Способ очистки ствола скважины от шлама

 

Изобретение относится к области бурения скважин. Способ очистки ствола скважины от шлама включает промывку скважины раствором при вращении и расхаживании компоновки с эксцентриками. Очистку ствола скважины от шлама производят при подъеме компоновки на глубинах, расстояние между которыми определяют длиной компоновки с эксцентриками плюс длина рабочей штанги, в течение времени, необходимого для выноса шлама на поверхность потоком раствора из интервала нахождения компоновки с эксцентриками. На участках ствола скважины с зенитным углом до 15-20^o промывку раствором ствола скважины производят в интервалах каверн. В наклонных и горизонтальных участках ствола скважины промывку раствором производят от забоя до глубины, на которой зенитный угол становится меньше 15-20^o. Техническим результатом является повышение эффективности очистки наклонных, горизонтальных и кавернозных участков ствола скважины. 1 табл.

Изобретение относится к области бурения скважин.

Известен способ очистки ствола скважины от шлама посредством ее промывки через колонну бурильных труб, расхаживаемых в пределах длины ведущей трубы, при этом скорость восходящего потока промывочной жидкости в кольцевом пространстве скважины должна быть не менее 1,0 м/с. Продолжительность промывки - не менее двух циклов циркуляции [1].

Недостатком этого способа является плохая очистка каверн и мест, где колонна труб прилегает к стенке скважины, т.к. обеспечение скорости потока промывочной жидкости не менее 1,0 м/с в указанных интервалах во многих случаях практически невозможно.

В результате в скважине происходит накопление шлама, который может быть причиной поглощений бурового раствора, прихватов бурильного инструмента и низкого качества цементирования скважины.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому способу является способ [2], по которому в колонне бурильных труб, выше утяжеленных бурильных труб (УБТ), устанавливают несколько эксцентриковых отклонителей (эксцентрик) [3]. При одновременном вращении и продольных перемещениях колонна бурильных труб в интервале расположения эксцентриков совершает в скважине поперечные перемещения, в результате чего в затрубном пространстве течение жидкости происходит по всему кольцевому сечению без образования застойных зон, обуславливая при этом эффективную транспортировку шлама даже при низких, менее 1,0 м/с, скоростях восходящего потока.

Недостатком этого способа является то, что в интервалах скважины, расположенных выше места положения компоновки с эксцентриками и характеризующихся наличием каверн и прилеганием колонны бурильных труб к стенке скважины (участки наклонного и горизонтального ствола), условия для выноса шлама ухудшаются.

Экспериментальными исследованиями установлено и промысловыми исследованиями подтверждено [4], что вследствие эффекта Бойкотта в наклонных скважинах в суспензиях, находящихся как в покое, так и движении, происходит оседание твердой фазы в направлении к нижней стенке скважины. Применительно к буровым растворам этот эффект проявляется в первую очередь в осаждении шлама. Процесс осаждения интенсифицируется в местах снижения скорости потока, а именно в кавернах, суженных частях кольцевого сечения из-за эксцентричного положения колонны в скважине.

Это означает, что после выноса шлама из зоны работы эксцентричной компоновкой снова появляются условия для выпадения этого шлама на стенки скважины.

Целью предлагаемого изобретения является повышение эффективности очистки кавернозных, наклонных и горизонтальных участков ствола от шлама.

Поставленная цель достигается тем, что промывку скважины раствором при вращении и расхаживании компоновки с эксцентриками производят при подъеме компоновки на глубинах, расстояние между которыми определяют длиной компоновки с эксцентриками плюс длина рабочей штанги, в течение времени, необходимого для выноса шлама на поверхность потоком раствора из интервала нахождения компоновки с эксцентриками. Причем на участках ствола скважины с зенитным углом до 15-20^o промывку раствором ствола скважины производят в интервалах каверн, а в наклонных и горизонтальных участках ствола скважины промывку раствором производят от забоя до глубины, на которой зенитный угол становится меньше 15-20^o.

