RU2256762C1 - Method for incompetent mud shale bed penetration during drilling operation - Google Patents

Method for incompetent mud shale bed penetration during drilling operation Download PDF

Info

Publication number
RU2256762C1
RU2256762C1 RU2003138213/03A RU2003138213A RU2256762C1 RU 2256762 C1 RU2256762 C1 RU 2256762C1 RU 2003138213/03 A RU2003138213/03 A RU 2003138213/03A RU 2003138213 A RU2003138213 A RU 2003138213A RU 2256762 C1 RU2256762 C1 RU 2256762C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
drilling
well
incompetent
mud shale
drill fluid
Prior art date
Application number
RU2003138213/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Ш.Ф. Тахаутдинов (RU)
Ш.Ф. Тахаутдинов
Н.Г. Ибрагимов (RU)
Н.Г. Ибрагимов
Т.Н. Бикчурин (RU)
Т.Н. Бикчурин
М.Н. Студенский (RU)
М.Н. Студенский
А.Я. Вакула (RU)
А.Я. Вакула
И.В. Гуськов (RU)
И.В. Гуськов
Р.Р. Бикбулатов (RU)
Р.Р. Бикбулатов
И.И. Кагарманов (RU)
И.И. Кагарманов
хметов А.Ш. Ша (RU)
А.Ш. Шаяхметов
Т.Х. Замалиев (RU)
Т.Х. Замалиев
С.А. Кашапов (RU)
С.А. Кашапов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Татнефть-Бурение" ООО "ТН-Бурение"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Татнефть-Бурение" ООО "ТН-Бурение" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Татнефть-Бурение" ООО "ТН-Бурение"
Priority to RU2003138213/03A priority Critical patent/RU2256762C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2256762C1 publication Critical patent/RU2256762C1/en

Links

Landscapes

  • Earth Drilling (AREA)

Abstract

FIELD: oil and gas well drilling, particularly to penetrate incompetent mud shale bed.
SUBSTANCE: method involves performing subdrilling by chisel within the boundaried of bed consisting of incompetent mud shale with the use of visco-plastic drill fluid circulating in annular well bore cavity. Drill fluid flow is within laminar regime. To provide guaranteed laminar drill fluid flow and, therefore, to provide penetration of above bed without well wall caving the selected flow rate of drill fluid Q is 20-30% less than critical flow rate Qcr corresponding to transition from laminar regime to turbulent one. The selected visco-plastic drill fluid must have minimal possible filtration efficiency.
EFFECT: prevent well erosion and well wall caving during incompetent mud shale bed drilling.

Description

Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин, а именно к способам предотвращения эрозионного разрушения и последующего образования каверн в стенках скважин при проходке бурением интервалов пласта с неустойчивыми глинистыми породами.The invention relates to the field of drilling oil and gas wells, and in particular to methods of preventing erosion destruction and subsequent formation of caverns in the walls of the wells when drilling intervals of the formation with unstable clay rocks.

Известно, что на устойчивость стенок скважины, сложенных глинистыми породами, оказывают влияние многие факторы [1], [2], такие как минералогический состав глин, физико-химические и реологические свойства бурового раствора, осмотические процессы, гидродинамические факторы давления столба промывочной жидкости.It is known that the stability of well walls composed of clay rocks is influenced by many factors [1], [2], such as clay mineralogy, physicochemical and rheological properties of the drilling fluid, osmotic processes, hydrodynamic pressure factors of the wash fluid column.

Нарушение устойчивости глинистых пород сопровождается, как известно, осложнениями ствола скважины, обвалами и кавернами. Наличие каверн особенно между нефтяными и водоносными пластами снижает качество их разобщения, является причиной притока воды при первичном освоении, а также причиной увеличения процента обводненности продукции пласта в процессе эксплуатации скважины. Каверны в основном образуются при проходке неустойчивых глинистых пород - глинистых сланцев верейского, тульского, бобриковского, кыновского, шашийского горизонтов за счет эрозионного разрушения турбулентным потоком промывочной жидкости. Они приводят к осложнениям - многократным проработкам ствола и прихватам бурильного инструмента. Так, при креплении скважины плотность цементного раствора в интервале каверн снижается с 1850 до 1300 кг/м3. Цементный камень из такого раствора не может служить надежной крепью затрубного канала. Это приводит к серьезным авариям в скважине сопровождающиеся смятием эксплуатационной колонны и ее прихватами, особенно в интервале кыновских глин.The violation of the stability of clay rocks is accompanied, as is known, by complications of the wellbore, collapses and caverns. The presence of caverns, especially between oil and aquifers, reduces the quality of their separation, is the reason for the influx of water during the initial development, as well as the reason for the increase in the percentage of water cut in the formation during the operation of the well. Caverns are mainly formed during the sinking of unstable clay rocks - shales of the Verey, Tula, Bobrikov, Kyn, and Shash horizons due to erosion destruction by a turbulent flow of washing fluid. They lead to complications - multiple studies of the trunk and sticking of the drilling tool. So, when attaching the well, the density of the cement in the cavity interval decreases from 1850 to 1300 kg / m 3 . Cement stone from such a solution cannot serve as a reliable support for the annular channel. This leads to serious accidents in the well accompanied by collapse of the production string and its sticking, especially in the interval of Kyn clay.

