СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА ПОВРЕЖДЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ КОЛОНН СКВАЖИН Российский патент 1997 года по МПК E21B47/00 

Изобретение относится к горному делу, в частности к способам контроля герметичности технологических колонн скважин при добыче нефти и газа и может быть использовано при скважинной добыче полезных ископаемых.

Известен способ испытания обсадной колонны на герметичность, включающий закачку рабочего агента, опрессовку колонны внутренним давлением и, после изменения давления, колонну дополнительно заполняют рабочим агентом, до восстановления первоначального давления и, по количеству закачанного агента, судят о герметичности колонны [1]
Недостатком данного способа является продолжительный простой скважины, связанный с подготовительными работами и высокая трудоемкость работ, и, кроме того, он не позволяет определить глубину места повреждения в колонне.

Наиболее близким к изобретению является способ определения повреждений колонн технологических скважин, включающий закачку в пространство между обсадной и рабочей колоннами несмешивающейся с водой жидкости с удельным весом меньше единицы, продавливают ее воздухом на глубину спуска обсадной колонны, затем стравливания воздуха и обратной циркуляцией извлекают жидкость на поверхность, а о повреждении колонны судят по уменьшению объема жидкости [2]
Недостатком этого способа является неприменимость в скважинах, добывающих нефть и газ, где в смеси с кислородом воздуха возможно образование взрывоопасной смеси пирофорных соединений, которые в последующем могут привести к самозагоранию и взрыву.

Цель изобретения упрощение процесса определения места повреждения технологических колонн скважин и повышение безопасности проведения работ.

В описываемом способе определения места повреждения технологической колонны скважины включающем закачку в затрубное пространство жидкости нерастворимой в воде и имеющей удельный вес меньший веса воды, с последующим замером давления на устье скважины, новым является то, что определяют установившееся избыточное давление на устье скважины в трубном и затрубном пространствах, а глубину места повреждения определяют исходя из следующего соотношения:
H = 10(P₁-P₂)/(γ₁-γ₂),
где P₁ установившееся давление на устье в затрубном пространстве, кг/м²;
P₂ установившееся давление на устье в трубном пространстве, кг/м²;
γ₁- удельный вес воды в трубном пространстве, кг/м³;
γ₂- удельный вес жидкости, закачанной в затрубное пространство, кг/м³;
H глубина нарушения колонны, м;
при этом, в случае снижения избыточного давления до нуля, замеряют статические уровни жидкости в трубном и затрубном пространствах скважины, а глубину места повреждения определяют исходя из следующего соотношения:
H = (H₁γ₁- H₂γ₂)/(γ₁-γ₂),
где H₁ глубина статического уровня воды в трубном пространстве, м;
H₂ глубина статического уровня жидкости, закачанной в затрубное пространство, м.

На чертеже показан продольный разрез нефтяной нагнетательной скважины.

Сущность изобретения поясняется на примере определения герметичности эксплуатационной колонны нефтяной нагнетательной скважины, через которую осуществляется закачка воды в пласт.

Нагнетательная скважина включает в себя: технологическую колонну 1, где для примера определяется наличие и место положения повреждения 2, затрубное пространство 3, колонну насосно-компрессорных труб 4, трубное пространство 5, устьевую арматуру 6 с задвижками 7 и 8 на трубном и затрубном пространствах и манометрами 9 и 10. Трубной обвязкой арматура соединена с насосным агрегатом 11 и емкостью 12. Уровень H₁ и H₂ в трубном и затрубном пространствах замеряются эхолотом.

Способ на примере нефтяной нагнетательной скважины осуществляют следующим образом.

В трубное пространство скважины 5 агрегатом 11 закачивают воду и промывают трубное 5 и затрубное пространство 3 в емкость 12 до постоянного удельного веса (γ₁ кг/м³).

Далее в затрубное пространство через задвижку 7 закачивают, до глубины H₂, где требуется определить герметичность колонны, порцию жидкости меньшего удельного веса (γ₂ кг/м³),, которая не растворяется в ранее закачанной жидкости, например, нефть, добываемая на месторождении или другая жидкость, удовлетворяющая этим условиям. После закачки регистрируют по манометрам 9 и 10 установившееся избыточное давление в затрубном 3 и трубном 5 пространствах. При наличии повреждения в эксплуатационной колонне, например, на глубине Н, расположенной выше водораздела, будет происходить переток сначала более легкой жидкости, находящейся ниже повреждения, а затем воды, таким образом на этой глубине установится водораздел.

