RU2320843C1 - Method for well with remote bottom construction - Google Patents

Method for well with remote bottom construction Download PDF

Info

Publication number
RU2320843C1
RU2320843C1 RU2006145628/03A RU2006145628A RU2320843C1 RU 2320843 C1 RU2320843 C1 RU 2320843C1 RU 2006145628/03 A RU2006145628/03 A RU 2006145628/03A RU 2006145628 A RU2006145628 A RU 2006145628A RU 2320843 C1 RU2320843 C1 RU 2320843C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
horizontal direction
pipe
section
central
drill string
Prior art date
Application number
RU2006145628/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Владимирович Кульчицкий (RU)
Валерий Владимирович Кульчицкий
Дмитрий В чеславович Гришин (RU)
Дмитрий Вячеславович Гришин
Original Assignee
Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Российский государственный университет нефти и газа им. И.М. Губкина
Валерий Владимирович Кульчицкий
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 Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Российский государственный университет нефти и газа им. И.М. Губкина, Валерий Владимирович Кульчицкий filed Critical Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Российский государственный университет нефти и газа им. И.М. Губкина
Priority to RU2006145628/03A priority Critical patent/RU2320843C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2320843C1 publication Critical patent/RU2320843C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Earth Drilling (AREA)

Abstract

FIELD: well drilling, particularly to drill inclined, near-horizontal and horizontal wells having bottoms spaced tens of kilometers therefrom and located under water conservation zone, river or shelf water.
SUBSTANCE: method involves forming prospect-hole spaced admissible distance from shore line; installing curvilinear part of horizontal conductor in design azimuth in prospect-hole; drilling horizontal well bore from prospect-hole by trench or thenchless method so that the horizontal well bore is located near ground surface and/or water area bottom; pulling through or laying welded large-diameter pipe strings into horizontal well bore to provide horizontal conductor, wherein the pipe string terminates in end curved downwards through zenith angle and used as additional pipeline for produced liquid and/or gaseous hydrocarbon transportation. Well is drilled from under horizontal conductor bottom with the use of drilling string assembly. Drilling string is installed in horizontal conductor and includes initial drilling string section, central one and terminal one. Initial and central drilling string sections are rigidly connected with each other and include central pipe coaxial relatively inner pipe. Central section additionally has outer pipe. End section comprises inner pipe and mud pipe telescopically connected with outer pipe of central section. Hole annuity defined by mud pipe of end section and horizontal conductor, outer pipe of central section and horizontal conductor and central pipe of initial section and horizontal conductor, is filled with liquid having predetermined density. Hole annuity between central and outer pipes of central sections is filled with air or gas. Drilling string assembly is prepared at well head from drilling rig in the following order: rock-cutting tool, bottomhole drive, telemetering system, end, central and initial drilling string assembly sections.
EFFECT: possibility to create horizontal well bore of maximal possible length in rock having any strength, including unstable and liable to keyseating and caving one due to minimized load necessary to overcome drilling string movement resistance force.
5 dwg

Description

Изобретение относится к области бурения наклонно направленных, субгоризонтальных, горизонтальных скважин преимущественно с отдалением забоя на десятки километров под водоохранную зону на суше, акватории рек и шельфа, в том числе в условиях Арктического шельфа.The invention relates to the field of drilling directional, subhorizontal, horizontal wells, mainly with a bottom distance of tens of kilometers under the water protection zone on land, river and shelf, including in the Arctic shelf.

Известен способ строительства скважин с горизонтальным направлением посредством колонны бурильных труб, состоящей из отдельных бурильных труб с бурильными замками на концах, соединяющимися между собой (Справочник инженера по бурению под редакцией В.И.Мищевича, Н.А.Сидорова. - М. 1973. Недра. Том 1. С.518).A known method of constructing wells with a horizontal direction by means of a drill pipe string consisting of separate drill pipes with drill joints at the ends interconnected (Handbook of a drilling engineer edited by V.I. Mishchevich, N. A. Sidorov. - M. 1973. Subsoil, Volume 1. S.518).

Недостатком указанного способа является большой вес колонны бурильных труб, в том числе из-за наличия замковых соединений, а поскольку в субгоризонтальном или горизонтальном стволе ее вес направлен на нижнюю стенку скважины, возникают силы трения, препятствующие перемещению бурильного инструмента, что приводит к ограничению протяженности горизонтального участка скважины.The disadvantage of this method is the large weight of the drill pipe string, including due to the presence of tool joints, and since its weight is directed to the bottom wall of the borehole or horizontal borehole, frictional forces arise that impede the movement of the drilling tool, which limits the length of the horizontal section of the well.

Из известных способов наиболее близким к предлагаемому является способ бурения скважины на отдаленные месторождения, расположенные под акваторией, заключающийся в создании шахтного направления в непосредственной близости от береговой линии и проводки субгоризонтального ствола путем бурения с горизонтально установленного бурового станка при горизонтальной сборке колонны бурильных труб (см. патент US №3840079, Е21В 7/04, 1974).Of the known methods, the closest to the proposed one is a method of drilling a well to remote fields located under the water area, which consists in creating a mine direction in the immediate vicinity of the coastline and drilling a subhorizontal shaft by drilling from a horizontally installed drilling rig during horizontal assembly of a drill pipe string (see US patent No. 3840079, E21B 7/04, 1974).

Недостатком известного способа является то, что строительство всей протяженности ствола скважины, включая субгоризонтальный участок, осуществляется традиционным способом разрушения горных пород, что приводит к существенным затратам времени и средств, одновременно повышая вероятность осложнений и аварий. Кроме того, отдаление забоя при данном способе ограничено грузоподъемностью буровой установки и прочностью колонны бурильных труб.The disadvantage of this method is that the construction of the entire length of the wellbore, including the subhorizontal section, is carried out by the traditional method of rock destruction, which leads to a significant investment of time and money, while increasing the likelihood of complications and accidents. In addition, the distance to the bottom with this method is limited by the capacity of the drilling rig and the strength of the drill pipe string.

