СПОСОБ ЗАКАНЧИВАНИЯ СКВАЖИН Российский патент 1997 года по МПК E21B43/00 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при строительстве газовых, газоконденсатных и нефтяных скважин.

Известен способ заканчивания скважин [1] включающий спуск колонны насосно-компрессорных труб (НКТ) в зацементированную эксплуатационную колонну, заполненную продавочной жидкостью. Последнюю заменяют на воду, после чего герметизируют устье. Опрессовку устья скважины осуществляют путем нагнетания в затрубное пространство сжатого воздуха и его последующего дожима до требуемого давления путем закачки воды в трубный канал. После окончания опрессовки сжатый воздух из затрубного пространства стравливают в атмосферу, а воду в стволе скважины заменяют на промывочную жидкость для вскрытия пласта с требуемой величиной депрессии. Затем колонну НКТ поднимают из скважины. На крестовину фонтанной арматуры устанавливают перфорационную задвижку или лубрикатор и опрессовывают их. В скважину спускают перфораторы и осуществляют перфорацию эксплуатационной колонны. После этого перфораторы поднимают на устье скважины и демонтируют лубрикатор или перфорационную задвижку с крестовины фонтанной арматуры. В скважину вновь спускают колонну НКТ и промывочную жидкость, на которой вскрывали пласт, заменяют сначала на воду, потом на аэрированную воду и т.д. т.е. приступают к освоению скважины. После завершения освоения скважину продувают через трубный канал для очистки призабойной зоны, а затем приступают к ее исследованиям и пробной эксплуатации.

Недостатком данного способа является длительность и трудоемкость процесса в условиях повышенной фонтанной опасности, а также значительные расходы химических реагентов, утяжелителя, глины, воды, тепла, энергии и т.п.

Наиболее близким к предлагаемому способу заканчивания скважин, т.е. прототипом, является способ [2] который включает последовательное выполнение следующих операций:
спуск колонны НКТ в зацементированную эксплуатационную колонну, заполненную продавочной жидкостью, после проведения в ней геофизических исследований;
замену продавочной жидкости в эксплуатационной колонне на воду;
установку фонтанной арматуры, ее обвязку манифольдом и герметизацию устья;
опрессовку устья скважины с помощью нагнетания в затрубное пространство сжатого воздуха и его последующего дожима путем закачки воды в трубный канал;
стравливание в атмосферу сжатого в затрубном пространстве воздуха после окончания опрессовки устья;
замену воды в эксплуатационной колонне на промывочную жидкость для вскрытия пласта с требуемой величиной депрессии;
установку лубрикатора на буфере фонтанной арматуры и его опрессовку;
спуск перфораторов в эксплуатационную колонну через лубрикатор и колонну НКТ;
перфорацию эксплуатационной колонны;
подъем перфораторов на устье скважины через лубрикатор;
демонтаж лубрикатора с буфера фонтанной арматуры;
освоение скважины путем последовательной замены промывочной жидкости на воду, аэрированную воду и т.д.

продувку скважины в атмосферу через трубный канал для очистки призабойной зоны.

Недостатками прототипа является низкая эффективность, сложность и длительность процесса, а также значительные расходы материалов и энергии на приготовление промывочной жидкости для вскрытия пласта.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение эффективности способа заканчивания скважин при одновременном уменьшении степени загрязнения вскрываемого продуктивного пласта, сокращения сроков его осуществления и расхода химических реагентов, глины, утяжелителя, воды, тепла, энергии и т.п.

