RU2797175C1 - Method of well construction in complicated conditions - Google Patents
Method of well construction in complicated conditions Download PDFInfo
- Publication number
- RU2797175C1 RU2797175C1 RU2022110671A RU2022110671A RU2797175C1 RU 2797175 C1 RU2797175 C1 RU 2797175C1 RU 2022110671 A RU2022110671 A RU 2022110671A RU 2022110671 A RU2022110671 A RU 2022110671A RU 2797175 C1 RU2797175 C1 RU 2797175C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- drilling fluid
- drilling
- gas
- well
- pressure
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к строительству нефтяных и газовых скважин, в частности, к способам вскрытия бурением локальных межсолевых пропластков с аномально-высоким пластовым давлением (АВПД) флюидной системы и низкими фильтрационно-емкостными свойствами (ФЕС) для продолжения безаварийного бурения на нижележащий коллектор нефти и газа.The invention relates to the construction of oil and gas wells, in particular, to methods for drilling local intersalt interlayers with an abnormally high reservoir pressure (AHRP) of the fluid system and low porosity and permeability properties (PRP) to continue trouble-free drilling to the underlying oil and gas reservoir.
Особенностью геологического строения месторождений углеводородов Восточной Сибири являются нефтегазорапонасыщенные пласты-коллекторы с различными ФЕС и весьма различными показателями продуктивности. Так, могут встречаться зоны, дебит рапы из которых составляет более 1000 м3/сутки, и давление рапы достигает геостатического. Также существуют зоны с низкими ФЕС, дебит которых может быть от 0,1-0,2 м3/час по жидкости и до тысячи кубометров в сутки по газу. Минерализация рапы может достигать 600-630 г/л, при этом в составе рапы в больших концентрациях находятся соли магния, калия, кальция, лития и других металлов. В процессе взаимодействия солей магния с буровым раствором параметр водоотдачи резко начинает увеличиваться, также начинает увеличиваться объем в приемных емкостях, это свидетельствует о притоке рапы или рапы с газом в скважину. При этом величина пластового давления флюида в таких низкопроницаемых зонах также может быть близкой к геостатическому, что существенно усложняет ликвидацию газонефтеводопроявления на таких скважинах. Очевидно также, что именно фактор высокого давления флюида, которое постепенно восстанавливается в области контакта призабойная зона пласта - обсадная колонна до исходных значений в пласте, играет основную роль при возникновении смятия обсадных колонн после их крепления.A feature of the geological structure of hydrocarbon fields in Eastern Siberia are oil and gas saturated reservoirs with different reservoir properties and very different productivity indicators. So, there may be zones, the brine flow rate of which is more than 1000 m 3 /day, and the brine pressure reaches geostatic. There are also zones with low reservoir properties, the flow rate of which can be from 0.1-0.2 m 3 /hour for liquid and up to a thousand cubic meters per day for gas. The mineralization of brine can reach 600-630 g/l, while the salts of magnesium, potassium, calcium, lithium and other metals are found in high concentrations in the brine. In the process of interaction of magnesium salts with the drilling fluid, the water loss parameter begins to increase sharply, the volume in the receiving tanks also begins to increase, this indicates the inflow of brine or brine with gas into the well. At the same time, the formation pressure of the fluid in such low-permeability zones can also be close to geostatic, which significantly complicates the elimination of gas, oil and water intrusion in such wells. It is also obvious that it is the factor of high fluid pressure, which is gradually restored in the contact area of the bottomhole formation zone - casing string to the initial values in the formation, which plays the main role in the occurrence of collapse of the casing strings after their fastening.
Основные трудности при бурении скважин вызывает газовое насыщение пласта, т.к. при наличии АВПД углеводородный газ из такого пласта постоянно поступает в ствол скважины, снижает плотность бурового раствора, увеличивая депрессию на проявляющий пласт, что в свою очередь увеличивает дебит проявляющего пласта. При этом стоит отметить, что, как правило, такие пласты даже с газовым насыщением способны перевести скважину из статического состояния в незначительный перелив за довольно долгий промежуток времени (от суток и более). Это связано с тем, что при высоком давлении флюида данные пласты обладают крайне низкими значениями проницаемости, что обуславливает крайне низкий дебит притока в скважину пластового флюида. Несмотря на это, продолжить бурение не представляется возможным в связи с постоянным газированием бурового раствора, его запениванием и неспособностью устьевого оборудования перекачивать аэрированный буровой раствор.The main difficulties in drilling wells are caused by gas saturation of the reservoir, because in the presence of AHFP, hydrocarbon gas from such a formation constantly flows into the wellbore, reduces the density of the drilling fluid, increasing the drawdown on the developing formation, which in turn increases the flow rate of the developing formation. It should be noted that, as a rule, such formations, even with gas saturation, are able to transfer the well from a static state to a slight overflow over a rather long period of time (from a day or more). This is due to the fact that at high fluid pressure, these formations have extremely low permeability values, which leads to an extremely low flow rate of formation fluid inflow into the well. Despite this, it is not possible to continue drilling due to the constant gassing of the drilling fluid, its foaming and the inability of the wellhead equipment to pump aerated drilling fluid.
