Способ проводки и крепления многоствольной скважинной системы

Способ проводки и крепления многоствольной скважинной системы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскмк

Соцмапмстмческмк

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< 981555 (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22)» »«< 12.08.80 (21) 2972845/22-0) с присоединением заявки № (23) Приоритет (51)М. Кл.

Е 21 В 7104

3Ъсудорстаеииый комитет

СССР оо делом изобретений и открытий

ОпУбликовано 15 ° 12.82. Бюллетень ¹ 46 (53) УДК 622.24>. . 2 (088 . 8) Дата опубликования описания 17.12.82

А P Гарушев Д И Косюга O.П Кольцов -.Вй Иванов

И.M. Фельдман, R.Â. Осипов, М.A. Бурште М и В,Ф. КлиЩя1 с

l с

Научно- прои зводст венное объединение nci термическим методам добычи нефти (72) Авторы изобретения (71 ) Заявитель (54) СПОСОБ ПРОВОДКИ И КРЕПЛЕНИЯ

МНОГОСТВОЛЬНОЙ С КВАЖИННОЙ

СИСТЕМЫ

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для использования при проводке и креплении многоствольной скважинкой системы, состоящей из основного вертикального ствола и наклонно направлен > ных дополнительных стволов.

Известен способ проводки и крепле"

HHR многоствольной скаажинной системы, включающий бурение основного ство10 ла и его крепление разбуриваемой крепыш в месте продуктивного пласта, бурение основного и дополнительных наклонно направленных стволов через разбуриваемую крепь и крепление их металлическими обсадными трубами 1,1).

Недостаток данного способа заключается в невозможности полного крепления всех участков стволов скважинной системы и особенно забоев сходящихся стволов, что снижает надежность, долговечность и эффективность скважинной системы при разработке нефтяных месторождений. Наличие необсажен2 ных участков стволов скважины и особенно в продуктивных пластах снижает технологические возможности системы.

Известен способ проводки и крепления многоствольной скважинной системы, включающий бурение основного ствола ниже подошвы продуктивного пласта и его крепление ат устья металлической обсадной колонной до кровли продуктивного пласта, крепление стенок основного ствола разбуриваемой крепыш

s месте продуктивного пласта и ниже его подошвы, включая всю зумпфовую часть упомянутого ствола, бурение основного и дополнительных наклонно направленных стволов через разбуриваемую крель, отхождение пробуренных в продуктивном пласте дополнительных стволов непосредственно в этом же пласте, крепление нижней части основного ствола глухим металлическим хвостовиком, верхний торец которого размещен ниже подошвы продуктивного пласта на расстоянии 30-50 м, крепление допол981» ни тельных наклонно напра вленных ст волов металлическими обсадными колонна-. ми и снабжение этих колонн хвостовиками, башмаки которых размецены в глухом хвостовике основного ствола (2$.

Недостаток данного способа заключается в невозможности крепления участка основного вертикального ствола в продуктивном пласте металлической обсадной колонной и использования этого 1о участка ствола в качестве Фильтра для добычи нефти через него и для воздействия на продуктивный пласт при всевозможных технологических процессах, а также в невозможности неограниченного ls (оптимального) удаления дополнительных стволов друг от друга и от основного ствола в пространстве продуктивного пласта. Как известно, многие продуктивные пласты сложены неустойчивыми zo породами. После выноса этих пород в виде пробок в пласте образуются пустоты и чаце всего в профильтровых зонах скважин. Затем следуют обрушения породы, которые воздействуют сна- р5 ружи на разбуриваемую крепь, создавая критические напряжения в крепи.

Разбуриваемая крепь при технологических процессах подвергается значительным внутренним и наружным перепадам давления, а такие температурному воздействию и при этом возникают критические напряжения в крепи. Перечисленные и другие Факторы приводят к преждевременному разрушению раэбуриваемой крепи в интервале продуктивного пласта. Схождение дополнительных стволов в основном стволе на участке продуктивного пласта может привести к их сообщению между собой непосредственно

Ю

l>o упомунятому пласту. Этот недостаток может частично или полностью нарушить управление технологическим процессом, вследствие чего цель проведения этого процесса не будет достигнута.

