RU98046U1

RU98046U1 - DEVICE FOR MULTIPLE WELL FOR A FAN INTERVAL PRODUCTION OF PRODUCTIVE LAYERS

Info

Publication number: RU98046U1
Application number: RU2009147241/03U
Authority: RU
Inventors: Юлия Владимировна Иванова; Владимир Анатольевич Иванов
Original assignee: Юлия Владимировна Иванова; Владимир Анатольевич Иванов
Priority date: 2009-12-18
Filing date: 2009-12-18
Publication date: 2010-09-27

Abstract

Устройство многозабойной скважины для веерной поинтервальной выработки продуктивных пластов, содержащее основной ствол, закрепленный перфорированной обсадной трубой, и систему боковых стволов, горизонтальных в интервале продуктивного пласта и заполненных проницаемым материалом, проницаемость которого выше, чем у пород продуктивного пласта, отличающееся тем, что расположение боковых стволов, горизонтальных в интервале продуктивного пласта, симметрично в радиальном направлении относительно основного ствола скважины, а заканчивание основного и боковых стволов в необсаженном интервале продуктивного пласта производят фильтрами-хвостовиками, представляющими собой хвостовик - перфорированную на поверхности обсадную трубу, после установки которого в нем устанавливают фильтр - искусственную пористую среду, представляющую собой фиктивный грунт, состоящий из керамических шаров одинакового диаметра с кубической укладкой. The device is a multilateral well for fan-wise interval production of productive formations, comprising a main shaft fixed by a perforated casing pipe and a system of sidetracks horizontal in the interval of the productive stratum and filled with permeable material, the permeability of which is higher than that of the rocks of the productive stratum, characterized in that the location of the lateral trunks horizontal in the interval of the reservoir, symmetrically in the radial direction relative to the main wellbore, and completion the main and lateral shafts in the uncased interval of the reservoir are produced by filter shanks, which are a liner - a perforated casing pipe, after which a filter is installed in it - an artificial porous medium, which is a fictitious soil, consisting of ceramic balls of the same diameter with cubic laying .

Description

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к области разработки и эксплуатации нефтяных месторождений многозабойными горизонтальными скважинами.The invention relates to the oil industry, in particular to the field of development and exploitation of oil fields by multilateral horizontal wells.

Одним из наиболее эффективных способов повышения продуктивности скважин является проводка боковых горизонтальных стволов в низкопродуктивных или простаивающих скважинах. Для уменьшения числа скважин при разработке месторождений и сокращения затрат на их строительство применяется метод многозабойного бурения скважин [1, с.21-24]. Сущность метода заключается в том, что из основного ствола скважины, после его крепления, производят бурение боковых стволов. Число боковых стволов и их расположение зависит от геологических особенностей пласта и его физических характеристик.One of the most effective ways to increase well productivity is to lay horizontal sidetracks in low-productivity or idle wells. To reduce the number of wells during field development and reduce the cost of their construction, the method of multi-hole drilling is used [1, pp.21-24]. The essence of the method lies in the fact that from the main wellbore, after its attachment, sidetracks are drilled. The number of sidetracks and their location depends on the geological features of the formation and its physical characteristics.