Учитывая высокие темпы развития техники и технологии в последнее десятилетие, сроки строительства глубоких эксплуатационных и разведочных скважин на нефть, газ, промышленные рассолы значительно сократились с нескольких месяцев до 20-30 дней (в среднем). Развитие техники и технологий в первую очередь касаются применения верхнего привода, телесистем с гидравлическим и электромагнитным каналом связи, роторных управляемых систем, долот PDC очень широкого спектра дизайнов и т.д. В свою очередь природные факторы, такие как начало, развитие газонефтеводпроявлений в скважине и методы их ликвидации, как и раньше, требуют длительных по времени технологических операций и в текущих условиях существенно увеличивают сроки строительства скважины. И здесь очень важно понимать и оценивать текущий геологический разрез, его особенности, а самое важное - хотя бы приблизительные характеристики возможных проявляющих пластов в скважине. К таким характеристикам безусловно относятся пластовое давление и ФЕС. Именно от ФЕС, как правило, зависит скорость реакции скважины на возникающую депрессию на пласт и соответственно интенсивность газонефтеводопроявления. При этом, если ФЕС достаточно низкие, авторами предлагается альтернативный известным способ бурения скважины, позволяющий существенно сократить временные затраты по сравнению со стандартными методами ликвидации газонефтеводопроявления.Considering the high rates of development of engineering and technology in the last decade, the construction time for deep production and exploratory wells for oil, gas, industrial brines has significantly decreased from several months to 20-30 days (on average). The development of engineering and technology primarily concerns the use of top drives, telesystems with hydraulic and electromagnetic communication channels, rotary controlled systems, PDC bits of a very wide range of designs, etc. In turn, natural factors, such as the beginning, development of oil and gas shows in the well and methods for their elimination, as before, require long-term technological operations and, in the current conditions, significantly increase the time of well construction. And here it is very important to understand and evaluate the current geological section, its features, and most importantly, at least the approximate characteristics of possible developing layers in the well. These characteristics certainly include reservoir pressure and reservoir properties. It is from reservoir properties that, as a rule, depends the rate of reaction of the well to the emerging drawdown on the reservoir and, accordingly, the intensity of gas-oil-water intrusion. At the same time, if reservoir properties are low enough, the authors propose an alternative well-known method of drilling a well, which can significantly reduce time costs compared to standard methods for eliminating gas, oil and water intrusion.
Известен способ обеспечения безопасности буровых работ при вскрытии высоконапорных пластов, состоящий в использовании для профилактики фонтанного выброса специальных утяжеленных буровых растворов [Калинин А.Г., Левицкий А.З. Технология бурения разведочных скважин на жидкие и газообразные полезные ископаемые. - М.: Недра, 1988. - с. 98-99. Булатов А.И., Пеньков А.И., Проселков Ю.М. Справочник по промывке скважин. - М.: Недра, 1984. - 317 с.]. Для их приготовления необходимы дорогостоящие и дефицитные реагенты: бромиды и нитраты поливалентных металлов, биополисахариды, гидроксиэтилированные производные целлюлозы и многоатомных спиртов, барит, целестин, гематит, галенит и др.A known method of ensuring the safety of drilling operations when opening high-pressure formations, consisting in the use of special weighted drilling fluids for the prevention of blowouts [Kalinin A.G., Levitsky A.Z. Technology of drilling exploratory wells for liquid and gaseous minerals. - M.: Nedra, 1988. - p. 98-99. Bulatov A.I., Penkov A.I., Proselkov Yu.M. Handbook of flushing wells. - M.: Nedra, 1984. - 317 p.]. Their preparation requires expensive and scarce reagents: bromides and nitrates of polyvalent metals, biopolysaccharides, hydroxyethylated derivatives of cellulose and polyhydric alcohols, barite, celestine, hematite, galena, etc.
Недостатками данного способа являются высокая стоимость бурового раствора, большие сложности в его приготовлении и поддержании необходимых технологических параметров (высокие реологические параметры) в условиях поступления флюида из АВПД-пласта. Основной проблемой здесь являются значения пластовых давлений, близкие к значениям геостатического давления. При такой плотности (2300-2500 кг/м3) буровые растворы ведут себя крайне нестабильно, и зачастую необходимая плотность является недостижимой.The disadvantages of this method are the high cost of the drilling fluid, the great difficulty in its preparation and maintaining the required technological parameters (high rheological parameters) in the conditions of fluid flow from the AHFP formation. The main problem here is the formation pressure values close to the geostatic pressure values. With such a density (2300-2500 kg/m 3 ) drilling fluids behave extremely unstable, and often the required density is unattainable.
Известен способ предупреждения межколонных газонефтеводопроявлений в нефтяных и газовых скважинах (патент РФ на изобретение №2493354, МПК Е21В 33/13 (2006.01), С09К 8/48 (2006.01), выдан 20.09.2013), включающий заполнение межтрубного пространства выше цементного раствора глинистым раствором. Согласно предлагаемому изобретению применяют утяжеленный баритом глинистый нестабилизированный раствор, который прокачивают во время процесса цементирования перед цементным раствором для создания баритовой пробки, причем объем утяжеленного раствора не менее объема межтрубного пространства над цементом.A known method for preventing annular gas-oil-water shows in oil and gas wells (RF patent for the invention No. 2493354, IPC E21V 33/13 (2006.01), C09K 8/48 (2006.01), issued on 09/20/2013), including filling the annular space above the cement mortar with clay mortar . According to the invention, a barite-weighted, unstabilized slurry is used, which is pumped during the cementing process before the cement slurry to create a barite plug, and the volume of the weighted slurry is not less than the volume of the annulus above the cement.