Известен способ бурения скважины с неустойчивыми глинистыми породами без кавернообразования [3], включающий углубление ствола скважины долотом в интервале пласта с неустойчивыми глинистыми породами с использованием вязкопластичной промывочной жидкости в ламинарном режиме течения в кольцевом канале ствола скважины.A known method of drilling wells with unstable clay rocks without caverning [3], including deepening the wellbore with a bit in the interval of the formation with unstable clay rocks using a viscoplastic flushing fluid in a laminar flow regime in the annular channel of the wellbore.

Известный способ по своей технической сущности и достигаемому результату более близок к предлагаемому и может быть принят в качестве прототипа.The known method in its technical essence and the achieved result is closer to the proposed one and can be adopted as a prototype.

Однако, как показывает практика бурения неустойчивых глинистых пород, критическую скорость Vкр, при котором происходит переход от ламинарного режима течения к турбулентному, трудно контролировать, а в ряде случаев невозможно, поскольку в сложных скважинных условиях происходит изменение пластической вязкости бурового раствора, динамического напряжения сдвига. Следовательно, при этом необходимо постоянно вносить коррективы с целью восстановления его реологических характеристик. Поэтому способ, описанный в прототипе, не обеспечивает гарантированный ламинарный режим течения в кольцевом канале скважины при проходке долотом упомянутого интервала пласта с неустойчивыми глинистыми породами.However, as the practice of drilling unstable clay rocks shows, the critical velocity V cr , at which the transition from the laminar flow regime to turbulent occurs, is difficult to control, and in some cases impossible, since in difficult borehole conditions there is a change in the plastic viscosity of the drilling fluid, dynamic shear stress . Therefore, it is necessary to constantly make adjustments in order to restore its rheological characteristics. Therefore, the method described in the prototype does not provide a guaranteed laminar flow regime in the annular channel of the well when a bit is drilled with the mentioned interval of the formation with unstable clay rocks.

В работе [3] отмечена возможность управления режимом течения, реологическими параметрами вязкопластичных буровых растворов при проходке неустойчивых глинистых пород при различных расходах промывочной жидкости и достижения ламинарного режима течения в кольцевом канале ствола скважины.In [3], it was noted that it is possible to control the flow regime, rheological parameters of viscoplastic drilling fluids during the passage of unstable clay rocks at various flow rates of flushing fluid, and to achieve a laminar flow regime in the annular channel of the wellbore.

Авторами в результате многолетних исследований разработана технология проходки интервалов неустойчивых глинистых пород бурением без кавернообразования при расходе промывочной жидкости, обеспечивающая гарантированный ламинарный режим течения.As a result of many years of research, the authors developed a technology for drilling intervals of unstable clay rocks by drilling without caverning at a flow rate of the flushing fluid, which ensures a guaranteed laminar flow regime.

Технической задачей настоящего изобретения является проходка бурением неустойчивых глинистых пород с промывкой ствола скважины с расходом промывочной жидкости, обеспечивающая гарантированный ламинарный режим течения вязкопластичного бурового раствора в кольцевом канале, следовательно, без кавернообразования, то есть без эрозионного разрушения стенок скважины и последующего образования там каверн.The technical task of the present invention is the drilling of unstable clay rocks with washing the wellbore with a flow of drilling fluid, providing a guaranteed laminar flow regime of a viscoplastic drilling fluid in the annular channel, therefore, without caverning, i.e. without erosive destruction of the borehole walls and subsequent formation of caverns there.

Поставленная задача решается описываемым способом, включающим углубление скважины долотом в интервале пласта с неустойчивыми глинистыми породами с использованием вязкопластичной промывочной жидкости в ламинарном режиме течения в кольцевом канале ствола скважины.The problem is solved by the described method, including deepening the well with a bit in the interval of the formation with unstable clay rocks using a viscoplastic flushing fluid in a laminar flow regime in the annular channel of the wellbore.

