Изобретение относится к области строительства и эксплуатации многозабойных скважин с целью поиска, разведки и разработки месторождений углеводородов. The invention relates to the field of construction and operation of multilateral wells for the purpose of searching, exploration and development of hydrocarbon deposits.
Известен способ проводки многозабойной скважины (а.с. СССР 150449, E 21 B 7/00, опубл. бюлл. 1, 1973 г.), включающий бурение основного ствола под углом и забуривание ответвлений в противоположном направлении при последовательности бурения ответвлений снизу вверх, начиная от первого нижнего ствола. При этом прибор под действием силы тяжести при спуске его в основном стволе скользит по нижней стенке скважины и входит в первое сверху ответвление. Поэтому забуривание ответвлений производится снизу вверх и исследование в ответвлении осуществляется только до момента забуривания второго, верхнего ответвления. Применение способа ограничивается одним видом операций по спуску приборов в одно ответвление при бурении многозабойной скважины. Причем забуривание ответвлений в противоположном направлении способствует росту сил трения, желобообразованию, вероятности возникновения аварий и осложнений. Способ может быть использован преимущественно при поисках и разведке залежей углеводородов. После исследования в ответвлении оно подлежит ликвидации, так как эксплуатация его невозможна из-за отсутствия возможности избирательного попадания в ответвление приборов, насосно-компрессорных труб и другого забойного инструмента. A known method of wiring a multilateral well (AS USSR 150449, E 21 B 7/00, publ. Bull. 1, 1973), including drilling the main shaft at an angle and drilling branches in the opposite direction during the sequence of drilling branches from bottom to top, starting from the first lower trunk. At the same time, the device, under the action of gravity, when it is lowered in the main shaft, slides along the bottom wall of the well and enters the first branch from above. Therefore, the drilling of the branches is carried out from the bottom up and the study in the branch is carried out only until the second, upper branch is drilled. The application of the method is limited to one type of operations for launching devices into one branch when drilling a multilateral well. Moreover, the drilling of branches in the opposite direction contributes to the growth of friction forces, groove formation, the likelihood of accidents and complications. The method can be used mainly in the search and exploration of hydrocarbon deposits. After research in the branch, it is subject to liquidation, since its operation is impossible due to the lack of the possibility of selective getting into the branch of devices, tubing and other downhole tools.
Известен также способ проведения и крепления многозабойной скважины (а. с. СССР 787611, Е 21 В 7/04, опубл. бюлл. 46, 1980 г. - прототип), включающий бурение основного и дополнительных стволов, крепление дополнительных стволов обсадными колоннами с хвостовиками, а основного ствола - обсадной колонной с окнами для связи с хвостовиками обсадных колонн дополнительных стволов, основной ствол углубляют после крепления очередного дополнительного ствола. Часть хвостовика обсадной колонны дополнительного ствола размещают в основном стволе и разбуривают при углублении последнего. There is also known a method of holding and securing a multilateral well (a.s. USSR 787611, E 21 B 7/04, publ. Bulletin 46, 1980 - prototype), including drilling the main and additional shafts, attaching additional shafts with casing strings and the main trunk - casing with windows for communication with the shanks of the casing strings of additional trunks, the main trunk is deepened after attaching another additional trunk. Part of the casing liner of the additional shaft is placed in the main shaft and drilled when the latter is deepened.