Задачей предлагаемого изобретения является создание способа строительства скважины с отдаленным забоем, обеспечивающего формирование горизонтального ствола скважины максимально допустимой протяженности в породах любой прочности, в том числе неустойчивых, склонных к желобо- и обвалообразованию, за счет минимизации нагрузки на преодоление сил сопротивления движению колонны бурильных труб.The objective of the invention is to provide a method for constructing a well with a distant bottom hole, ensuring the formation of a horizontal wellbore of the maximum permissible length in rocks of any strength, including unstable, prone to trench and collapse formation, by minimizing the load on overcoming the resistance to movement of the drill pipe string.

Поставленная задача достигается тем, что способ строительства скважины с отдаленным забоем, преимущественно при разработке нефтегазовых месторождений, расположенных под водоохранной зоной и/или акваторией арктического шельфа, заключается в сооружении на допустимом расстоянии от береговой линии шурфа с установкой в нем искривленного участка начала горизонтального направления в проектном азимуте, с последующей проводкой частично или полностью траншейным и/или бестраншейным методом в непосредственной близости от поверхности земли и/или дна акватории горизонтального участка ствола скважины, с протаскиванием и/или укладкой в нем предварительно сваренных в плети труб большого диаметра, образующих горизонтальное направление, заканчивающихся искривленным вниз на заданный зенитный угол окончанием, выполняющим дополнительную функцию трубопровода для транспортировки добываемых жидких и/или газообразных углеводородов, причем процесс бурения скважины из-под башмака горизонтального направления осуществляют посредством компоновки бурильной колонны, устанавливаемой в горизонтальном направлении, состоящей из сообщающихся между собой посредством внутренней трубы с промывочным каналом начальной секции бурильной колонны, центральной секции бурильной колонны, установленной с возможностью плавучести и регулирования ее положения в горизонтальном направлении и концевой секции бурильной колонны, опирающейся на башмак горизонтального направления, при этом начальная и центральная секции жестко связаны между собой и включают коаксиально установленные относительно внутренней трубы среднюю трубу с образованием между ними межтрубного промывочного канала для обратной промывки, центральная секция дополнительно содержит между горизонтальным направлением и средней трубой наружную трубу с образованием между последними межтрубного пространства, концевая секция включает внутреннюю трубу и внешнюю шламовую трубу, телескопически соединенную с наружной трубой центральной секции, причем межтрубное пространство, образованное шламовой трубой концевой секции и горизонтальным направлением, наружной трубой центральной секции и горизонтальным направлением и средней трубой начальной секции и горизонтальным направлением, заполняют жидкостью с заданной плотностью, а межтрубное пространство между средней и наружной трубами центральной секции заполняют воздухом или газом, при этом сборку компоновки бурильной колонны производят на устье с буровой установки в следующей последовательности: породоразрушающий инструмент, забойный двигатель, телеметрическая система, концевая LKC, центральная LЦС и начальная секции LHCmin компоновки бурильной колонны, длины которых определяют исходя из следующих выражений:The problem is achieved in that the method of constructing a well with a remote bottom hole, mainly when developing oil and gas fields located under the water protection zone and / or the water area of the Arctic shelf, consists in constructing a pit at an acceptable distance from the shoreline with installing a curved section of the beginning of the horizontal direction in design azimuth, followed by partially or completely trenching and / or trenchless methods in the immediate vicinity of the earth’s surface and / or the bottom of the water area of the horizontal section of the wellbore, with the dragging and / or laying of large diameter pipes pre-welded in a whip, forming a horizontal direction, ending with a bent downward to a predetermined zenith angle, performing the additional function of a pipeline for transporting produced liquid and / or gaseous hydrocarbons moreover, the process of drilling a well from under the shoe of the horizontal direction is carried out by means of the layout of the drill string, installed in horizontal direction, consisting of communicating with each other by means of an internal pipe with a flushing channel of the initial section of the drill string, the central section of the drill string, mounted with the possibility of buoyancy and regulation of its position in the horizontal direction and the end section of the drill string, based on the shoe horizontal direction, while the initial and the central section are rigidly interconnected and include a middle pipe coaxially mounted relative to the inner pipe between the annular flushing channels for backwashing, the central section additionally contains between the horizontal direction and the middle pipe an outer pipe with the formation between the latter of the annular space, the end section includes an inner pipe and an external slurry pipe telescopically connected to the outer pipe of the central section, and the annular space formed by a slurry pipe of the end section and a horizontal direction, an outer pipe of the central section and a horizontal the board and the middle pipe of the initial section and the horizontal direction, fill with fluid with a given density, and the annular space between the middle and outer pipes of the central section is filled with air or gas, while the assembly of the drill string is carried out at the mouth of the drilling rig in the following sequence: rock cutting tool, downhole motor, telemetry system, end L KC , central L CA and the initial section L HCmin drill string layout, the lengths of which are determined based on the following expressions:

LКС≥LСКВ+LИГН-2,L COP ≥L SLE + L IGN-2 ,

где: LKC - длина концевой секции бурильной колонны от башмака горизонтального направления до окончания центральной секции бурильной колонны, LСКВ - максимально возможная длина ствола скважин от башмака горизонтального направления до проектного забоя в продуктивном пласте, LИГН-2 - длина искривленного окончания горизонтального направления;where: L KC is the length of the end section of the drill string from the shoe of the horizontal direction to the end of the central section of the drill string, L SLE is the maximum possible length of the wellbore from the shoe of the horizontal direction to the design bottom in the reservoir, L IGN-2 is the length of the curved end of the horizontal direction ;

LЦС=LК-LИГН-1-LИГН-2-2·LСКВ,L CA = L K -L IGN-1 -L IGN-2 -2 · L SLE ,

где: LЦС - длина центральной секции бурильной колонны, LK - длина компоновки бурильной колонны от устья до проектного забоя в продуктивном пласте, LИГН-1 - длина искривленного начала горизонтального направления;where: L CS - the length of the Central section of the drill string, L K - the length of the layout of the drill string from the mouth to the design bottom in the reservoir, L IGN-1 - the length of the curved beginning of the horizontal direction;

LHCmin≥LИГН-1, а максимальная длина: LHCmax=LИГН-1+LСКВ.L HCmin ≥L IGN-1 , and the maximum length: L HCmax = L IGN-1 + L SLE .