Недостатком данного способа являются большие временные затраты на физическое осаждение утяжелителей (барита, гематита и т.д.), при хранении утяжеленного раствора в емкостях может происходить частичное осаждение утяжелителя, что приведет к отклонению фактической концентрации утяжелителя от плановой. Данный способ включает в себя спуск дополнительной обсадной колонны после прохождения АВПД-пласта, что существенно утяжеляет и удорожает конструкцию скважины.The disadvantage of this method is the large time costs for the physical deposition of weighting agents (barite, hematite, etc.), when storing the weighted solution in containers, partial sedimentation of the weighting agent may occur, which will lead to a deviation of the actual concentration of the weighting agent from the planned one. This method includes running an additional casing string after passing through the AHRP formation, which significantly increases the weight and cost of the well design.
Известен способ изоляции притоков крепких рассолов (рапы) в скважине (авторское свидетельство СССР №1444505, МПК Е21В 33/13, выдано 15.12.1988), включающий изоляцию притоков рапы за счет образования пробки в стволе скважины из седиментационного материала и кристаллизации солей при вызове притока из скважины, при котором скорость восходящего потока рапы будет меньше скорости осаждения частиц седиментационного материала.A known method of isolating the inflows of strong brines (brine) in a well (USSR author's certificate No. 1444505, IPC E21V 33/13, issued 12/15/1988), including isolation of the inflows of brine due to the formation of a plug in the wellbore from sedimentation material and the crystallization of salts when the inflow is called from the well, at which the rate of the upward flow of brine will be less than the rate of settling of particles of sedimentary material.
Недостатком данного способа является невозможность дальнейшего углубления скважины, так как после разбуривания пробки в стволе приток флюида возобновится.The disadvantage of this method is the impossibility of further deepening the well, since after drilling the plug in the wellbore, the fluid inflow will resume.
Известен способ создания фильтрационной завесы при бурении высоконапорных пластов, насыщенных крепкими хлоридно-кальциевыми рассолами (патент РФ на изобретение №2735508, МПК Е21В 21/08 (2006.01), выдан 03.11.2020), включающий закачку химически активного буфера в АВПД-пласт, с последующим осаждением СаСО3 и снижением фильтрации из пласта.A known method of creating a filtration screen when drilling high-pressure formations saturated with strong calcium chloride brines (RF patent for the invention No. subsequent precipitation of CaCO 3 and reduced filtration from the formation.
Недостатком данного способа является невозможность закачки любых активных жидкостей (химические буфера, быстросхватывающиеся смеси, цемент) в пласт в связи с низкими ФЕС такого пласта, а значит и полным отсутствием приемистости. А при достижении в процессе закачки значений давления гидроразрыва дебит АВПД-пласта может только увеличиваться за счет искусственно улучшенных ФЕС в призабойной зоне пласта (ПЗП), что дополнительно усугубит ситуацию на скважине.The disadvantage of this method is the impossibility of pumping any active liquids (chemical buffers, quick-setting mixtures, cement) into the reservoir due to the low reservoir properties of such a reservoir, and hence the complete lack of injectivity. And when the hydraulic fracturing pressure values are reached during the injection process, the flow rate of the AHFP reservoir can only increase due to artificially improved reservoir properties in the bottomhole formation zone (BFZ), which will further aggravate the situation at the well.
Известен способ вскрытия продуктивного пласта на депрессии (патент РФ на изобретение №2540701, МПК Е21В 21/14, выдан 10.02.2015), по сути являющийся адаптированным способом ранее ставшего известным способа (патент РФ на изобретение №2199646, МПК Е21В 21/14, выдан 27.02.2003). Также в разных источниках упоминается возможность бурения с постоянным газированием бурового раствора, но только в соответствии с принципами технологии бурения «на балансе» В выше обозначенном способе подробно описываются технические аспекты применения технологии бурения на «депрессии», такие как изменение пластового давления в процессе проводки ствола в условиях длительно разрабатываемых залежей, компенсирование давления на забое работой дросселя на устье скважины при различных технологических операциях.There is a known method of opening a productive formation on depression (RF patent for the invention No. 2540701, IPC E21V 21/14, issued on February 10, 2015), which is essentially an adapted method of the previously known method (RF patent for the invention No. 2199646, IPC E21V 21/14, issued on February 27, 2003). Also, various sources mention the possibility of drilling with constant gassing of the drilling fluid, but only in accordance with the principles of drilling technology "on balance". in conditions of long-term developed deposits, compensation of pressure at the bottom by the operation of the throttle at the wellhead during various technological operations.
Основным недостатком при бурении на депрессии и с регулируемым давлением (на балансе) является очень высокая цена комплекта оборудования и несоизмеримый рост капитальных затрат на строительство скважины.The main disadvantage of underbalanced and controlled pressure drilling (on balance) is the very high price of a set of equipment and the disproportionate increase in capital costs for well construction.
