EA017990B1

EA017990B1 - Бурение с использованием хвостовика обсадной трубы с пескозащитным фильтром

Info

Publication number: EA017990B1
Application number: EA201000363A
Authority: EA
Inventors: Беннетт Ричард; Майкл Х. Джонсон; Стив Роузенблатт
Original assignee: Бейкер Хьюз Инкорпорейтед
Priority date: 2007-08-28
Filing date: 2008-08-19
Publication date: 2013-04-30
Also published as: CN101790620A; US20090057014A1; EP2191101B1; AU2008296677A1; EA201000363A1; AU2008296677B2; US7708076B2; WO2009032517A1; EP2191101A4; BRPI0815835A2; EG25334A; EP2191101A1; CN101790620B; CA2696917A1; CA2696917C; BRPI0815835B1

Abstract

В изобретении описан хвостовик обсадной трубы, вращающий долото для проходки скважины. В хвостовике имеются отверстия со вставками для повышения его устойчивости к воздействию крутящего момента. Во вставках имеется канал с находящейся в нем набивкой противопесочного фильтра и герметичная закупорка, благодаря которой хвостовик обсадной трубы выдерживает давление закачиваемого бурового раствора, обеспечивающее надлежащую циркуляцию через долото. Когда достигнута требуемая глубина скважины, хвостовик обсадной трубы подвешивается к существующей зацементированной колонне, а закупорка каналов с набивкой противопесочного фильтра удаляется каким-либо из способов, благодаря чему продукт может быть получен от пласта в ходе одной спуско-подъемной операции.

Description

В целом, изобретение относится к области хвостовиков обсадной трубы, вращаемых для бурения без бурильной колонны, и, в частности, к хвостовикам с отверстиями, снабженными пескозащитными устройствами и раскупориваемыми после завершения бурения.

Уровень техники

Уменьшение числа спуско-подъемных операций в скважине снижает затраты добывающей компании. В одной из таких технологий, направленной на экономию времени, используется хвостовик обсадной трубы с фильтрами на бурильной колонне, который опускается вместе с долотом. Когда достигается нужная глубина, бурильная колонна над долотом отсоединяется от долота, которое прикреплено к хвостовику обсадной трубы и может вращаться относительно него. Хвостовик не вращается при вращении долота. После того как бурильная колонна отсоединена от долота и извлечена, может быть введена калибрующая оправка для расширения фильтра, либо могут быть введены изоляционный пакер и переходник и проведена установка гравийной набивки. Эта технология описана в И8 7108083. Долото может приводиться во вращение бурильной колонной или забойным двигателем, закрепленным на гибкой насосно-компрессорной трубе.

Бурильные колонны используются с фильтрами в хвостовике обсадной трубы, когда хвостовик опускается в процессе бурения, что необходимо для подачи бурового раствора под давлением к форсункам долота, для удаления бурового шлама и охлаждения долота. Поскольку фильтр представляет собой открытую систему, не имело смысла вводить хвостовик обсадной трубы в процессе бурения скважины, не используя бурильной колонны внутри хвостовика обсадной трубы с тем, чтобы буровой раствор под давлением мог быть непосредственно подведен к долоту, когда бурильная колонна так удерживает хвостовик обсадной трубы, что на него не действует давление раствора при продвижении долота.

Попытки исключить бурильную колонну и вращать долото посредством хвостовика обсадной трубы, в частности хвостовика, имеющего фильтры или решетку с щелями, столкнулись с недостаточной устойчивостью подобной конструкции к воздействию крутящего момента, создаваемого в процессе бурения, а также проблемой создания канала для подачи под давлением бурового раствора к форсункам долота для охлаждения и выноса бурового шлама. Также имеет место стремление избежать применения перфорации с использованием взрывчатки, поскольку при этом может возникнуть повреждение слабых пород, а стреляющий перфоратор может после детонации застрять в нижней части забоя нагнетательных скважин. В настоящем изобретении эти задачи решены путем использования прочной конструкции хвостовика обсадной трубы, который может выдерживать воздействующий крутящий момент и приводить во вращение долото и одновременно передавать под давлением раствор к форсункам долота, а по окончании бурения может открывать каналы с пескозащитными свойствами с тем, чтобы выдача добываемого продукта могла быть начата, когда хвостовик обсадной трубы подвешен и загерметизирован в существующей зацементированной колонне скважинных труб. Эти и другие признаки настоящего изобретения будут более очевидны при ознакомлении с описанием предпочтительного варианта осуществления и соответствующим чертежом с учетом того, что полная область притязаний изобретения определена его формулой.

