Спосіб створення бурової свердловини у підземній формації

1. Способ создания буровой скважины в подземной формации, при котором бурят скважину в подземной формации, опускают обсадную тр убу из материала, способного деформироваться в холодном состоянии, в буровую скважину и радиально расширяют обсадную тр убу о тносительно стенки буровой скважины посредством приложения радиальной нагрузки к обсадной трубе и устраняют нагрузку из обсадной трубы, отличающийся тем, что радиальную нагрузку выбирают так, чтобы обсадная труба имела меньшую упругую радиальную деформацию, чем окружающая формация при приложении нагрузки, наводя тем самым сжимающее усилие между обсадной трубой и окружающей формацией после устранения нагрузки. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что материал обсадной трубы способен переносить пластическую деформацию, соответствующую, по крайней мере, 25% одноосного расширения. 3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что обсадная труба образует промежуточную обсадную трубу, расположенную между приповерхностной обсадной трубой, расположенной в верхней C2 (54) СПОСІБ СТВОРЕННЯ БУРОВОЇ СВЕРДЛОВИНИ У ПІДЗЕМНІЙ ФОРМАЦ ІЇ 39104 Настоящее изобретение относится к способу создания буровой скважины в подземной формации, например буровой скважины для добычи нефти или газа. В общем случае, при создании буровой скважины для добычи нефти или газа в стволе скважины устанавливается ряд обсадных труб для предотвращения обвалов сте нок ствола скважины и для предотвращения нежелательного истечения бурового раствора в формацию или притока жидкости из формации в ствол скважины. Ствол скважины бурят по интерва лам, причем каждая обсадная труба устанавливается после пробуривания следующего ин тервала, так что следующая обсадная труба опускается через ранее установленную обсадную тр убу. При обычном способе создания буровой скважины внешний диаметр следующей обсадной трубы ограничивается внутренним диаметром ранее уста новленной обсадной трубы для того, чтобы можно было опустить следующую обсадную трубу через ранее уста новленную. Та ким образом, обсадные трубы вставляются друг в др уга, и диаметр этих обсадных тр уб уменьшается по направлению вниз. Для изоляции обсадных труб от стенок буровой скважины между внешними поверхностями обсадных труб и сте нок ствола скважины предусмотрены цементные кольца. Как следствие насаженного размещения обсадных труб, в вер хней части буровой скважины требуется относительно большой диаметр ствола скважины. Большой диаметр ствола скважины повышает затраты из-за тяжелого оборудования работы с обсадными трубами, больши х диаметров сверл и большого объема бурового раствора. Кроме того, из-за необходимой накачки цемента и его отвердения увеличивается расход времени бурения. Известен способ создания буровой скважины в подземной формации, заключающийся в бурении ствола скважины в подземной формации, опускании обсадной трубы из материала, деформируемого в холодном состоянии, в этот ствол скважины и радиального расши рения упомянутой обсадной трубы относительно ствола скважины посредством применения радиальной нагрузки к этой обсадной трубе и удаления упомянутой нагрузки из обсадной трубы [6]. Предметом настоящего изобретения является способ создания буровой сква жины в подземной формации, который устраняет необходимость создания относительно большого диаметра ствола скважины в верхней части буровой скважины, а также обеспечивает адекватную изоляцию между обсадной трубой и подземной формацией. Согласно настоящему изобретению предусматривается способ создания буровой скважины в подземной формации, который состоит в бурении ствола сква жины в подземной формации, опускании обсадной трубы из материала, деформируемого в холодном состоянии, в этот ствол скважины, радиального расши рения упомянутой обсадной трубы относительно стенки ствола скважины посредством приложения радиальной нагрузки к этой обсадной трубе и удаления упомянутой нагрузки из обсадной трубы, отличающийся тем, что эта обсадная труба имеет меньшую уп ругую радиальную деформацию, чем окружающая формация, при применении упомянутой нагрузки, вызывая, таким образом, сжимающую силу между обсадной трубой и окружающей фор мацией после удаления упомянутой нагрузки. После приложения радиальной нагрузки обсадная труба слегка радиально сжимается вследствие уп ругой релаксации. Однако упругая радиальная деформация формации полностью не пропадает вслед за этой релаксацией, поскольку уп ругая радиальная деформация