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 показана компоновка бурильной колонны в скважине с горизонтальным направлением; на фиг.2 показано вертикальное сечение по А-А начальной секции; на фиг.3 показано вертикальное сечение по Б-Б центральной секции; на фиг.4 показано вертикальное сечение по В-В конечной секции; на фиг.5 показан разрез центральной секции бурильной колонны и эпюра распределения действующих на нее сил.The invention is illustrated by drawings. Figure 1 shows the layout of the drill string in the well with a horizontal direction; figure 2 shows a vertical section along aa of the initial section; figure 3 shows a vertical section along BB of the Central section; figure 4 shows a vertical section along BB of the final section; figure 5 shows a section of the Central section of the drill string and the diagram of the distribution of the forces acting on it.

На фиг.1-5 приняты следующие обозначения: береговая линия - 1, шурф - 2, искривленный участок 3 начала горизонтального направления 4, поверхность земли - 5, акватория - 6, окончание 7 горизонтального направления 4, башмак горизонтального направления - 8, внутренняя труба - 9, прямой промывочный канал - 10, начальная секция 11 компоновки бурильной колоны, центральная секция 12 компоновки бурильной колонны (архимедова колонна), концевая секция компоновки бурильной колонны - 13, средняя труба - 14, межтрубный промывочный канал для обратной промывки - 15, наружная труба - 16, межтрубное пространство - 17, заполненное газом, шламовая труба - 18, межтрубное пространство - 19, заполненное жидкостью, сальниковое уплотнение - 20, буровая установка - 21, устье - 22, породоразрушающий инструмент - 23, забойный двигатель - 24, телеметрическая система - 25, продуктивный пласт - 26.In Figs. 1-5, the following designations are adopted: coastline - 1, pit - 2, curved section 3 of the beginning of the horizontal direction 4, the surface of the earth - 5, the water area - 6, the end 7 of the horizontal direction 4, the shoe of the horizontal direction - 8, the inner pipe - 9, direct flushing channel - 10, the initial section 11 of the drill string assembly, the central section 12 of the drill string assembly (Archimedean string), the end section of the drill string assembly - 13, the middle pipe - 14, the annular flushing channel for backwash - 15, the outer pipe - 16, annular space - 17 filled with gas, slurry pipe - 18, annular space - 19, filled with liquid, stuffing box packing - 20, drilling rig - 21, mouth - 22, rock cutting tool - 23, downhole motor - 24, telemetric system - 25, reservoir - 26.

Предлагаемый способ строительства скважины с горизонтальным направлением осуществляется следующим образом.The proposed method of constructing a well with a horizontal direction is as follows.

После сооружения на допустимом расстоянии от водоохраной или береговой линии 1 шурфа 2 в нем устанавливают в проектном азимуте искривленный участок 3 начала горизонтального направления 4, укладывают частично или полностью, траншейным и/или бестраншейным способом в непосредственной близости от поверхности земли 5 и/или дна акватории 6, с протаскиванием и/или укладкой предварительно сваренных в плети труб большого диаметра горизонтального направления 4, заканчивающегося искривленным вниз на заданный зенитный угол α окончанием 7 горизонтального направления 4 и впоследствии выполняющим функции трубопровода для транспортировки добываемых жидких и/или газообразных углеводородов. Причем процесс бурения скважины из-под башмака 8 горизонтального направления 4 осуществляют посредством компоновки бурильной колонны, устанавливаемой в горизонтальном направлении 4, состоящей из сообщающихся между собой посредством внутренней трубы 9 с промывочным каналом 10 начальной секции 11 бурильной колонны, центральной секции (архимедовой колонны) 12, установленной с возможностью плавучести и регулирования ее положения относительно верхней или нижней стенок горизонтального направления 4, и концевой секции 13 бурильной колонны, опирающейся на башмак 8 горизонтального направления 4. Начальная секция 11 жестко соединена с началом центральной секции (архимедовой колонны) 12, при этом обе указанные секции включают коаксиально установленную относительно внутренней трубы 9 среднюю трубу 14 с образованием между ними межтрубного промывочного канала 15 для обратной промывки и выноса шлама с забоя скважины. Центральная секция 12 дополнительно содержит наружную трубу 16 с образованием со средней трубой 14 межтрубного пространства 17. Концевая секция 13 включает внутреннюю трубу 9 и шламовую трубу 18, телескопически соединенную с наружной трубой 16. Шламовая труба 18 обеспечивает обратную промывку и вынос шлама с забоя при изменяющейся длине LКС - концевой секции 13. Межтрубное пространство 19, образованное шламовой трубой 18 концевой секции 13 и горизонтальным направлением 4, наружной трубой 16 архимедовой колонны 12 и горизонтальным направлением 4 и средней трубой 14 начальной секции 11 и горизонтальным направлением 4, заполняют жидкостью с заданной плотностью для обеспечения плавучести архимедовой колонны 12. Межтрубное пространство 17 между средней 14 и наружной 16 трубами архимедовой колонны 12 заполняют воздухом или газом. Для обеспечения герметичности соединения между началом шламовой трубы 18 и окончанием наружной трубы 16 архимедовой колонны 12 установлены сальниковые уплотнения 20.After the construction of a pit 2 at an acceptable distance from the water protection or shoreline 1, a curved section 3 of the beginning of the horizontal direction 4 is installed in it in the design azimuth, partially or completely, laid in a trench and / or trenchless manner in close proximity to the surface of the earth 5 and / or the bottom of the water area 6, with pulling and / or laying pre-welded pipes of large diameter horizontal direction 4 ending in a horizontal angle curved downward to a predetermined zenith angle α with the end 7 horizontal direction 4 and subsequently acting as a pipeline for transporting produced liquid and / or gaseous hydrocarbons. Moreover, the drilling process from under the shoe 8 of the horizontal direction 4 is carried out by means of a drill string arrangement installed in the horizontal direction 4, consisting of interconnected by means of the inner pipe 9 with the flushing channel 10 of the initial section 11 of the drill string, the central section (Archimedean string) 12 installed with the possibility of buoyancy and regulation of its position relative to the upper or lower walls of the horizontal direction 4, and the end section 13 of the drill string, support extending to the shoe 8 of horizontal direction 4. The initial section 11 is rigidly connected to the beginning of the central section (Archimedean column) 12, while both of these sections include a middle pipe 14 coaxially mounted relative to the inner pipe 9 with the formation of an annular washing channel 15 between them for backwashing and removal of sludge from the bottom of the well. The central section 12 further comprises an outer pipe 16 with the formation of an annular space 17 with the middle pipe 14. The end section 13 includes an inner pipe 9 and a slurry pipe 18 telescopically connected to the outer pipe 16. The slurry pipe 18 provides backwash and removal of slurry from the bottom while changing the length L KS - end section 13. The annular space 19 formed by a slurry pipe 18 of the end section 13 and the horizontal direction 4, the outer pipe 16 of the Archimedean column 12 and the horizontal direction 4 and the middle her pipe 14 of the initial section 11 and the horizontal direction 4, is filled with liquid with a given density to ensure buoyancy of the Archimedean column 12. The annular space 17 between the middle 14 and the outer 16 pipes of the Archimedean column 12 is filled with air or gas. To ensure the tightness of the connection between the beginning of the slurry pipe 18 and the end of the outer pipe 16 of the Archimedean column 12, stuffing box seals 20 are installed.