Поставленная задача достигается в предлагаемом техническом решении тем, что колонну НКТ спускают в зацементированную эксплуатационную колонну, производят установку фонтанной арматуры и ее обвязку манифольдом, после чего герметизируют устье и заменяют продавочную жидкость на воду, осуществляют опрессовку устья с помощью нагнетания в затрубное пространство сжатого воздуха и его дополнительного сжатия путем закачки воды в трубный канал, после окончания опрессовки устья сжатый воздух из затрубного пространства стравливают в атмосферу, затем на буфере фонтанной арматуры размещают лубрикатор и опрессовывают его, после чего в скважину через лубрикатор и колонну НКТ спускают перфораторы и производят перфорацию эксплуатационной колонны, потом перфораторы поднимают на устье, лубрикатор демонтируют и приступают к освоению скважины, после чего ее продувают в атмосферу через трубный канал, причем до проведения опрессовки устье на буфере фонтанной арматуры устанавливают лубрикатор, который опрессовывают сразу после опрессовки устья, для чего внутреннюю полость лубрикатора сообщают с трубным каналом, затем сжатый в затрубном пространстве воздух перепускают по манифольду фонтанной арматуры в трубный канал, а иногда одновременно и во внутреннюю полость лубрикатора, после чего снижают величину избыточного давления сжатого воздуха путем стравливания его в атмосферу, затем трубный канал и затрубное пространство разобщают между собой, при этом избыточное давление в трубном канале после окончания опрессовки устья и лубрикатора может быть стравлено в атмосферу, после чего трубный канал перекрывают, причем перфорацию эксплуатационной колонны осуществляют после разобщения трубного канала и затрубного пространства, а после подъема перфораторов на устье освоение скважины начинают с того, что плавно снижают избыточное давление в затрубном пространстве, сообщив его с атмосферой, после чего затрубное пространство перекрывают, затем избыточное давление плавно снижают в трубном канале, также сообщив его с атмосферой, при этом в затрубное пространство перед нагнетанием сжатого воздуха может быть закачена порция водного раствора пенообразующего поверхностно-активного вещества (ПАВ).

Предлагаемый способ заканчивания скважин осуществляется следующим образом.

В зацементированную эксплуатационную колонну, которая заполнена продавочной жидкостью, после окончания проведения геофизических исследований спускают колонну НКТ. Скважину тщательно промывают, полностью заменяя продавочную жидкость на воду. После этого нижний конец колонны НКТ размещают несколько выше предполагаемого интервала перфорации. Производят установку фонтанной арматуры, обвязку ее манифольдом, а также герметизацию устья скважины. На буфере фонтанной арматуры монтируют лубрикатор.

В ряде случаев перед нагнетанием сжатого воздуха, с целью облегчения процесса освоения скважин, в затрубное пространство дополнительно закачивают расчетную порцию водного раствора пенообразующего ПАВ, после чего трубный канал перекрывают. Объем порции водного раствора ПАВ рассчитывают, исходя из величин объемов затрубного пространства и трубного канала скважины, снижения уровня жидкости в затрубном пространстве при закачки в него сжатого воздуха и других факторов. При этом максимальный объем порции водного раствора ПАВ обычно не превышает объема жидкости, заполняющей трубный канал и затрубное пространство после закачки в него сжатого воздуха.

Опрессовку устья скважины осуществляют воздухом или, согласно ныне действующим "Правилам безопасности в нефтяной и газовой промышленности", инертным газом, например азотом, для чего в затрубное пространство с помощью компрессора нагнетают сжатый воздух. При этом трубный канал оставляют открытым для свободного излива воды. Затем затрубное пространство перекрывают, а в трубный канал насосным агрегатом закачивают воду, которая дополнительно сжимает воздух в затрубном пространстве до требуемого давления опрессовки. Далее трубный канал перекрывают. После окончания опрессовки устья осуществляют опрессовку лубрикатора, используя для этого избыточное давление воды в трубном канале, которую через буферную задвижку на фонтанной арматуре направляют во внутреннюю полость лубрикатора. Закончив опрессовку лубрикатора сжатый воздух из затрубного пространства по манифольду фонтанной арматуры перепускают в трубный канал. Иногда сжатый воздух перепускают из затрубного пространства не только в трубный канал, но одновременно и во внутреннюю полость лубрикатора. При этом избыточное давление сжатого воздуха в трубном канале и затрубном пространстве, а также уровни жидкости в них становятся одинаковыми. Затем избыточное давление в трубном канале и в затрубном пространстве частично или полностью стравливают, после чего затрубное пространство и трубный канал вновь разобщают. Величину остаточного избыточного давления в затрубном пространстве и трубном канале выбирают, исходя из геолого-технических условий вскрытия, главным образом в зависимости от требуемой величины депрессии на пласт.

