EA007766B1

EA007766B1 - Способ бурения и заканчивания скважин

Info

Publication number: EA007766B1
Application number: EA200501346A
Authority: EA
Inventors: Майкл Д. Бэрри; Джон Блэклок; Карен Чэндлер; Брюс А. Дэйл; Мэтт М. Ди Пиппо; Майкл Т. Хекер; Бен Л. Мартин III; Томас Б. мл. Мартин; Даррен Ф. Розенбаум; Крис Э. Шучарт
Original assignee: Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани
Priority date: 2003-02-26
Filing date: 2003-12-18
Publication date: 2006-12-29
Also published as: NO20054077D0; NO338383B1; UA83655C2; CN1756890A; US7373978B2; EP1604092A4; AU2003303988A1; WO2004079145A2; AU2003303988B2; EP1604092A2; NO20054077L; EP1604092B1; EP2431564B1; BR0318140B1; BR0318140A; CA2516542A1; WO2004079145A3; US20070068675A1; EA200501346A1; EP2431564A1

Abstract

Раскрывают способ бурения и заканчивания скважины с гравийным заполнением. Согласно способу бурят ствол скважины с помощью бурового раствора, регулируют свойства бурового раствора, спускают инструменты узла заполнения гравием на глубину в стволе скважины с помощью отрегулированного бурового раствора и заполняют гравием интервал ствола скважины раствором заканчивания. Раствор заканчивания может быть буровым раствором. Этот способ можно скомбинировать с технологией песочного фильтра альтернативного пути для обеспечения надлежащего распределения гравийной набивки.

Description

Область техники

Настоящее изобретение относится к стволам скважин для добычи пластовых флюидов. В частности, данное изобретение относится к способу заканчивания скважины, с обеспечением возможности применения одного раствора для бурения ствола скважины, согласно которому спускают узел гравийной набивки и фильтры для предотвращения поступления песка в скважину и затем вытесняют и заполняют гравием интервал заканчивания тем же или другим раствором.

Предшествующий уровень техники

Для заканчивания скважины существенное значение имеют надлежащие растворы для бурения, заполнения гравием и установки песочных фильтров. Для повышения продуктивности и долговечности заканчивания требуется продуманное планирование, подготовка скважины и выполнение заканчивания. Обычно для бурения и заканчивания скважин с гравийной набивкой используют по меньшей мере три раствора. Первым раствором является содержащий твердые вещества буровой раствор, используемый для бурения интервала заканчивания. Вторым раствором является не имеющий твердых веществ буровой раствор для заканчивания, предназначенный для вытеснения содержащего твердые вещества бурового раствора и для спуска оборудования для предотвращения поступления песка и инструментов для заполнения гравием в среде, по существу не имеющей твердых веществ. Третьим раствором является растворноситель для гравия во время заполнения гравием интервала заканчивания.

Для добычи углеводородов ствол скважины бурят через подземный продуктивный пласт. Буровые работы могут нарушить гравийную набивку и песочный фильтр, и перфорированные обычным способом скважины. Скважину нужно бурить таким образом, чтобы была обеспечена ее стабильность, и должны использоваться буровые растворы, не наносящие ущерб продуктивному пласту.

Буровой раствор обычно содержит утяжеляющие твердые вещества, повышающие вязкость твердые вещества и буровой шлам в разных концентрациях. Фильтраты бурового раствора должны быть совместимыми с растворами заканчивания, и не должны мешать работам по заканчиванию. Выбираемый буровой раствор предпочтительно должен иметь плотность, достаточную, чтобы обеспечивать скважину с небольшой степенью избыточного равновесия, с небольшими потерями раствора, и совместимую с глинами продуктивного пласта.

Должная подготовка скважины для заполнения гравием может стать определяющим условием успешного заканчивания. Одним из важнейших условий подготовки гравийной набивки является чистота. Наличие каких бы то ни было материалов в виде мелких частиц может привести к неудачному заканчиванию. Для устранения необходимости повторных очисток для удаления бурового раствора в настоящее время часто используют резервуары, предназначенные только для гравийной набивки.

Растворы для заканчивания используют для вытеснения содержащего твердые вещества бурового раствора и для спуска оборудования, предотвращающего поступления песка и инструментов для гравийной набивки в среде, по существу, не имеющей твердых веществ. Растворами для заканчивания могут быть растворы на нефтяной или водяной основе. Обычно считается, что растворы на водяной основе имеют более гибкие характеристики. Их плотность, вязкость и совместимость с формацией регулируются легче, чем в случае с растворами на нефтяной основе. Поэтому растворы на водяной основе применяются наиболее часто.

Независимо от источника раствора для заканчивания он должен содержать минимальное количество материала в виде мелких частиц, и его химические характеристики должны быть совместимыми с породой и реликтовой водой. Присутствие пресной воды может вызвать разбухание и диспергирование глины, а присутствие некоторых ионов может обусловить осаждение при контакте с водой формации. Наиболее распространенными источниками растворов для заканчивания являются промысловые или добываемые соляные растворы, морская вода, прибрежная вода или пресная вода. Плотность растворов заканчивания нередко регулируют при помощи растворимых солей.

