УСТРОЙСТВО ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИНЫ И ЕЁ ЭКСПЛУАТАЦИИ
DEVICE FOR DRILLING OF WELL AND ITS OPERATION

Изобретение относится к процессу строительства и ремонта скважин и может быть использовано при добыче нефти.
Известна буровая установка, которая включает буровой насос с нагнетательным рукавом, компрессор, ротор с пульпопроводом, двойные концентрично размещенные бурильные и ведущую трубы, распределительный вертлюг. Установка снабжена переводником, установленным между ведущей трубой и распределительным вертлюгом, выполненным в виде двойной бурильной трубы со сливным патрубком и кольцевой перегородкой, разделяющей переводник на нижнюю пульпопроводную и верхнюю, сообщенную с внутренней трубой полости, сообщенные со сливным патрубком через запорное устройство, а нагнетательный рукав бурового насоса соединен с компрессором и снабжен обратными клапанами (патент РФ №2256770, МПК Е21В 21/02).
Однако данная установка не предусматривает возможность добычи нефти.
Известен способ эксплуатации скважины, когда ведут раздельную откачку из верхнего продуктивного пласта нефти на дневную поверхность верхним насосом, установленным на максимальной рабочей высоте режима эксплуатации, и воды в водонасыщенную подошвенную область пласта или нижележащий водопоглощающий пласт нижним электроцентробежным насосом, обращенным вниз и имеющим снизу хвостовик с пакером, установленным над кровлей водопоглощающего пласта или в подошвенной области пласта. Соотношение производительностей нижнего и верхнего насосов подбирают в зависимости от соотношения количества поступающей в скважину воды и нефти. Общую производительность насосов подбирают из условия гравитационного разделения пластовой жидкости в скважине на нефть и воду и откачки нижним насосом воды, не содержащей нефти. Между верхним и нижним насосами на рабочей глубине режима депрессии размещают средний электроцентробежный насос с производительностью, большей производительности верхнего насоса. Периодически меняют режим эксплуатации скважины на режим депрессии, для чего отключают верхний насос и включают средний и нижний насосы. Предварительно перфорируют водонасыщенную подошвенную область пласта или водопоглощающий пласт ниже водонефтяного контакта на расстоянии не менее 5 м. В колонне насосно-компрессорных труб между насосами выполняют две группы отверстий (патент РФ №2382181, МПК Е21В 43/12).
Однако в данном способе не предусмотрена возможность использования технологии бурения для углубления скважины.
Наиболее близкой к предложенному изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является бурильная колонна, включающая долото (фрезерно-лопастное, типа ИСМ), запорно-поворотный клапан (ЗПК), утяжеленные бурильные трубы и бурильные трубы. В бурильную колонну могут быть включены дополнительные элементы: дроссель для регулирования расхода поступающего в бурильную колонну раствора и обратный клапан для исключения слива в скважину бурового растворы со шламом из бурильной колонны при подъеме последней. Вращение бурильной колонны осуществляют ротором буровой установки (Заявка на изобретение RU 94031715/33, 31.08.1994).
Недостатками указанного устройства являются:
- вскрытие продуктивного горизонта проводится бурильными трубами с бурового станка;
- депрессия на пласт носит затухающий характер;
- для откачки из внутренней полости бурильной колонны необходимо дополнительное оборудование.
Кроме того, указанное устройство не позволяет перейти в стадию добычи нефти.
Задачей изобретения является совмещение процессов бурения и добычи нефти, а также упрощение и повышение эффективности технологии вскрытия пласта и последующей добычи нефти.
Техническим результатом, получаемым при осуществлении предложенного изобретения, является:
- упрощение технологии бурения;
- максимальное сохранение коллекторских свойств продуктивного пласта путем создания любой депрессии, при помощи используемых центробежных насосов;
- избежание вторичного вскрытия продуктивного пласта, т.е. нет необходимости в перфорации пласта, гидравлического разрыва пласта, вызова притока;
- в процессе бурения происходит постепенный переход на добычу пластового флюида.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для бурения скважины и ее эксплуатации, включающем насосно-компрессорные трубы, колонну утяжеленных бурильных труб, гидравлический забойный двигатель и долото, новым является то, что оно дополнительно снабжено шламометаллоуловителем, верхним центробежным насосом для подачи жидкости из скважины на устье с частичным забором жидкости из первого потока и нижним центробежным насосом для создания гидравлической силы для работы гидравлического забойного двигателя.
Верхний и нижний центробежные насосы установлены на различных глубинах.
Предложенное техническое решение направлено на использование обычных технических средств, позволяющих провести вскрытие продуктивного пласта при условии равенства пластового и гидродинамического давлений для сохранения естественной проницаемости продуктивного коллектора с последующей добычей нефти.
