RU2124618C1

RU2124618C1 - Method of creating direction for drilling tool moving in bore-hole

Info

Publication number: RU2124618C1
Application number: RU97104107A
Authority: RU
Inventors: Д.В. Карасев
Original assignee: Открытое акционерное общество "ПермНИПИнефть"
Priority date: 1997-03-17
Filing date: 1997-03-17
Publication date: 1999-01-10

Abstract

FIELD: bore-hole drilling technology. SUBSTANCE: this relates to technology of directed drilling and can be used for changing curvature of bore-hole being drilled and also for initial drilling of additional bore-hole from main well. For enhancing reliability and accuracy when changing trajectory of bore-hole in zenith and azimuth directions, prior to starting drilling new direction for bore-hole, created in well is artificial bottom hole. For this purpose, installed along interval of deviation is hollow pipe made of diamagnetic material possessing strength which is higher than strength of surrounding rock mass. Hollow of diamagnetic pipe and external surrounding space are filled with binding material. EFFECT: higher efficiency. 1 tbl

Description

Изобретение относится к области бурения скважин, в частности к технологии направленного бурения, и может быть использовано для изменения кривизны бурящейся скважины, а также для забуривания дополнительного ствола скважины при капитальном ремонте. The invention relates to the field of well drilling, in particular to directional drilling technology, and can be used to change the curvature of a well being drilled, as well as to drill an additional wellbore during overhaul.

Известен способ создания направления для бурового снаряда в скважине, включающий установку в интервале искривления металлического клина, наклонная плоскость которого обращена к устью скважины, и последующее бурение (см. Шитихин В. В. и др. Бурение направленных геолого-разведочных скважин. М., Госгеолтехиздат, 1960, с. 84-85). A known method of creating a direction for a drill in a well, including installing in the interval of curvature a metal wedge whose inclined plane faces the wellhead, and subsequent drilling (see Shitikhin V.V. et al. Drilling directed exploration wells. M., Gosgeoltekhizdat, 1960, p. 84-85).

Однако указанный известный способ не обеспечивает гарантированное изменение кривизны скважины в необходимом азимутальном направлении, особенно на больших глубинах, т.к. клин в таких условиях очень трудно сориентировать в нужном направлении. However, this known method does not provide a guaranteed change in the curvature of the well in the required azimuthal direction, especially at great depths, because the wedge in such conditions is very difficult to orient in the right direction.

Кроме того, при осуществлении известного способа потеря нужного направления может возникнуть и из-за проворота клина под воздействием бурового снаряда при осуществлении спускоподъемных операций. In addition, when implementing the known method, the loss of the desired direction may occur due to the rotation of the wedge under the influence of a drill during the implementation of hoisting operations.

Вместе с этим, для изготовления клина, применяемого в известном способе, требуются большие затраты времени и средств. Along with this, for the manufacture of the wedge used in the known method, a large investment of time and money is required.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ создания направления для бурового снаряда в скважине, согласно которому в интервале искривления создают искусственный забой из вяжущего материала с увеличивающейся по глубине твердостью и разбуривают его, причем искусственный забой формируют с одинаковой твердостью в каждом поперечном сечении, но с твердостью в средней по глубине части искусственного забоя большей твердости окружающих горных пород (см. а.с. СССР N 1280104, кл. E 21 B 7/08, 1984). Closest to the proposed technical solution is a method of creating a direction for a drill in a well, according to which, in the curvature interval, an artificial face is made from cementitious material with increasing hardness in depth and it is drilled, and artificial face is formed with the same hardness in each cross section, but with hardness in the middle depth part of the artificial face of greater hardness of the surrounding rocks (see AS USSR N 1280104, class E 21 B 7/08, 1984).

Недостатками указанного известного способа являются следующие:
- недостаточная надежность отклонения ствола скважины в заданном направлении, т.к. отклоняющая поверхность, сформированная при разбуривании искусственного забоя, будет проходить через слои материала разной твердости, а значит и разной прочности, что создает условия для произвольной ориентации буровой компоновки в зенитном и азимутальном направлениях, особенно в условиях глубоких скважин при наличии высоких температур и давлений, вследствие чего возможно размягчение сформированной из синтетических смол нижней части искусственного забоя;
- недостаточная стойкость интервала искривления против разрушения при дальнейшей проводке скважины, т.к. искусственный забой имеет разную прочность по высоте;
- для создания искусственного забоя, используемого в предлагаемом способе, требуются большие затраты времени и средств;
- кроме того, описанный искусственный забой практически невозможно создать в скважинных условиях, а можно создать лишь на поверхности, что повлечет за собой проблему доставки его на забой скважины и фиксации в нужном интервале.The disadvantages of this known method are the following:
- insufficient reliability of the deviation of the wellbore in a given direction, because the deflecting surface formed during the drilling of artificial bottom will pass through layers of material of different hardness, and hence of different strength, which creates the conditions for arbitrary orientation of the drilling assembly in the zenith and azimuth directions, especially in deep wells in the presence of high temperatures and pressures, due to what is the possible softening of the lower part of the artificial face formed from synthetic resins;
- insufficient resistance of the interval of curvature against destruction during further well drilling, because artificial slaughter has different strength in height;
- to create artificial slaughter used in the proposed method, requires a large investment of time and money;
- in addition, the described artificial bottomhole is almost impossible to create in borehole conditions, but can only be created on the surface, which will entail the problem of delivering it to the bottom of the well and fixing it in the desired interval.