Известен способ строительства скважины в осложненных условиях (Патент РФ на изобретение №2630519, МПК Е21В 21/08 (2006.01), Е21В 43/10 (2006.01), Е21В 33/14 (2006.01), выдан 11.09.2017), включающий бурение и крепление ствола скважины обсадной колонной до кровли высоконапорного пласта, вскрытие бурением высоконапорных пластов с использованием мер противофонтанного выброса. После вскрытия высоконапорных пластов производят подбуривание зумпфа 30 м, и осуществляют закачку в призабойную зону пласта буферной жидкости на основе охлажденного рассола.A known method of well construction in complicated conditions (RF Patent for the invention No. 2630519, IPC E21V 21/08 (2006.01), E21V 43/10 (2006.01), E21V 33/14 (2006.01), issued 09/11/2017), including drilling and fastening wellbore with a casing string to the roof of a high-pressure formation, opening by drilling high-pressure formations using anti-flow measures. After the opening of high-pressure formations, a sump of 30 m is drilled, and buffer fluid based on chilled brine is injected into the bottomhole formation zone.
Недостатками данного способа являются его ориентированность только на рапонасыщенные АВПД-пласты, и он неэффективен при газопроявлениях в скважине. Также требуется дополнительное время и материалы на изоляцию АВПД-пластов.The disadvantages of this method are its focus only on saturated high-pressure formations, and it is inefficient in case of gas shows in the well. Additional time and materials are also required to isolate the AHFP formations.
Наиболее близким по технической сущности (прототипом) является способ, в общем случае описанный в [Контроль скважин при ГНВП. Практические задания по управлению скважиной: учебное пособие / В.А. Долгушин, А.А. Земляной, А.В. Кустышев, Д.С. Леонтьев - Тюмень: ТюмГНГУ, 2016. - С. 30-46], заключающийся в том, что при первых признаках газонефтеводопроявлений (ГНВП), а именно наличие двухфазного потока на выходе из скважины проводятся длительные работы по ликвидации ГНВП с утяжелением плотности бурового раствора выше градиента пластового давления до достижения однофазного потока бурового раствора на входе и на выходе из скважины.The closest in technical essence (prototype) is the method generally described in [Control of wells with GNVP. Practical tasks for well management: textbook / V.A. Dolgushin, A.A. Zemlyanoy, A.V. Kustyshev, D.S. Leontiev - Tyumen: Tyumen State Oil and Gas University, 2016. - S. 30-46], which consists in the fact that at the first signs of gas and oil and water shows (GOIP), namely the presence of a two-phase flow at the well outlet, long-term work is carried out to eliminate the GOP with weighting of the density of the drilling fluid above formation pressure gradient until a single-phase flow of drilling fluid is achieved at the inlet and outlet of the well.
Недостатками данного способа является то, что в условиях локального межсолевого пропластка с АВПД флюидной системы и низкими ФЕС необходимо длительное по времени утяжеление бурового раствора до плотности 2300 кг/м3 и с более с полным вымывом газовых пачек по стволу скважины и достижение однофазного потока бурового раствора на выходе из скважины, утяжеление конструкции скважины для дополнительного перекрытия межсолевых пропластков; также возможные гидроразрывы нижележащих и вышележащих пород при бурении на плотности свыше 2300 кг/м3 могут привести к геологическим осложнениям и дополнительным затратам. При плотности 2300-2500 кг/м3 буровые растворы ведут себя крайне нестабильно, и зачастую необходимая плотность растворов является недостижимой.The disadvantages of this method is that under the conditions of a local intersalt intersalt with a high pressure fluid system and low reservoir properties, it is necessary to weight the drilling fluid for a long time to a density of 2300 kg/m 3 and more with complete flushing of gas packs along the wellbore and achieve a single-phase flow of the drilling fluid at the exit from the well, weighting of the well structure for additional overlapping of inter-salt interlayers; Also, possible hydraulic fracturing of underlying and overlying rocks during drilling at a density of more than 2300 kg/m 3 can lead to geological complications and additional costs. At a density of 2300-2500 kg/m 3 drilling fluids behave extremely unstable, and often the required density of the fluids is unattainable.
Общими недостатками всех вышеприведенных способов является необходимость полной изоляции проявляющих пластов, что всегда связано с длительными временными затратами. В текущих условиях высоких коммерческих скоростей строительства скважин длительная ликвидация осложнений существенно снижает технико-экономические показатели бурения скважин. В настоящее время требуется разработка способов ликвидации осложнений с минимальными затратами времени.The common disadvantages of all the above methods is the need for complete isolation of developing layers, which is always associated with long time costs. In the current conditions of high commercial well construction rates, long-term elimination of complications significantly reduces the technical and economic indicators of well drilling. Currently, it is required to develop ways to eliminate complications with minimal time.
Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа, обеспечивающего продолжение безаварийного бурения на нижележащий коллектор нефти и газа в условиях вскрытых локальных межсолевых пропластков с аномально-высоким пластовым давлением и низкими ФЕС.The objective of the invention is to develop a method that ensures the continuation of trouble-free drilling to the underlying oil and gas reservoir in the conditions of exposed local intersalt layers with abnormally high formation pressure and low reservoir properties.
Сущность предлагаемого изобретения - бурение через локальные межсолевые пропластки с аномально-высоким пластовым давлением и низкими ФЕС без их изоляции, с увеличением плотности бурового раствора до 1750 кг/м3, снижением условной вязкости бурового раствора до 55 секунд и снижением параметра кислотности бурового раствора рН до значений 9,0-9,5 с постоянной дегазацией бурового раствора на устье.The essence of the invention is drilling through local inter-salt interlayers with abnormally high formation pressure and low reservoir properties without their isolation, with an increase in the density of the drilling fluid up to 1750 kg/m 3 , a decrease in the relative viscosity of the drilling fluid up to 55 seconds and a decrease in the acidity parameter of the drilling fluid pH to values 9.0-9.5 with constant degassing of the drilling mud at the wellhead.