При этом сборку компоновки бурильной колонны производят с буровой установки 21 на устье 22 в следующей последовательности: породоразрушающий инструмент 23, забойный двигатель 24 (при роторном бурении не устанавливается), телеметрическая система 25, концевая секция 13 бурильной колонны, длина которых определяется следующим выражением:In this case, the assembly of the drill string assembly is carried out from the drilling rig 21 at the wellhead 22 in the following sequence: rock cutting tool 23, downhole motor 24 (cannot be installed during rotary drilling), telemetry system 25, end section 13 of the drill string, the length of which is determined by the following expression:

LКС≥LСКВ+LИГН-2,L COP ≥L SLE + L IGN-2 ,

где LКС - длина концевой секции 13 бурильной колонны от башмака 8 горизонтального направления 4 до окончания архимедовой колонны 12, LСКВ - максимально возможная длина ствола скважин от башмака 8 горизонтального направления 4 до проектного забоя в продуктивном пласте 26, LИГН-2 - длина искривленного окончания 7 горизонтального направления 4;where L KS is the length of the end section 13 of the drill string from the shoe 8 of the horizontal direction 4 to the end of the Archimedean string 12, L SCR is the maximum possible length of the wellbore from the shoe 8 of the horizontal direction 4 to the design bottom in the reservoir 26, L IGN-2 is the length curved end 7 of the horizontal direction 4;

архимедова колонна 12, длина которой определяется следующим выражением:Archimedean column 12, the length of which is determined by the following expression:

LЦС=LК-LИГН-1-LИГН-2-2·LСКВ,L CA = L K -L IGN-1 -L IGN-2 -2 · L SLE ,

где LЦС - длина архимедовой колонны 12, LК - длина компоновки бурильной колонны от устья 22 до проектного забоя в продуктивном пласте 26, LИГН-1 - длина искривленного начала 3 горизонтального направления 4;where L CS - the length of the Archimedean string 12, L K - the length of the layout of the drill string from the mouth 22 to the design bottom in the reservoir 26, L IGN-1 - the length of the curved beginning 3 of the horizontal direction 4;

начальная секция 11 бурильной колонны, посредством которой наращивают компоновку бурильной колонны с устья 22, минимальная длина которой составляет: LHCmin≥LИГН-1, а максимальная длина: LHCmax=LИГН-1+LСКВ.the initial section of the drill string, through which build up the layout of the drill string from the mouth 22, the minimum length of which is: L HCmin ≥L IGN-1 , and the maximum length: L HCmax = L IGN-1 + L SLE .

Ниже приведен конкретный расчетный пример реализации предложенного способа.The following is a specific calculation example of the implementation of the proposed method.

