專利名稱：建造鉆井方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鉆探方法，即在復(fù)雜的巖石鉆探條件下建造鉆井的方法。
本發(fā)明可最有效地用于以強(qiáng)烈吸收鉆探泥漿或由鉆開地層涌出液體或天然氣為特點(diǎn)的、對具有反常地層壓力地層的封閉，以及鉆井內(nèi)巖石散落或坍塌區(qū)的封閉。
已知的建造鉆井方法，包括對巖石鉆孔和同時沖洗井底以便沖掉被鉆碎的巖屑。地層壓力是用改變液體比重來調(diào)節(jié)沖洗液柱的壓力來實(shí)現(xiàn)平衡。然而，各地層之間時常在層內(nèi)壓力方面相差十分懸殊，使得不可能用改變沖洗液比重的方法來調(diào)節(jié)這種壓力平衡，在這種情況下當(dāng)鉆開下一地層之前，需將已鉆開的地層用套管柱封閉，然后澆灌水泥，以防止已鉆開的地層彼此影響，并選擇適合于下一地層壓力的沖洗液的比重，然后繼續(xù)鉆井，但所用鉆頭的直徑已減小。鉆井由井口至產(chǎn)油層5直徑逐級減小至下限，而為了支護(hù)其井壁使用了數(shù)個同心安裝的套管柱。這些套管柱根據(jù)其功能分別稱為導(dǎo)向套管、鉆孔導(dǎo)向管、中間管和出油管。這種建造鉆井的方法需要消耗大量時間、水泥和套管。
用增加同一直徑鉆頭鉆探深度來減少中間套管數(shù)量的企圖，常常會導(dǎo)致情況進(jìn)一步復(fù)雜化和引起巖石崩落和鉆探工具卡滯這類的事故。
蘇聯(lián)專利(SU，A，907220)已公布了一種建造鉆井方法，包括對巖石鉆孔和用套管支護(hù)，套管由導(dǎo)向套管、鉆孔導(dǎo)向管、中間管和出油管組成，這種方法末說明在制訂建造鉆井方案中鉆探泥漿吸收區(qū)可用異型管封閉，異形管在安裝過程中用內(nèi)部建立壓力差來擴(kuò)展并隨后擴(kuò)徑。以此封閉清洗液吸收區(qū)和繼續(xù)鉆井，以便隨后安裝相應(yīng)的套管。
然而在此種情況下，鉆井的結(jié)構(gòu)仍為多管式，即沒有消除鉆井過程中預(yù)定封閉其余復(fù)雜區(qū)所用的中間管。自然，在這種情況下建造鉆井仍消耗大量時間和材料，而所建鉆井的直徑仍隨深度加大而逐級減小。此外，在鉆探這種鉆井時常常要求按鉆井直徑來更換工具，這樣就延長了鉆井期和增加了費(fèi)用，而且在工業(yè)生產(chǎn)中不得不生產(chǎn)異常多的不同型號的鉆探工具和設(shè)備。
本發(fā)明的目的是縮短建造鉆井的時間和降低材料消耗。
本發(fā)明的另一目的是簡化工藝和減輕工人的勞動。
此外，本發(fā)明的目的還在于統(tǒng)一鉆探工具和設(shè)備，當(dāng)然也包括提高其制造和使用中的生產(chǎn)率。
本發(fā)明還有另一目的，就是提高用于封閉反常地層壓力地層所用異型管的強(qiáng)度性能。
本發(fā)明的基本任務(wù)是建立一種建造鉆井方法，以保證在安裝導(dǎo)向套管和鉆孔導(dǎo)向管之后能用一根套管來支護(hù)鉆井。
本發(fā)明的任務(wù)可用如下措施來達(dá)到在建造鉆井方法中包括對巖層鉆孔，用導(dǎo)向套管、鉆孔導(dǎo)向管和出油管對鉆孔部分支護(hù)，以及用異型管隔離復(fù)雜區(qū)，這些異型管可在安裝過程中用內(nèi)部建立壓力差方法擴(kuò)展和隨后對其擴(kuò)徑。按照本發(fā)明，在用導(dǎo)向套管和鉆孔導(dǎo)向管支護(hù)鉆井后，鉆進(jìn)是用同一直徑的鉆頭進(jìn)行，這時復(fù)雜區(qū)的鉆進(jìn)直徑等于已擴(kuò)展的異型管的外徑，異型管隨著復(fù)雜區(qū)的鉆開逐漸安裝到全部復(fù)雜區(qū)。
安裝導(dǎo)向套管和鉆孔導(dǎo)向管之后，用同一直徑的鉆頭鉆井，可以保持鉆井的給定直徑直至設(shè)計(jì)深度，從而取消了中間管，當(dāng)然也降低了材料消耗和加速了鉆井的建造。
此外，這樣可減少事故的發(fā)生，因?yàn)殡S著復(fù)雜區(qū)的鉆開，它們立即被封閉。
在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最佳方案中，至少一根異型管的原始直徑比鉆井復(fù)雜區(qū)直徑小，這時用擴(kuò)徑法增大管子的過程中能使其內(nèi)徑擴(kuò)大到與其它已擴(kuò)徑管的內(nèi)徑相同。