При использовании многоствольной скважинной системы в качестве эксплуатационной нефтедобывающей скважины на позднем периоде разработки залежи системы не позволяет в полной мере использовать гравитационные силы, так как Флюид нижней части продуктивного пласта не имеет доступа в стволы системы.

Все это снижает долговечность, на- дежность и эффективность разработки нефтяных месторождений многоствольными сква>блинными системами.

Цель изобретения - повышение надежности крепления и эФФективности работы скважинной системы эа счет увеличения площади охвата продуктивного пласта.

Поставленная цель достигается тем, что основной ствол обсаживают раэбуриваемой крепыш только ниже подошвы продуктивного пласта, металлической обсадной колонной крепят его нижние кровли продуктивного пласта, причем металлическую обсадную колонну основного ствола снабжают ступенчатым хвостовиком, а соединение дополнительных наклонно направленных стволов с основным производят ниже подошвы продуктивного пласта.

На Фиг. 1 изображен пример реализации способа; на Фиг. 2 — расчетная схема осуцествления способа на примере реализации способа.

Схема содержит металлическую (зацементированная) обсадную колонну 1 основного вертикального ствола, раэбуриваемую крепь 2, кровлю 3 продуктивного пласта, продуктивный пласт 4, металлические (зацементированные) обсадные колонны 5 дополнительных стволов, подошву 6 продуктивного пласта, башмаки 7 хвостовиков обсадных колонн дополнительных стволов, глухой хвостовик 0 основного вертикального ствола, хвостовики 9 обсадных колонн дополнительных стволов, узел 10 их герметизации, ступенчатый хвостовик 11 обсадной колонны основного вертикального ствола, башмак 12 этого хвостовика, узел 13 герметизации хвостовика в обсадной колонне основного ствола, узел 14 для подвески хвостовика там же, колонну 15 насосно-компрессорных труб, вертикальный участок 16 наклонно направленного дополнительного ствола s продуктивном пласте, наклонный (искривленный) участок I7 такого же ствола в том же пласте, зумпф 18 основного вертикального ствола, покрышку 19 (непродуктивный пласт, который лежит на продуктивном пласте), достилающий пласт 20 (непродуктивный пласт, на котором лежит продуктивный).

Способ реализуется следующим образом.

Сначала бурят основной вертикальный ствол большого диаметра, проводя его ниже подошвы продуктивного пласта на величину, определяемую расчетом (Фиг. 2). Обсаживают этот ствол метал= лической обсадной колонной 1, кото9815 рую спускают ниже подошвы вышеупомянутого пласта не более, чем на 20 м с последующим цементированием ее известными методами „

Затем нижнюю часть необсажденного ствола прорабатывают расширителями до получения ствола реально возможного увеличенного диаметра.

Затем буровой раствор в расширенной части ствола замещают цементным раствором, либо сам буровой раствор отверждают путем добавления в него различных химических веществ и получения композиций типа отверждаемых глинистых растворов (ОГР). IS

После твердения цементного раствора или ОГР пробуривают ствол скважины до нужной глубины, не проходя насквозь разбуриваемую крепь 2 и в зумпф 18 спускают хвостовик 8, заглушенный сни зу, длина которого составляет 1020 метров. Затем последовательно проводят наклонно направленные дополнительные стволы с искривленными (наклонными) 17 или вертикальными 16 участками этих стволов в продуктивном пласте 4 с выводом их в подстилающий непродуктивный пласт 20, по которому вводят их в материал крепи 2, не про- з© ходя эту крепь насквозь, т.е. оставляют перемычку между забоем дополнительного ствола и основным стволом. Этот момент определяется по результатам совместного контроля глубины и анализа шлама, поднимаемого буровым раствором на поверхность. Затем, соблюдая осторожность, в дополнительный ствол спускают колонну 5 и цементируют ее известными методами. Низ колонны оборудуют специальным кольцом для последующей посадки на него хвостовика 9 с воронкой. После твердения цемента за обсадной колонной оставшуюся перемычку в разбуриваемой крепи основного ствола добуривают долотом меньшего диаметра и спускают хвостовик 9 с воронкой, причем его башмак 7 вводят в зумпф основного ствола, обсаженного ранее глухим хвостовиком 8 ° В такой же последовательности проводятся и остальные наклонно направленные дополнительные стволы скважинной системы. Соединение дополнительных стволов с основным осуществляют снизу вверх, т.е, первым соединенным допол- нительным стволом с основным является гамый нижний ствол, а последним— самый верхний.