Из известных технических решений наиболее близким к заявляемому устройству, одновременно являющимся базовым, является конструкция многозабойной скважины в неустойчивых коллекторах [1, с.21-22; 2], в которой первоначально строится верхняя часть основного ствола до продуктивного горизонта и закрепляется обсадными трубами. После этого углубляется нижняя часть основного ствола до глубины расположения первого бокового ствола. Затем бурится первый боковой ствол и крепится высокопроницаемым материалом, который препятствует обрушению стенок скважины и имеет проницаемость выше, чем у пород продуктивного пласта. В качестве высокопроницаемого материала используют песок, стеклянные шарики или другой материал. Затем углубляется нижняя часть основного ствола до места расположения следующего бокового ствола. После этого бурится второй боковой ствол, который также крепится высокопроницаемым материалом. Число боковых стволов и их расположение зависит от характера и расположения пластов. После строительства запланированных боковых стволов углубляется нижняя часть основного ствола до проектной глубины и закрепляется перфорированными обсадными трубами или хвостовиком-фильтром с последующим заполнением кольцевого пространства между стенкой основного ствола и фильтром высокопроницаемым материалом. Пластовый флюид из основного и боковых стволов через высокопроницаемый материал поступает в ствол скважины и по лифтовой колонне поднимается на поверхность.Of the known technical solutions closest to the claimed device, while being the base, is the design of a multilateral well in unstable reservoirs [1, p.21-22; 2], in which the upper part of the main trunk is initially built up to the productive horizon and is fixed by casing pipes. After that, the lower part of the main trunk is deepened to the depth of the location of the first side trunk. Then the first sidetrack is drilled and fastened with a highly permeable material, which prevents the collapse of the walls of the well and has a permeability higher than that of the rocks of the reservoir. As a highly permeable material, sand, glass balls or other material is used. Then deepens the lower part of the main trunk to the location of the next side trunk. After that, a second sidetrack is drilled, which is also fastened with highly permeable material. The number of sidetracks and their location depends on the nature and location of the strata. After the construction of the planned sidetracks, the lower part of the main trunk is deepened to the design depth and secured with perforated casing pipes or a filter liner, followed by filling the annular space between the wall of the main trunk and the filter with a highly permeable material. Formation fluid from the main and sidetracks through a highly permeable material enters the wellbore and rises to the surface through the elevator string.

Недостатком известной конструкции [1, 2] является недостаточная выработка запасов нефти в неоднородных по проницаемости коллекторах. Во-первых, из-за случайного распределения по простиранию и разрезу зон с различной проницаемостью, которая может отличаться в десятки раз и переслаиваться многократно по стволу скважины, нельзя однозначно определить оптимальное расположение боковых стволов, горизонтальных в области продуктивного пласта. Во-вторых, подтягивание воды к стволу скважины в области перфорации по наиболее проницаемым прослоям, приведет к блокированию нефтенасыщенных прослоев и зон с меньшей проницаемостью и быстрому росту обводненности добываемой продукции. Крепление боковых стволов с необсаженными стенками высокопроницаемым материалом не предотвращает разрушение пород продуктивного пласта. В процессе эксплуатации скважины высокопроницаемый материал оседает и забивается песком, т.е. нарушается целостность высокопроницаемого проводящего канала, которая не подлежит ремонту. Технология намыва высокопроницаемого материала сложна, длительна и требует специального оборудования, высокой квалификации и навыков работы персонала [3, т.5, с.178].A disadvantage of the known design [1, 2] is the insufficient development of oil reserves in reservoirs that are heterogeneous in permeability. Firstly, due to the random distribution of zones with different permeability along the strike and section, which can differ by tens of times and interlayer many times along the wellbore, it is impossible to unambiguously determine the optimal location of the lateral shafts horizontal in the area of the reservoir. Secondly, pulling water to the wellbore in the area of perforation along the most permeable interbeds will lead to the blocking of oil-saturated interbeds and zones with lower permeability and a rapid increase in water cut of produced products. The fastening of sidetracks with open walls with a highly permeable material does not prevent the destruction of the rocks of the reservoir. During the operation of the well, a highly permeable material settles and becomes clogged with sand, i.e. the integrity of the highly permeable conductive channel, which cannot be repaired, is violated. The technology of washing high-permeability material is complex, lengthy and requires special equipment, high qualifications and skills of personnel [3, v.5, p.178].

Целью предлагаемого устройства является увеличение нефтеотдачи неоднородных по проницаемости пластов и снижение объемов и стоимости буровых работ.The purpose of the proposed device is to increase oil recovery heterogeneous permeability of the formations and reduce the volume and cost of drilling.

