Способ бурения бокового ствола с неустойчивыми породами
METHOD FOR DRILLING OF LATERAL TRUNK WITH UNSTABLE ROCKS

Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин, а именно к способам предотвращения разрушения и обвала стенок скважины при бурении интервалов с неустойчивыми породами.
Известен способ проходки неустойчивых пород при бурении бокового ствола c горизонтальным окончанием (патент RU № 2344263, МПК Е21В 7/00, опубл. 20.01.2009 г., Бюл. № 2), включающий вырезание окна в эксплуатационной колонне, бурение бокового ствола, крепление бокового ствола колонной труб, с установленным на нижнем конце башмаком, бурение бокового ствола до проектного забоя. Бурение бокового ствола в неустойчивых породах и крепление стенок скважины производят последовательными участками, причем длину участка выбирают такой, чтобы не произошел обвал неустойчивых пород за время подъема долота и установки профильного перекрывателя. При этом установку профильных перекрывателей производят с перекрытием внахлест с последовательным уменьшением внутреннего диаметра устанавливаемых профильных перекрывателей в рабочем положении при бурении с расширением ствола скважины на первом участке интервала пласта или встык при последовательном бурении с расширением всех участков ствола скважины.
Недостатками способа являются:
- невозможность прорабатывать труднопроходимые участки с неустойчивыми породами пласта компоновкой с профильным перекрывателем, так как из-за низких механических свойств профильные трубы не воспринимают крутящий момент от прорабатывающего инструмента, кроме того, невозможно создавать промывку скважину, так как при этом происходит расширение профильных труб;
- низкая надежность реализации способа, обусловленная невозможностью расширить профильный перекрыватель давлением до проектных геометрических размеров после спуска скважину, так как обрушенная неустойчивая порода пласта препятствует расширению;
- трудоемкость и продолжительность способа, связанные с дополнительными спускоподъемными операциями по развальцовыванию недовыправленных участков при установке профильного перекрывателя;
- высокая стоимость применения способа, связанная с дороговизной профильных труб (профильного перекрывателя), а также недостаточная прочность профильного перекрывателя после установки, так как профильные трубы при изготовлении предварительно деформируют и многократно отжигают.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ проходки неустойчивых пород при бурении бокового ствола с горизонтальным окончанием (патент RU № 2714397, МПК Е21В 7/04, Е21В 33/10, опубл. 14.02.2020 г., Бюл. № 5), включающий вырезание окна в эксплуатационной колонне, бурение бокового ствола, крепление бокового ствола колонной труб с установленным на нижнем конце башмаком, бурение бокового ствола до проектного забоя. Предварительно определяют зону неустойчивых пород пласта, после вырезания окна в эксплуатационной колонне производят бурение бокового ствола долотом диаметром на 1,3-2,5% меньше диаметра вырезанного окна со вскрытием зоны неустойчивых пород пласта, спускают до забоя безмуфтовую колонну-летучку на колонне бурильных труб, оснащенную посадочным устройством сверху, а снизу - разбуриваемым прорабатывающим башмаком, повышают гидравлическое давление в колонне бурильных труб, отцепляют и извлекают посадочное устройство с колонной бурильных труб, при этом диаметр безмуфтовой колонны-летучки на 7-8 % меньше диаметра пробуренного бокового ствола, бурение бокового ствола из безмуфтовой колонны-летучки до проектного забоя производят долотом на 1,5-3% меньше внутреннего диаметра безмуфтовой колонны летучки.
Недостатками способа являются:
- при сборке колонны-летучки на устье большая вероятность заваливания пробуренного ствола в зоне неустойчивых пород что приведет к перебуриванию ствола, так как на сборку сварной колонны-летучки требуется много времени;
- при сварке колонны-летучки ручной дуговой сваркой большая вероятность получения некачественного сварного шва, что может привести к разрыву труб колонны-летучки при спуске в скважину;
- при таком способе невозможно задать траекторию бурения скважины, так как бурение ведется без телеметрии и не стабилизирующей компоновкой;
- не зацементированная колонна-летучка может быть сдвинута со своего места при спуско подъемных операциях;
- при применении этого способа происходит уменьшение сечения эксплуатационной колонны, так как после установки колонны-летучки бурение ведут меньшим диаметром долота.
Техническими задачами изобретения являются создание способа бурения бокового ствола с неустойчивыми породами, обеспечивающего бурение неустойчивых труднопроходимых пород пласта до проектного забоя без подъема компоновки, также повышение надежности реализации способа за счет направленного бурения и последующего цементирования хвостовика, снижение трудоемкости и продолжительности реализации способа, снижение финансовых затрат на реализацию способа за счет исключения промежуточных колонн и сокращения спускоподъемных операций.
Технические задачи решаются способом бурения бокового ствола с неустойчивыми породами, включающий определение зон неустойчивых пород, вырезание окна в эксплуатационной колонне, бурение бокового ствола до проектного забоя, крепление бокового ствола колонной труб, повышение гидравлического давления в колонне бурильных труб, отцеп и извлечение посадочного устройства.