Для введения гравия его транспортируют с поверхности в интервал заканчивания, чтобы создать фильтр в забое, обеспечивающий приток текучей среды в скважину, но предотвращающий поступление песка данной формации. Введение гравия предпочтительно обеспечивает единообразную набивку с пористостью, равной 30% и менее.

Для введения гравия нужен раствор для транспортирования суспензии гравия в интервал заканчивания. Растворы и пены на основе нефти и воды обычно используют в качестве раствора для введения гравия. Для введения гравия существенное значение имеют чистые растворы. В зависимости от значений давления в скважине, для управления скважиной могут потребоваться имеющие высокую плотность и не имеющие твердых веществ растворы, содержащие растворенную соль. Причем растворам для введения гравия может быть придана вязкость полимерными добавками.

Плохое распределение гравийной суспензии часто возникает, если раствор-носитель из суспензии преждевременно теряется в более проницаемых участках формации и/или в самом фильтре, в результате чего вокруг фильтра в кольцевом пространстве создаются «песчаные перемычки». Эти песчаные перемычки эффективно блокируют течение суспензии гравия через кольцевое пространство скважины и препятствуют доставке гравия на все уровни в интервале заканчивания.

Для решения проблемы плохого распределения гравия предложены и теперь используются сква

- 1 007766 жинные инструменты или технология «альтернативного пути», которые предусматривают единообразное распределение гравия по всему интервалу заканчивания независимо от образования песчаных перемычек, образовавшихся до завершения распределения гравия. Эти устройства обычно содержат перфорированные шунты или обходные каналы, проходящие по длине устройства и принимающие суспензию гравия, когда она входит в кольцевое пространство вокруг устройства. Если песчаная перемычка образуется до завершения работ, то суспензию гравия можно все же доставлять по перфорированным обходным трубам (т.н. «альтернативным путям») на разные уровни в кольцевом пространстве как над, так и под перемычкой. Патенты США №№ 4945994 и 6220345 описывают типичные скважинные фильтры альтернативного пути и способ их действия.

Вкратце, применяемый в настоящее время способ установки гравийных набивок при необсаженном забое ствола скважины обычно включает следующие этапы: бурение интервала заканчивания с помощью бурового раствора на водяной или нефтяной основе, вытеснение раствора в необсаженном стволе неимеющим твердых веществ раствором заканчивания (обычно - соляной раствор), спуск узла гравийной набивки и песочных фильтров на глубину в растворе заканчивания, не имеющем твердых веществ, заполнение интервала гравием с помощью раствора-носителя на водяной основе. Общий недостаток этого способа заключается в невозможности спуска узла гравийной набивки и песочных фильтров на глубину из-за нестабильности (обрушения) ствола скважины, вызванной несовместимостью между раствором (соляным раствором) для заканчивания и формацией. Этот способ неэффективен, т.к. требуются по меньшей мере три раствора (буровой раствор, раствор для заканчивания и раствор-носитель гравия).

Согласно распространенной модификации этого описываемого выше способа до вытеснения необсаженного ствола раствором для заканчивания и до спуска узла гравийной набивки и песочных фильтров в интервале заканчивания размещают забуренный хвостовик (Миггау, О., Мойоп, К., В1а11с1. 8., ΩανίάΒοη. Е., МаеМШап, Ν., ВоЬейв, 1., 8РЕ 73727, ЕеЬтиату 20-21, 2002. Пеуе1ортеп1 о£ 111е А1Ьа Пе1б - Еуо1и1юп о£ Сотр1ейоп Ргасйсев, Рай 2 Ореп Но1е Сотр1е1юпв; 8иссевв£и1 ОШсоте - ЭпШпд тейй 8ВМ апб Огауе1 Раскшд тейй Аа1ет Вавеб Сатег Е1шб апб СПсйпвЬ ЕМ., 8ийоп, 1т., Ь.А., Е11ю1, Е.Е, 8РЕ 48976, 8ер1етЬег 27-30, 1988. Абуапстд Нопхоп1а1 Ае11 8апб Соп1го1 Тесйпо1о§у; Ап ОНОР Ивтд 8уп1йейс ОВМ). Забуренный хвостовик в некоторой степени предотвращает обрушение стенок скважины и обеспечивает канал для спуска узла гравийной набивки и песочных фильтров. Несмотря на то, что забуренный хвостовик улучшает возможность спуска узла гравийной набивки и песочных фильтров на глубину, он при этом создает дополнительное сопротивление течению и может отрицательно сказаться на продуктивности скважины.

Существующая практика использования отдельных растворов для бурения, вытеснения содержащего твердые вещества бурового раствора и спуска оборудования борьбы с песком и инструмента для заполнения гравием и размещения гравия является и дорогостоящей и отнимающей много времени. Соответственно, необходимо упростить усложненность работ и сократить затрачиваемое на них время путем упрощения системы раствора и устранения необходимости применения забуренного хвостовика. Излагаемое изобретение обеспечивает эту необходимость.