Технический результат - повышение эффективности бурения скважин и возможность продолжения бурения на нижележащие коллекторы нефти и газа без существенного увеличения времени строительства скважины.The technical result is an increase in the efficiency of well drilling and the possibility of continuing drilling to the underlying oil and gas reservoirs without a significant increase in the time of well construction.
Технический результат достигается предлагаемым способом строительства скважины в осложненных условиях, включающим бурение и крепление ствола скважины обсадной колонной до кровли высоконапорного пласта с промывкой однофазным буровым раствором, вскрытие бурением высоконапорных локальных межсолевых пропластков с использованием мер противофонтанного выброса на биополимерном соленасыщенном буровом растворе, утяжеление плотности бурового раствора при обнаружении газонефтеводопроявления, при этом бурение продолжают до плановой глубины на буровом растворе с плотностью 1750 кг/м3, с условной вязкостью бурового раствора 55 секунд и параметром кислотности бурового раствора рН 9,0-9,5, с постоянным двухфазным потоком на выходе из скважины - буровой раствор и газ, который поступает в блок приемных емкостей с дегазатором для постоянной дегазации бурового раствора на устье скважины с отделением газа в атмосферу, далее выполняют спуск обсадной колонны до плановой глубины, затем делают промывку скважины с расходом закачки вышеуказанного бурового раствора не менее 15 л/с для замещения газированного бурового раствора в затрубном пространстве на дегазированный буровой раствор, далее выполняют цементирование обсадной колонны цементным раствором с расходом закачки не менее 15 л/с, после проведения цементирования в затрубное пространство нагнетается избыточное давление 2-3 МПа на период ожидания затвердевания цементного камня для снижения вероятности миграции газа через цементный раствор в момент его структурирования.The technical result is achieved by the proposed method of well construction in complicated conditions, including drilling and fixing the wellbore with a casing string to the roof of a high-pressure formation with flushing with a single-phase drilling fluid, opening by drilling high-pressure local inter-salt interlayers using measures of blowout control on a biopolymer salt-saturated drilling fluid, weighting the density of the drilling fluid upon detection of gas, oil and water intrusion, while drilling is continued to the planned depth on a drilling fluid with a density of 1750 kg/m wells - drilling fluid and gas that enters the block of receiving tanks with a degasser for continuous degassing of the drilling fluid at the wellhead with gas separation into the atmosphere, then the casing string is lowered to the planned depth, then the well is flushed with an injection rate of the above drilling fluid of at least 15 l/s to replace the gassed drilling fluid in the annulus with degassed drilling fluid, then the casing string is cemented with cement slurry with a pumping rate of at least 15 l/s, after cementing, an excess pressure of 2-3 MPa is injected into the annulus for the waiting period hardening of the cement stone to reduce the likelihood of gas migration through the cement slurry at the time of its structuring.
Опытным путем при бурении больше, чем на 15 скважинах установлено, что увеличение плотности более 1750 кг/м3 не ведет к значительному снижению дебита флюида из локального межсолевого пропластка с аномально-высоким пластовым давлением и низкими ФЕС. При этом при повышении плотности бурового раствора более 1750 кг/м3 существенно возрастает условная вязкость (а значит статическое напряжение сдвига, динамическое напряжение сдвига, пластическая вязкость и т.д.). При росте значений реологических параметров дегазация бурового раствора является крайне затруднительной в связи с тем, что высокие значения внутреннего трения бурового раствора существенно замедляют отделение газа из бурового раствора и делают невозможным продолжение процесса циркуляции бурового раствора через скважину в связи с постоянно снижающейся плотностью бурового раствора на входе в скважину (за счет его недостаточной дегазации после выхода из скважины). Снижение условной вязкости бурового раствора до значений 55 секунд возможно на нижних требуемых значениях рН для биополимерного бурового раствора. Интервал рН для качественной работы биополимерного раствора расположен между 9 и 10,5. Причем на нижних значениях рН биополимер работает не оптимально, что в свою очередь снижает влияние биополимера на вязкость. Поддержанию значений рН на нижних приемлемых границах способствует поступление газа из скважины. Опытным путем установлено, что при постоянном поступлении газа из пласта в буровой раствор, наступает снижение рН за счет возможного его окисления (механизм до конца не изучен). Также опытным путем доказано, что условная вязкость 55 секунд является достаточной для обеспечения поддержания утяжелителя в буровом раствора во взвешенном состоянии.Empirically, when drilling more than 15 wells, it has been established that an increase in density of more than 1750 kg/m 3 does not lead to a significant decrease in fluid production from a local intersalt intersalt with abnormally high formation pressure and low reservoir properties. At the same time, with an increase in the density of the drilling fluid more than 1750 kg/m 3 , the conditional viscosity increases significantly (and hence the static shear stress, dynamic shear stress, plastic viscosity, etc.). With an increase in the values of rheological parameters, the degassing of the drilling fluid is extremely difficult due to the fact that high values of internal friction of the drilling fluid significantly slow down the separation of gas from the drilling fluid and make it impossible to continue the process of circulation of the drilling fluid through the well due to the constantly decreasing density of the drilling fluid at the inlet into the well (due to its insufficient degassing after leaving the well). Reducing the conventional viscosity of the drilling fluid to values of 55 seconds is possible at the lower required pH values for the biopolymer drilling fluid. The pH range for the quality work of the biopolymer solution is between 9 and 10.5. Moreover, at lower pH values, the biopolymer does not work optimally, which in turn reduces the effect of the biopolymer on viscosity. Maintaining the pH values at the lower acceptable boundaries is facilitated by the flow of gas from the well. It has been experimentally established that with a constant flow of gas from the reservoir into the drilling fluid, a decrease in pH occurs due to its possible oxidation (the mechanism has not been fully studied). It has also been experimentally proven that a conditional viscosity of 55 seconds is sufficient to ensure that the weighting agent is kept in suspension in the drilling fluid.