формации больше уп ругой радиальной деформации обсадной трубы. В результате этого между обсадной трубой и формацией после релаксации остается сжимающая сила, которая обеспечивает изоляцию формации и трубы. Поэтому для изоляции трубы от формации больше не требуется цементных колец. Кроме того, в буровой скважине можно применять обсадные трубы одного диаметра. Вследствие расши рения обсадной трубы в стволе скважины внешний диаметр следующей обсадной трубы не ограничивается внутренним диаметром предыдущей обсадной трубы до ее расширения, так что больше не требуется телескопической конструкции обсадных тр уб. Сле дует о тметить, что обсадная труба, изготовленная из материала, деформируемого в холодном состоянии, требует то го, чтобы этот материал обсадной трубы был способен переносить пластическую деформацию. Если применяется стальная обсадная труба, то такая труба обычно имеет меньшую упругую радиальную де формацию, чем окружающая формация, при расши рении этой обсадной трубы относительно стенки ствола скважины посредством приложения к этой обсадной трубе радиальной нагрузки. Предпочти тельно, что бы материал обсадной трубы мог переносить пластическую деформацию, по меньшей мере, в 25% одноосного растяжения, чтобы обсадную тр убу можно было существенно расширить в стволе скважины без разрушения материала обсадной трубы. Предпочти тельно, чтобы обсадная труба образовывала промежуточную обсадную трубу, расположенную между поверхностной обсадной трубой, установленной в верхней части буровой скважины, и эксплуатационной обсадной трубой, установленной в нижней части буровой скважины. Когда в стволе скважины во время его бурения происхо дят вымывания, или когда встречаются хруп кие породы, может понадобиться закачать изолирующий материал в жидком состоянии между обсадной трубой и стенками ство ла скважины до применения упомянутой радиальной нагрузки на обсадную трубу. Например, в кольцевое отверстие вокруг обсадной трубы можно закачать цемент, которому дают затвердеть после то го, как обсадная труба будет расширена. Ха рактеристики пласти ческой деформации обсадной трубы можно улучшить посредством нагревания этой обсадной трубы во время ее радиального расширения. Подхо дящим соединением для взаимосоединения двух соседних труб является участок первой обсадной трубы, снабженный внутренними круговыми ребрами, внутренний диаметр которых слегка больше внешнего диаметра участка второй обсадной трубы, которая входит в упомянутый 2 39104 участок первой трубы. Во время расширения соединения обсадных тр уб вторая обсадная труба впрессовывается в ребра первой обсадной трубы, и между упомянутыми участками первой и второй обсадных тр уб образуется уплотнение металл металл. Ребра допускают определенное осевое сжатие второй обсадной трубы во время ее радиального расширения. Увеличения скорости установки обсадной трубы в ствол скважины можно достичь путем непрерывной подачи обсадных тр уб с барабана, на котором эти обсадные трубы хранились до опускания в ствол скважины, и разматывания этого барабана во время опускания в ствол скважины. Кроме того, достигается существенное уменьшение времени и затрат, если обсадная труба, расши ряемая в стволе скважины, также используется как буровая колонна для бурения ствола скважины. Если, например, ствол сква жины бурится при помощи лифтовой колонны, разматываемой с барабана, с которой соединен забойный двигатель, приводящий в действие сверло (так называемое барабанное лифтовое бурение), то для образования обсадной трубы можно расширить эту лифтовую колонну. После расширения лифтовой колонны забойный двигатель и сверло остаются в стволе скважины. Изобретение теперь будет описано подробнее и на примере со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых: на фиг. 1 схе матически показан продольный разрез ствола скважины в подземной формации и обсадная труба, опущенная в этот ствол скважины; на фиг. 2 показано средство гидравлического расширения в нерасширенном состоянии, размещенное в нижнем участке обсадной трубы из фиг. 1; на фиг. 3 по казано средство расширения в расши ренном состоянии; на фиг. 4 по казано средство расширения в нерасширенном состоянии при перемещении этого средства к следующему расположению; на фиг. 5 по казано средство расширения в расши ренном состоянии в следующем расположении; на фиг. 6 показано расширяющее устройство, продвигаемое через обсадную тр убу. Обратимся к фиг. 1, на которой изображен ствол скважины 1, пробуренный в подземной формации 3, и стальная