Сущность способа.

Колонну бурильных труб с эксцентриками (не менее двух), установленными на расстоянии 25-37 м друг от друга, спускают до нижней границы интервала, подлежащего очистке от шлама. При вращении колонны бурильных труб с частотой оборотов 10-70 ¹/с и расхаживанием в пределах длины ведущей трубы скважину промывают в течение времени, необходимого для выноса шлама потоком раствора из интервала расхаживания компоновки с эксцентриками. После этого колонну бурильных труб поднимают на длину компоновки с эксцентриками и снова повторяют промывку. В скважинах с зенитным углом до 15-20^o промывку ствола производят в интервалах каверн, а в наклонных и горизонтальных скважинах промывку производят от забоя и до глубины, на которой зенитный угол ствола становится меньше 15-20^o.

Пример. Осуществление предложенного способа рассмотрим на практическом примере очистки наклонного участка ствола в интервале 900-1900 м, осложненного кавернами и желобами. Основные сведения по скважине представлены в таблице.

До глубины 900 м скважина была обсажена колонной 324 мм.

Предварительно была проведена операция по очистке скважины от шлама с применением порции 10 м³ повышенной вязкости бурового раствора плотностью 1700 кг/м³ при плотности раствора в скважине 1230 кг/м³. Вынос шлама составил 1 м³.

Для очистки скважины по предлагаемому способу была применена следующая компоновка: направляющая пробка диметром 202 мм + бурильная труба 127 мм х 12,6 м + спиральный центратор 289 мм + трубы 127 мм х 25,3 м + эксцентрик (Э) диаметром 282 мм + трубы 127 мм х 25,2 м + Э285 мм + трубы 127 мм. Длина компоновки - 53 м.

При подъеме компоновки с глубины 1900 м промывки производились через каждые 52 м в течение 5-10 мин при подаче насосов 43 л/с, а также расхаживании компоновки на длину рабочей штанги (14 м) и числе оборотов ротора 72 об/мин. На глубине 900 м скважина промывалась в течение 60 мин. Вынос шлама составил 3,0 м³, т.е. в 3 раза больше, чем при предыдущей операции.

Эффективность очистки наклонных, горизонтальных и кавернозных участков ствола существенно повышается, потому что при промывках во время подъема повторное загрязнение скважины шламом полностью предупреждается.

Источники информации 1. Типовая инструкция по безопасности крепления нефтяных и газовых скважин. // Типовые инструкции по безопасности работ при строительстве нефтяных и газовых скважин. Книга 1. Госгортехнадзор России, М., 1996 г., п. 2.2.3.

2. Кушнаренко Н.А., Бабаян Э.В., Кобзев В.А. Применение бурильных эксцентриков типа ЭБ. "Нефтяное хозяйство", 8, М.: Недра, 1978. - прототип.

3. Hanson H. , Trigg T., Rachal G., Zammora M. Investigation of Barite Sag in Weighted Drilling Fluids in Highly Deviated Wells // SPE paper 20423 presented at the SPE Annual Conference and Exhibition, - New Orlean, 1990 - Sept. - p 23-26.

Формула изобретения

Способ очистки ствола скважины от шлама, включающий промывку скважины раствором при вращении и расхаживании компоновки с эксцентриками, отличающийся тем, что промывку скважины раствором при вращении и расхаживании компоновки с эксцентриками производят при подъеме компоновки на глубинах, расстояние между которыми определяют длиной компоновки с эксцентриками плюс длина рабочей штанги, в течение времени, необходимого для выноса шлама на поверхность потоком раствора из интервала нахождения компоновки с эксцентриками, причем на участках ствола скважины с зенитным углом до 15-20^o промывку раствором ствола скважины производят в интервалах каверн, а в наклонных и горизонтальных участках ствола скважины промывку раствором производят от забоя до глубины, на которой зенитный угол становится меньше 15-20^o.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2