При этом во время длительных остановок (например, для геофизических исследований скважин или на спуско-подъемных операциях) буровой раствор на устье через 5-8 часов после окончания последней промывки начинает «кипеть», то есть идет равномерное газирование бурового раствора в скважине газом из низкопроницаемого пласта. Такое «кипение» раствора может продолжаться сутки и более, но не приводит к возникновению значительного перелива из скважины за счет очень малого дебита газа из низкопроницаемого пласта в скважину и равномерного газирования всего бурового раствора по стволу скважины.At the same time, during long shutdowns (for example, for geophysical surveys of wells or tripping operations), the drilling fluid at the wellhead begins to "boil" 5-8 hours after the end of the last flush, that is, the drilling fluid in the well is evenly aerated with gas from a low-permeability formation. Such "boiling" of the solution can last for a day or more, but does not lead to a significant overflow from the well due to a very small gas flow rate from the low-permeability formation into the well and uniform gassing of the entire drilling fluid along the wellbore.
Традиционное бурение скважины на глубинах свыше 1,5 км осуществляется с однофазным потоком (жидкость) на входе и на выходе из скважины. Традиционно при первых признаках газонефтеводопроявлений (ГНВП), а именно наличие двухфазного потока на выходе из скважины проводятся длительные работы по ликвидации ГНВП до достижения однофазного потока бурового раствора на входе и на выходе из скважины. При этом предлагаемый авторами в данном способе переход на бурение с однофазным потоком на входе в скважину и двухфазным потоком на выходе (жидкость и природный газ) из скважины позволяет продолжить бурение без существенного увеличения затрат на строительство скважины, а именно без утяжеления бурового раствора до плотности 2300 кг/м3 и более, утяжеления конструкции скважины для дополнительного перекрытия межсолевых пропластков, возможных гидроразрывов нижележащих и вышележащих пород при бурении на плотности свыше 2300 кг/м3, что может привести к геологическим осложнениям и дополнительным затратамTraditional well drilling at depths over 1.5 km is carried out with a single-phase flow (liquid) at the inlet and outlet of the well. Traditionally, at the first signs of gas-oil-water shows (GOGWP), namely the presence of a two-phase flow at the well outlet, long-term work is carried out to eliminate the GOGWP until a single-phase flow of drilling mud is achieved at the inlet and outlet of the well. At the same time, the transition to drilling with a single-phase flow at the entrance to the well and a two-phase flow at the exit (liquid and natural gas) from the well, proposed by the authors in this method, allows continuing drilling without a significant increase in the cost of well construction, namely without weighting the drilling fluid to a density of 2300 kg/m 3 or more, weighting of the well structure for additional overlapping of inter-salt interlayers, possible hydraulic fracturing of underlying and overlying rocks when drilling at a density of more than 2300 kg/m 3 , which can lead to geological complications and additional costs
ПРИМЕРEXAMPLE
В качестве примера показаны типичные условия при вскрытии бурением локальных межсолевых пропластков с аномально-высоким пластовым давлением и низкими ФЕС на одном из нефтегазоконденсатных месторождений Лено-Тунгусской нефтегазоносной провинции (НГП).As an example, typical conditions are shown when drilling into local inter-salt interlayers with abnormally high reservoir pressure and low reservoir properties at one of the oil and gas condensate fields of the Lena-Tunguska oil and gas province (OGP).
Глубина спуска предыдущей обсадной колонны 245 мм - 1100 м.The running depth of the previous casing string is 245 mm - 1100 m.
Глубина высоконапорного рапогазонасыщенного пласта - 1600 м.The depth of the high-pressure gas-saturated formation is 1600 m.
Давление в высоконапорном рапогазонасыщенном пласте - 37,9 МПа (градиент пластового давления 2,42 кг/см2 на 10 м).The pressure in the high-pressure gas-saturated formation is 37.9 MPa (formation pressure gradient 2.42 kg/cm 2 per 10 m).
Дебит низкопроницаемого газонасыщенного пласта с АВПД по газу 350 м3/сут при депрессии в 12 МПа.The flow rate of a low-permeability gas-saturated reservoir with high pressure gas flow rate is 350 m 3 /day at a drawdown of 12 MPa.
Дебит низкопроницаемого газонасыщенного пласта с АВПД по газу 550 м3/сут при депрессии в 18 МПа.The flow rate of a low-permeability gas-saturated reservoir with high pressure gas flow rate is 550 m 3 /day with a drawdown of 18 MPa.
Плотность соленасыщенного биополимерного бурового раствора на момент вскрытия межсолевого пласта - 1240 кг/м3.The density of the salt-saturated biopolymer drilling fluid at the time of opening the inter-salt formation was 1240 kg/m 3 .