Открытое стояние основного ствола во время проводки, крепления и исследования дополнительных стволов приводит к его осложнению в виде осыпей и обвалов. При креплении обсадной колонны основного ствола происходит попадание цементного раствора в открытый кососрезанный торец хвостовика ответвления и перекрытие внутреннего сечения хвостовика, кольматация продуктивного ствола и невозможность поступления флюида в основной ствол. Наличие закрепленного кососрезанного хвостовика ответвления, выступающего в основной ствол, имеющего азимут искривления, противоположный азимуту ответвления, будет препятствовать прохождению долота, бурильной и обсадной колонны, геофизических приборов и сделает невозможным дальнейшее углубление скважины. Сообщение между основным стволом и ответвлениями осуществляется через перфорированные окна в местах входа в ответвления, что не обеспечивает в процессе эксплуатации многозабойной скважины прохождение в хвостовик ответвления приборов, насосно-компрессорных труб и лишает возможности контроля за состоянием залежи, селективной изоляции водопритока, промывки и других операций, обеспечивающих разработку залежи углеводородов. Указанные недостатки создают осложнения при бурении и невозможность последующей эксплуатации многозабойных скважин. The open standing of the main trunk during posting, fastening and research of additional trunks leads to its complication in the form of scree and landslides. When attaching the casing of the main trunk, cement slurry enters the open oblique end face of the branch liner and overlaps the inner section of the liner, the mud shaft is clogged and the fluid cannot enter the main trunk. The presence of a fixed oblique shank of the branch protruding into the main shaft, having a curvature azimuth opposite to the branch azimuth, will prevent the passage of the bit, drill and casing, geophysical instruments and will make it impossible to further deepen the well. The communication between the main trunk and the branches is carried out through perforated windows at the points of entry into the branches, which does not ensure the passage of devices, tubing and pipes into the liner during operation of the multilateral well and makes it impossible to control the state of the deposit, selectively isolate water inflow, flushing and other operations providing for the development of hydrocarbon deposits. These shortcomings create complications during drilling and the inability to subsequently operate multilateral wells.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение эффективности строительства и эксплуатации многозабойных скважин за счет предупреждения осложнений при бурении и обеспечения избирательного попадания приборов и инструмента в нужное ответвление с выполнением задач по разведке и разработке залежей в соответствии с проектной сеткой размещения забоев скважин, а в данном изобретении каждое ответвление заменяет одну скважину. The problem to which the invention is directed is to increase the efficiency of the construction and operation of multilateral wells by preventing complications during drilling and ensuring the selective penetration of instruments and tools into the desired branch with the tasks of exploration and development of deposits in accordance with the design grid for the placement of bottom holes in this invention, each branch replaces one well.
Это достигается тем, что:
создается методами наклонно-направленного бурения траектория основного ствола, имеющая спиралевидную форму с зенитным углом, достаточным для определения азимута с попаданием забоя в одну из проектных точек;
осуществляется определение глубины и азимута забуривания ответвлений путем проведения касательных в плане от проектных точек скважин к горизонтальной криволинейной проекции основного ствола, причем проекция ответвления проектируется по касательной линии, соединяющейся с проектным забоем по азимуту основного ствола в точке касания;
основной ствол обсаживается и цементируется, причем интервал забуривания ответвления обсаживается и крепится немагнитными, легкоразбуриваемыми трубами;
осуществляется забуривание ответвлений сверху вниз, причем в интервал забуривания опускается направляющая колонна в нижней части, снабженная отклоняющим желобом и окном по образующей трубы, направленными по азимуту забуривания ответвления, а с противоположной стороны устанавливается накладка, верхняя часть направляющей колонны крепится к колонной головке или план-шайбе с возможностью ее поворота, установки в требуемом интервале и направлении, прохождения через нее бурильного инструмента, хвостовиков ответвлений, приборов и глубинного оборудования;
ориентирование направляющей трубы осуществляется инклинометром, опускаемым в отклоняющий желоб, путем измерения величины угла наклона при повороте направляющей трубы, положение, когда измеренный зенитный угол α максимален и равен сумме углов наклона желоба αж и зенитного угла колонны основного ствола αос, соответствует положению плоскости искривления направляющей колонны к азимуту основного ствола, и от этого положения осуществляется поворот направляющей колонны по азимуту забуривания ответвления и для попадания в ответвление при эксплуатации;
контроль положения окна ферромагнитной направляющей колонны, расположенной в диамагнитных трубах основного ствола, производится путем спуска магнитного локатора и размещения его в интервале расположения окна, при повороте направляющей колонны и установке локатора в окне, на нижней стенке основного ствола, на поверхности будет регистрироваться минимальная величина магнитного потока и положение направляющей колонны будет соответствовать расположению окна в противоположном направлении к азимуту основного ствола, далее производят поворот направляющей колонны на требуемый угол;
после окончания бурения, крепления и испытания основного ствола и ответвлений они временно консервируются с использованием взрыв-пакера из алюминиевого сплава.This is achieved by the fact that:
created by the methods of directional drilling, the trajectory of the main trunk, which has a spiral shape with an zenith angle sufficient to determine the azimuth with the face at one of the design points;
the depth and azimuth of drilling the branches are determined by drawing tangential planes from the design points of the wells to the horizontal curvilinear projection of the main trunk, and the projection of the branch is designed along a tangent line connecting to the design face in the azimuth of the main trunk at the point of contact;
the main trunk is cased and cemented, and the drilling interval of the branches is cased and fixed with non-magnetic, easily drilled pipes;
branches are drilled from top to bottom, and the guide column in the lower part is lowered into the drilling interval, equipped with a deflecting groove and a window along the generatrix of the pipe, directed along the azimuth of the branch drilling, and on the opposite side, an overlay is installed, the upper part of the guide column is attached to the column head or plan the puck with the possibility of its rotation, installation in the required interval and direction, passing through it a drilling tool, shanks of branches, instruments and depth of equipment;
orientation of the guide pipe is carried out by an inclinometer lowered into the deflecting trough by measuring the angle of inclination when the guide tube is rotated, the position when the measured zenith angle α is maximum and equal to the sum of the tilt angles of the trench α w and the zenith angle of the main shaft column α os corresponds to the position of the curvature plane the guide column to the azimuth of the main trunk, and from this position the guide column is rotated in the azimuth of the drilling of the branch and for falling into the branch operation;
the window position of the ferromagnetic guide column located in the diamagnetic pipes of the main trunk is controlled by lowering the magnetic locator and placing it in the window position interval, when the guide column is rotated and the locator is installed in the window, on the lower wall of the main trunk, the minimum magnetic value will be recorded on the surface the flow and the position of the guide column will correspond to the location of the window in the opposite direction to the azimuth of the main trunk, then produce Orot guide columns at the desired angle;
after drilling, fastening and testing the main trunk and branches, they are temporarily preserved using an aluminum alloy explosion packer.