обсадная труба 5, расположенная концентрично в стволе скважины 1. Обсадная труба 5 является цилиндрической и имеет круговое поперечное сечение, причем внешний ее диаметр меньше диаметра ствола скважины 1. После того, как обсадная труба 5 опускается в ствол сква жины 1, гидравлическое средство расширения 7 опускается в нерасширенном состоянии в нижнюю часть обсадной трубы 5, как показано на фиг. 2. Средство расши рения 7 связано с поверхностным накачивающим оборудованием (не показано) при помощи гидравлического трубопровода 9. Средство 7 расширяют при помощи приведения в действие наземного насосного оборудования, накачивающего рабочую жидкость через трубопровод 9 в средство расширения 7, как показано на фиг. 3. Насос останавливают, когда обсадная труба 5 в месте расположения средства расши рения 7 расши ряется до внешнего диаметра, немного большего диаметра пробуренного ствола скважины. Во время расши рения обсадной трубы 5 в стенки 4 ствола скважины эта обсадная труба 5 испытывает упругую пластичную радиальную де формацию и формация 3 вокруг ствола скважины 1 испытывает, по меньшей мере, упругую радиальную дефор мацию. Нужно отметить, что уп ругая радиальная деформация обсадной трубы 5 существенно меньше, чем ее пластичная радиальная деформация и что уп ругая радиальная деформация окружающей фор мации 3 значительно больше упругой радиальной деформации обсадной трубы 5. После расши рения обсадной трубы 5 относительно стенки 4 ствола скважины гидравлическое давление на средстве 7 снимается, что позволяет средству 7 сжаться до нерасширенного состояния, и допускает определенную уп ругую ре лаксацию обсадной трубы. Пластическая деформация обсадной трубы остается, так что упругая деформация подземной формации 3 в близости к стенкам 4 ство ла скважины также остается. Таким образом, вследствие остаточной пластической деформации обсадной трубы 5 между обсадной трубой 5 и формацией 3 остается сжимающая сила. Как показано на фиг. 4 и 5, после такого радиального расширения нижней части обсадной трубы 5 средство 7 продвигают вверх че рез обсадную тр убу 5 в нерасширенном состоянии и располагают у сле дующей части обсадной трубы 5, после чего средство 7 расши ряют для расширения обсадной трубы 5, как описано выше. Та ким способом обсадную трубу 5 расширяют постепенно, пока радиально не расширят всю обсадную тр убу 5. Бурение буровой скважины 1 затем идет с использованием раздвижного расши рительного бурового долота (не показано), после чего во вновь пробуренный участок буровой скважины 1 через ранее расши ренную обсадную тр убу 5 опускается следующая обсадная труба (не показана). Расши ряющее устройство 22, по казанное на фиг. 6, мо жет быть использовано в качестве альтернати вы ги дравлическому средству расши рения 7. Если расши ряющее устройство 22 толкается вниз че рез обсадную тр убу 20 при помощи аксиальной силы F, то обсадная труба 20 расши ряется под внешний диа метр расши ряюще го устройства 22, внешний диа метр которо го вы бирается та ковым, что бы дости галась желаемая пласти ческая радиальная дефор мация обсадной тр убы. П утем вра щения расши ряющего устройства 22 во вре мя его движения через обсадн ую тр убу 20 уменьшается аксиальное трение между ра сши ряющим устройством 22 и обсадной тр убой 20. Да льнейшее уменьше ние аксиального тре ния дости гается, если расши ряющее устройство 22 снабжено роликами (не показаны), ко торые могут ка тить ся по вн утренней повер хности обсадной тр убы 20 при вращении расши ряюще го устройства 22 , и п утем одновременного вра щения и о сево го продви жения расши ряюще го устройства 22 че рез обсадн ую тр убу 20 . Радиальн ую де фор мацию обсадной трубы 20 можно улучшить посредством приложения вн утреннего давле ния на обсадн ую тр убу 20, 3 39104 когда расши ряющее устройство 22 продви гается через обсадную тр убу 20 . В альтернативном конструктивном варианте способа согласно настоящего изобретения участок внутренней полости обсадной трубы, в котором есть жидкость, блокируется двумя пакерами, после чего давление в этой жидкости нагне тается до тех пор, пока не будет достигнуто желаемое радиальное расширение обсадной трубы. Альтернативный конструктивный вариант можно также использовать в сочетании с расши рением при помощи гидравлического средства расширения или расширяющего устройства, описанного выше. Фиг. 1 Фиг. 2 Фиг. 3 Фиг. 4 4 39104 Фиг. 5 Фиг. 6 Тираж 50 екз. Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101 (03122) 3 – 72 – 89 (03122) 2 – 57 – 03 5