Поставленная цель достигается тем, что нефтяное месторождение с неоднородным по проницаемости коллектором разбуривают редкой сеткой скважин. Каждая скважина имеет основной ствол, по окончании бурения которого в необсаженном продуктивном интервале ствола скважины устанавливают фильтр-хвостовик. Фильтр-хвостовик представляет собой хвостовик - перфорированную на поверхности обсадную трубу, после установки которого в него помещают фильтр - искусственную пористую среду, представляющую собой фиктивный грунт, состоящий из керамических шаров одинакового диаметра с кубической укладкой. Конструкция фильтра предусматривает извлечение его из скважины с целью механической или химической очистки (регенерацию). После установки фильтра основной ствол скважины исследуют на приток и устанавливают пакер. Из основного ствола выше продуктивного пласта осуществляют врезку первого бокового ствола, горизонтально направленного в области продуктивного пласта. По окончании бурения его в необсаженном продуктивном интервале горизонтального участка бокового ствола устанавливают фильтр-хвостовик описанной конструкции, исследуют первый боковой ствол на приток и устанавливают пакер в месте врезки бокового ствола. Затем аналогично последовательно осуществляют врезку других боковых стволов, горизонтально направленных в области продуктивного пласта. Горизонтальные участки всех боковых стволов, расположенные в продуктивном пласте, направлены симметрично в радиальном направлении относительно основного ствола скважины. Количество боковых стволов зависит от среднестатистического значения проницаемости разрабатываемого пласта. После завершения бурения последнего бокового горизонтального ствола и установки фильтра-хвостовика его, исследуют на приток и определяют оптимальный дебит. Затем в скважину спускают погружной насос и осуществляют эксплуатацию скважины.This goal is achieved by the fact that an oil field with a heterogeneous permeability reservoir is drilled with a rare grid of wells. Each well has a main wellbore, at the end of which the filter shank is installed in the uncased productive interval of the wellbore. The filter shank is a shank - a perforated casing pipe, after installation of which a filter is placed in it - an artificial porous medium, which is a fictitious soil, consisting of ceramic balls of the same diameter with a cubic laying. The design of the filter provides for its extraction from the well for the purpose of mechanical or chemical cleaning (regeneration). After installing the filter, the main wellbore is examined for flow and a packer is installed. From the main trunk above the reservoir, insert the first side trunk, horizontally directed in the field of the reservoir. At the end of its drilling, in the uncased productive interval of the horizontal section of the side trunk, a filter shank of the described construction is installed, the first side trunk is examined for inflow and the packer is installed at the side of the side trunk insert. Then similarly sequentially insert other sidetracks horizontally directed in the field of the reservoir. The horizontal sections of all sidetracks located in the reservoir are directed symmetrically in the radial direction relative to the main wellbore. The number of sidetracks depends on the average permeability of the developed formation. After drilling the last lateral horizontal wellbore and installing a filter-liner, it is examined for inflow and the optimal flow rate is determined. Then, a submersible pump is lowered into the well and the well is operated.