Сущность изобретения

Согласно реализации предлагаемого способа он включает следующие этапы: бурение ствола скважины с помощью бурового раствора, регулирование свойств бурового раствора, спуск инструментов узла гравийной набивки на глубину в стволе скважины с помощью отрегулированного бурового раствора, и заполнение гравием интервала ствола скважины с помощью раствора-носителя. Раствор-носитель может быть тем же буровым раствором. Этот способ можно комбинировать с технологией песочного фильтра альтернативного пути в целях обеспечения должного распределения гравийной набивки.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 изображает блок-схему варианта осуществления изобретения;

фиг. 2 - ствол скважины с заполнением гравием с помощью двухрастворной системы и установку песочного фильтра альтернативного пути в отрегулированном растворе на нефтяной основе;

фиг. 3 - ствол скважины с заполнением гравием с помощью двухрастворной системы, установку пакера гравийной набивки и введение чистой гравийной набивки, изменяющий направление инструмент показан в обратном положении;

фиг. 4 - ствол скважины с заполнением гравием с помощью двухрастворной системы, охват пространства от интервала необсаженного ствола вблизи пасочных фильтров раствором-носителем, изменяющий направление инструмент показан в положении циркуляции;

фиг. 5 - ствол скважины с заполнением гравием с помощью двухрастворной системы, обратное положение изменяющего направление инструмента после охвата раствором от интервала необсаженного ствола для выведения оставшегося чистого раствора гравийной набивки и отрегулированного раствора на нефтяной основе;

фиг. 6 - ствол скважины с заполнением гравием с помощью двухрастворной системы, местоположение вязкой буферной жидкости, чистого раствора гравийной набивки, суспензию гравийной набивки в бурильной трубе, изменяющий направление инструмент, расположенный в обратном положении, раствор гравийной набивки, расположенный в кольцевом пространстве;

- 2 007766 фиг. 7 - ствол скважины с заполнением гравием с помощью двухрастворной системы, изменяющий направление инструмент в положение циркуляции, для заполнения гравием необсаженной секции кольцевого пространства ствола скважины;

фиг. 8 - ствол скважины с заполнения гравием с помощью двухрастворной системы, продолжающееся вытеснение раствора гравийной набивки из кольцевого пространства и отклонение суспензии гравийной набивки вокруг песчаной перемычки;

фиг. 9 - ствол скважины с заполнением гравием с помощью двухрастворной системы, вытеснение суспензии гравийной набивки раствором заканчивания, продолжающееся до тех пор, пока не произойдет выпадение песка;

фиг. 10 - ствол скважины с заполнением гравием с помощью двухрастворной системы, обратное положение изменяющего направление инструмента, при этом раствор заканчивания закачивается в кольцевое пространство и возвращается избыточный песок и раствор гравийной набивки из бурильной трубы;

фиг. 11 - ствол скважины с заполнением гравием с помощью двухрастворной системы, законченную гравийную набивку интервала необсаженного ствола скважины, скважину, полностью вытесненную раствором заканчивания, и узел гравийной набивки, выведенный из ствола скважины.

Подробное описание

Описываемое изобретение обеспечивает способ выполнения заканчивания, заключающийся в установке гравийной набивки в необсаженном стволе. Способ включает следующие этапы:

бурение интервала заканчивания с помощью бурового раствора, регулирование свойств бурового раствора, спуск узла гравийной набивки и песочных фильтров на глубину в отрегулированном буровом растворе и последующее вытеснение и заполнение гравием интервала заканчивания с помощью того же или другого раствора.

Этот новый способ заканчивания, заключающийся в установке гравийной набивки в необсаженном стволе, решает проблемы, возникающие при спуске песочных фильтров на глубину в стволе скважины перед заполнением гравием. Помимо этого, преимущества нового способа включают сокращение времени заканчивания благодаря упрощенным рабочим процедурам и потенциальному устранению необходимости применения хвостовика с щелевидными продольными отверстиями.

Согласно фиг. 1 способ состоит из четырех основных этапов. Во-первых, скважину бурят в интервале через подземную формацию с помощью бурового раствора на этапе 1, который можно назвать буровым раствором интервала необсаженного ствола, неводяным раствором, и/или содержащим твердые вещества раствором. Во-вторых, свойства бурового раствора регулируют на этапе 2. В-третьих, инструменты узла гравийной набивки спускают на глубину в стволе скважины с помощью отрегулированного бурового раствора на этапе 3. В-четвертых, интервал ствола скважины заполняют гравием с помощью раствора заканчивания на этапе 4. Раствор-носитель заканчивания может быть тем же, что и отрегулированный раствор, или отдельным раствором, и который может содержать: чистый раствор, чистый раствор гравийного фильтра, буферную жидкость и/или не содержащий твердых веществ раствор. Если нет необходимости в заполнении ствола скважины гравием, то песочный фильтр можно спустить на глубину в стволе скважины с помощью отрегулированного раствора, и при этом необходимость выполнения четвертого этапа устраняется.

