважины и входит в первое сверху ответвление. Поэтому забуривание ответвлений производится снизу вверх и исследование в ответвлении осуществляется только до момента забуривания второго, верхнего ответвления. Применение способа ограничивается одним видом операций по спуску приборов в одно ответвление при бурении многозабойной скважины. Причем забуривание ответвлений в противоположном направлении способствует росту сил трения, желобообразованию, вероятности возникновения аварий и осложнений. Способ может быть использован преимущественно при поисках и разведке залежей углеводородов. После исследования в ответвлении оно подлежит ликвидации, так как эксплуатация его невозможна из-за отсутствия возможности избирательного попадания в ответвление приборов, насосно-компрессорных труб и другого забойного инструмента.

Известен также способ проведения и крепления многозабойной скважины (а. с. СССР 787611, Е 21 В 7/04, опубл. бюлл. 46, 1980 г. - прототип), включающий бурение основного и дополнительных стволов, крепление дополнительных стволов обсадными колоннами с хвостовиками, а основного ствола - обсадной колонной с окнами для связи с хвостовиками обсадных колонн дополнительных стволов, основной ствол углубляют после крепления очередного дополнительного ствола. Часть хвостовика обсадной колонны дополнительного ствола размещают в основном стволе и разбуривают при углублении последнего.

Открытое стояние основного ствола во время проводки, крепления и исследования дополнительных стволов приводит к его осложнению в виде осыпей и обвалов. При креплении обсадной колонны основного ствола происходит попадание цементного раствора в открытый кососрезанный торец хвостовика ответвления и перекрытие внутреннего сечения хвостовика, кольматация продуктивного ствола и невозможность поступления флюида в основной ствол. Наличие закрепленного кососрезанного хвостовика ответвления, выступающего в основной ствол, имеющего азимут искривления, противоположный азимуту ответвления, будет препятствовать прохождению долота, бурильной и обсадной колонны, геофизических приборов и сделает невозможным дальнейшее углубление скважины. Сообщение между основным стволом и ответвлениями осуществляется через перфорированные окна в местах входа в ответвления, что не обеспечивает в процессе эксплуатации многозабойной скважины прохождение в хвостовик ответвления приборов, насосно-компрессорных труб и лишает возможности контроля за состоянием залежи, селективной изоляции водопритока, промывки и других операций, обеспечивающих разработку залежи углеводородов. Указанные недостатки создают осложнения при бурении и невозможность последующей эксплуатации многозабойных скважин.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение эффективности строительства и эксплуатации многозабойных скважин за счет предупреждения осложнений при бурении и обеспечения избирательного попадания приборов и инструмента в нужное ответвление с выполнением задач по разведке и разработке залежей в соответствии с проектной сеткой размещения забоев скважин, а в данном изобретении каждое ответвление заменяет одну скважину.

Это достигается тем, что: создается методами наклонно-направленного бурения траектория основного ствола, имеющая спиралевидную форму с зенитным углом, достаточным для определения азимута с попаданием забоя в одну из проектных точек; осуществляется определение глубины и азимута забуривания ответвлений путем проведения касательных в плане от проектных точек скважин к горизонтальной криволинейной проекции основного ствола, причем проекция ответвления проектируется по касательной линии, соединяющейся с проектным забоем по азимуту основного ствола в точке касания; основной ствол обсаживается и цементируется, причем интервал забуривания ответвления обсаживается и крепится немагнитными, легкоразбуриваемыми трубами; осуществляется забуривание ответвлений сверху вниз, причем в интервал забуривания опускается направляющая колонна в нижней части, снабженная отклоняющим желобом и окном по образующей трубы, направленными по азимуту забуривания ответвления, а с противоположной стороны устанавливается накладка, верхняя часть направляющей колонны крепится к колонной головке или план-шайбе с возможностью ее поворота, установки в требуемом интервале и направлении, прохождения через нее бурильного инструмента, хвостовиков ответвлений, приборов и глубинного оборудования; ориентирование направляющей трубы осуществляется инклинометром, опускаемым в отклоняющий желоб, путем измерения величины угла наклона при повороте направляющей трубы, положение, когда измеренный зенитный угол α максимален и равен сумме углов наклона желоба α_ж и зенитного угла колонны основного ствола α_ос, соответствует положению плоскости искривления направляющей колонны к азимуту основного ствола, и от этого положения осуществляется поворот направляющей колонны по азимуту забуривания ответвления и для попадания в ответвление при эксплуатации; контроль положения окна ферромагнитной направляющей колонны, расположенной в диамагнитных трубах основного ствола, производится путем спуска магнитного локатора и размещения его в интервале расположения окна, при повороте направляющей колонны и установке локатора в окне, на нижней стенке основного ствола, на поверхности будет регистрироваться минимальная величина магнитного потока и положение направляющей колонны будет соответствовать расположению окна в противоположном направлении к азимуту основного ствола, далее производят поворот направляющей колонны на требуемый угол; после окончания бурения, крепления и испытания основного ствола и ответвлений они временно консервируются с использованием взрыв-пакера из алюминиевого сплава.