Архимедова колонна 12 - наиболее жесткая секция бурильной колонны и для предупреждения появления дополнительных изгибающих усилий и, соответственно, сил сопротивления при ее движении налагаются следующие ограничения при ее сборке и эксплуатации: архимедова колона не должна располагаться в искривленном начале LИГН-1 и искривленном окончании LИГН-2 горизонтального направления 4. Например, при LK=50000 м, LИГН-1=1000 м, LИГН-2=500 м и LСКВ=3000 м:Archimedean column 12 is the most rigid section of the drill string and to prevent the appearance of additional bending forces and, accordingly, resistance forces during its movement, the following restrictions are imposed during its assembly and operation: the Archimedean column should not be located in the curved beginning L of IGN-1 and the curved end of L IGN-2 of horizontal direction 4. For example, at L K = 50,000 m, L IGN-1 = 1000 m, L IGN-2 = 500 m and L SLE = 3000 m:

- длина архимедовой колонны составляет- the length of the Archimedean column is

LЦС=LК-LИГН-1-LИГН-2-2·LСКВ=50000-1000-500-6000=42500 м;L CS = L K -L IGN-1 -L IGN-2 -2 · L SCR = 50000-1000-500-6000 = 42500 m;

- длина концевой секции бурильной колонны больше или равна- the length of the end section of the drill string is greater than or equal to

LКС≥LCKB+ LИГН-2≥3000+500≥3500 м;L COP ≥L CKB + L IGN-2 ≥3000 + 500≥3500 m;

- длина начальной секции бурильной колонны перед началом углубления ствола скважины ниже башмака горизонтального направления LHCmin=LИГН-1=1000 м, а после вскрытия продуктивного пласта и достижения максимальной глубины скважины LHCmax=LИГН-1+LCKB=1000+3000=4000 м.- the length of the initial section of the drill string before the deepening of the borehole below the horizontal shoe L HCmin = L IGN-1 = 1000 m, and after opening the reservoir and reaching the maximum well depth L HCmax = L IGN-1 + L CKB = 1000 + 3000 = 4000 m.

При сооружении скважины с горизонтальным направлением 4 более 80-90% длины компоновки бурильной колонны представляет архимедова колонна 12 с прямым промывочным каналом 10, заполненным очищенным буровым раствором плотностью ρр, межтрубным промывочным каналом 15, по которому выносится промывочная жидкость плотностью ρрШЛ с частицами шлама и межтрубным пространством 17, заполненным газом или воздухом, обеспечивающим плавучесть архимедовой колоны 12 в горизонтальном направление 4, межтрубное пространство 19 которого заполнено жидкостью плотностью ρвыт.When constructing a well with a horizontal direction of 4, more than 80-90% of the length of the drill string assembly is represented by an Archimedean string 12 with a direct flushing channel 10 filled with cleaned drilling fluid with a density of ρ r , an annular flushing channel 15, through which a flushing fluid with a density of ρ rSL with cuttings is discharged and annular space 17 filled with gas or air, ensuring buoyancy of the Archimedean column 12 in the horizontal direction 4, annular space 19 of which is densely filled with liquid Stu ρ stretch.

Условие расположения архимедовой колонны 12 в горизонтальном направлении 4 - равенство приведенного веса всех трех труб 9, 14 и 16 силе вытеснения архимедовой колонны 12, погруженной в жидкость плотностью ρвыт.Conditions location Archimedean column 12 in the horizontal direction 4 - equality reduced weight of the three pipes 9, 14 and 16 force displacement Archimedean column 12 immersed in liquid density ρ drawing.

Сила вытеснения при этом будет равна:The force of displacement in this case will be equal to:

Figure 00000002
Figure 00000002

гдеWhere

DЦСнар - наружный диаметр наружной трубы 16, м;D ЦСнар - outer diameter of the outer pipe 16, m;

ρвыт - плотность жидкости в межтрубном пространстве 19, кг/м3; stretching ρ - density of the fluid in the annulus 19, kg / m 3;

LЦС - длина центральной секции 12, м.L ЦС - length of the central section 12, m.

Вес конструкции центральной секции в рабочем состоянии равен:The weight of the design of the Central section in working condition is equal to:

Figure 00000003
Figure 00000003

где Fi - удельный вес среды (заполняющей жидкости, материала колонны), Н/м.where F i - the specific gravity of the medium (filling fluid, column material), N / m

Подставим (3) и (5) в условие плавучести колонны:We substitute (3) and (5) in the condition of buoyancy of the column:

Fвыт=Fтяж, тогдаF = F stretch cord then

Figure 00000004
Figure 00000004

Плавучесть архимедовой колонны регулируется плотностью жидкости ρвыт, находящейся снаружи. Для расчета этой плотности выразим ρвыт из (3):The buoyancy of the Archimedean column is governed by the density of the liquid ρ outward . To calculate this we express the density ρ of the drawing (3):

Figure 00000005
Figure 00000005

Таким образом, плавучесть колонны в жидкости зависит от материала и геометрических размеров колонн и жидкостей, с которыми колонны контактируют. Изменяя указанные параметры, можно регулировать положение архимедовой колонны 12 внутри горизонтального направления 4.Thus, the buoyancy of the columns in the liquid depends on the material and the geometric dimensions of the columns and the liquids with which the columns are in contact. By changing these parameters, you can adjust the position of the Archimedean column 12 within the horizontal direction 4.

Во время спуска колонны в скважину с горизонтальным направлением 4 длиной несколько десятков километров необходимо оценивать нагрузку преодоления сил сопротивления движению компоновки бурильной колонны.During the descent of the string into the well with a horizontal direction 4 several tens of kilometers long, it is necessary to evaluate the load of overcoming the resistance forces to the movement of the drill string assembly.

Для центральной секцииFor the central section

При условии нахождения колонны в плавающем состоянии (при отсутствии контакта колонны со стенками горизонтального направления) нужно оценить лишь силу трения поверхностей, составляющих кольцевое пространство с жидкостью, и оценить величину давления, необходимую для продвижения жидкости в кольцевом пространстве, т.е.Provided that the column is in a floating state (in the absence of contact of the column with the walls of the horizontal direction), it is only necessary to evaluate the friction force of the surfaces that make up the annular space with the liquid, and to evaluate the pressure required to move the liquid in the annular space, i.e.