Новым является то, что для обеспечения гарантированного ламинарного режима течения в кольцевом канале ствола скважины, следовательно, и проходки долотом упомянутого выше интервала без кавернообразования расход (Q) промывочной жидкости выбирают на 20-30 % меньше критического расхода (Qкр), при котором происходит смена ламинарного режима к турбулентному, при этом вязкопластичную промывочную жидкость выбирают с минимально возможной фильтроотдачей. Таким образом,What is new is that to ensure a guaranteed laminar flow regime in the annular channel of the wellbore, and therefore, to drill a bit of the above-mentioned interval without caverning, the flow rate (Q) of the flushing fluid is chosen 20-30% less than the critical flow rate (Q cr ), at which change of the laminar regime to turbulent, while the viscoplastic washing liquid is chosen with the lowest possible filter recovery. Thus,

Q=0,8÷ 0,7 Qкр,Q = 0.8 ÷ 0.7 Q cr ,

где Q - расход промывочной жидкости, обеспечивающий гарантированный ламинарный режим течения в кольцевом канале скважины, л/с;where Q is the flow rate of the flushing fluid, providing a guaranteed laminar flow regime in the annular channel of the well, l / s;

Qkp - критический расход промывочной жидкости, при котором происходит смена ламинарного режима течения ее в турбулентный, л/с.Q kp is the critical flow rate of the flushing fluid at which the laminar flow regime changes to turbulent, l / s.

Известно, что критический расход (Qкр) промывочной жидкости определяют из следующего математического выражения:It is known that the critical flow rate (Q cr ) of the washing liquid is determined from the following mathematical expression:

Qкр=1000Vкр· F, (1)Q cr = 1000V cr · F, (1)

где Vkp - критическая скорость, соответствующая переходу от ламинарного режима к турбулентному, м/с;where V kp is the critical velocity corresponding to the transition from the laminar to turbulent regime, m / s;

F - площадь кольцевого канала, ствола скважины, м2.F is the area of the annular channel, the wellbore, m 2 .

Критическую скорость Vкр определяют из следующего выражения:The critical velocity V cr is determined from the following expression:

Vкр=η Rекр/ρ (dc-dt), (2)V cr = η Re cr / ρ (d c -d t ), (2)

гдеWhere

кр=7,3 Не0,58+2100, (3)Re cr = 7.3 Not 0.58 +2100, (3)

гдеWhere

Не=τ ° ρ d22, (4)He = τ ° ρ d 2 / η 2 , (4)

где d - гидравлический диаметр, м, d=dc-dt;where d is the hydraulic diameter, m, d = d c -d t ;

dc - диаметр долота (скв.), м;d c - bit diameter (wells), m;

dt - наружный диаметр трубы наддолотной компоновки, м;d t is the outer diameter of the over-bit pipe, m;

τ ° - динамическое напряжение сдвига, дПа;τ ° - dynamic shear stress, dPa;

η - пластическая вязкость, дПа· с;η — plastic viscosity, dPa · s;

ρ - плотность бурового раствора, кг/м3.ρ is the density of the drilling fluid, kg / m 3 .

Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.

Сначала ведут подготовительные работы, заключающиеся в том, что у пробуриваемой скважины выявляют интервалы неустойчивых глинистых пород разрабатываемой нефтяной или газовой залежи по ранее пробуренным скважинам или скважинам разведывательного бурения. Далее с учетом полученных данных приготавливают вязкопластичный полимерглинистый или полимерглинистомеловой буровой раствор (промывочную жидкость) с минимально возможной фильтроотдачей, с использованием солестойких полимеров, например, типа “Проестол 2540” или “Аккотрол S-622” и т. п., плотностью 1200-1400 кг/м3.First, preparatory work is carried out, namely, that at the drilled well, intervals of unstable clay rocks of the developed oil or gas reservoir are revealed from previously drilled wells or exploratory drilling wells. Then, taking into account the data obtained, a viscoplastic polymer clay or polymer clay clay drilling mud (flushing fluid) is prepared with the minimum possible filter recovery, using salt-resistant polymers, for example, Proestol 2540 or Accotrol S-622, etc., with a density of 1200-1400 kg / m 3 .

Затем с учетом реологических характеристик полученного бурового раствора, его плотности, площади кольцевого канала ствола скважины, как было отмечено выше по формуле (1) и с использованием формул (2), (3) и (4), определяют критический расход Qкр бурового раствора.Then, taking into account the rheological characteristics of the obtained drilling fluid, its density, the area of the annular channel of the wellbore, as noted above by the formula (1) and using formulas (2), (3) and (4), the critical flow rate Q cr of the drilling fluid is determined .

