СПОСОБ УПЛОТНЕНИЯ ТАМПОНАЖНОГО МАТЕРИАЛА В ЗАКОЛОННОМ ПРОСТРАНСТВЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СКВАЖИН Российский патент 1997 года по МПК E21B33/14 

Способ относится к области ремонтно-изоляционных работ в нефтегазодобывающих скважинах с применением промыслово-геофизических методов и может быть использован для управления качеством ремонтно-изоляционных работ в сложных условиях.

Известен способ вторичной (ремонтной) изоляции пластов друг от друга путем уплотнения вещества в заколонном пространстве (глинистой корки, цемента) за счет задавливания в заколонное пространство тампонажной смеси через перфорацию [1] При этом предполагается, что тампонажная смесь под давлением заполняет все гидропроводящие трещины без исключения. Недостатком является то, что под давлением возникают новые трещины излома, не заполняющиеся тампосмесью из-за малой раскрытости (как и трещин).

Известен способ (прототип) уплотнения тампонажного материала в заколонном пространстве обсаженных скважин путем воздействия многократным изменением давления на перфорированные глинистые перемычки и контроля уплотнения тампонажного кольца акустическим методом [2] Недостатком способа является необходимость относительно медленных нагружений (импульсы давления длительностью в минуты и десятки минут) и непредусмотренность операций по перемещению материала тампонажного кольца сверху в зону уплотнения.

Предлагаемое изобретение обеспечивает повышение эффективности и производительности уплотнения тампонажного материала в заколонном пространстве эксплуатационных скважин путем преобразования вертикальных деформаций тампонажного кольца в радиальные деформации уплотнения и воздействия на всю боковую поверхность заколонных каналов.

Предлагаемый способ включает многократное изменение давления внутри обсадной колонны и контроль уплотнения тампонажного кольца акустических методом. Способ отличается тем, что давление изменяют в начале путем компрессирования, а затем путем гидросвабирования от плунжерного насоса типа ЦА-320 с задержкой во времени каждого следующего импульса давления, при этом перед гидросвабированием осуществляют виброударную обработку вне перфорированной части объекта эксплуатации в участках с плотным контактом на границе "цемент-колонна", после чего скважину доливают.

На чертеже приведен пример уплотнения заколонного тампонажного кольца в результате воздействий на колонну и столб жидкости.

Ак диаграммы амплитуд продольной волны по колонне, характеризующие дефектность контактов цементного кольца по стволу;
1 после снижения давления в колонне компрессором на 600 м (перед началом воздействий);
2 после воздействия шнуровыми торпедами ДШУ в участках а, б, в, г, д (последовательно);
3 после долива и обработки импульсами от агрегата ЦА-320 (гидросвабиварование 30-ю импульсами по 8 МПа продолжительностью 50 с каждый);
4 диаграмма ПС (естественной поляризации), характеризующая положение песчанистых фильтрующих интервалов;
5 перфорация;
6 и 7 зоны нефтеносной и нефтеводородной частей пластов (7 переходная зона нижней ВНК).

Способ реализуется следующими операциями.

В скважине из числа сдвоенных после бурения с водой или неперфорированных производят спуск НКТ и продувку до уровня порядка 600 м, затем замер Ак амплитуды продольной волны по колонне прибором типа АКЦ-4, АКТАШ-36 или параметра времени аппаратурной типа УЗБА. Такой замер, как известно, характеризует относительно ослабленные после снижения уровня контакты цементного кольца (причина уменьшение диаметра колонны на величину порядка 30 микрометров).

Затем производят последовательные залпы одиночным детонирующим шнуром типа ДШУ длиной 2 43 м в интервалах нефтеводоносной части пласта. При этом радиальный удар ДШК уплотняет тампонажное кольцо (включающее цемент и глинистую корку), а ослабленные за счет сниженного уровня контакты кольца с колонной облегчают сползание тампонажного кольца вниз под воздействием горного давления в результате контакты в нижней части скважины уплотняются, а в верхней части (выше ДШУ) ослабляются см. 2 на чертеже. Таким образом, последовательно повторяемые через время порядка 2 часов (время спуска-подъема) залпы уплотняют радиальной деформацией доставляемый вертикальным течением сверху материал (установленная экспериментально скорость вертикального течения после залпа колеблется в зависимости от устойчивости пород от 50 до 6000 микрометров в час).