Целью настоящего изобретения является повышение надежности и точности изменения траектории ствола скважины в заданном зенитном и азимутальном направлениях в скважинах с различным диапазоном забойных условий, обеспечение стойкости интервала искривления против разрушения при дальнейшей проводке скважины, при одновременном сокращении затрат времени и средств на создание искусственного забоя. The aim of the present invention is to increase the reliability and accuracy of changing the trajectory of the wellbore in a predetermined zenith and azimuthal direction in wells with a different range of downhole conditions, to ensure the stability of the curvature interval against fracture during further well drilling, while reducing the time and cost of creating an artificial bottom.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе создания направления для бурового снаряда в скважине, включающем образование в интервале искривления искусственного забоя из вяжущих материалов и его последующее разбуривание, искусственный забой формируют путем установки в скважине вдоль интервала искривления полой трубы, выполненной из диамагнитного материала с прочностью выше прочности окружающих горных пород, с последующим заполнением ее внутренней полости и окружающего снаружи пространства вяжущим материалом. This goal is achieved by the fact that in the known method of creating a direction for a drill in the well, including the formation in the interval of curvature of artificial bottom from cementitious materials and its subsequent drilling, artificial bottom is formed by installing in the well along the interval of curvature of a hollow pipe made of diamagnetic material with strength higher than the strength of the surrounding rocks, followed by filling its internal cavity and the surrounding space with cementitious material.

Благодаря предложенной совокупности операций при осуществлении заявляемого способа обеспечивается надежность и точность изменения траектории ствола скважины именно в заданном направлении и обеспечивается стойкость интервала искривления против разрушения при дальнейшем строительстве скважины. Due to the proposed set of operations in the implementation of the proposed method, the reliability and accuracy of changing the trajectory of the wellbore in a given direction is ensured and the stability of the curvature interval against fracture during further construction of the well is ensured.

Это достигается за счет следующего. При разбуривании искусственного забоя в предлагаемом способе формируется отклоняющая поверхность желобообразной формы, представляющая собой в поперечном сечении чередующиеся поверхности, а именно в центре - вяжущий материал, заполняющий внутреннее пространство трубы, далее концентрично расположенный разбуренный торец материала трубы, и далее также расположенный концентрично или эксцентрично слой вяжущего материала, окружающий трубу снаружи. Причем такое строение отклоняющей поверхности будет при любом зенитном и азимутальном направлении разбуривания. This is achieved by the following. When drilling artificial slaughter in the proposed method, a deflecting surface of a gutter-like shape is formed, which is alternating surfaces in cross section, namely in the center is a binder material filling the inner space of the pipe, then a concentrically located drilled end face of the pipe material, and then also a concentric or eccentric layer cementitious material surrounding the pipe outside. Moreover, such a structure of the deflecting surface will be for any zenith and azimuthal direction of drilling.

Благодаря тому, что основа отклоняющей поверхности образована из диамагнитной трубы, обладающей изотропией прочности (т.е. прочность равна во всех направлениях), то и отклоняющая поверхность будет обладать такими же свойствами, что обеспечит достижение указанных выше преимуществ. Due to the fact that the base of the deflecting surface is formed from a diamagnetic pipe having isotropy of strength (i.e., strength is equal in all directions), the deflecting surface will have the same properties, which will ensure the achievement of the above advantages.

К тому же выполнение полой трубы из диамагнитного материала полностью исключает влияние магнитных полей на геофизические приборы, в частности на инклинометры, что обеспечивает точность изменения направления ствола скважины. In addition, the implementation of a hollow pipe made of diamagnetic material completely eliminates the influence of magnetic fields on geophysical instruments, in particular on inclinometers, which ensures the accuracy of changing the direction of the wellbore.

А благодаря тому, что искусственный забой в предлагаемом способе имеет простую конструкцию и легко формируется в скважиннык условиях, обеспечивается сокращение затрат времени и средств на его 'создание по сравнению с известным способом. And due to the fact that the artificial slaughter in the proposed method has a simple structure and is easily formed in downhole conditions, a reduction in the time and money spent on its creation is achieved in comparison with the known method.