Условная вязкость бурового раствора - 55 секунд.Conditional drilling fluid viscosity - 55 seconds.
При бурении долотом 215,9 мм на плотности бурового раствора 1240 кг/см3 с установленным противовыбросовым оборудованием (ПВО) на устье скважины на глубине 2150 м вскрыт локальный межсолевой пропласток с аномально-высоким пластовым давлением и низкими ФЕС. При промывке скважины зафиксировано поступление газа в ствол скважины с увеличением газопоказаний до 5-30% и постепенным снижением плотности бурового раствора до 800 кг/м3. Циркуляция бурового раствора остановлена в связи с невозможностью дегазации бурового раствора на устье скважины до исходных значений плотности бурового раствора. Плотность на выходе из скважины менее 800 кг/м3, плотность после дегазации 1050-1100 кг/м3. При этом плотность на выходе из скважины продолжала снижаться. После остановки циркуляции характерным для межсолевых пропластков с аномально-высоким пластовым давлением и низкими ФЕС является практически полное отсутствие перелива из скважины (либо незначительный перелив аэрированной смеси до 0,2-0,3 л/с) и характерное «кипение» бурового раствора на устье.When drilling with a 215.9 mm bit at a drilling fluid density of 1240 kg/cm 3 with installed BOP equipment at the wellhead at a depth of 2150 m, a local intersalt interlayer with abnormally high formation pressure and low reservoir properties was exposed. When flushing the well, gas flow into the wellbore was recorded with an increase in gas readings up to 5-30% and a gradual decrease in the density of the drilling fluid to 800 kg/m 3 . The circulation of the drilling fluid was stopped due to the impossibility of degassing the drilling fluid at the wellhead to the initial values of the density of the drilling fluid. The density at the exit from the well is less than 800 kg/m 3 , the density after degassing is 1050-1100 kg/m 3 . At the same time, the density at the exit from the well continued to decrease. After the circulation is stopped, typical for intersalt interlayers with abnormally high reservoir pressure and low reservoir properties is the almost complete absence of overflow from the well (or a slight overflow of the aerated mixture up to 0.2-0.3 l/s) and the characteristic "boiling" of the drilling fluid at the wellhead. .
Для решения данной проблемы был использован предлагаемый способ: бурение до плановой глубины спуска обсадной колонны с промывкой однофазным буровым раствором через локальные межсолевые пропластки с аномально-высоким пластовым давлением и низкими ФЕС ведется без их изоляции, с увеличением плотности биополимерного соленасыщенного бурового раствора до 1750 кг/м3 (при этом дебит поступления газа в скважину при увеличении плотности бурового раствора снижался, что позволяло вести эффективную дегазацию бурового раствора на устье без остановки циркуляции), снижением условной вязкости бурового раствора до 55 секунд (раствор в скважине равномерно насыщался газом, не образуя болынеобъемные газовые пачки, способные привести к выбросу из скважины) и снижением параметра кислотности бурового раствора рН до значений 9,0-9,5 с постоянным двухфазным потоком на выходе из скважины - буровой раствор и газ, и с возможностью постоянной дегазации бурового раствора на устье скважины с отделением газа в атмосферу. Дегазация бурового раствора производилась в блок емкостей путем использования промежуточного отстойника и постоянно работающего стационарного дегазатора. Далее выполняли спуск обсадной колонны до плановой глубины, затем производили промывку скважины с расходом закачки не менее 15 л/с для замещения газированного бурового раствора в затрубном пространстве, далее выполняли цементирование обсадной колонны цементным раствором с расходом закачки не менее 15 л/с, после проведения цементирования в затрубное пространство нагнетали избыточное давление 2-3 МПа на период ожидания затвердевания цементного камня для снижения вероятности миграции газа через цементный раствор в момент его структурирования.To solve this problem, the proposed method was used: drilling to the planned casing string depth with flushing with single-phase drilling fluid through local inter-salt interlayers with abnormally high formation pressure and low reservoir properties is carried out without their isolation, with an increase in the density of the biopolymer salt-saturated drilling fluid up to 1750 kg / m 3 (at the same time, the flow rate of gas flow into the well decreased with an increase in the density of the drilling fluid, which made it possible to conduct effective degassing of the drilling fluid at the wellhead without stopping circulation), reducing the conventional viscosity of the drilling fluid to 55 seconds (the fluid in the well was evenly saturated with gas, without forming large volumetric gas packs that can lead to a blowout from the well) and a decrease in the acidity parameter of the drilling fluid pH to values of 9.0-9.5 with a constant two-phase flow at the well outlet - drilling fluid and gas, and with the possibility of constant degassing of the drilling fluid at the wellhead with gas separation to the atmosphere. The drilling fluid was degassed into a block of tanks by using an intermediate settling tank and a permanently operating stationary degasser. Next, the casing string was lowered to the planned depth, then the well was flushed with an injection rate of at least 15 l/s to replace the gassed drilling fluid in the annulus, then the casing string was cemented with a cement slurry with an injection rate of at least 15 l/s, after cementing, an excess pressure of 2-3 MPa was injected into the annulus for the period of waiting for the cement stone to harden to reduce the likelihood of gas migration through the cement slurry at the time of its structuring.