Раскрытие изобретения

В предлагаемом способе посредством трубчатой колонны, такой как хвостовик обсадной трубы (обсадная колонна-хвостовик), вращают долото для проходки скважины. В хвостовике имеются отверстия со вставками для повышения его устойчивости к воздействию крутящего момента. Во вставках имеется канал с находящейся в нем набивкой противопесочного фильтра и герметичная закупорка (изолирующий материал), благодаря которой хвостовик обсадной трубы выдерживает давление закачиваемого бурового раствора, обеспечивающее надлежащую циркуляцию через долото. Когда достигнута требуемая глубина скважины, хвостовик обсадной трубы подвешивается к существующей зацементированной колонне, а закупорка каналов с набивкой противопесочного фильтра удаляется каким-либо из способов, благодаря чему добываемый продукт может быть получен от пласта в ходе одной спуско-подъемной операции.

Краткое описание чертежа

На чертеже представлен вид сечения колонны труб, пробуривающей скважину находящимся внизу долотом, и увеличенный вид вставки в одном из отверстий.

Осуществление изобретения

На чертеже представлена колонна 10 обсадных труб, зацементированная в скважине 12. Скважина 12 пробурена долотом 14, прикрепленным к хвостовику 16 обсадной трубы так, что они вращаются вместе. Вблизи верхней части 17 хвостовика 16 обсадной трубы находится подвесное устройство 18 хвостовика известной конструкции. В процессе бурения скважины 12 подвесное устройство 18 со своими фрикционными захватами и сальником может быть приведено в действие таким образом, что хвостовик 16 будет удерживаться колонной 10 обсадных труб. Спусковая колонна 20 подает хвостовик 16 обсадной трубы через колонну 10 обсадных труб для выполнения бурения скважины 12.

В хвостовике 16 обсадных труб имеется решетка отверстий 22 с внутренней резьбой, обеспечивающей крепление вставок 26 с резьбой в этих отверстиях 22. Вставки 26 могут быть и вварены в отверстия,

- 1 017990 однако резьбовое соединение является более предпочтительным из-за меньших затрат при сборке и возможности быстрого извлечения для замены, при необходимости, любой вставки 26. В каждой вставке 26 имеется сквозной канал 28. Внутри канала 28 находится набивка 30 противопесочного фильтра, представляющая в предпочтительном варианте спеченную металлическую дробь, соответствующую предполагаемым условиям и текучим средам в скважине. Изолирующий материал 32 показан для примера только на одном отверстии, однако имеется на всех отверстиях 22, поэтому буровой раствор, подаваемый под давлением через спусковую колонну 20, удерживается в хвостовике 16 и передается к долоту 14, обеспечивая бурение. Долото 14 может иметь разъемное крепление к нижнему концу 34 хвостовика 16, а спусковая колонна 20 на своем нижнем конце может иметь захватывающий механизм 36. Захватывающий механизм 36 может захватывать долото 14, которое может иметь раздвижную конструкцию, благодаря чему оно может быть извлечено сквозь хвостовик 16 после завершения бурения. В альтернативном варианте спусковая колонна 20 также может включать калибрующую оправку 38, посредством которой после окончания бурения хвостовик 16 может быть растянут в процессе той же самой спуско-подъемной операции. При растягивании хвостовика долото может не быть раздвижным для его извлечения из хвостовика после растягивания.