55 6

Воронки хвостовиков дополнительных стволов оборудуются уплотнительными элементами 10, которые контактируют со специальным кольцом в колонне, при этом за счет веса хвостовика 9 созда" ется герметичное их соединение.

Затем в зумпф 18 основного вертикального ствола спускают с уплотни" тельным элементом 13 хвостовик 11, который подвешивают в башмаке обсадной колонны 1 с помощью узла 14, при этом башмак 12 упомянутого хвостовика располагают в глухом хвостовике 8.

Положение глухого хвостовика в зумпфе основного ствола относительно подошвы продуктивного пласта определяется положением фильтровых участков дополнительных стволов в продуктивном пласте, т.е, участки эти проведены искривлено или вертикально, реальными возможностями искривления дополнительных стволов при их вводе в основной стBoll (минимальным радиусом искривления стволов считается радиус 30 метров ), количеством дополнительных стволов н системе и задаваемым углом наклона пологих зумпфовых участков до" полнительных стволов, который задают с целью обеспечения лучшего выноса пробки из этих стволов в зумпф основ" ного вертикального ствола. В отдельных случаях, в зависимости от назначения скважинной системы или геологотехнических условий, упомянутый угол может иметь нулевое значение, если рассматриваемый участок ствола проводят горизонтально, или отрицательное значение, если этот участок ствола проводят с подъемом от горизонтали в сторону основного ствола (на Фиг.2 показано пунктиром ).

Иинимальное расстояние от подошвы продуктивного пласта до верхнего торца глухого хвостовика основного ствола (фиг. 2 ) определяют по формулам: е=. . (е„.е,)

При всех искривленных в продуктивном пласте участках дополнительных стволов в системе

Е=(:2).* ° <Е„.Е,) и, при одном и более вертикальном в продуктивном пласте участке дополнительного ствола в системе

8=(r:2)+%+(0„+ Р ) и, где 0 - искомое расстояние между подошвой продуктивного пласта и верх981>rr>g ним торцом глухого хвостовика основного ствола; г - ми нимальный реально дости гаемый радиус искривления наклонных стволов скважины; 5 превышение точки выхода искривленного участка дополнительного ствола из подошвы продуктивного пласта над-точкой начала искривления этого ствола при его вводе в основной 10 ствол или превышение точки конца искривления вертикального участка дополнительного ствола в подстилающем продуктивную толщу пласта над точкой начала искривления этого ствола при его вводе в основной ствол; средняя длина входа (окно ) дополнительного ствола в основной ствол;

Р - расстояние между двумя сосед2 ними дополнительными стволами (пере- 20 мычка ) на участке охождения в основном стволе; и - количество дополнительных стволов в системе

25 b= с я 4 И=Ъ 4yM; b=b о1срК, где b, с- стороны треугольника, образованного при построении дополнительного ствола в подстилающем продуктивную толщу пласте участком этого 5 ствола (сторона с) горизонтальна (сторона Ь ) и высотой 3 (сторона %);

oL - задаваемый угол наклона пологих участков дополнительных стволов, проводимых в подстилающем продуктив- 55 ную толщу пласте, лежащий в треуголвнике против стороны h, и - сторона треугольника, об- разованного при построении дополнительного ствола в подстилающем продуктивную толщу пласте, лежащая против угла наклона aL этого ствола.