При этом во время длительных остановок (например, для геофизических исследований скважин или на спуско-подъемных операциях) буровой раствор на устье через 5-8 часов после окончания последней промывки начинал «кипеть», то есть шло равномерное газирование бурового раствора в скважине газом из низкопроницаемого пласта. Такое «кипение» раствора могло продолжаться сутки и более, но не приводило к возникновению значительного перелива из скважины за счет очень малого дебита газа из низкопроницаемого пласта в скважину и равномерного газирования всего объема бурового раствора по стволу скважины.At the same time, during long shutdowns (for example, for geophysical surveys of wells or tripping operations), the drilling fluid at the wellhead 5-8 hours after the end of the last flushing began to “boil”, that is, the drilling fluid in the well was evenly gassed with gas from a low-permeability formation. Such “boiling” of the mud could last for a day or more, but did not lead to a significant overflow from the well due to the very low gas flow rate from the low-permeability formation into the well and uniform gassing of the entire volume of the drilling mud along the wellbore.
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2797175C1 true RU2797175C1 (en) | 2023-05-31 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2630519C1 (en) * | 2016-04-04 | 2017-09-11 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт Земной коры Сибирского отделения Российской академии наук | Method for well construction in complicated conditions |
RU2735508C1 (en) * | 2020-04-29 | 2020-11-03 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт земной коры Сибирского отделения Российской академии наук (ИЗК СО РАН) | Method of creating screening curtain when drilling high-pressure strata saturated with strong chloride-calcium brines |
RU2735504C1 (en) * | 2020-03-10 | 2020-11-03 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт земной коры Сибирского отделения Российской академии наук (ИЗК СО РАН) | Method for opening high-pressure formations saturated with strong brines |
RU2741978C1 (en) * | 2020-06-02 | 2021-02-01 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт земной коры Сибирского отделения Российской академии наук (ИЗК СО РАН) | Method for rapid isolation of absorbing zone in well with high-flow inter-compartment flow from superhigh stratum saturated with strong brines, and packer equipment for implementation thereof |
US11236562B2 (en) * | 2020-01-19 | 2022-02-01 | Southwest Petroleum University | Safety drilling system and method for preventing collapse of water-sensitive formation in upper part of high-pressure saltwater layer |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2630519C1 (en) * | 2016-04-04 | 2017-09-11 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт Земной коры Сибирского отделения Российской академии наук | Method for well construction in complicated conditions |
US11236562B2 (en) * | 2020-01-19 | 2022-02-01 | Southwest Petroleum University | Safety drilling system and method for preventing collapse of water-sensitive formation in upper part of high-pressure saltwater layer |
RU2735504C1 (en) * | 2020-03-10 | 2020-11-03 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт земной коры Сибирского отделения Российской академии наук (ИЗК СО РАН) | Method for opening high-pressure formations saturated with strong brines |
RU2735508C1 (en) * | 2020-04-29 | 2020-11-03 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт земной коры Сибирского отделения Российской академии наук (ИЗК СО РАН) | Method of creating screening curtain when drilling high-pressure strata saturated with strong chloride-calcium brines |
RU2741978C1 (en) * | 2020-06-02 | 2021-02-01 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт земной коры Сибирского отделения Российской академии наук (ИЗК СО РАН) | Method for rapid isolation of absorbing zone in well with high-flow inter-compartment flow from superhigh stratum saturated with strong brines, and packer equipment for implementation thereof |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US2693854A (en) | Formation of zones of high permeability in low permeability formations | |
RU2421586C1 (en) | Procedure for construction of horizontal well in devonian strata | |
RU2386787C2 (en) | Construction method of deep well, plugging solution for its implementation and structure of deep well | |
US3580336A (en) | Production of oil from a pumping well and a flowing well | |
RU2797175C1 (en) | Method of well construction in complicated conditions | |
US3653717A (en) | Artificial lift system | |
US10611952B2 (en) | Fracturing a formation with mortar slurry | |
US20190323329A1 (en) | Fracturing a formation with mortar slurry | |
Redrovan et al. | Development of technology for increasing well completion during drilling in the abnormal reservoir pressures intervals | |
RU2735508C1 (en) | Method of creating screening curtain when drilling high-pressure strata saturated with strong chloride-calcium brines | |
Koch et al. | Field performance of new technique for control of water production or injection in oil recovery | |
US3326289A (en) | Process for treating formations with sulfur dioxide solutions | |
US20190353020A1 (en) | Fracturing a formation with mortar slurry | |
Kristensen et al. | Laboratory evaluation and field tests of a silicate gel system intended for use under North Sea conditions | |
Kasyan et al. | The essence and methods of calling the influx of fluids from wells | |
RU2797167C1 (en) | Well cementing method | |
RU2768785C1 (en) | Method for restoring destroyed oil fields | |
RU2794105C1 (en) | Method for isolating water inflows in gas wells with a sub-horizontal wellbore end | |
RU2777004C1 (en) | Method for intensification of hydrocarbon inflows from clay-containing complex oil-producing rocks | |
US20190353021A1 (en) | Fracturing a formation with mortar slurry | |
RU2784138C1 (en) | The method for pumping binary mixtures into the reservoir | |
RU2740884C1 (en) | Method for simultaneous production of fluids prone to temperature phase transition | |
Daria et al. | Analysis of methods limiting gas breakthroughs into production wells at the Fedorovskoye field | |
RU2150578C1 (en) | Method of development of lithologically screened oil saturated lenses by one well | |
AU2017386380A1 (en) | Fracturing a formation lying below an aquifer |