Интервал заканчивания бурят либо с помощью раствора на водяной основе, либо раствора на нефтяной основе. После бурения интервала заканчивания осуществляют циркуляцию бурового раствора по стволу скважины и его фильтруют (или регулируют) с помощью оборудования, установленного на полу буровой вышки. Обычно буровой раствор содержит частицы (например, буровой шлам), которые могут засорять отверстия (или щели) в песочном фильтре и потенциально засорять гравийную набивку, если их не удалять должным образом. Поэтому свойства бурового раствора регулируют (или его фильтруют) перед спуском песочных фильтров, чтобы предпочтительно удалить твердые частицы, приблизительно более крупные, чем треть проема щели и/или одна шестая диаметра размера частиц гравийной набивки.

Размер в одну треть щели установлен эмпирически для размера сферических частиц, нужного для перекрытия данного размера щели. Диаметр, равный одной шестой размера частицы гравийной набивки, установлен эмпирически для нужного размера отверстий пор в заполнителе из сферических частиц в данном диаметре, чтобы предотвратить засорение. Например, обычные проволочные песочные фильтры имеют щели калибра 8,8 (около 215 мкм) и для гравийных фильтров можно использовать расклинивающий наполнитель 30/50 (около 425 мкм). Буровой раствор можно отрегулировать в виброгрохотах с номером сита 310 (около 50 мкм) на буровой установке, чтобы отсеять негабаритные частицы.

Также при проведении работ на нефтепромысле для проверки образцов отрегулированного раствора на их свободное прохождение через эталонный фильтр с определенным размером щели можно использовать проверочное устройство для фильтра. Обычный рекомендуемый размер щели на 3-4 калибра меньше номинальных щелей фильтра. После выполнения регулирования раствора с помощью проверочного устройства для фильтра узел гравийной набивки и песочные фильтры можно спустить на глубину в стволе скважины.

- 3 007766

Спуск песочных фильтров в отрегулированном растворе для заканчивания, заключающегося в установке одиночных фильтров, часто практикуется специалистами в данной области техники. Например, это часто выполняется в Северном море, где заполнение гравием не является необходимым по причине наличия пластов с высокой проницаемостью, имеющих крупный песок с единообразным гранулометрическим составом. Для заканчивания при необсаженном забое, для которого необходимо заполнение гравием по причине наличия разнородной формации, имеющей неединообразный гранулометрический состав, песочные фильтры в отрегулированном растворе до появления этого способа не спускались.

После спуска на глубину узла гравийной набивки и песочных фильтров раствор интервала необсаженного ствола обычно вытесняют некоторым объемом чистого раствора. Чистым раствором является раствор-носитель гравия, не имеющий расклинивающих наполнителей для гравийной набивки. Вытеснение удаляет отрегулированный буровой раствор и буровой шлам, остающийся в необсаженном стволе. Осуществляют циркуляцию буферной жидкости в направлении, которое не направляет имеющий твердые вещества раствор через песочный фильтр, чтобы исключить возможность засорения фильтра. Например, можно осуществлять циркуляцию раствора вниз по кольцевому пространству по П-образному колену в промывочную трубу, вниз по промывочной трубе узла песочного фильтра и из него. До настоящего времени для способов установки гравийной набивки в необсаженном стволе скважины требовалось завершение вытеснения до установки песочных фильтров, т.к. в применявшихся ранее способах предполагалось, что песочные фильтры нужно спускать в раствор, не имеющем твердые вещества.

После вытеснения необсаженного интервала выполняют заполнение гравием интервала заканчивания обычными методами. Скорость закачивания гравийного заполнения должна быть медленнее скорости вытеснения, чтобы исключить засорение песочного фильтра.

После спуска узла гравийной набивки и до выполнения заполнения гравием нужно осуществить несколько манипуляций с инструментом выполнения гравийной набивки, как описано ниже в примере. Для нового способа требуется выполнение манипуляций в растворе, содержащем твердые вещества, и это не осуществлялось в прошлых способах (ранее узел гравийной набивки спускали в не содержащем твердые вещества растворе).

Еще одно осуществление изобретения предусматривает бурение интервала заканчивания в стволе скважины с помощью бурового раствора на нефтяной основе и заполнение гравием интервала ствола скважины с помощью раствора-носителя на водяной основе согласно технологии альтернативного пути. По сравнению с растворами на водяной основе фильтровальный осадок раствора на нефтяной основе имеет более низкие значения давления снятия, и это обстоятельство может затруднить установку гравийной набивки заканчивания. Фильтровальный осадок представляет собой концентрированный слой твердых веществ из бурового раствора, образующийся на стенке ствола скважины напротив проницаемого пласта. Потеря фильтровального осадка во время заполнения гравием может обусловить образование перемычки. Как упоминалось выше в обзоре известного уровня техники, альтернативный путь обеспечивает возможность транспортирования песка за перемычку. Поэтому технология альтернативного пути желательна для скважин, заполняемых гравием и бурение которых выполняют с помощью раствора на нефтяной основе.