Figure 00000006
Figure 00000006

где Q - расход жидкости, вытесняемой из скважины, м3/с;where Q is the flow rate of the fluid displaced from the well, m 3 / s;

L - длина скважины по стволу (длина отрезка колонны), м;L is the length of the well along the bore (the length of the column), m;

ρрШЛ - плотность жидкости в кольцевом пространстве, кг/м3;ρ rShL - fluid density in the annular space, kg / m 3 ;

η - вязкость жидкости, Па·с;η is the viscosity of the liquid, Pa · s;

τ0 - предельное напряжение сдвига, дПа;τ 0 - ultimate shear stress, dPa;

Dвнут - наружный диаметр внутренней колонны, м;D inner - outer diameter of the inner column, m;

Dср - диаметр средней колонны, м.D cf - diameter of the middle column, m

При спуске колонны с закрытым башмаком расход жидкости, вытесняемой из скважины, рассчитывается по формуле:When lowering the column with the shoe closed, the flow rate of the fluid displaced from the well is calculated by the formula:

Figure 00000007
Figure 00000007

При

Figure 00000008
перепишем (6):At
Figure 00000008
we rewrite (6):

Figure 00000009
Figure 00000009

где Uсп - скорость спуска колонны, м/с.where U sp - the descent speed of the column, m / s.

Подставляя (7) в (5), получим некоторое значение ΔР, преодоление которого в районе башмака спускаемой колонны необходимо для движения колонны со скоростью Uсп.Substituting (7) into (5), we obtain a certain value of ΔР, overcoming of which in the region of the shoe of the descent column is necessary for the movement of the column at a speed of U c .

Зная геометрию колонны, выразим давление, действующее со стороны башмака по линии движения колонны при ее спуске:Knowing the geometry of the column, we express the pressure acting from the side of the shoe along the line of movement of the column during its descent:

Figure 00000010
Figure 00000010

Таким образом, осевая нагрузка, необходимая для движения центральной секции, выражается какThus, the axial load required for the movement of the central section is expressed as

Figure 00000011
Figure 00000011

где ΔP=f(Q, L, ρвыт, η, τ0, Dнар, Dнапр) при

Figure 00000012
.where ΔP = f (Q, L, ρ drawing, η, τ 0, D NAR, D for example) with
Figure 00000012
.

Оценим силу, необходимую для подъема колонны труб длиной 42500 м в тангенциальном участке с α=80° и коэффициентом трения μ=0,4 (металл по породе).Let us estimate the force required for lifting a pipe string 42500 m long in a tangential section with α = 80 ° and a friction coefficient μ = 0.4 (metal by rock).

Нормальная составляющая веса колонны будет равна:The normal component of the weight of the column will be equal to:

Figure 00000013
Figure 00000013

Нормальная составляющая силы тренияThe normal component of the friction force

Figure 00000014
Figure 00000014

Осевая сила в проекции на нормальAxial force projected on normal

Figure 00000015
Figure 00000015

Вычислим плотность жидкости, в которой обеспечивается плавучесть концентрически расположенных стальных (ρМЕТвнутМЕТсрнар=7850 кг/м3) труб с Dвнут = 127 мм = 0,127 м с толщиной стенки Δ = 7 мм = 0,007 м, Dср = 194 мм = 0,194 м с Δ = 9 мм = 0,009 м и Dнар = 504 мм = 0,504 м с Δ = 10 мм = 0,01 м. Внутренняя колонна заполнена очищенным буровым раствором (ρр=1100 кг/м3), а внутреннее кольцевое пространство буровым раствором со шламом (ρрШЛ=1120 кг/м3). Весом воздуха в наружном кольцевом пространстве допустимо пренебречь:We calculate the density of the liquid in which the buoyancy of concentrically arranged steel pipes is ensuredMETvnut = ρ METav = ρ nar = 7850 kg / m 3 ) of pipes with D inner = 127 mm = 0.127 m with a wall thickness Δ = 7 mm = 0.007 m, D cf = 194 mm = 0.194 m with Δ = 9 mm = 0.009 m and D nar = 504 mm = 0.504 m with Δ = 10 mm = 0.01 m. The inner column is filled with cleaned drilling fluid (ρ p = 1100 kg / m 3 ) , and the inner annular space of the drilling fluid with sludge (ρ rShL = 1120 kg / m 3 ). It is permissible to neglect the weight of air in the outer annular space:

Figure 00000016
Figure 00000016

Вывод: При заданных параметрах архимедова колонна сохраняет свою плавучесть в слабоменирализованной воде.Conclusion: With the given parameters, the Archimedean column retains its buoyancy in weakly mineralized water.

Рассчитываем расход исходящей при спуске колонны жидкости. При этом примем, что колонна диаметром Dнар = 504 мм = 0,504 м движется равномерно со скоростью Uсп=0,2 м/с, тогдаWe calculate the flow rate of the liquid emanating during the descent of the column. In this case, we assume that the column with a diameter of D drug = 504 mm = 0.504 m moves uniformly with a speed of U sp = 0.2 m / s, then

Figure 00000017
Figure 00000017

Рассчитаем ΔP=f(Q, L, ρвып, η, τ0, Dнар, Dнапр) при следующих исходных данных: Q=598 л/с; LЦС=42500 м; ρвыт=1041 кг/м3; η=0,023 Па·с; τ0=10 дПа; Dнар=504 мм; Dнапр=1000 мм.We calculate ΔP = f (Q, L, ρ MY, η, τ 0, D NAR, D for example) with the following initial data: Q = 598 l / sec; L CA = 42500 m; stretching ρ = 1041 kg / m 3; η = 0.023 Pa · s; τ 0 = 10 dPa; D nar = 504 mm; D e.g. = 1000 mm.