В процессе бурения скважины 12 спусковая колонна 20 и хвостовик 16 вращаются для приведения во вращение долота 14 для бурения скважины 12. Вначале изолирующий материал 32 закупоривает проходы 28 так, что находящийся под давлением буровой раствор может подаваться к долоту 14 для удаления осколков породы. Бурение продолжается до достижения заданной глубины либо до момента, когда давление в скважине не нарастет настолько, что возникнет риск проникновения раствора в пласт и потери возможности уноса бурового шлама от долота. В этой точке изолирующий материал 32 удаляется. В зависимости от того, какой материал выбран для закупоривания, он может удаляться различными способами. Он может быть растворен, подвергнут химическому воздействию либо может просто исчезнуть после продолжительного воздействия скважинных флюидов и факторов окружающей среды. Он также может быть удален каким-либо воздействием, например нагревом в скважине. При удалении, полном или частичном, изолирующего материала 32 продукт может пройти сквозь набивку 30 противопесочного фильтра в хвостовик 16. Скважинные флюиды могут подняться на поверхность через насоснокомпрессорную колонну и пакер, которыми заменяется спусковая колонна 20, либо, в другом варианте, отбор продукта может производиться сквозь спусковую колонну 20, что позволяет сэкономить две спуско-подъемных операции для извлечения спусковой колонны 20 и замены ее насосно-компрессорной колонной и пакером (не показаны). Если предусматривается растягивание хвостовика 16 обсадной трубы, то оно может быть выполнено перед тем, как удален изолирующий материал 32, либо после того, но желательно перед тем, как будет начата выдача продукта на поверхность. Если предполагается извлечение долота 14, то это должно быть сделано перед тем, как начнется выдача продукта. Хвостовик 16 обсадной трубы может быть опущен на дно скважины перед началом выдачи продукта, либо его нижний конец 34 может быть заглушен для потока другими средствами.

Для специалиста должно быть понятно, что представленный хвостовик 16 обсадной трубы обладает достаточной прочностью для передачи вращения на долото 14, а также способностью заданным образом выдерживать воздействие давления в процессе бурения с тем, чтобы буровой раствор мог прокачиваться сквозь форсунки долота при бурении. Конструкция изолирующих устройств 32 обеспечивает их удаление после завершения бурения для обеспечения доступа к продукту в проходах 28. Растягивание хвостовика 16 возможно в рамках единой спуско-подъемной операции, так же как и захват и извлечение хвостовика 14 в конце сквозь хвостовик 16 вне зависимости от того, растянут хвостовик или нет. Отверстия 22 в стенке могут иметь резьбу, либо может использоваться сварка. В предпочтительном варианте, если предполагается использовать растягивание, внутренняя стенка 40 делается гладкой, без внутренних выступов. Могут быть использованы различные известные калибрующие оправки и способы растягивания. Число и расположение отверстий 22, а также их размер могут изменяться в зависимости от предполагаемого дебета продукта.

Приведенное выше описание иллюстрирует предпочтительный вариант осуществления, и специалисты могут предложить многочисленные модификации в рамках изобретения, область притязаний которого буквально и эквивалентно определяется областью притязаний приведенной ниже формулы изобретения.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ извлечения добываемого продукта из скважины, при осуществлении которого присоединяют по меньшей мере часть трубчатой колонны к долоту и осуществляют их совместное вращение в скважине при ее бурении;

осуществляют циркуляцию текучей среды под давлением через колонну к долоту для выноса бурового шлама, образующегося в процессе бурения, к поверхности скважины;

причем в колонне имеется по меньшей мере одно избирательно открываемое отверстие, содержащее набивку противопесочного фильтра;

- 2 017990 пробуривают скважину при закрытом отверстии и открывают это отверстие без вращения колонны после бурения для получения скважинных флюидов через набивку противопесочного фильтра;