Раствор-носитель на водяной основе для гравийной набивки должен иметь способствующие реологические свойства для эффективного вытеснения отрегулированного раствора, и способствующие реологические свойства и несущую способность песка для заполнения гравием по технологии альтернативного пути. Примерами раствора-носителя на водяной основе являются, помимо прочих, следующие вещества: раствор, вязкость которому придана гидроксиэтилцеллюлозным полимером, ксантановым полимером, вязко-упругим поверхностно-активным веществом, или комбинацией этих веществ. Специалистам в данной области техники будет ясно, что в соответствии с их благоприятными свойствами можно выбрать и другие растворы-носители.

В соответствии с еще одним осуществлением раствором-носителем гравийного заполнения является носитель на нефтяной основе. Способ с использованием раствора-носителя на нефтяной основе будет тем же, что и изложенный выше применительно к раствору-носителю на водяной основе.

Пример.

Данное изобретение разработано ввиду практических трудностей, возникающих при спуске узла гравийной набивки в стволе скважины. Планируемая процедура для ствола скважины заключалась в следующем: бурении интервала заканчивания, вытеснении не имеющего твердых веществ соляного раствора, спуске узла гравийной набивки и песочных фильтров, с последующей установкой гравийной набивки в интервале заканчивания с помощью раствора-носителя на водяной основе. Но после вытеснения необсаженного интервала заканчивания соляным раствором заканчивания оказался невозможным спуск на глубину узла гравийного фильтра и песочных фильтров после нескольких попыток из-за проблем со стабильностью ствола скважины. Также предпринимались безуспешные попытки спуска заранее забуренного хвостовика. Работы в данном стволе скважины приостановили и перенесли в соседний ствол скважины. После неудачи с первым стволом скважины был разработан новый способ заканчивания (способ согласно настоящему изобретению) и использован для соседнего ствола скважины и в последующих стволах. Новый способ заканчивания был успешно выполнен для нескольких скважин. Испытания скважин

- 4 007766 показали, что новый способ обеспечивает эффективное заканчивание в нижнем слое пласта.

Фиг. 2-11 показывают заканчивание скважины с использованием двухрастворной системы, при этом использован скважинный фильтр альтернативного пути в промысловом испытании. На всех фиг. 211 указаны одинаковые ссылочные обозначения. Сначала выполнялось бурение с помощью бурового раствора по известным способам. Затем в стволе скважины, наполненном отрегулированным буровым раствором, например неводяным раствором, был установлен скважинный фильтр. Фиг. 2 показывает фильтр 27 со средствами 21 альтернативного пути в стволе скважины 23, являющийся частью узла гравийной набивки. Узел гравийной набивки состоит из фильтра 27, средств 21 альтернативного пути, пакера 29, изменяющего направление инструмента 35 со входами 26 для раствора, соединяющими бурильную трубу 28, промывочную трубу 41 и кольцевое пространство ствола скважины 23 над и под пакером 29. Ствол скважины 23 состоит из обсаженной секции 22 и нижней необсаженной секции 24. Обычно узел гравийной набивки опускают и устанавливают в стволе скважины 23 на бурильной трубе 28. Неводяной раствор 25 в стволе скважины 23 был заранее отрегулирован на виброситах с номером сита 310 (не показаны) и пропущен через эталонное сито (не показано), на 2-3 калибра меньшее, чем щели гравийного фильтра 27 в стволе скважины 23.

Согласно фиг. 3 пакер 29 установлен в стволе скважины 23 непосредственно над интервалом, подлежащим заполнению гравием. Пакер 29 герметизирует интервал от остальной части ствола скважины

23. После установки пакера 29 изменяющий направление инструмент 35 смещают в обратное положение, и чистый раствор 33 гравийной набивки закачивают по бурильной трубе 28 и размещают в кольцевом пространстве между обсадной трубой 22 и бурильной трубой 28, вытесняя отрегулированный раствор 25 на нефтяной основе, являющийся неводяным раствором. Стрелки 36 указывают путь течения раствора.

Затем, согласно фиг. 4 изменяющий направление инструмент 35 смещают в положение циркуляции гравийной набивки или положением гравийной набивки. Отрегулированный неводяной раствор 25 затем закачивают по кольцевому пространству между обсадной трубой 22 и бурильной трубой 28, подавая чистый раствор 33 гравийной набивки по промывочной трубе 41, из фильтров 27, охватывая необсаженное кольцевое пространство 45 между средствами 21 альтернативного пути и необсаженной секции 24, и через изменяющий направление инструмент 35 в бурильную трубу 28. Стрелки 46 показывают путь течения через необсаженную секцию 24 и средства 21 альтернативного пути в стволе скважины 23.

Согласно фиг. 5 после того, как необсаженное кольцевое пространство 45 между средствами 21 альтернативного пути и необсаженной секцией 24 будет охвачено чистым раствором 33 гравийной набивки, затем изменяющий направление инструмент 35 будет смещен в обратное положение. Отрегулированный неводяной раствор 25 закачивают вниз по кольцевому пространству между обсадной трубой 22 и бурильной трубой 28, в результате чего положение меняется на обратное за счет выталкивания неводяного раствора 25 и загрязненного раствора 51 гравийной набивки из бурильной трубы 28, как показано стрелками 56.