Согласно предлагаемому к защите патентом изобретению расход промывочной жидкости Q, обеспечивающий гарантированный ламинарный режим течения в кольцевом канале скважины при проходке интервала неустойчивых глинистых пород - глинистых сланцев, определится следующим образом:According to the invention proposed for protection by a patent, the flow rate of the washing fluid Q, which ensures a guaranteed laminar flow regime in the annular channel of the well when driving the interval of unstable clay rocks - shales, is determined as follows:

Q=0,8-0,7 Qкр, (5) Q = 0.8-0.7 Q cr , (5)

где Q - расход промывочной жидкости, обеспечивающий гарантированный ламинарный режим течения в кольцевом канале скважины, л/с;where Q is the flow rate of the flushing fluid, providing a guaranteed laminar flow regime in the annular channel of the well, l / s;

Qkp - критический расход промывочной жидкости, при котором происходит смена ламинарного режима течения ее в турбулентный, л/с.Q kp is the critical flow rate of the flushing fluid at which the laminar flow regime changes to turbulent, l / s.

В процессе бурения скважины на устье постоянно контролируют расход Q промывочной жидкости при помощи известных расходомеров на соответствие указанному выше равенству [5].In the process of drilling a well at the wellhead, the flow rate Q of the flushing fluid is constantly monitored using known flow meters for compliance with the above equality [5].

Способ испытывался в промысловых условиях при бурении скважин №№30406, 24686, 24755, 6943“3”, 26782“3”, 6300“3”, 2120“3”, при вскрытии кыновского горизонта.The method was tested in the field when drilling wells No. 30406, 24686, 24755, 6943 “3”, 26782 “3”, 6300 “3”, 2120 “3”, at the opening of the Kynovsky horizon.

Результаты испытаний показали высокую эффективность предлагаемой к защите патентом технологии. Проходка скважины в перечисленных интервалах неустойчивых глинистых пород осуществлялась без осложнений и кавернообразований.The test results showed the high efficiency of the technology proposed for patent protection. Well penetration in the listed intervals of unstable clay rocks was carried out without complications and cavern formation.

Технико-экономическое преимущество изобретения заключается в следующем.The technical and economic advantage of the invention is as follows.

Использование предлагаемого способа обеспечивает проходку интервалов неустойчивых глинистых пород бурением без кавернообразования, следовательно, и без осложнений и прихвата бурильного инструмента, что положительно отражается на показателях бурения. В конечном счете, исключение кавернообразования в стенках скважины приводит к повышению качества разобщения пластов, что исключает в свою очередь приток воды при первичном освоении скважины, уменьшает процент обводненности в процессе ее эксплуатации и исключает аварии, связанные со смятием эксплуатационной колонны, например, в интервале кыновских глин. Кроме того, сокращается расход цемента при цементировании эксплуатационной колонны.Using the proposed method provides the drilling intervals of unstable clay rocks by drilling without caverning, therefore, without complications and sticking of the drilling tool, which positively affects the drilling performance. Ultimately, the exclusion of cavity formation in the walls of the well leads to an increase in the quality of formation separation, which in turn eliminates the influx of water during the initial development of the well, reduces the percentage of water cut during operation and eliminates accidents associated with crushing of the production string, for example, in the Kynov clay. In addition, cement consumption is reduced when cementing a production casing.

Источники информацииSources of information

1. Книга Михеева В.Л. “Технологические свойства буровых растворов”, М., Недра, 1979 г.1. The book of Mikheev VL “Technological properties of drilling fluids”, M., Nedra, 1979

2. Журнал “Нефтяное хозяйство”, № 12, 2000 г., стр. 128-132, статья Т.Н.Бикчурина, И.Г.Юсупова и Р.С.Габидуллина и др. “Исследование технико-технологических факторов, определяющих устойчивость кыновских аргелитов при бурении скважин”.2. The journal “Oil industry”, No. 12, 2000, pp. 128-132, article by T. N. Bikchurin, I. G. Yusupov and R. S. Gabidullin and others. “Study of technical and technological factors determining the stability of the Kynovsky argelites during well drilling. ”

3. Журнал “Нефтяное хозяйство”, №4, 2001 г., стр. 26, статья Т.Н.Бикчурина, И.Г.Юсупова и Р.С.Габидуллина “Исследование влияния различных факторов на режим течения бурового раствора по кольцевому каналу ствола скважины” [прототип].3. The journal “Oil industry”, No. 4, 2001, p. 26, article by T. N. Bikchurin, I. G. Yusupov and R. S. Gabidullin “Study of the influence of various factors on the mode of flow of the drilling fluid through the annular channel the borehole ”[prototype].