Если величина пластового давления близка к величине гидростатического, то после окончания опрессовки устья и лубрикатора избыточное давление в трубном канале предварительно полностью стравливают, сообщив его с атмосферой. После этого трубный канал перекрывают и в него, как было сказано выше, из затрубного пространства по манифольду фонтанной арматуры перепускают сжатый воздух.

С помощью канатной техники через лубрикатор и колонну НКТ в эксплуатационную колонну спускают гирлянду перфораторов, после чего осуществляют перфорацию эксплуатационной колонны. Затем поднимают использованные перфораторы на устье скважины и демонтируют лубрикатор с буфера фонтанной арматуры.

Закончив подъем перфораторов на устье, переходят к освоению скважин. Для этого плавно стравливают избыточное давление сначала в затрубном пространстве путем сообщения его с атмосферой, после чего затрубное пространство перекрывают. Затем плавно снижают избыточное давление в трубном канале, также сообщив его с атмосферой. Наличие порции водного раствора пенообразующего ПАВ в трубном канале и затрубном пространстве способствуют плавному снижению противодавления на пласт. Если после этого скважина не начинает самостоятельно работать, то переходят к другому способу освоения.

После получения притока флюида из пласта скважину продувают в атмосферу для полной очистки призабойной зоны. После стабилизации давлений на устье и дебита при выбранном диаметре штуцера скважину считают освоенной. Далее приступают к ее исследованиям и пробной эксплуатации.

Пример реализации способа.

Скважина, вскрывшая газовый пласт (мощность 6 м, пластовое давление - 12,5 МПа), имеет глубину 1100 м и обсажена эксплуатационной колонной ⊘ 168х9 мм. В скважину спущена колонна НКТ o 89х8 мм. После замены продавочной жидкости на пресную воду устье скважины оборудовали фонтанной арматурой, обвязали ее манифольдом и загерметизировали. Нижний конец колонны НКТ, оборудованный воронкой для облегчения подъема геофизических приборов, разместили на глубине 1060 м. На буфере фонтанной арматуры установили 3-х секционный лубрикатор. Внутри лубрикатора разместили гирлянду перфораторов ПКР-42 м. В затрубное пространство закачали 8,2 м³ 0,15-ого водного раствора ОП-10. Устье скважины опрессовали воздухом. Для этого в затрубное пространство закачали компрессором сжатый воздух под давлением 8,0 МПа, после чего его дополнительно сжали до давления опрессовки (18,0 МПа) путем закачки воды в трубный канал с помощью насосного агрегата. Далее трубный канал перекрыли. После окончания процесса опрессовки устья скважины опрессовали лубрикатор, для чего трубный канал через буферную задвижку фонтанной арматуры сообщили с внутренней полостью лубрикатора. Затем сжатый воздух из затрубного пространства перепустили по манифольду фонтанной арматуры в трубный канал, после чего произвели стравливание части избыточного давления в атмосферу. После этого трубный канал и затрубное пространство вновь разобщили. Остаточное избыточное давление сжатого воздуха равнялось 4,1 МПа, при этом расчетное забойное давление составило 12,5 МПа. Через лубрикатор и колонну НКТ в скважину спустили гирлянду перфораторов и произвели вскрытие пласта. После этого использованные перфораторы подняли из скважины, а лубрикатор с буфера фонтанной арматуры демонтировали. Затем приступили к освоению скважины. С этой целью в течение 0,5 ч плавно стравили в атмосферу избыточное давление в затрубном пространстве, после чего его перекрыли. Затем плавно стравили избыточное давление и в трубном канале, сообщив его с атмосферой. Скважина начала работать по трубному каналу через штуцер o 8 мм сначала жидкостью с газом, а потом чистым газом, который сжигали на факеле. После продувки в течении 6 ч для очистки призабойной зоны приступили к исследованию скважины.