Затем, согласно фиг. 6 в то время, когда изменяющий направление инструмент 35 остается в обратном положении, вязкий заполнитель 61, чистый раствор 33 гравийной набивки и суспензия 63 гравийной набивки закачиваются вниз по бурильной трубе 28.

Стрелки 66 указывают направление течения раствора, когда изменяющий направление инструмент 35 находится в обратном положении. После того, как вязкий заполнитель 61 и 50-процентный чистый раствор 33 гравийной набивки попадут в кольцевое пространство между обсадной трубой 22 и бурильной трубой 28, изменяющий направление инструмент 35 смещается в положение выполнения циркуляции гравийной набивки.

Затем, согласно фиг. 7 соответствующее количество суспензии 63 гравийной набивки для заполнения необсаженного кольцевого пространства 45 между средствами 21 альтернативного пути и стенкой необсаженной секции 24 закачивают вниз по бурильной трубе 28, и при этом изменяющий направление инструмент 35 будет находиться в положении циркуляции гравийной набивки. Стрелки 77 показывают направление течения раствора, когда изменяющий направление инструмент 35 находится в положении гравийной набивки. Закачка суспензии 63 гравийной набивки по бурильной трубе 28 направляет чистый раствор 33 гравийной набивки через фильтры 27, по промывочной трубе 41 и в кольцевое пространство между обсадной трубой 22 и бурильной трубой 28. Возвращающийся отрегулированный неводяной раствор 25 направляется по кольцевому пространству между обсадной трубой 22 и бурильной трубой 28 по мере того, как чистый раствор 33 гравийной набивки входит в кольцевое пространство между обсадной трубой 22 и бурильной трубой 28.

Согласно фиг. 8 суспензию 63 гравийной набивки затем закачивают по бурильной трубе 28 за счет введения раствора 101 заканчивания по бурильной трубе 28. Суспензия 63 гравийной набивки вытесняет отрегулированный неводяной раствор (не показано) из кольцевого пространства между обсадной трубой 22 и бурильной трубой 28. Затем гравий помещают в необсаженное кольцевое пространство 45 между средствами 21 альтернативного пути и стенкой необсаженной секции 24. Если формируется песчаная перемычка 81, как это показано на фиг. 8, то суспензия 63 гравийной набивки отклоняется в обходные трубы средства 21 альтернативного пути и возобновляет заполнение необсаженного кольцевого пространства 45 между средствами 21 альтернативного пути и стенкой необсаженной секции 24 и под пес

- 5 007766 чаной перемычкой 81. Стрелки 86 показывают течение суспензии 63 гравийной набивки по бурильной трубе 28 через изменяющий направление инструмент 35 в кольцевое пространство ствола скважины под пакером 29 через средство 21 альтернативного пути в необсаженное кольцевое пространство 45 между средствами 21 альтернативного пути и стенкой необсаженной секции 24, и под песочной перемычкой 81. Стрелки 86 показывают течение чистого раствора 33 гравийной набивки по промывочной трубе 41 через изменяющий направление инструмент 35 в кольцевое пространство между обсадной трубой 22 и бурильной трубой 28.

Фиг. 9 показывает ствол скважины 23 непосредственно после полного заполнения кольцевого пространства между фильтром 27 и обсадной трубой 22 под пакером 29. После того, как фильтр 27 будет покрыт песком 91, и обходные трубы средства 21 альтернативного пути будут заполнены песком, повысится давление раствора бурильной трубы 28, и это обстоятельство известно под названием выпадения песка. Стрелки 96 показывают путь течения раствора, когда суспензия 63 гравийной набивки и чистый раствор 33 гравийной набивки вытесняются раствором 101 заканчивания.

Согласно фиг. 10 после выпадения песка изменяющий направление инструмент 35 смещается в обратное положение. Вязкий заполнитель 61 закачивают вниз по кольцевому пространству между бурильной трубой 28 и обсадной трубой 22, и за ним следует раствор 101 заканчивания вниз по кольцевому пространству между обсадной трубой 22 и бурильной трубой 28. Таким образом, создается обратное положение за счет выталкивания остающейся суспензии 63 гравийной набивки и чистого раствора 33 гравийной набивки из бурильной трубы 28.

Наконец, согласно фиг. 11 раствор в кольцевом пространстве между обсадной трубой 22 и бурильной трубой 28 вытеснен раствором 101 заканчивания, и изменяющий направление инструмент (не показан) и бурильная труба (не показана) выводятся из ствола скважины 23, и оставляют после себя полностью заполненный интервал скважины под пакером 29.