извлекают долото через трубчатую колонну после бурения.
2. Способ по п.1, в котором закрывают отверстие удаляемым материалом.
3. Способ по п.2, в котором в качестве набивки противопесочного фильтра используют спеченную металлическую дробь.
4. Способ по п.3, в котором помещают в канал удаляемый материал; оставляют материал в канале в процессе бурения; удаляют этот материал после бурения, причем удаляют материал, используя влияние условий среды в скважине или приложением воздействия в скважине.
5. Способ по п.1, в котором в качестве набивки противопесочного фильтра используют спеченную металлическую дробь.
6. Способ по п.1, в котором расширяют трубчатую колонну в ходе одной спуско-подъемной операции с бурением.
7. Способ по п.6, в котором трубчатую колонну спускают в скважину, используя спусковую колонну; устанавливают на спусковую колонну калибрующую оправку и расширяют калибрующей оправкой трубчатую колонну.
8. Способ по п.1, в котором после бурения прикрепляют упомянутую трубчатую колонну к имеющейся в скважине обсадной колонне.
9. Способ по п.8, в котором спускают трубчатую колонну в скважину, используя спусковую колонну, и отводят продуктовые скважинные флюиды сквозь спусковую колонну.
10. Способ по п.8, в котором трубчатую колонну спускают в скважину, используя спусковую колонну; удаляют спусковую колонну и спускают насосно-компрессорную колонну с пакером; получают продукт через насосно-компрессорную колонну.
11. Способ по п.1, в котором используют раздвижное долото для обеспечения его извлечения сквозь трубчатую колонну.
12. Способ по п.1, в котором устанавливают вставку со сквозным каналом в стенку трубчатой колонны; размещают в этом канале набивку противопесочного фильтра.
13. Способ по п.12, в котором располагают вставку так, чтобы она не выступала над внутренней стенкой трубчатой колонны; расширяют колонну после бурения.
14. Способ по п.13, в котором нарезают резьбу на упомянутой вставке; закрепляют вставку в трубчатой колонне посредством резьбы.
15. Способ по п.12, в котором помещают удаляемый материал в упомянутый канал; оставляют материал в отверстии в процессе бурения; удаляют материал после бурения.
16. Способ по п.15, в котором удаляют материал, используя влияние условий среды в скважине или приложением воздействия в скважине.
17. Способ извлечения добываемого продукта из скважины, при осуществлении которого присоединяют по меньшей мере часть трубчатой колонны к долоту и осуществляют их совместное вращение в скважине при ее бурении;

осуществляют циркуляцию текучей среды под давлением через колонну к долоту для выноса бурового шлама, образующегося в процессе бурения, к поверхности скважины;

причем в колонне имеется по меньшей мере одно избирательно открываемое отверстие, содержащее набивку противопесочного фильтра;

пробуривают скважину при закрытом отверстии;

открывают это отверстие без вращения колонны после бурения для получения скважинных флюидов через набивку противопесочного фильтра;

расширяют трубчатую колонну в ходе одной спуско-подъемной операции с бурением;

извлекают буровое долото через расширенную колонну.
18. Способ извлечения добываемого продукта из скважины, при осуществлении которого присоединяют по меньшей мере часть трубчатой колонны к долоту и осуществляют их совместное вращение в скважине при ее бурении;

осуществляют циркуляцию текучей среды под давлением через колонну к долоту для выноса бурового шлама, образующегося в процессе бурения, к поверхности скважины;

причем в колонне имеется по меньшей мере одно избирательно открываемое отверстие, содержащее набивку противопесочного фильтра;

пробуривают скважину при закрытом отверстии и открывают это отверстие без вращения колонны после бурения для получения скважинных флюидов через набивку противопесочного фильтра;

расширяют трубчатую колонну в ходе одной спуско-подъемной операции с бурением;

причем спускают трубчатую колонну в скважину, используя спусковую колонну; устанавливают на спусковую колонну калибрующую оправку и расширяют калибрующей оправкой трубчатую колонну;

- 3 017990 захватывают долото спусковой колонной после расширения и извлекают долото через трубчатую колонну.