Использование: в горной промышленности и, в частности при строительстве газовых газоконденсатных и нефтяных скважин. Обеспечивает повышение эффективности способа заканчивания скважин при одновременном уменьшении степени загрязнения вскрываемого продуктивного пласта, сокращения сроков его осуществления и расхода химических реагентов, глины, утяжелителя, воды, тепла, энергии и т.п. Сущность изобретения: внутрь зацементированной эксплуатационной колонны, заполненной продавочной жидкостью, спускают колонну насосно-компрессорных труб. Производят установку фонтанной арматуры (ФА). Обвязывают ее манифольдом и герметизируют устье. Заменяют продавочную жидкость на воду. На буфере ФА монтируют лубрикатор. Производят опрессовку устья, для чего в затрубное пространство (ЗП) нагнетают компрессором сжатый воздух. Затем его дожимают до требуемого давления водой. Ее закачивают в трубный канал (ТК) с помощью насосного агрегата. После окончания опрессовки устья опрессовывают лубрикатор. Для этого его внутреннюю полость сообщают с ТК. После опрессовки лубрикатора ТК перекрывают. После этого перепускают сжатый воздух из ЗП в ТК по манифольду ФА. Затем снижают величину избыточного давления сжатого воздуха путем стравливания его в атмосферу. ТК и ЗП после этого разобщают. Перфораторы спускают в эксплуатационную колонну через лубрикатор и колонну насосно-компрессорных труб. Производят перфорацию эксплуатационной колонны и перфораторы поднимают на устье. Освоение скважины начинают с плавного снижения избыточного давления в ЗП, путем его сообщения с атмосферой. После этого ЗП перекрывают и начинают плавно снижать избыточное давление в ТК, путем его сообщения с атмосферой. После освоения скважины ее продувают через ТК для полной очистки призабойной зоны. Далее переходят к исследованию скважины. 3 з. п.ф-лы.

1. Способ заканчивания скважин, включающий спуск колонны насосно-компрессорных труб (НКТ) внутрь зацементированной эксплуатационной колонны, установку фонтанной арматуры, обвязку ее манифольдом и герметизацию устья, замену продавочной жидкости на воду, опрессовку устья скважины с помощью нагнетания в затрубное пространство сжатого воздуха и последующего дожима его путем закачки воды в трубный канал, стравливание сжатого воздуха из затрубного пространства скважины в атмосферу, размещение лубрикатора на буфере фонтанной арматуры и его опрессовку, спуск перфораторов в эксплуатационную колонну через лубрикатор и колонну НКТ с помощью канатной техники, перфорацию эксплуатационной колонны, подъем перфораторов через лубрикатор на устье, демонтаж лубрикатора с буфера фонтанной арматуры, освоение скважины и ее продувка в атмосферу через трубный канал, отличающийся тем, что лубрикатор устанавливают на буфере фонтанной арматуры до проведения опрессовки устья скважины, причем после завершения опрессовки устья производят опрессовку лубрикатора путем сообщения его внутренней полости с трубным каналом, затем сжатый в затрубном пространстве воздух перепускают в трубный канал по манифольду фонтанной арматуры, после чего снижают величину избыточного давления сжатого воздуха путем стравливания его в атмосферу, затем разобщают затрубное пространство и трубный канал, при этом перфорацию эксплуатационной колонны осуществляют после разобщения трубного канала и затрубного пространства, причем после подъема перфораторов на устье плавно снижают величину избыточного давления сначала в затрубном пространстве, а затем в трубном канале путем их сообщения с атмосферой, при этом затрубное пространство после стравливания избыточного давления перекрывают. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что после окончания опрессовки устья и лубрикатора избыточное давление в трубном канале предварительно стравливают в атмосферу, после чего трубный канал перекрывают и в него перепускают сжатый в затрубном пространстве воздух. 3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что сжатый в затрубном пространстве воздух перепускают одновременно в трубный канал и в лубрикатор. 4. Способ по пп.1 3, отличающийся тем, что перед нагнетанием сжатого воздуха в затрубное пространство закачивают порцию водного раствора пенообразующего поверхностно-активного вещества.