Для аттестации описываемого выше способа согласно настоящему изобретению были проведены лабораторные испытания до проведения промысловых испытаний. Лабораторные испытания показали, что загрязнение твердыми веществами гравийной набивки (возможный результат неэффективного вытеснения содержащего твердые вещества бурового раствора) не нарушает проницаемость гравийной набивки. Согласно этим испытаниям некоторый объем гравия смешивали с некоторым объемом бурового раствора, и этой смесью заполняли цилиндрическое проточное устройство. Буровой раствор был вытеснен из гравия течением другого раствора через фильтр. Измерения проницаемости первоначальной гравийной набивки, не смешанной предварительно с содержащим твердые вещества буровым раствором, и измерения гравийной набивки после вытеснения бурового раствора из гравийной набивки были аналогичными, указывая на пренебрежимо малую возможность нарушения проницаемости. В дополнение к лабораторным испытаниям успешные промысловые испытания, описываемые выше, подтвердили осуществимость описываемых выше методов. Эти методы включают описываемые выше этапы: регулирование свойств раствора, процедуру контролирования процесса регулирования при помощи устройства промысловых испытаний, и манипуляции (обратное положение и положение циркуляции) с инструментами выполнения гравийной набивки. Помимо этого, также подтверждена эффективность вытеснения с использованием содержащего твердые вещества бурового раствора и растворов-носителей гравия с песочными фильтрами в стволе скважины.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ бурения и заканчивания скважины с гравийной набивкой, содержащий следующие операции:

бурение ствола скважины через подземную формацию с использованием бурового раствора; регулирование свойств бурового раствора;

спуск инструмента узла гравийной набивки и песочного фильтра в стволе скважины с помощью отрегулированного бурового раствора;

заполнение гравием интервала ствола скважины с помощью раствора-носителя.
2. Способ по п.1, в котором раствор-носитель является отрегулированным буровым раствором.
3. Способ по п.1, в котором буровой раствор является содержащим твердые вещества раствором на нефтяной основе.
4. Способ по п.1, в котором буровой раствор является содержащим твердые вещества раствором на водяной основе.
5. Способ по п.1, в котором регулирование свойств бурового раствора предусматривает удаление твердых частиц, более крупных, чем приблизительно треть размера отверстия щели песочных фильтров.
6. Способ по п.1, в котором регулирование свойств бурового раствора предусматривает удаление твердых частиц, более крупных, чем одна шестая диаметра частицы гравийной набивки.
7. Способ по п.1, в котором песочный фильтр включает средство альтернативного пути.
8. Способ по п.1, в котором раствор-носитель является раствором, которому вязкость придана гидроксиэтилцеллюлозным полимером, ксантановым полимером, вязко-упругим поверхностно-активным

- 6 007766 веществом или комбинацией этих веществ.
9. Способ по п.1, в котором раствор-носитель имеет реологические свойства, способствующие эффективному вытеснению отрегулированного раствора.
10. Способ по п.8, в котором раствор-носитель имеет реологические свойства и способность транспортирования песка для заполнения гравием интервала ствола с помощью средств альтернативного пути.
11. Способ добычи углеводородов, содержащий следующие стадии:

регулирование свойств бурового раствора, используемого для доступа в подземную формацию через ствол скважины;

установка песочного фильтра в отрегулированном буровом растворе в интервале ствола скважины; вытеснение отрегулированного бурового раствора вблизи песочного фильтра с помощью раствораносителя;

заполнение гравием интервала ствола скважины посредством раствора-носителя; добыча углеводородов из подземной формации по стволу скважины.
12. Способ по п.11, в котором отрегулированным буровым раствором является содержащий твердые вещества раствор на нефтяной основе.
13. Способ по п.1, в котором отрегулированным буровым раствором является содержащий твердые вещества раствор на водяной основе.
14. Способ по п.11, в котором регулирование свойств бурового раствора предусматривает удаление твердых частиц, более крупных, чем приблизительно треть размера отверстия щели песочного фильтра.
15. Способ по п.11, в котором регулирование свойств бурового раствора предусматривает удаление твердых частиц приблизительно крупнее 50 мкм.
16. Способ по п.11, в котором раствор-носитель гидроксиэтилцеллюлозным полимером.
17. Способ по п.11, в котором раствор-носитель ксантановым полимером.
18. Способ по п.11, в котором раствор-носитель вязко-упругим поверхностно-активным веществом.
19. Способ по п.11, в котором раствор-носитель имеет реологические свойства и способность транспортирования песка для заполнения гравием интервала ствола скважины с помощью средств альтерна является является является раствором, раствором, раствором, которому которому которому вязкость вязкость вязкость придана придана придана тивного пути.
20. Способ по п.11, дополнительно включающий операцию размещения в отрегулированном буровом растворе для песочного фильтра инструмента узла гравийной набивки.
21. Способ по п.11, дополнительно включающий выполнение манипуляции с инструментом узла гравийной набивки для вытеснения раствором-носителем отрегулированного бурового раствора из пространства вокруг песочного фильтра.
22. Способ по п.21, в котором указанная манипуляция включает смещение инструмента узла гравийной набивки в обратное положение и в положение осуществления циркуляции.
23. Способ по п.11, в котором подземный флюид содержит углеводороды.
24. Способ добычи углеводородов, содержащий следующие операции:

регулирование свойств бурового раствора, используемого для доступа к подземной формации через ствол скважины;

размещение песочного фильтра под пакером в интервале ствола скважины с помощью отрегулированного бурового раствора;

заполнение гравием интервала ствола скважины с помощью раствора, которому придана вязкость гидроксиэтилцеллюлозным полимером;