Избыточное давление на устье скважины будет уменьшаться до тех пор, пока не произойдет уравновешивание давления на уровне водораздела в трубном пространстве 5, затрубном пространстве 3 и статического давления в пластах, куда происходят переток жидкости через повреждение 2. В этот момент давление в трубном и затрубном пространствах стабилизируется. После прекращений изменения давления замеряют их величину и рассчитывают глубину повреждения по следующей зависимости:
H = 10(P₁-P₂)/(γ₁-γ₂).
Аналогичным образом проводят определение глубины расположения отверстия, если давление в трубном и затрубном пространствах снизились до нуля, т.е. уровни жидкости снизились ниже устья скважины.

Эхолотом замеряют установившиеся (статические) уровни в трубном 5 и затрубном 3 пространствах.

При этом расчет производят по зависимости:
H = (H₁γ₁- H₂γ₂)/(γ₁-γ₂).
где H₁ статический уровень в трубном пространстве, м;
H₂ статический уровень в затрубном пространстве, м.

Предложенный способ позволяет проверить герметичность эксплуатационной колонны и определить глубину места расположения повреждения, через которое происходит утечка жидкости из скважины без значительных затрат трудовых и материальных средств, позволяет обеспечить безопасность труда и повысить оперативность работ, связанных с охраной окружающей среды.

Источники информации:
1. Авторское свидетельство СССР N 829867, кл. E 21 B 43/00.

2. Авторское свидетельство СССР N 1218080, кл. E B 41/00, 1984.

Применение: для контроля герметичности технологических колонн скважин при добыче нефти и газа. Сущность изобретения: способ определения места повреждения технологической колонны скважины содержит закачку в затрубное пространство жидкости, нерастворимой в воде и имеющей удельный вес, меньший удельного веса воды, с последующим замером установившегося избыточного давления на устье скважины в трубном и затрубном пространствах. Глубину места повреждения определяют по зависимости:
H = 10(P₁-P₂)/(γ₁-γ₂),
где P₁ - установившееся давление на устье в затрубном пространстве, кг/м²; P₂ - установившееся давление на устье в трубном пространстве, кг/м²; γ₁- удельный вес воды в трубном пространстве, кг/м³; γ₂- удельный вес жидкости, закачанной в затрубное пространство, кг/м³; H - глубина нарушения колонны, м. В случае снижения избыточного давления до нуля, замеряют статические уровни жидкости в трубном и затрубном пространствах скважины, а глубину места повреждения определяют исходя из соотношения:
H = (H₁γ₁- H₂γ₂)/(γ₁-γ₂),
где H₁ - глубина статического уровня воды в трубном пространстве, м; H₂ - глубина статического уровня жидкости, закачанной в затрубное пространство, м. 1 ил.

Способ определения места повреждения технологической колонны скважины, включающий закачку в затрубное пространство жидкости, не растворимой в воде и имеющей плотность меньше плотности воды с последующим замером давления на устье скважины, отличающийся тем, что определяют установившееся избыточное давление на устье скважины в трубном и затрубном пространствах, а глубину места повреждения определяют исходя из следующего соотношения:
H = 10(P₁-P₂)/(γ₁-γ₂),
где Р₁ установившееся давление на устье в затрубном пространстве, кг/м²;
Р₂ установившееся давление на устье в трубном пространстве, кг/м²;
γ₁- плотность воды в трубном пространстве, кг/м³;
γ₂- плотность жидкости, закаченной в затрубное пространство, кг/м³;
Н глубина нарушения колонны, м,
при этом в случае снижения избыточного давления до нуля замеряют статические уровни жидкости в трубном и затрубном пространствах скважины, а глубину места повреждения определяют исходя из следующего соотношения:
H = (H₁γ₁- H₂γ₂)/(γ₁-γ₂),
где Н₁ глубина статического уровня воды в трубном пространстве, мм;
Н₂ глубина статического уровня жидкости, закаченной в затрубное пространство, м.