[1]Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при строительстве наклонно направленной скважины с зенитным углом более 25° на участках ствола с кавернообразованием и поглощением пород, расположенных ниже верейского горизонта.
[2]Отложения верейского горизонта представлены чередованием органогенно-обломочных и органогенных, неравномерно глинистых серых и темно-серых известняков толщиной 2-2,5 метра, а также темно-серых аргиллитов толщиной 3-6 метров в нижней части горизонта и аргиллитов толщиной до 18 метров в верхней части горизонта. Аргиллиты характеризуются ярко выраженным слоистым строением, что приводит к неустойчивости за счет межслойного смещения и осыпания при вскрытии их бурением. Осыпание приводит к образованию каверн, а также может вызвать засыпание и аварийный прихват бурового инструмента. Для предотвращения осыпания проводят изоляционные работы цементным раствором с последующим разбуриванием цементного моста после затвердевания.
[3]Известен способ проводки ствола скважины через глинистые неустойчивые горные породы, исключающий случаи тяжелых аварий при проходке неустойчивых пород под большим зенитным углом (патент RU 2474669, Е21В 7/06, 2013). Способ проводки ствола скважины через глинистые неустойчивые горные породы включает проходку вертикального участка, участка начального искривления с набором и стабилизацией зенитного угла менее 60°, спуск обсадной колонны в скважину с входом в верхний известняк и цементирование заколонного пространства, проходку участков набора зенитного угла с выходом на горизонталь и бурение горизонтального ствола.
[4]В известном способе зона осыпания перекрывается эксплуатационной колонной, что приводит к уменьшению диаметра эксплуатационной колонны, и тем самым осложняется процесс эксплуатации скважины.
[5]Известен способ строительства горизонтальной скважины на девонские отложения, решающий проблему предотвращения эрозионного разрушения и образования каверн в стволе скважин при проходке бурением интервалов кыновского горизонта наклонно направленной скважиной (патент RU 2421586, Е21В 7/06, 2011). Способ включает проходку вертикального участка, участка начального искривления с набором зенитного угла согласно проекта, участков набора зенитного угла с выходом на горизонталь и бурение горизонтального ствола. Для уменьшения вероятности прихвата бурильного инструмента глины кыновского горизонта проходят под зенитным углом менее 60°, причем, если зенитный угол составляет 50-60°, тогда обсадную колонну спускают в скважину с входом в верхний известняк и цементируют, а если зенитный угол составляет 45-40° и менее, тогда скважину обсаживают обсадной колонной и цементируют после достижения забоя скважины продуктивного горизонта бурением по проектному профилю.
[6]В данном случае в геологическом разрезе ниже обсадной колонны отсутствуют зоны кавернообразования, не определены критические зенитные углы, при которых возникают риски неустойчивых глинистых пород.
[7]Известные способы не учитывают случаи, когда в геологическом разрезе присутствуют нижележащие зоны кавернообразования и поглощения.
[8]В геологическом разрезе Ромашкинского месторождения ниже подошвы верейских отложений на глубинах 10-20 м, 60-90 м, 130-140 метров располагаются зоны кавернообразования, сложенные глинистыми известняками толщиной в среднем 2-5 метров, которые при бурении за счет циркуляции бурового раствора, особенно при промывке водой, размываются и осыпаются в ствол скважины. Ниже зоны кавернообразования располагается зона поглощения, при вскрытии которой происходит снижение гидростатического давления на породы верейского горизонта за счет снижения уровня жидкости в стволе. Увеличение перепада давления между гидростатическим давлением в стволе скважины и горным давлением на стенки скважины вызывает вероятность повторного частичного осыпания верейских аргиллитов, а при зенитном угле более 25° риск осыпания существенно увеличивается и может произойти аварийное прихватывание бурильного инструмента. Чтобы исключить осложнения при бурении, зоны кавернообразования и поглощения, расположенные ниже верейского горизонта, также необходимо изолировать цементным раствором.
[9]Изоляционные работы могут быть проведены с установкой единого цементного моста большой протяженности с перекрытием верейских аргиллитов и нижерасположенных зон кавернообразования и поглощения, Длина моста может составить от 150 метров до 250-400 метров в зависимости от глубины залегания зон кавернообразования и поглощения. Разбуривание такого моста при малых менее 25° зенитных углах происходит без осложнений. Однако при разбуривании протяженного цементного моста при зенитных углах более 25° в зоне кавернообразования возможны осложнения, связанные с потерей пробуренной части ствола. В этой связи актуальным является разработка способа строительства наклонно направленной скважины для месторождений с несколькими зонами кавернообразования, особенно при зенитных углах более 25°.
[10]В качестве прототипа выбран способ строительства скважины в условиях кавернообразования и осыпания пород (патент RU 2407879, Е21В 7/00, Е21В 33/138, 2010). Способ строительства скважины включает бурение и спуск направления, кондуктора, вскрытие зоны осыпания верейского горизонта, углубление забоя ниже зоны осыпания на 10-15 м, промывку ствола скважины для образования каверн в зоне осыпания, технологическую выдержку для осыпания грунта из каверн, установку цементного моста, технологическую выдержку на ожидание затвердения цемента в течение 4-6 ч, разбуривание цементного моста в интервале зоны осыпания и бурение скважины до проектной глубины.
[11]Способ не учитывает скважины, в геологическом разрезе которых ниже верейского горизонта имеются зоны кавернообразования и поглощения, и подходит только для бурения вертикальных скважин или наклонно направленных скважин с малым зенитным углом менее 25°.
[12]Техническая проблема заключается разработке способа строительства наклонно направленной скважины с зенитным углом более 25°, который исключает осложнения при разработке месторождений с зонами кавернообразования и поглощения, расположен нижнее верейского горизонта.