在這種擴(kuò)大直徑方法中，擴(kuò)徑可提高異型管的強(qiáng)度，這是因?yàn)橄硕鑸A度和改變了金屬結(jié)構(gòu)的緣故，當(dāng)然也就提高了對來自巖石外部擠壓力的抗力。這樣就使得有可能利用異型管作為具有反常高地層壓力地層的封閉器，從而以較經(jīng)濟(jì)的方法防止了異型管和出油管經(jīng)受擠壓力。
最好將異型管擴(kuò)徑至超過其原始直徑3-5%，這樣可以保證管子金屬的硬度最大程度的提高，視金屬牌號和管壁厚度的不同，硬度的增量為130-260%，繼續(xù)使異型管直徑擴(kuò)大超過5%，其對外界擠壓力的抗力提高已不顯著，但卻導(dǎo)致異型管壁出現(xiàn)危險的變薄。
本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)可通過以下實(shí)例的詳細(xì)說明和附圖來了解，其中

圖1給出了按照本方法建造的鉆井的結(jié)構(gòu)(縱剖面);
圖2-已下沉異型管的鉆井，異型管的中部在校直后的外徑比鉆井的直徑小(縱剖面);
圖3-在復(fù)雜區(qū)安裝異型管的鉆井;
圖4-圖2的Ⅳ-Ⅳ剖面;
圖5-圖2的Ⅴ-Ⅴ剖面。
建造鉆井方法的順序如下用較大直徑鉆頭鉆井和用導(dǎo)向套管支護(hù)。然后繼續(xù)用較小直徑鉆頭鉆進(jìn)和重新用稱為鉆孔導(dǎo)向管的導(dǎo)向套管支護(hù)。之后用同一直徑鉆頭鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度，而在鉆開鉆探復(fù)雜區(qū)之前在鉆頭前面安裝擴(kuò)孔鉆，用擴(kuò)孔鉆將鉆頭形成的直徑擴(kuò)大至與已擴(kuò)展的異型管的外徑相同，然后在鉆探管上向鉆探復(fù)雜區(qū)下沉異型管柱，并用異型管內(nèi)泵入的液體的壓力使其擴(kuò)展和用擴(kuò)徑器校正其通過的截面直徑，以保證鉆頭能自由通過，到達(dá)以后的鉆探位置。在鉆井過程中以類似方法對以后全部復(fù)雜區(qū)進(jìn)行鉆開和支護(hù)，一直到設(shè)計(jì)深度，之后將出油管下沉到鉆井內(nèi)和澆灌水泥。
在鉆開地層的壓力超過異型管抗擠壓強(qiáng)度的情況下，在異型管之間安裝定型前外徑比鉆井直徑小的異型管，而其長度稍大于具有反常高地層壓力的復(fù)雜區(qū)的尺寸范圍，并將此異型管擴(kuò)徑型超過定型前原始直徑的3～5%。
建議的建造鉆井方法可用下面實(shí)例來說明。
按照本發(fā)明鉆井方案，在導(dǎo)向套管1(圖1)的引導(dǎo)下，用直徑394毫米的鉆頭鉆進(jìn)至深度6米，用外徑324毫米的普通套管支護(hù)。然后用直徑295毫米的鉆頭繼續(xù)鉆進(jìn)至深度300米，并用密度1.1克/厘米3的鉆探泥漿沖洗和用直徑245毫米的鉆孔導(dǎo)管2支護(hù)。隨后至設(shè)計(jì)深度1800米的鉆進(jìn)都是用直徑215.9毫米的鉆頭進(jìn)行。這時深度460～470米的出水區(qū)3用異型管4隔離，這段異型管安裝在未減小直徑的鉆井內(nèi)380～480米范圍內(nèi)，并用管內(nèi)液體10～12兆帕的壓力對異型管校直和隨后用擴(kuò)徑法將其壓至預(yù)先用擴(kuò)孔鉆擴(kuò)鉆至直徑235毫米的井壁上。
深度600～640米的出油和出水區(qū)3′用同樣方法隔離。異型管4′安裝在534～650米范圍內(nèi)。
深度820～840米的出水區(qū)3″也用異型管4″隔離，安裝在800～900米范圍內(nèi)。
隨后繼續(xù)用直徑215.9毫米的鉆頭鉆進(jìn)，以及使用適合于鉆開產(chǎn)油層5地質(zhì)條件密度的鉆探泥漿(即密度1.43克/厘米3)，并安裝直徑146毫米的出油管6。深度380～800米段鉆井的鉆進(jìn)使用鉆探泥漿的密度為1.29克/厘米3，而800～900米為1.6克/厘米3。
這樣一來，隨著復(fù)雜區(qū)3，3′和3″的鉆開，安裝了異型管4、4′和4″來實(shí)現(xiàn)其隔離，異型管的總長為266米。
在鉆開具有反常高地層壓力的地層7(圖2，3)時，異型管4中部管段的兩端在地層區(qū)7裝有密封元件8，一個與帶有端頭9的異型管4下部連接，另一個與上端帶有左連接螺紋的異型管4的上部連接。