Экспериментально доказано, что сходное (уплотняющее) действие производит и виброударное воздействие имплозионной камерой.

Затем для ускорения процесса производят вертикальную деформацию больших участков скважины. Для этого доливают скважину до устья и агрегатом ЦА-320 производят 25 30 импульсов гидросвабирования повышение давления до 8 МПа за 25 30 с и сброс давления за 10 20 с. При этом в участках относительно плотного контакта происходит радиальное расширение колонны, а в участках относительно ослабленного контакта происходит проскальзывание колонны вверх, при сбросе давления осевое смещение колонны вниз сдвигает тампонажное кольцо вниз в зону ранее разуплотненного в импульсе контакта. После 25 циклов контакты в зоне водонефтеносного пласта еще более уплотнятся (см. 3 на чертеж).

Указанный полный цикл обработки занял порядка 20 часов и привел к снижению дебита воды с 12 м³/сут до 1 м³/сут, в результате скважина стала работать с обводненностью порядка 15 процентов (вместо 99-процентной до обработки).

При необходимости подобный цикл контролируемого воздействия может быть повторен.

Существенной отличительной особенностью способа является преобразование вертикальных деформаций тампонажного кольца в радиальные деформации уплотнения. При этом многократные деформации растяжения сменяются каждый раз деформацией смещения сжатия (поэтому время между импульсами растяжения должно быть больше, чем длительность импульсов не менее чем в 8 раз - например, в случае, приведенном на рис. 1, длительность импульсов агрегата составляла 30 с, а длительность промежутков между импульсами 4 минуты). Тогда как при стандартной процедуре однократное растяжение заколонных каналов сменяется задавкой тампонажной смеси в расширившиеся каналы.

Другой особенностью предлагаемого способа является воздействие на всю боковую поверхность заколонных каналов (по всей их длине), тогда как при стандартной процедуре задавка уплотняющей тампонажной смеси производится с торца каждого канала и не достигает, как правило, конца канала в связи с большими и нарастающими во времени гидропотерями.

Существенные преимущества, связанные с указанными отличительными особенностями, состоят в том, что:
благодаря воздействию на свою длину канала возрастает полнота их перекрытия смещающими и уплотняющими деформациями;
благодаря многократности принципиально возможно перекрытие любых по раскрытости каналов;
благодаря боковому воздействию достижимо перекрытие любых малораскрытых каналов, где при стандартной процедуре не задавливается тампосмесь (например, раскрытостью в 3 30 микрометров);
не загрязняется тампосмесью перфорированный объект.

Эффективность способа и высокая производительность позволяет сократить затраты на ремонтную изоляцию в 2 3 раза, необходимое время в 5 раз. Способ опробован на скважинах объединений Ноябрьскнефтегаз, Когалымнефтегаз.

Использование: в области ремонтно-изоляционных работ в нефтегазодобывающих скважинах с применением промыслово-геофизических методов, обеспечивает возможность управления качеством ремонтно-изоляционных работ в сложных условиях. Сущность изобретения: по способу осуществляют многократное изменение давления внутри обсадной колонны и контролем уплотнения тампонажного кольца акустическим методом. При этом давление изменяют вначале путем компрессирования, а затем путем гидросвабирования от плунжерного насоса типа ЦА-320 с задержкой во времени после каждого следующего импульса давления. Перед гидросрабатыванием скважину доливают и осуществляют ее виброударную обработку вне перфорированной части объекта эксплуатации в участках с плотным контактом на границе "цемент-колонна". 1 ил.

1 Способ уплотнения тампонажного материала в заколонном пространстве эксплуатационных скважин, включающий многократное изменение давления внутри обсадной колонны и контроль уплотнения тампонажного кольца акустическим методом, отличающийся тем, что давление изменяют вначале путем компрессирования, а затем путем гидросвабирования от плунжерного насоса типа ЦА-320 с задержкой во времени каждого следующего импульса давления, при этом после компрессирования осуществляют виброударную обработку скважины вне перфорированной части объекта эксплуатации в участках с плотным контактом на границе цемент колонна, а перед гидросвабированием скважину доливают.