При реализации предлагаемого способа в промысловых условиях осуществляют следующие операции в нижеуказанной последовательности:
- на бурильных трубах с разъединителем спускают в скважину полую трубу, выполненную из диамагнитного материала, например из алюминия, титана и др., и устанавливают ее вдоль интервала искривления;
- производят отсоединение бурильных труб от трубы из диамагнитного материала и извлекают их из скважины;
- после формирования искусственного забоя производят его разбуривание в необходимом азимуте с необходимым зенитным углом забурочными компоновками с использованием забойного двигателя или роторной компоновки при произвольном ориентировании направления забуривания.When implementing the proposed method in the field, carry out the following operations in the following sequence:
- on drill pipes with a disconnector, a hollow pipe made of diamagnetic material, such as aluminum, titanium, etc., is lowered into the well and installed along the curvature interval;
- drill pipes are disconnected from the pipe from diamagnetic material and removed from the well;
- after the formation of artificial slaughter, it is drilled in the required azimuth with the necessary zenith angle by the drilling assembly using the downhole motor or rotary assembly with arbitrary orientation of the drilling direction.

Пример осуществления предлагаемого способа в промысловых условиях. An example implementation of the proposed method in the field.

Для реализации нового способа была выбрана скважина СГ-6, пробуренная на территории Западной Сибири глубиной 7502 м. Необходимость забуривання нового ствола возникла на глубине более 6400 м. Заданная интенсивность искривления составляла 1^o30' на 10 метров. Интервал искривления находился на глубине 6520 - 6544 м. Кривизна скважины до забуривания нового ствола в интервале 6520 - 6544 находилась в пределах 1^o09' - 1^o40'. Диаметр ствола скважины был близок к номинальному 215,9 мм. Разрез в интервале искривления был представлен переслаиванием триасовых аргиллитов, песчаников и алевролитов твердостью более 700 МПа. Температура в данном интервале составляла +180 - 185^oC, коэффициент аномальности давления превышал 1,8.To implement the new method, the SG-6 well was selected, drilled in the territory of Western Siberia with a depth of 7502 m. The need for a new well to be drilled arose at a depth of more than 6400 m. The specified curvature intensity was 1 ^o 30 'per 10 meters. The curvature interval was at a depth of 6520 - 6544 m. The curvature of the well before drilling a new wellbore in the interval 6520 - 6544 was in the range 1 ^o 09 '- 1 ^o 40'. The diameter of the wellbore was close to the nominal 215.9 mm. The section in the curvature interval was represented by the intercalation of Triassic mudstones, sandstones and siltstones with a hardness of more than 700 MPa. The temperature in this range was +180 - 185 ^o C, the coefficient of pressure anomaly exceeded 1.8.

На бурильных трубах с разъединителем спустили в скважину в интервал искривления алюминиевую трубу диаметром 147 мм длиной 50 м. Далее закачали в скважину в интервал искривления цементный раствор плотностью 2,2 кг/м³. Затем произвели отсоединение бурильных труб от алюминиевой трубы и извлекли их из скважины. После застывания цементного раствора сформировался искусственный забой в интервале искривления. Далее производили его разбуривание с помощью искривленной компоновки с применением двигателя Д-195 в произвольном азимутальном направлении.On drill pipes with a disconnector, an aluminum pipe with a diameter of 147 mm and a length of 50 m was lowered into the borehole in the bending interval. A cement mortar with a density of 2.2 kg / m ^{3 was then} pumped into the borehole in the bending interval. Then, the drill pipes were disconnected from the aluminum pipe and removed from the well. After the cement mortar hardened, an artificial bottom was formed in the curvature interval. Then it was drilled using a curved arrangement using the D-195 engine in an arbitrary azimuthal direction.

В процессе формирования отклоняющей поверхности и забуривания нового ствола осложнений не наблюдалось. Выход алюминиевой стружки прекратился после бурения первых 4 метров, что свидетельствовало об окончании формирования отклоняющей поверхности. В дальнейшем наблюдался выход шлама, представленного частицами окружающих горных пород. In the process of forming a deflecting surface and drilling a new trunk, no complications were observed. The output of aluminum chips ceased after drilling the first 4 meters, which indicated the end of the formation of the deflecting surface. Subsequently, the output of sludge represented by particles of the surrounding rocks was observed.

Траектория забуренного ствола представлена в таблице. The trajectory of the drilled trunk is presented in the table.

Данные, приведенные в таблице, показывают, что предлагаемый способ позволяет изменять траекторию ствола скважины с высокой надежностью и точностью, а именно, достигнутая интенсивность искривления (зенитный угол) составил 1^o28' на 10 м, что соответствует заданной.The data shown in the table show that the proposed method allows you to change the trajectory of the wellbore with high reliability and accuracy, namely, the achieved curvature intensity (zenith angle) was 1 ^o 28 'per 10 m, which corresponds to the specified.

В дальнейшем эта скважина была углублена до 7500 м и при проводке никаких осложнений в интервале искривления не наблюдалось. Subsequently, this well was deepened to 7,500 m and no complications were observed during the bending interval during drilling.

Claims

A method of creating a direction for a drill in a well, including the formation in the interval of curvature of artificial bottom from cementitious materials and its subsequent drilling, characterized in that the artificial bottom is formed by installing a hollow pipe made of diamagnetic material with a strength higher than the strength of others rocks, followed by filling its internal cavity and the surrounding space with cementitious material.