Claims (1)

Способ проходки неустойчивых глинистых пород при бурении нефтяных и газовых скважин, например глинистых сланцев, включающий углубление скважины долотом в интервале пласта с неустойчивыми глинистыми породами с использованием вязкопластичной промывочной жидкости в ламинарном режиме течения в кольцевом канале ствола скважины, отличающийся тем, что, для обеспечения гарантированного ламинарного режима течения в кольцевом канале ствола скважины, следовательно и проходки долотом упомянутого выше интервала без кавернообразования, расход (Q) промывочной жидкости выбирают на 20÷30 % меньше критического расхода (Qкр), при котором происходит смена ламинарного режима к турбулентному, при этом вязкопластичную промывочную жидкость выбирают с минимально возможной фильтроотдачей.A method of driving unstable clay rocks while drilling oil and gas wells, for example shale, comprising deepening a well with a bit in the interval of a formation with unstable clay rocks using a viscoplastic flushing fluid in a laminar flow regime in the annular channel of the wellbore, characterized in that, to ensure guaranteed laminar flow regime in the annular channel of the wellbore, and therefore, with a bit of the aforementioned interval without drilling, (Q) the washing liquid is chosen 20 ÷ 30% less than the critical flow rate (Q cr ), at which the laminar regime changes to turbulent, while the visco-plastic washing liquid is chosen with the lowest possible filter recovery.
RU2003138213/03A 2003-12-31 2003-12-31 Method for incompetent mud shale bed penetration during drilling operation RU2256762C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003138213/03A RU2256762C1 (en) 2003-12-31 2003-12-31 Method for incompetent mud shale bed penetration during drilling operation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003138213/03A RU2256762C1 (en) 2003-12-31 2003-12-31 Method for incompetent mud shale bed penetration during drilling operation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2256762C1 true RU2256762C1 (en) 2005-07-20

Family

ID=35842594

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003138213/03A RU2256762C1 (en) 2003-12-31 2003-12-31 Method for incompetent mud shale bed penetration during drilling operation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2256762C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2474667C1 (en) * 2012-04-19 2013-02-10 Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина Well construction method
RU2494214C1 (en) * 2012-11-02 2013-09-27 Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина Method for well construction
RU2524089C1 (en) * 2013-08-05 2014-07-27 Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина Construction of oil production well

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
БИКЧУРИН Т.Н. и др. Исследование влияния различных факторов на режим течения бурового раствора по кольцевому каналу ствола скважины. Нефтяное хозяйство. № 4, 2001, с. 26. *
БИКЧУРИН Т.Н. и др. Исследование технико-экономических факторов, определяющих устойчивость кыновских аргелитов при бурении скважин. Нефтяное хозяйство. № 12, 2000, с. 128-132. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2474667C1 (en) * 2012-04-19 2013-02-10 Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина Well construction method
RU2494214C1 (en) * 2012-11-02 2013-09-27 Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина Method for well construction
RU2524089C1 (en) * 2013-08-05 2014-07-27 Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина Construction of oil production well

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2439274C1 (en) Well construction method
US7066284B2 (en) Method and apparatus for a monodiameter wellbore, monodiameter casing, monobore, and/or monowell
US6959773B2 (en) Method for drilling and completing boreholes with electro-rheological fluids
EP2178999B1 (en) Method for controlling loss of drilling fluid
RU2494214C1 (en) Method for well construction
NO302968B1 (en) Procedure for cleaning a borehole
CN109783982A (en) A kind of analysis method of condensate gas well yield decrease reason
RU2256762C1 (en) Method for incompetent mud shale bed penetration during drilling operation
CA1218052A (en) Method for improving cuttings transport in deviated wells
CN111535747B (en) Method for preventing leakage of casing under drilling narrow window
US3299952A (en) Use of viscoelastic liquids for cementing wells in subterranean formations
Redrovan et al. Development of technology for increasing well completion during drilling in the abnormal reservoir pressures intervals
RU2411336C1 (en) Procedure for well construction
RU2524089C1 (en) Construction of oil production well
CN109983200B (en) Method for detecting position (variable) of crack in well
RU2775849C1 (en) Method for increasing tightness of annular space of oil and gas wells (options)
RU2474667C1 (en) Well construction method
RU2710050C1 (en) Method of development of complex deposits with low reservoir pressure and temperature
RU2146690C1 (en) Method of well drilling
Khokhar et al. Is Fluidic Oscillator a Game Changer in Improving Well Productivity? An Analysis with Case Studies
EP3969721A1 (en) Method of increasing well bottomhole resistance to destruction
UA77459U (en) Method for deepening oil well borehole

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20070101