異型管4組件連在鉆探管柱11上下沉到具有反常高地層壓力的復(fù)雜區(qū)7，以便使正對著復(fù)雜區(qū)7放置其中部增強(qiáng)段，它的外圓直徑比預(yù)先擴(kuò)鉆區(qū)7鉆井直徑小3-5%，而異型管組合件4的下部和上部直徑與復(fù)雜區(qū)7鉆井?dāng)U鉆部分的直徑相同。
異型管組合件4下沉到復(fù)雜區(qū)7后，在其腔內(nèi)建立正壓，方法是用鉆探泵或由中心泵站注入液體，在其作用下使異型管組合件4的上部和下部得到校直和定位。這時異型管4中部被校直，擴(kuò)展至距鉆井已擴(kuò)鉆部分直徑尚差3～5%。然后卸壓，由異型管4上部擰出鉆探管柱11并將其提升至地面。然后將擴(kuò)徑器12(圖3)連在鉆探管柱11上下沉，由上部開始對異型管4進(jìn)行擴(kuò)徑，結(jié)果把管4的上部和下部校準(zhǔn)，而中部管段被擴(kuò)徑至超過其定型前直徑3～5%。
這時管4的中部管段被擴(kuò)展和緊貼在鉆井壁上，而密封元件8切斷了鉆井隔離區(qū)7與其它部分的聯(lián)系(圖3)。異型管4下部完成校準(zhǔn)階段后，除去其端頭9。
在異型管4的中部管段內(nèi)表面擴(kuò)徑時，管子發(fā)生徑向變形，導(dǎo)致金屬強(qiáng)化，表現(xiàn)在金屬硬度的提高。硬度的增加取決于鋼的牌號和管壁厚度，增量為130-260%。
本發(fā)明可用于具有反常地層壓力地層的封閉，以及鉆井內(nèi)巖石散落和坍塌區(qū)的封閉。
權(quán)利要求
1.建造鉆井的方法，包括對巖石鉆孔和用導(dǎo)向套管(1)、鉆孔導(dǎo)向管(2)和出油管(6)支護(hù)，以及用異型管(4)隔離鉆探復(fù)雜區(qū)(3)，這些異型管(4)可在安裝過程中用建立的內(nèi)部壓力差擴(kuò)展和隨后進(jìn)行擴(kuò)徑，其特征在于用導(dǎo)向套管(1)和鉆孔導(dǎo)向管(2)支護(hù)后，鉆進(jìn)即可采用同一直徑的鉆頭進(jìn)行，這時復(fù)雜區(qū)(3)的直徑擴(kuò)鉆至與已擴(kuò)展的異型管(4)的外徑相同，這些異型管隨著鉆開的進(jìn)展逐步安裝到全部復(fù)雜區(qū)(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1，其特征還在于具有至少一根異型管(4)，其外徑在定型前小于鉆井在復(fù)雜區(qū)(3)的直徑，而在此管的擴(kuò)徑過程中，能使其內(nèi)徑擴(kuò)大至與其它已擴(kuò)徑異型管(4)的內(nèi)徑相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求2，其特征還在于異型管(4)的擴(kuò)徑可超過定型前直徑3～5%。
全文摘要
建造鉆井的方法，包括對巖層鉆孔和用導(dǎo)向套管(1)、鉆孔導(dǎo)向管(2)和出油管(6)支護(hù)，以及用在安裝過程中可擴(kuò)展的異型管(4)隔離復(fù)雜區(qū)(3)，這些異型管(4)用其內(nèi)部建立的壓力差擴(kuò)展和隨后進(jìn)行擴(kuò)徑。在用導(dǎo)向套管(1)和鉆孔導(dǎo)向管(2)支護(hù)鉆井后，鉆進(jìn)即可用同一直徑的鉆頭進(jìn)行，這時復(fù)雜區(qū)(3)的直徑擴(kuò)鉆到與已擴(kuò)展的異型管(4)的外徑相同，這些異型管(4)隨著鉆開的進(jìn)展，逐步安裝到全部復(fù)雜區(qū)(3)。
文檔編號E21B33/14GK1034973SQ8910030
公開日1989年8月23日 申請日期1989年1月20日 優(yōu)先權(quán)日1988年1月21日
發(fā)明者嘎布德拉欣特·蘇·阿布德拉哈麥諾夫, 阿爾伯特·加比多洛維奇·柴諾林, 菲力浦·葛里高里耶維奇·阿扎邁斯柴夫, 拉欣特·埃哈豐多洛維奇·尤泰辛夫, 魯斯塔姆·哈豐多維奇·依巴托林, 伊菲爾·加里姆茨安蓓維奇·尤索波夫, 阿納多列·瓦西里耶維奇·皮洛夫, 米德哈特·拉荷馬托洛維奇·麥夫爾尤托夫, 拉欣特·哈依布洛維奇·塞尼科夫, 維爾·法依洛維奇·加利珂克巴洛夫, 伊利安斯·埃尼索維奇·尤拉菲吉爾丁 申請人:韃靼國立石油工業(yè)科學(xué)研究設(shè)計(jì)院