Известно, что бурение скважин может осуществляться прямой промывкой, т.е. закачка промывочной жидкости на забой производится по бурильным трубам. Промывочная жидкость приводит в действие гидравлический забойный двигатель, который разрушает горную породу с помощью долота, и производит вынос шлама по затрубному пространству. При этом необходимым условием является герметичность стенок скважины. Если герметичности нет, то существуют многочисленные способы ее восстановления. Также эффективность выноса шлама существенно снижается из-за большого сечения затрубного пространства, где сложно создать большую скорость восходящего потока, способного вынести выбуренный шлам. Поэтому при бурении скважин большого диаметра, а также при капитальном ремонте скважин применяется обратная промывка.
Для создания обратной и прямой промывок в настоящее время применяется насосная установка, находящаяся на земной поверхности.
При бурении с прямой промывкой на продуктивный пласт всегда действует вес столба промывочной жидкости, что при низком пластовом давлении продуктивного горизонта приводит к ее проникновению в пласт. Это обстоятельство в дальнейшем затрудняет вызов притока из пласта. Проводятся различные операции по вызову притока: перфорация, гидравлический разрыв пласта и т.д. В целях избегания проникновения фильтрата промывочной жидкости проводится аэрирование путем закачки в раствор воздуха или путем улучшения качества промывочной жидкости.
Предлагаемое устройство позволяет объединить бурение и добычу нефти в один технологический процесс, что значительно экономит время и ресурсы.
На фиг.1 схематично изображено предлагаемое устройство.
Устройство для бурения скважины имеет следующую компоновку:
1 - долото,
2 - гидравлический забойный двигатель (ГЗД),
3 - утяжеленные или стальные бурильные трубы,
4 - шламометаллоуловитель,
5 - нижний центробежный насос (ЭЦН),
6 - верхний центробежный насос (ЭЦН),
7 - колонна насосно-компрессорных труб (НКТ).
Позиции 1-5 компоновки выполняют функцию бурения, а позиции 6 и 7 добычи пластового флюида (нефти).
Для вскрытия продуктивного пласта и добычи пластового флюида в скважину может быть спущена следующая компоновка, состоящая из долота 1, гидравлического забойного двигателя (ГЗД) 2, утяжеленных или стальных бурильных труб 3, шламометаллоуловителя 4, нижнего центробежного насоса 5, направленного на забой, верхнего центробежного насоса 6, направленного на устье, колонны НКТ 7 до устья, промывочного оборудования, а также очистной системы и трубопровода для приема пластовой жидкости (не показаны).
По достижении забоя скважины включаются насосы: нижний центробежный насос 5 создает прямую циркуляцию через бурильные трубы 3, ГЗД 2 и долото 1, а верхний центробежный насос 6 подает жидкость из скважины на устье по НКТ 7, частично забирая жидкость из первого потока. До начала процесса бурения откачивается из скважины промывочная жидкость до уровня, равного пластовому давлению или меньше (уровень в затрубном пространстве контролируется с помощью эхолокатора). По достижении необходимого уровня и в целях ее поддержания в затрубное пространство производится долив очищенный промывочной жидкости. Таким образом, создается обратная циркуляция. По достижении стабильной работы всей системы начинается подача нагрузки на долото 1.
Предложенное устройство реализует способ бурения. Скважина бурится до кровли продуктивного пласта, затем в нее спускают оборудование и цементируют обсадную колонну. Устанавливается фонтанная арматура, производится опрессовка колонны совместно с фонтанной арматурой, разбуривается обратный клапан, цементный стакан, башмак, производится опрессовка цементного кольца и производится промывка скважины до чистой жидкости, не содержащей твердой фазы. В компоновку необходимо включить шламометаллоуловитель 4. Далее скважина передается цеху добычи нефти. Монтируется подъемник соответствующей грузоподъемности.
После спуска указанной компоновки включают ЭЦН 5 и откачивают из скважины промывочную жидкость до уровня, равного пластовому давлению или меньше (уровень в затрубном пространстве контролируется с помощью эхолатора). По достижении необходимого уровня и в целях ее поддержания в затрубное пространство производится долив очищенной промывочной жидкости. Таким образом, создается обратная циркуляция. Затем включается ЭЦН 6 и по достижении стабильной работы всей системы начинается подача нагрузки на долото 1.
По мере углубления скважины начинается поступление пластового флюида и отпадает необходимость долива промывочной жидкости в затрубное пространство. Пластовый флюид направляется в трубопровод для приема пластовой жидкости.
После достижения необходимой глубины бурения может быть осуществлена добыча нефти с верхним ЭЦН 6. В случае снижения дебита можно спустить компоновку и очистить забой. Также может быть спущен один ЭЦН для продолжения добычи. Или спущен хвостовик с перфорированными трубами и спущен ЭЦН для продолжения добычи нефти.
При наличии в компоновке отклонителя и телеметрии возможно бурение новых стволов.
Данное изобретение можно применить при бурении новых скважин в зоне поглощения и при капитальном ремонте скважин, где сложно вымывать пропан после гидравлического разрыва пласта или при разбуривании цементных мостов.