На фиг. 1 дана схема размещения забоев скважин и горизонтальных проекций основного ствола 1 и ответвлений 2'2, 3'3, 4'4, 5'5, 6'6, 7'7, направленных по касательной к проекции основного ствола. При бурении основного ствола анализируется естественное его искривление или производится его искусственное искривление известными методами наклонно направленного бурения, причем горизонтальная проекция представляется кривой линией с широким диапазоном изменения азимута и с зенитным углом не менее 3o, обеспечивающим возможность ориентирования отклонителей инклинометрами относительно азимута скважины. Определяются интервалы забуривания ответвлений по порядку сверху вниз, причем из проектной точки 2' проводится касательная к кривой проекции 2'2 и по азимуту основного ствола в точке касания 2 и с отклонением от вертикали 2'2 проектируется траектория ответвления. В интервале забуривания ответвлений используют трубы из легкоразбуриваемого материала, например из Д16Т или стеклопластика. После бурения, крепления обсадной колонны, перфорации, испытания, временной консервации основного ствола с использованием взрыв-пакера собирают (см. фиг. 2) и спускают в скважину 1 направляющую колонну 2, которая в нижней части снабжена наклонным желобом 3, окном по образующей направляющей трубы 4 и кольцевой накладкой 5, закрепленной на 180o против окна и плоскости наклона желоба. Направляющую колонну 2 спускают с использованием резьбовых соединений с натягом, исключающим поворот труб. Окно 4 колонны 2 устанавливается в интервале забуривания первого ответвления, производится ориентирование желоба 3 путем спуска инклинометра 6 на кабеле 7 в желоб 3, поворота колонны 2 и одновременного непрерывного измерения зенитного угла. Положение колонны, при котором значение угла максимально и равно сумме угла наклона желоба αж и зенитного утла ствола αос, соответствует установке желоба по азимуту скважины (см. фиг. 2) и соответствует направлению забуривания ответвления по касательной и в отличие от прототипа исключает резкие перегибы ствола. При угле, равном зенитному углу скважины αос, окно 4 в колонне располагается на 180o против азимута скважины по касательной к кривой горизонтальной проекции в точке 2 (фиг. 1), направленной на забой скважины 5. На верхней части колонны в требуемом положении делается метка и по одной образующей выполняется обратная метка на фланце колонны основного ствола. Забуривание первого ствола прямыми компоновками осуществляется безориентированно, отклоняющими компоновками - ориентированно. Наличие направляющей колонны, установленной по азимуту основного ствола, обеспечивает прохождение бурильной и обсадных колонн, приборов, крепление, испытание и исследование ответвлений. Верхняя часть обсадной колонны - хвостовика, оставшейся после крепления в направляющей колонне, разбуривается торцевым фрезом и ответвление временно консервируется взрыв-пакером. В верхней части направляющей колонны делается метка глубины установки первого ответвления и осуществляется спуск колонны в интервал забуривания второго ответвления. После окончания бурения и крепления последнего ответвления расконсервация взрыв-пакера основного ствола путем закачки раствора соляной кислоты и шаблонировки направляющей колонны и промывки скважины. Для расконсервации ответвления против входа устанавливается окно направляющей колонны, производится разбуривание пакера, шаблонировка и промывка ответвления. Аналогичные операции производятся и при эксплуатации скважины, добыча флюида осуществляется через направляющую колонну, а для работы в ответвлении опускаются насосно-компрессорные трубы.In FIG. 1 shows the layout of the faces of the wells and horizontal projections of the main trunk 1 and branches 2'2, 3'3, 4'4, 5'5, 6'6, 7'7, directed tangentially to the projection of the main trunk. When drilling the main shaft, its natural curvature is analyzed or artificially curved by known methods of directional drilling, and the horizontal projection is represented by a curved line with a wide range of azimuth variation and with a zenith angle of at least 3 o , which enables deflectors to be oriented with inclinometers relative to the well azimuth. The drilling intervals of the branches are determined in order from top to bottom, and a tangent to the projection curve 2'2 is drawn from the design point 2 'and the branch path is projected along the azimuth of the main trunk at the touch point 2 and with a deviation from the vertical 2'2. In the drilling interval of the branches, pipes