По методике, изложенной в (Леонов Е.Г. Совершенствование технологии бурения на площади; учеб. пособие, ГАНГ им. И.М.Губкина. М.; 1993),According to the method described in (Leonov E.G. Improving the technology of drilling on the area; textbook, GANG named after IM Gubkin. M .; 1993),

ΔР=f(Q, L, ρвыт, η, τ0, Dнар, Dнапр)=4,16 МПа.? P = f (Q, L, ρ drawing, η, τ 0, D NAR, D voltage) = 4.16 MPa.

Вычислим осевую нагрузку, необходимую для движения указанной колонны труб со скоростью Uсп=3 м/с:We calculate the axial load necessary for the movement of the specified pipe string with a speed U c = 3 m / s:

Figure 00000018
Figure 00000018

Для численной оценки эффективности предлагаемого способа строительства скважин в сравнении с прототипом рассчитаем силу, необходимую для подъема колонны труб СБТ 140×9 длиной 42500 м в тангенциальном участке с α=80° и μ=0,4 (металл по породе):For a numerical evaluation of the effectiveness of the proposed method of well construction in comparison with the prototype, we calculate the force required to lift the pipe string SBT 140 × 9 with a length of 42500 m in a tangential section with α = 80 ° and μ = 0.4 (metal by rock):

Fосев"=(0,4·0,98+0,17)·m·g=4,55·106 Н=4550 кН.F axes " = (0.4 · 0.98 + 0.17) · m · g = 4.55 · 10 6 N = 4550 kN.

Вывод: Осевая нагрузка на крюке при подъеме колонны труб СБТ 140×9 длиной 42500 м в открытом стволе в тангенциальном участке с α=80° и μ=0,4 более чем в 5 раз выше нагрузки при подъеме архимедовой колонны 12.Conclusion: The axial load on the hook when lifting the pipe string SBT 140 × 9 with a length of 42500 m in the open trunk in a tangential section with α = 80 ° and μ = 0.4 is more than 5 times higher than the load when lifting the Archimedean column 12.

Предложенный способ строительства скважины в сравнении с традиционным бурением во много раз уменьшает объем работ, связанных с формированием ствола скважины в неустойчивых и твердых горных породах, существенно снижая нагрузку на преодоления сил сопротивления движению колонн бурильных труб, что позволяет многократно уменьшить грузоподъемность бурового станка для обеспечения вскрытия продуктивного пласта, отдаленного на десятки километров от устья.The proposed method of constructing a well in comparison with traditional drilling many times reduces the amount of work associated with the formation of a wellbore in unstable and solid rocks, significantly reducing the load on overcoming the resistance forces to the movement of the drill pipe string, which can significantly reduce the load capacity of the drilling rig to provide an opening productive layer, remote tens of kilometers from the mouth.

Claims (1)

Способ строительства скважины с отдаленным забоем, преимущественно при разработке нефтегазовых месторождений, расположенных под водоохранной зоной и/или акваторией арктического шельфа, заключающийся в сооружении на допустимом расстоянии от береговой линии шурфа с установкой в нем искривленного участка начала горизонтального направления в проектном азимуте, с последующей проводкой частично или полностью траншейным и/или бестраншейным методом в непосредственной близости от поверхности земли и/или дна акватории горизонтального участка ствола скважины, с протаскиванием и/или укладкой в нем предварительно сваренных в плети труб большого диаметра, образующих горизонтальное направление, заканчивающихся искривленным вниз на заданный зенитный угол окончанием, выполняющим дополнительную функцию трубопровода для транспортировки добываемых жидких и/или газообразных углеводородов, причем процесс бурения скважины из-под башмака горизонтального направления осуществляют посредством компоновки бурильной колонны, устанавливаемой в горизонтальном направлении, состоящей из сообщающихся между собой посредством внутренней трубы с промывочным каналом начальной секции бурильной колонны, центральной секции бурильной колонны, установленной с возможностью плавучести и регулирования ее положения в горизонтальном направлении, и концевой секции бурильной колонны, опирающейся на башмак горизонтального направления, при этом начальная и центральная секции жестко связаны между собой и включают коаксиально установленную относительно внутренней трубы среднюю трубу с образованием между ними межтрубного промывочного канала для обратной промывки, центральная секция дополнительно содержит между горизонтальным направлением и средней трубой наружную трубу с образованием между последними межтрубного пространства, концевая секция включает внутреннюю трубу и внешнюю шламовую трубу, телескопически соединенную с наружной трубой центральной секции, причем межтрубное пространство, образованное шламовой трубой концевой секции и горизонтальным направлением, наружной трубой центральной секции и горизонтальным направлением и средней трубой начальной секции и горизонтальным направлением, заполняют жидкостью с заданной плотностью, а межтрубное пространство между средней и наружной трубами центральной секции заполняют воздухом или газом, при этом сборку компоновки бурильной колонны производят на устье с буровой установки в следующей последовательности: породоразрушающий инструмент, забойный двигатель, телеметрическая система, концевая LКС, центральная LЦС и начальная секции LHCmin компоновки бурильной колонны, длины которых определяют, исходя из следующих выражений:A method of constructing a well with a remote bottom hole, mainly during the development of oil and gas fields located under the water protection zone and / or the water area of the Arctic shelf, which consists in constructing a pit at an acceptable distance from the shoreline with the installation of a curved section in it that begins the horizontal direction in the design azimuth, followed by wiring partially or completely with a trench and / or trenchless method in the immediate vicinity of the earth’s surface and / or the bottom of the horizontal water area the wellbore tissue, with the pulling and / or laying in it of large diameter pre-welded pipes in a whip, forming a horizontal direction, ending with a bent downward to a predetermined zenith angle, performing an additional function of the pipeline for transporting produced liquid and / or gaseous hydrocarbons, the drilling process wells from under the shoe of the horizontal direction are carried out by means of the layout of the drill string installed in the horizontal direction, consisting from the interconnected by means of an inner pipe with a flushing channel of the initial section of the drill string, the Central section of the drill string, installed with the possibility of buoyancy and regulation of its position in the horizontal direction, and the end section of the drill string, based on the shoe horizontal direction, while the initial and central sections are rigidly interconnected and include a middle pipe coaxially mounted relative to the inner pipe with the formation of an annular flushing between them channel for backwashing, the Central section additionally contains between the horizontal direction and the middle pipe an outer pipe with the formation between the last annular space, the end section includes an inner pipe and an external sludge pipe telescopically connected to the outer pipe of the Central section, and the annular space formed by a slurry pipe the end section and the horizontal direction, the outer tube of the central section and the horizontal direction and the middle pipe of the initial sections and horizontal direction, filled with fluid with a given density, and the annular space between the middle and outer pipes of the Central section is filled with air or gas, while the assembly of the drill string is carried out at the mouth of the rig in the following sequence: rock cutting tool, downhole motor, telemetry system , end L КС , central L ЦС and initial section L HCmin of the drill string assembly, the lengths of which are determined based on the following expressions: Lкс≥LСКВ+Lигн-2,L ks ≥L SLE + L ign-2 , где LКС - длина концевой секции бурильной колонны от башмака горизонтального направления до окончания центральной секции бурильной колонны;where L KS - the length of the end section of the drill string from the shoe horizontal direction to the end of the Central section of the drill string; LСКВ - максимально возможная длина ствола скважин от башмака горизонтального направления до проектного забоя в продуктивном пласте;L SLE - the maximum possible length of the wellbore from the shoe of the horizontal direction to the design bottom in the reservoir; LИГН-2 - длина искривленного окончания горизонтального направления;L IGN-2 - the length of the curved end of the horizontal direction; LЦС=LK-LИГН-1-LИГН-2-2·LСКВ,L CA = L K -L IGN-1 -L IGN-2 -2 · L SLE , где Lцс - длина центральной секции бурильной колонны;where L cs - the length of the Central section of the drill string; LK - длина компоновки бурильной колонны от устья до проектного забоя в продуктивном пласте;L K - the length of the layout of the drill string from the mouth to the design bottom in the reservoir; LИГН-1 - длина искривленного начала горизонтального направления;L IGN-1 - the length of the curved beginning of the horizontal direction; LHCmin≥LИГН-1,L HCmin ≥L Ign -1 , а максимальная длина: LHCmax=LИГН-1+LСКВ.and the maximum length: L HCmax = L IGN-1 + L SLE .
RU2006145628/03A 2006-12-22 2006-12-22 Method for well with remote bottom construction RU2320843C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006145628/03A RU2320843C1 (en) 2006-12-22 2006-12-22 Method for well with remote bottom construction