Такая конструкция многозабойной скважины позволяет осуществлять циклическую веерную поинтервальную выработку продуктивных пластов, сущность которой заключается в следующем. Начинают производить отбор жидкости из последнего пробуренного горизонтального ствола, контролируют дебит жидкости, давление на забое и обводненность добываемой жидкости. Если в процессе эксплуатации дебит жидкости уменьшается, т.е. нагнетательные скважины не обеспечивают восстановление давления в пласте, или происходит увеличение обводненности добываемой продукции до 100%, т.е. нагнетаемая вода достигла ствола скважины, то отбор жидкости из последнего горизонтального ствола прекращают. В месте врезки последнего горизонтального ствола устанавливают пакер. Из предпоследнего горизонтального ствола, врезка которого расположена ниже последнего горизонтального ствола по оси основного ствола, убирают пакер и производят отбор жидкости, контролируя дебит жидкости, давление на забое и обводненность добываемой жидкости. При этом в контуре интервала дренирования последнего горизонтального ствола, из которого прекратили отбор жидкости, происходит постепенное восстановление давления и перераспределение насыщенностей, стремящихся к равновесному распределению фаз в поровом пространстве. Аналогичным образом последовательно подключают следующие горизонтальные стволы и осуществляют отбор жидкости из них. На завершающей стадии цикла веерной поинтервальной эксплуатации скважины убирают пакер из основного ствола и производят отбор жидкости из контура дренирования зоны пласта, непосредственно прилегающей к основному стволу скважины. За этот период времени в ранее дренируемых боковыми горизонтально расположенными стволами интервалах пласта восстанавливается давление и равновесное распределение фаз в поровом пространстве пласта. Далее устанавливают пакер на основном стволе, убирают пакер из последнего бокового ствола (с которого начиналась эксплуатация скважины) и производят отбор жидкости, контролируя дебит жидкости, давление на забое и обводненность добываемой жидкости. Весь цикл веерной поинтервальной эксплуатации многоствольной скважины повторяют в той же последовательности. Эксплуатацию скважины прекращают после максимально возможной выработки запасов нефти из продуктивной части пласта, дренируемого этой скважиной.This design of a multilateral well allows cyclic fan-based interval production of productive formations, the essence of which is as follows. They begin to make a selection of fluid from the last drilled horizontal wellbore, control the flow rate of the fluid, the pressure at the bottom and the water cut of the produced fluid. If during operation the fluid flow rate decreases, i.e. injection wells do not provide pressure recovery in the reservoir, or there is an increase in water cut of produced products up to 100%, i.e. pumped water reached the wellbore, then the selection of fluid from the last horizontal wellbore is stopped. At the insertion point of the last horizontal trunk, a packer is installed. From the penultimate horizontal well, the inset of which is located below the last horizontal well along the axis of the main well, the packer is removed and fluid is sampled, controlling fluid flow rate, bottomhole pressure and water cut in produced fluid. Moreover, in the contour of the drainage interval of the last horizontal wellbore, from which fluid withdrawal was stopped, there is a gradual restoration of pressure and redistribution of saturations, which tend to an equilibrium phase distribution in the pore space. In a similar manner, the following horizontal trunks are connected in series and the liquid is taken from them. At the final stage of the cycle of interval interval operation of the well, the packer is removed from the main wellbore and fluid is taken from the drainage circuit of the formation zone immediately adjacent to the main wellbore. During this period of time, the pressure and the equilibrium distribution of phases in the pore space of the formation are restored in the reservoir intervals previously previously drained by the laterally horizontal trunks of the formation. Next, the packer is installed on the main wellbore, the packer is removed from the last sidetrack (from which the well began to operate) and fluid is sampled, controlling fluid flow rate, bottomhole pressure and water cut of produced fluid. The entire cycle of fan-interval interval operation of a multilateral well is repeated in the same sequence. The operation of the well is stopped after the maximum possible development of oil reserves from the productive part of the reservoir drained by this well.

Оборудование забоя основного ствола скважины и забоев боковых стволов, горизонтальных в области продуктивного пласта, фильтрами-хвостовиками обеспечивает продолжительную работу многозабойной скважины с оптимальным дебитом. Это достигается тем, что хвостовик предохраняет забой от разрушения, а фильтр обладает высокой проницаемостью. Фильтр представляет собой гирлянду необходимой длины, состоящую из последовательно соединенных блоков. Внутреннее пространство блоков представляет собой фиктивный грунт, состоящий из керамических шаров одинакового диаметра с кубической укладкой. Конструкция фильтра предусматривает извлечение его из скважины с целью регенерации.The bottom hole equipment of the main wellbore and the bottom holes of the sidetracks horizontal in the field of the reservoir, with filter shanks ensures long-term operation of the multilateral well with an optimal production rate. This is achieved by the fact that the shank protects the face from destruction, and the filter has a high permeability. The filter is a garland of the required length, consisting of series-connected blocks. The internal space of the blocks is a fictitious soil, consisting of ceramic balls of the same diameter with cubic laying. The design of the filter provides for its extraction from the well for the purpose of regeneration.

Именно устройство многозабойной скважины, имеющей основной ствол и систему боковых стволов, горизонтальные участки которых, расположенные в продуктивном пласте и направленные симметрично в радиальном направлении относительно основного ствола скважины, а также заканчивание основного и боковых горизонтальных стволов фильтрами-хвостовиками с фиктивной пористостью является сущностью данного изобретения.It is the device of a multilateral well with a main well and a system of sidetracks, the horizontal sections of which are located in the reservoir and directed symmetrically in the radial direction relative to the main well, as well as the completion of the main and lateral horizontal shafts with shank filters with fictitious porosity is the essence of this invention .

Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию изобретения «новизна». При изучении других технических решений в данной области техники признаки, отличающие заявляемое изобретение от прототипа, не были выявлены и поэтому они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию «существенные отличия».Thus, the claimed method meets the criteria of the invention of "novelty." When studying other technical solutions in this technical field, the features that distinguish the claimed invention from the prototype were not identified and therefore they provide the claimed technical solution with the criterion of "significant differences".

Техническая сущность изобретения поясняется проекциями многозабойной скважины на вертикальную плоскость (профиль) фиг.1 и на горизонтальную плоскость (план) фиг.2, а также принципиальной схемой фильтра-хвостовика фиг.3.The technical essence of the invention is illustrated by the projections of the multilateral well on the vertical plane (profile) of FIG. 1 and on the horizontal plane (plan) of FIG. 2, as well as the circuit diagram of the filter liner of FIG. 3.

На фиг.1 показан профиль многоствольной скважины, состоящей из основного ствола 1 и боковых стволов 2, горизонтально направленных в области продуктивного пласта. На входе основного ствола 1 в продуктивный пласт и на ответвлениях боковых стволов установлены пакеры 3.Figure 1 shows the profile of a multilateral well, consisting of a main trunk 1 and sidetracks 2, horizontally directed in the field of the reservoir. At the entrance of the main trunk 1 to the reservoir and on the branches of the side trunks, packers 3 are installed.

На фиг.2 показан план многоствольной скважины, состоящей из основного ствола 1 и боковых стволов 2-9, горизонтально расположенных в радиальном направлении в области продуктивного пласта. Штриховой линией показаны контуры дренирования интервалов продуктивного пласта основным и боковыми стволами.Figure 2 shows the plan of a multilateral well, consisting of the main wellbore 1 and sidetracks 2-9, horizontally located in the radial direction in the field of the reservoir. The dashed line shows the drainage contours of the intervals of the reservoir by the main and side trunks.

На фиг.3 показано вертикальное расположение фильтра-хвостовика в основном стволе скважины. Фильтр-хвостовик состоит из хвостовика 1 и фильтра 2. Хвостовик 1 представляет собой перфорированную обсадную трубу, которая крепится сальниковым уплотнением 3 к эксплуатационной колонне 4. Внутри хвостовика 1 устанавливают фильтр 2, состоящий из последовательно соединенных блоков 5. Каждый блок 5 представляет собой контейнер решетчатой конструкции 6, в верней части которого имеется манжета 7. Решетчатый контейнер 6 и манжета 7 служат для придания жесткости блоку 5 и крепления направляющих стержней, а также для предохранения фильтра 2 от разрушения при спуско-подъемных операциях. Фильтр 2 имеет приспособление 8 для захвата его ловильным инструментом. Соединение блоков 5 между собой осуществляется с помощью центральных металлических штанг 9. Внутреннее пространство блоков 5 представляет собой фиктивный грунт 10, который набирают из съемных фильтрующих элементов, изготовленных из прочных керамических материалов методом прессования и дальнейшего спекания. Положение съемных фильтрующих элементов фиксируется при сборке блоков 5 с помощью направляющих стержней.Figure 3 shows the vertical location of the filter liner in the main wellbore. The filter shank consists of a shank 1 and a filter 2. The shank 1 is a perforated casing pipe, which is attached by a packing 3 to the production string 4. Inside the shank 1, a filter 2 is installed, consisting of blocks connected in series 5. Each block 5 is a trellised container design 6, in the upper part of which there is a cuff 7. The lattice container 6 and the cuff 7 are used to stiffen the block 5 and attach the guide rods, as well as to protect the filter 2 from damage eniya during tripping operations. The filter 2 has a device 8 for capturing it with a fishing tool. The blocks 5 are connected to each other using central metal rods 9. The internal space of the blocks 5 is a fictitious soil 10, which is collected from removable filter elements made of durable ceramic materials by pressing and further sintering. The position of the removable filter elements is fixed when assembling the blocks 5 using the guide rods.