of easily drilled material, for example, D16T or fiberglass, are used. After drilling, fixing the casing, perforation, testing, temporary preservation of the main shaft using an explosion packer, they are collected (see Fig. 2) and the guide string 2 is lowered into the well 1, which is equipped with an inclined groove 3 in the lower part and a window along the generatrix of the guide pipe 4 and an annular plate 5, mounted 180 o against the window and the plane of inclination of the gutter. The guide column 2 is lowered using threaded connections that prevent interference with the rotation of the pipes. The window 4 of the column 2 is set in the interval of drilling the first branch, the groove 3 is oriented by lowering the inclinometer 6 on the cable 7 into the groove 3, turning the column 2 and simultaneously measuring the zenith angle. The position of the column in which the value of the angle as much as possible and equal to the sum of the angle of inclination of the chute α x and zenith fragile stem α axes corresponds installation trough the well azimuth (see. Fig. 2) and corresponds to the direction of the branch collaring tangentially and unlike the prototype eliminates sharp kinks of the trunk. At an angle equal to the zenith angle of the well α os , the window 4 in the column is 180 o against the azimuth of the well along the tangent to the horizontal projection curve at point 2 (Fig. 1), directed to the bottom of the well 5. On the top of the column in the required position is done mark and along one generatrix, a reverse mark is made on the flange of the column of the main trunk. Drilling of the first trunk with direct layouts is carried out without orientation, with deflecting layouts - with orientation. The presence of a guide column installed in the azimuth of the main shaft ensures the passage of drill and casing strings, devices, fastening, testing and study of branches. The upper part of the casing string, the liner remaining after fastening in the guide string, is drilled with an end mill and the branch is temporarily preserved by the explosion packer. In the upper part of the guide column, a depth mark is set for the installation of the first branch and the column is lowered into the drilling interval of the second branch. After drilling and fastening of the last branch, re-preservation of the explosion-packer of the main shaft by pumping a solution of hydrochloric acid and patterning the guide column and flushing the well. To de-preserve the branch against the entrance, a guide column window is installed, the packer is drilled, the branch is patterned and flushed. Similar operations are carried out during well operation, fluid is produced through a guide column, and tubing is lowered for operation in a branch.
Забуривание ответвлений по касательной к траектории основного ствола, направленной на забой проектной скважины, позволяет исключить резкие перегибы ствола, предупредить осложнения при бурении и эксплуатации многозабойной скважины. Наличие направляющей колонны, снабженной накладкой, отклоняющим желобом и окном в нижней части и закрепленной с избирательной фиксацией по дуге и глубине к колонной головке с новой технологией ориентирования желоба в магнитной среде обеспечивает избирательное забуривание и эксплуатацию ответвлений, обеспечивая равную эксплуатационную надежность ответвления с кустовой наклонно направленной скважиной, создает возможность замены одной многозабойной скважиной куста наклонных и образует экономический эффект на примере Печорогородского нефтегазоконденсатного месторождения, равный 70,0 млн. руб. на одно ответвление. Drilling of branches along a tangent to the trajectory of the main wellbore, directed to the bottom of the project well, eliminates sharp bends of the wellbore and prevents complications during drilling and operation of a multilateral well. The presence of a guide column equipped with an overlay, a deflecting groove and a window in the lower part and secured with selective fixation along the arc and depth to the column head with new technology for orienting the groove in a magnetic environment provides selective drilling and operation of the branches, ensuring equal operational reliability of the branch with a directional inclined bush well, creates the possibility of replacing one multilateral hole well bush inclined and forms an economic effect on the example of Pechorogorodsk th oil and gas condensate field, equal to 70.0 million rubles. on one branch.