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006145628/03A RU2320843C1 (en) 2006-12-22 2006-12-22 Method for well with remote bottom construction

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2320843C1 true RU2320843C1 (en) 2008-03-27

Family

ID=39366326

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006145628/03A RU2320843C1 (en) 2006-12-22 2006-12-22 Method for well with remote bottom construction

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2320843C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2456426C1 (en) * 2011-02-07 2012-07-20 Открытое акционерное общество "Газпром" Construction method of multibranch well
CN112984213A (en) * 2021-02-10 2021-06-18 江西建工第一建筑有限责任公司 Trenchless directional drilling pipe laying construction method
RU2777859C1 (en) * 2021-08-25 2022-08-12 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром проектирование" Layout of a string of pipe for a well with a large deviation of the bottom from the vertical

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2456426C1 (en) * 2011-02-07 2012-07-20 Открытое акционерное общество "Газпром" Construction method of multibranch well
CN112984213A (en) * 2021-02-10 2021-06-18 江西建工第一建筑有限责任公司 Trenchless directional drilling pipe laying construction method
RU2777859C1 (en) * 2021-08-25 2022-08-12 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром проектирование" Layout of a string of pipe for a well with a large deviation of the bottom from the vertical

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7934563B2 (en) Inverted drainholes and the method for producing from inverted drainholes
US8122958B2 (en) Method and device for transferring signals within a well
US7677329B2 (en) Method and device for controlling drilling fluid pressure
US20080017416A1 (en) Method of drilling from a shaft for underground recovery of hydrocarbons
US6868913B2 (en) Apparatus and methods for installing casing in a borehole
BRPI0611197A2 (en) Apparatus and method for directing an open-ended conductive tube into the ground and well bottom assembly
US9163465B2 (en) System and method for drilling a well that extends for a large horizontal distance
RU2320843C1 (en) Method for well with remote bottom construction
US3610346A (en) Method for oriented emplacement of well casing to achieve directional drilling
AU2023223371A1 (en) System and method of using a thermoplastic casing in a wellbore
Dobson et al. Mining Technology Assists Oil Recovery from Wyoming Field
RU2330917C1 (en) Method of trenchless pipelining mainly under water barriers and protected areas
RU2295024C1 (en) Method for building wells with remote face
US597316A (en) Hydraulic well-boring machine
RU2159317C1 (en) Process of sinking and running of horizontal well
CN104533325A (en) Oil gas water well universal type positive cycle type high-efficiency inner bailing combination tool
US11685604B2 (en) Underground energy storage systems
Ammirante Innovative drilling technology
Yang Installation Methods of Offshore Oil-Gas Well Conductor
Alimdjanovna Drilling of gas and oil pipelines and its modern methods
Agarwal et al. Snake wells-a new approach to high dipping multi-layered thin reservoirs
Hauge An Introduction to Engineering challenges in Extended Reach Drilling (ERD) wells and a simulation study of the effect of varying hole size in a well section
RU2602257C2 (en) Method of constructing coastal multi-hole gas well for development of shelf deposit
Lombardi Improved methods of deep drilling in the Coalinga oil field, California
RU2263770C1 (en) Downhole equipment

Legal Events

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

Effective date: 20081223