В расчетной схеме (фиг. 2 ) также приведены другие обозначения участков скваиинной системы (юС, 8>, М ), где с - максимальная длина выхода участка основного ствола ниже подоавы продуктивного пласта;

Р>- длина глухого хвостовика ос" новного ствола; 36

Р - длина разбуриваемой крепи основного ствола, оставляемой не разбуренной.

Перекрытие продуктивного пласта

S5 и зумфовой части основного ствола металлической обсадной колонной с хвостовиком, удаление дополнительных стволов я продуктивном пласте от ос" новного ствола и их соединение с ним в подстилающем продуктивную толщу пласте значительно расширяет возможности многоствольной скважинной системы при осуществлении всевозможных технологических операций при разработке нефтяных месторождений, а также повышает прочностные качества и эффективность системы.

Наличие металлического хвостовика 11 обсадной колонны основного ствола в необсаженной металлическими трубами части зумпфа повышает сохранность его разбуриваемой крепи и обеспечивает возможность доступа к забою системы через основной ствол при промывке этого забоя от шлама после разбуривания перемычек, а также при последующей эксплуатации B случае пескопроявлений в скважине и кроме того, обеспечивает возможность проведения исследовательских работ в основном стволе до забоя скважины.

Технико-экономическая эффективность многоствольной скважинной система со сходящимися наклонно параллельными дополнительными стволами по данному изобретению, заключается в том, что за счет размещения их зумпфов и участка схождения этих стволов в подстилающем продуктивную толщу пласте возможно добывать нефть любым известным способом непосредственно из продуктивного пласта вскрытого основным стволом путем создания. в нем фильтра, более надежно укреплять основной вертикальной ствол в продуктивном пласте и зумпфовой его части путем полной их обсадки металлическими трубами, воздействовать на продуктивный пласт теплоносителями, жидкостью гидроразрыва, соляной кислотой и т.п. агентами непосредственно в основном стволе с установкой пакера ниже его фильтра, не прекращая эксплуатацию дополнительных стволов эксплуатируемых в системе индивидуально, достичь оптимального удаления дополнительных ство" лов друг от друга и от вертикального ствола непосредственно в продуктивном пласте, что снижает возможность прорыва по этому пласту из одного ствола системы в другой вышеупомянутого агента воздействия на пласт, оптимизировать объемное пространство воздействия на продуктивный пласт путем рационального размещения стволов скважинной системы в продуктивном

9 9815 пласте, в полной мере испольэовать во всех стволах системы гравитационный период разработки залежи, свободно проникать по основному стволу до забоя при проведении всевозможных исследовательских и ремонтных работ, обеспечить нормальную (не осложненную кривизной ) насосную добычу нефти в вертикальных участках дополнительных стволов

10 формула изобретения

Способ проводки и крепления много >> ствольной скважинной системы, включающий проводку основного и дополнительных наклонно нап >аоленных стволов через продуктивный пласт, крепление их от устья металлическими обса A ными колоннами, хвостовиками и разбуриваемой крепыш, соединение дополнительных наклонно направленных стволов.

10 с основным, отличающийся тем, что, с целью повышения надежнос" ти крепления и э<Яективности работы скважинной системы аа счет увеличения площади охвата продуктивного пласта, основной ствол обсаживают разбурива" емой крепыш только ниже подошвы Rpo» дуктивного пласта, металлической об" садной колонной крепят его ниже кровли продуктивного пласта, причем металлическую обсадную колонну основ" ного ствола снабжают ступенчатым хвос" товиком, а соединение дополнительных наклонно направленных стволов с основным производят ниже подошвы продуктивного пласта.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Григорян А.Н. Вскрытие пластов многозайбоными и горизонтальными скважинами, Н., "Недра", с. 81-85.

2, Авторское свидетельство СССР

N 728430, кл. E 21 В 7/04, 1979.

15 16

981555

Составитель В. Родина

Редактор Н. Воловик Техреду Ж.Кастелевич Корректор Л. Бокшан

Заказ 9661/46 Тираж 623 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-Я Раушская наб.i 8 ° 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,