Использование предлагаемого устройства многозабойной скважины для веерной поинтервальной выработки продуктивных пластов обеспечивает по сравнению с существующими известными устройствами следующие преимущества.The use of the proposed multilateral well device for fan-wise interval production of productive formations provides the following advantages compared with existing known devices.

1. Последовательная поинтервальная выработка части продуктивного пласта, дренируемого многоствольной скважиной, с повторением циклов позволяет повысить охват неоднородных по проницаемости пластов, увеличить равномерность выработки запасов нефти их них и тем самым обеспечить максимально возможную выработку запасов нефти.1. Consistent interval production of a part of a productive formation drained by a multilateral well, with the repetition of cycles, allows to increase the coverage of heterogeneous permeability formations, increase the uniformity of oil production from them and thereby ensure the maximum possible production of oil reserves.

2. Конструкция забоев основного и боковых горизонтальных стволов скважины обеспечивает устойчивость стенок стволов, надежное сообщение стволов с продуктивным пластом, т.е. длительную эксплуатацию скважины при оптимальном дебите.2. The design of the faces of the main and lateral horizontal boreholes provides stability of the walls of the boreholes, reliable communication of the boreholes with the reservoir, ie long-term well operation at optimal production rate.

3. Нефтяное месторождение с неоднородным по проницаемости коллектором разбуривается редкой сеткой скважин. Себестоимость строительства разветвленных горизонтальных скважин в 1,6 раза больше строительства вертикальных скважин [1, с.23]. Удельные капиталовложения на 1 т добытой нефти из разветвленных горизонтальных скважин в 2,2 раза меньше, чем по вертикальным скважинам. Экономическая эффективность значительно превышает первоначальные затраты на строительство разветвленных горизонтальных скважин.3. An oil field with a heterogeneous permeability reservoir is drilled with a rare grid of wells. The cost of building branched horizontal wells is 1.6 times higher than the construction of vertical wells [1, p.23]. The specific investment per 1 ton of oil produced from branched horizontal wells is 2.2 times less than for vertical wells. Economic efficiency significantly exceeds the initial cost of building branched horizontal wells.

Источники информации, принятые во вниманиеSources of information taken into account

1. Особенности добычи нефти и газа из горизонтальных скважин. /Под ред. Г.П.Зозули. - М.: Издательский центр «Академия», 2009. - 176 с.1. Features of oil and gas production from horizontal wells. / Ed. G.P. Zozuli. - M.: Publishing Center "Academy", 2009. - 176 p.

2. Патент RU №2205935. Опубликован 10.06.2003. Способ строительства многозабойной скважины /Крылов Г.В., Штоль В.Ф., Кучеров Г.Г. и др.2. Patent RU No. 2205935. Published 06/10/2003. A method of constructing a multilateral well / Krylov G.V., Shtol V.F., Kucherov G.G. and etc.

3. Басарыгин Ю.М., Будников В.Ф., Бултов А.И. Теория и практика предупреждения осложнений и ремонта скважин при их строительстве и эксплуатации: Справ. пособие: В 6 т. - М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2003 г.3. Basarygin Yu.M., Budnikov V.F., Bultov A.I. Theory and practice of preventing complications and repairing wells during their construction and operation: Ref. allowance: In 6 vols. - M.: Nedra-Business Center LLC, 2003.

Claims

The device is a multilateral well for fan-wise interval production of productive formations, comprising a main shaft fixed by a perforated casing pipe and a system of sidetracks horizontal in the interval of the productive stratum and filled with permeable material, the permeability of which is higher than that of the rocks of the productive stratum, characterized in that the location of the lateral trunks horizontal in the interval of the reservoir, symmetrically in the radial direction relative to the main wellbore, and completion the main and lateral shafts in the uncased interval of the reservoir are produced by filter shanks, which are a liner - a perforated casing pipe, after which a filter is installed in it - an artificial porous medium, which is a fictitious soil, consisting of ceramic balls of the same diameter with cubic laying .