Новым является то, что из окна бурение ведут на бурильной колонне с телеметрией и долотом с винтовым забойным двигателем с набором угла и последующей зоной стабилизации ствола скважины до кровли неустойчивых пород, затем компоновку с телесистемой и долотом с винтовым забойным двигателем извлекают, после чего скважину до проектного забоя бурят роторным способом на бурильной колонне с обсадным хвостовиком, состоящим из стандартных обсадных труб, оснащенных снизу долотом с резцами PDC, центратором для сохранения стабильного направления при бурении и клапаном со стоп-кольцом, а сверху - подвесным устройством, соединяющим обсадной хвостовик с бурильной колонной, передающим осевую нагрузку и крутящий момент для бурения, включающим подвесную продавочную пробку со стопорным устройством сверху для посадки и фиксации малой продавочной пробки, используемыми при цементировании хвостовика после бурения до проектного забоя и промывки ствола скважины, также снабженным автоотцепом и позволяющим произвести отцеп бурильной колонны  от обсадного хвостовика за счет сброса шара с устья в седло при повышении давления в хвостовике и срезе штифта, при этом длина обсадного хвостовика равна сумме длины бокового ствола скважины до забоя и участка L хвостовика для герметизации в эксплуатационной колонне, затем по данным геофизических исследований производят перфорацию хвостовика в интервале продуктивного пласта и вводят скважину в эксплуатацию.
На фиг. 1 схематично показана реализация предлагаемого способа.
На фиг. 2 показан общий вид хвостовика.
Способ осуществляют в следующей последовательности.
Предварительно определяют зону неустойчивых пород 1 по соседним скважинам и по материалам геофизических исследований скважины.
В эксплуатационной колонне 2, например, диаметром 168 мм, вырезают окно 3 любым известным способом, например, с установкой клина-отклонителя 4 (фиг. 1), с помощью фреза, например, диаметром 146 мм, для вырезания окна (на фиг. 1, 2 не показано).
Бурение бокового ствола скважины 5 ведут на бурильной колонне 6 с телеметрией и долотом с винтовым забойным двигателем, например, диаметром 143 мм (на фиг. 1, 2 не показано) с зоной набора угла 7 и последующей зоной стабилизации 8 ствола скважины 5 до кровли неустойчивых пород 9. Компоновку с телесистемой и долотом с винтовым забойным двигателем извлекают, а скважину 5 до проектного забоя  10 бурят роторным способом на бурильной колонне 6 с обсадным хвостовиком 11. Обсадной хвостовик 11 состоит из стандартных обсадных труб 12 (фиг. 2), например, диаметром 114 мм, оснащенных снизу долотом 13 с резцами PDC, например, диаметром 143 мм, центратором 14, например, диаметром 140 мм, для сохранения стабильного направления при бурении и клапаном 15 со стоп-кольцом 16. Благодаря бурению с зоной стабилизации и применению центратора 14 сохраняется направление бурения, что позволяет точно определить проектный забой 10. Обсадной хвостовик 11 сверху оснащен подвесным устройством 17, соединяющим обсадной хвостовик 11 с бурильной колонной 6 и передающим осевую нагрузку и крутящий момент для бурения. Подвесное устройство 17 включает подвесную продавочную пробку 18 со стопорным устройством 19 сверху для посадки и фиксации малой продавочной пробки 20, которые используют при цементировании обсадного хвостовика 11 после бурения до проектного забоя 10 и промывки ствола скважины 5 путем продавки цементного раствора до посадки подвесной продавочной пробки 18 в стоп- кольцо 16 и закрытии клапана 15, что позволяет зацементировать хвостовик на всю его длину и предотвратить выдавливание цементного раствора обратно в обсадной хвостовик 11. Подвесное устройство 17 включает автоотцеп 21, который позволяет произвести отцеп бурильной колонны 6 от обсадного хвостовика 11 за счет сброса шара (на фиг. не показан) с устья в седло 22 при повышении давления в хвостовике 11 и срезе штифта 23. После чего, повышением давления, происходит отрыв заглушек 24 и открывающиеся отверстия 25 позволяют вымыть излишки цемента после цементирования выше подвесного устройства. Длина обсадного хвостовика 11 равна сумме длины бокового ствола скважины 5 до забоя 10 и участка L хвостовика 11 для герметизации в эксплуатационной колонне 2, что позволяет герметично перекрыть ствол скважины от продуктивного пласта 26 до эксплуатационной колонны 2. По данным геофизических исследований производят перфорацию хвостовика в интервале продуктивного пласта 26 и вводят скважину в эксплуатацию.
Предлагаемый способ обеспечивает бурение неустойчивых труднопроходимых пород пласта до проектного забоя без подъема компоновки, повышение надежности реализации способа за счет направленного бурения и последующего цементирования хвостовика, снижение трудоемкости и продолжительности реализации способа, снижение материальных затрат на реализацию способа за счет исключения промежуточных колонн и сокращения спускоподъемных операций.