добыча углеводородов из подземной формации по стволу скважины.
25. Способ по п.24, в котором раствор, которому придана вязкость гидроксиэтилцеллюлозным полимером, вытесняет отрегулированный буровой раствор.
26. Способ по п.24, в котором раствор, которому вязкость придана гидроксиэтилцеллюлозным полимером, имеет реологические свойства и способность транспортирования песка, способствующие за полнению гравием интервала ствола скважины.
27. Способ добычи углеводородов, содержащий следующие операции:

регулирование свойств бурового раствора, используемого для ствола скважины с помощью отрегулированного бурового раствора;

заполнение гравием интервала ствола скважины с помощью раствора, которому придана вязкость ксантановым полимером;

добыча углеводородов из подземной формации по стволу скважины.
28. Способ по п.27, в котором раствор, которому придана вязкость ксантановым полимером, вытесняет отрегулированный буровой раствор из песочного фильтра под пакером и вблизи песочного фильтра при помощи средств альтернативного пути.
29. Способ по п.27, в котором раствор, которому вязкость придана ксантановым полимером, имеет реологические свойства и способность транспортирования песка, способствующие заполнению гравием

- 7 007766 интервала ствола скважины.
30. Способ добычи углеводородов, содержащий следующие операции:

регулирование свойств бурового раствора, используемого для доступа к подземной формации через ствол скважины;

размещение пакера под песочным фильтром в интервале ствола скважины с помощью отрегулированного бурового раствора;

заполнение гравием интервала ствола скважины с помощью раствора, которому придана вязкость вязко-упругим поверхностно-активным веществом;

добыча углеводородов из подземной формации по стволу скважины.
31. Способ по п.30, согласно которому раствор, которому придана вязкость вязко-упругим поверхностно-активным веществом, вытесняет отрегулированный буровой раствор из песочного фильтра под пакером и вблизи средств альтернативного пути.
32. Способ по п.30, в котором раствор, которому придана вязкость вязко-упругим поверхностноактивным веществом, имеет реологические свойства и способность транспортирования песка, способствующие заполнению гравием интервала ствола скважины.
33. Способ добычи углеводородов, содержащий следующие операции:

размещение инструмента узла гравийной набивки в стволе скважины, имеющем отрегулированный буровой раствор;

доставка гравия раствором-носителем в интервал ствола скважины.
34. Способ по п.33, в котором раствор-носитель является раствором, упруго-вязким поверхностно-активным веществом.
35. Способ по п.33, в котором раствор-носитель является раствором, которому вязкость придана которому вязкость придана гидроксиэтилцеллюлозным полимером.
36. Способ по п.33, в котором раствор-носитель является раствором, которому вязкость придана ксантановым полимером.
37. Способ по п.33, содержащий следующие операции: размещение песочного фильтра в стволе скважины под пакером;

выполнение манипуляции инструментом узла гравийной набивки для вытеснения отрегулированного бурового раствора из пространства вокруг песочного фильтра и под пакером с помощью раствора носителя.
38. Способ по п.33, в котором заполненный гравием интервал используют для добычи углеводоро дов из скважины.
39. Способ по п.33, в котором свойства раствора-носителя уменьшают потерю фильтровального осадка, находящегося в интервале, во время заполнения гравием.
40. Способ добычи углеводородов, содержащий следующие операции:

размещение узла гравийной набивки в стволе скважины, имеющем отрегулированный буровой раствор, причем указанный узел включает песочный фильтр и пакер;

закачивание раствора-носителя в ствол скважины для вытеснения отрегулированного бурового раствора под пакером и вокруг песочного фильтра.
41. Способ по п.40, дополнительно содержащий манипуляцию узлом гравийной набивки для установления пакера в стволе скважины в отрегулированном буровом растворе.
42. Способ по п.40, дополнительно содержащий фильтрацию бурового раствора через мелкоячеистые виброгрохоты для формирования отрегулированного бурового раствора.
43. Способ по п.42, в котором фильтрация бурового раствора удаляет твердые частицы, более ные, чем приблизительно треть размера отверстия песочного фильтра.
44. Способ по п.42, в котором фильтрация бурового раствора удаляет твердые частицы, более ные, чем приблизительно 50 мкм.
45. Способ по п.40, дополнительно содержащий закачивание раствора-носителя с гравием в скважины для осуществления вытеснения отрегулированного бурового раствора над пакером.
46. Способ по п.45, дополнительно содержащий осуществление манипуляции с инструментом узла гравийной набивки для приведения его в положение циркуляции с целью расположения гравия под пакером, и между песочным фильтром и стенками ствола скважины.
47. Способ по п.46, дополнительно содержащий закачку по меньшей мере части раствора-носителя через песочный фильтр и над пакером.
48. Способ по п.40, в котором раствор-носитель гидроксиэтилцеллюлозным полимером.
49. Способ по п.40, в котором раствор-носитель ксантановым полимером.
50. Способ по п.40, в котором раствор-носитель крупкрупствол является является является раствором, раствором, раствором, которому которому которому вязкость вязкость вязкость придана придана придана вязко-упругим поверхностно-активным веществом.
51. Способ по п.40, в котором осуществляют добычу углеводородов из ствола скважины через песочный фильтр.