На фиг. 1 дана схема размещения забоев скважин и горизонтальных проекций основного ствола 1 и ответвлений 2'2, 3'3, 4'4, 5'5, 6'6, 7'7, направленных по касательной к проекции основного ствола. При бурении основного ствола анализируется естественное его искривление или производится его искусственное искривление известными методами наклонно направленного бурения, причем горизонтальная проекция представляется кривой линией с широким диапазоном изменения азимута и с зенитным углом не менее 3^o, обеспечивающим возможность ориентирования отклонителей инклинометрами относительно азимута скважины. Определяются интервалы забуривания ответвлений по порядку сверху вниз, причем из проектной точки 2' проводится касательная к кривой проекции 2'2 и по азимуту основного ствола в точке касания 2 и с отклонением от вертикали 2'2 проектируется траектория ответвления. В интервале забуривания ответвлений используют трубы из легкоразбуриваемого материала, например из Д16Т или стеклопластика. После бурения, крепления обсадной колонны, перфорации, испытания, временной консервации основного ствола с использованием взрыв-пакера собирают (см. фиг. 2) и спускают в скважину 1 направляющую колонну 2, которая в нижней части снабжена наклонным желобом 3, окном по образующей направляющей трубы 4 и кольцевой накладкой 5, закрепленной на 180^o против окна и плоскости наклона желоба. Направляющую колонну 2 спускают с использованием резьбовых соединений с натягом, исключающим поворот труб. Окно 4 колонны 2 устанавливается в интервале забуривания первого ответвления, производится ориентирование желоба 3 путем спуска инклинометра 6 на кабеле 7 в желоб 3, поворота колонны 2 и одновременного непрерывного измерения зенитного угла. Положение колонны, при котором значение угла максимально и равно сумме угла наклона желоба α_ж и зенитного утла ствола α_ос, соответствует установке желоба по азимуту скважины (см. фиг. 2) и соответствует направлению забуривания ответвления по касательной и в отличие от прототипа исключает резкие перегибы ствола. При угле, равном зенитному углу скважины α_ос, окно 4 в колонне располагается на 180^o против азимута скважины по касательной к кривой горизонтальной проекции в точке 2 (фиг. 1), направленной на забой скважины 5. На верхней части колонны в требуемом положении делается метка и по одной образующей выполняется обратная метка на фланце колонны основного ствола. Забуривание первого ствола прямыми компоновками осуществляется безориентированно, отклоняющими компоновками - ориентированно. Наличие направляющей колонны, установленной по азимуту основного ствола, обеспечивает прохождение бурильной и обсадных колонн, приборов, крепление, испытание и исследование ответвлений. Верхняя часть обсадной колонны - хвостовика, оставшейся после крепления в направляющей колонне, разбуривается торцевым фрезом и ответвление временно консервируется взрыв-пакером. В верхней части направляющей колонны делается метка глубины установки первого ответвления и осуществляется спуск колонны в интервал забуривания второго ответвления. После окончания бурения и крепления последнего ответвления расконсервация взрыв-пакера основного ствола путем закачки раствора соляной кислоты и шаблонировки направляющей колонны и промывки скважины. Для расконсервации ответвления против входа устанавливается окно направляющей колонны, производится разбуривание пакера, шаблонировка и промывка ответвления. Аналогичные операции производятся и при эксплуатации скважины, добыча флюида осуществляется через направляющую колонну, а для работы в ответвлении опускаются насосно-компрессорные трубы.

Забуривание ответвлений по касательной к траектории основного ствола, направленной на забой проектной скважины, позволяет исключить резкие перегибы ствола, предупредить осложнения при бурении и эксплуатации многозабойной скважины. Наличие направляющей колонны, снабженной накладкой, отклоняющим желобом и окном в нижней части и закрепленной с избирательной фиксацией по дуге и глубине к колонной головке с новой технологией ориентирования желоба в магнитной среде обеспечивает избирательное забуривание и эксплуатацию ответвлений, обеспечивая равную эксплуатационную надежность ответвления с кустовой наклонно направленной скважиной, создает возможность замены одной многозабойной скважиной куста наклонных и образует экономический эффект на примере Печорогородского нефтегазоконденсатного месторождения, равный 70,0 млн. руб. на одно ответвление.

Формула изобретения

Способ строительства и эксплуатации многозабойной скважины, включающий бурение и крепление наклонного основного ствола и ответвлений с использованием обсадных колонн, отличающийся тем, что забуривание, крепление и спуск приборов в ответвления осуществляют по касательной к криволинейной траектории основного ствола в направлении проектного забоя с использованием направляющей колонны, снабженной в верхней части избирательной фиксацией по глубине и окружности, а в нижней части - наклонным желобом и окном, установленными с помощью инклинометра в плоскости максимального зенитного угла, равного сумме угла наклона желоба и зенитного угла основного ствола.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2