[13]Техническая проблема решается способом строительства наклонно напрвленной скважины в условиях кавернообразования и поглощения, в котором до начала бурения на участке бурения определяют глубины залегания зон кавернообразования и поглощения, расположенных ниже верейского горизонта, затем производят бурение и спуск направления, кондуктора, вскрытие зоны осыпания верейского горизонта, углубление забоя ниже зоны осыпания на 10-15 метров, промывку ствола скважины для образования каверн в зоне кавернообразования, технологическую выдержку для осыпания вмещающих глинистых пород из каверн, установку цементного моста, технологическую выдержку на ожидание затвердения цемента в течение 4-6 ч, разбуривание цементного моста. Затем продолжают бурение на глинистом растворе с плотностью, близкой к плотности пластовой жидкости вмещающих пород, до вскрытия зоны поглощения, производят изоляцию зоны поглощения установкой цементного моста, затем устанавливают цементный мост на участке ствола скважины с перекрытием зоны кавернообразования высотой не более 80 м, проводят технологическую выдержку на затвердевание цементного моста в течение 4-6 часов с последующим его разбуриванием и продолжают бурение до проектной глубины.
[14]Техническим результатом предполагаемого изобретения является исключение потери пробуренной части ствола и аварийного прихвата бурового инструмента при бурении наклонно направленной скважины с зенитным углом более 25° в условиях кавернообразования и поглощения. Сущность способа заключается в следующем.
[15]В прототипе при бурении скважины допускается установка единого цементного моста, перекрывающего несколько зон кавернообразования. Разбуривание такого моста при малых зенитных углах менее 25° происходит без осложнений. Если закрепление ствола скважины производится установлением единого цементного моста протяженностью более 80 метров, одновременно перекрывающего зоны осыпания верейского горизонта и нижерасположенные зоны кавернообразования и поглощения, то при разбуривании этого цементного моста при зенитных углах более 25° высока вероятность потери ствола в зоне кавернообразования. Это происходит в результате того, что за время разбуривания цементного моста в зоне осыпания верейского горизонта твердость цементного камня в нижерасположенной зоне кавернообразования продолжает увеличиваться и становится больше твердости породы, в результате долото соскальзывает с поверхности цементного камня в каверну, что приводит к изменению траектории и потере пробуренной части ствола. Кроме того, при вскрытии зоны поглощения при зенитных углах более 25° с использованием в качестве бурового раствора воды существует риск аварийного прихвата бурового инструмента за счет повторного частичного осыпания верейских аргиллитов, что приводит к необходимости повторной изоляции зон кавернообразования в верейском горизонте.
[16]Предлагаемый способ позволяет избежать осложнений за счет того, что в зоне осыпаний верейского горизонта устанавливают отдельный цементный мост, затем цементируют зону поглощения, после чего цементируют участок ствола скважины с перекрытием зоны кавернообразования, расположенной ниже верейского горизонта. Такая последовательность позволяет избежать повторного частичного осыпания глинистых пород верейского горизонта за счет того, что вскрытие зоны поглощения производят на глинистом буровом растворе с плотностью близкой к плотности пластовой жидкости вмещающих пород (отклонение ±15%), который, частично кольматируя зоны поглощения, не допускает катастрофического поглощения и тем самым исключается вываливание глинистых пород верейского горизонта в ствол скважины.
[17]В случае близкого расположения зон кавернообразования и поглощения цементирование этих зон производят с образованием единого цементного моста. Если зоны кавернообразования и поглощения расположены на большом расстоянии друг от друга, то устанавливают два цементных моста. В любом случае протяженность зацементированного участка ствола скважины, перекрывающего зону кавернообразования, не должна превышать 80 метров.
[18]Твердость пород в зоне поглощения больше, чем твердость цементного камня, поэтому разбуривание цементного моста в зоне поглощения проходит без осложнений.
[19]Фактическое использование предлагаемого способа было осуществлено бурением скважины №32716 Миннибаевской площади Ромашкинского месторождения.
[20]До начала бурения участок бурения в интервале верейского горизонта детально изучили на определение глубин залегания зон кавернообразования и поглощения по паспортам и геофизическим материалам (кавернограмма, нейтронный и гамма каротаж). По данным кавернометрии и радиоактивного каротажа было установлено, что ниже верейского горизонта на глубине 10-20 м расположена зоны кавернообразования, а на глубине 20-60 м - зона поглощения.
[21]Зенитный угол в интервале верейского и протвинского горизонтов составил 30,3°. При забое 945 м, т.е. при забое ниже подошвы верейского горизонта на 15 м произвели заливку зон осыпания верейского горизонта с расходом 6 т цемента. После технической выдержки на затвердевание цементного раствора в течение 5 часов произвели разбуривание цементного моста в интервале 812-945 м. Далее углубление скважины до 1317 м производили с использованием глинистого раствора плотностью 1,12 г/см3 до вскрытия зоны поглощения. Затем установили цементный мост напротив зоны поглощения с расходом 6 т цемента. Приподняли бурильные трубы на глубину 1180 м и произвели заливку участка ствола с перекрытием зоны кавернообразования с расходом 7 т цемента и установкой цементного моста в интервале 944-1180 м. Перекрытие цементным мостом зоны кавернообразования составило 30 м. После технологической выдержки в течение 5 часов произвели разбуривание цементных мостов без осложнений. Далее продолжили бурение до проектного забоя 2027 м.
[22]Применение предлагаемого способа позволяет вести бурение наклонно направленной скважины с зенитным углом более 25° в условиях кавернообразования и поглощения пород, расположенных ниже верейского горизонта, без осложнений.
