СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ СКВАЖИНЫ Российский патент 2002 года по МПК E21B43/00 E21B33/13 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к способу эксплуатации как однопластовых, так и многопластовых продуктивных горизонтов, в которых пробурена скважина.

Известен способ эксплуатации скважин "снизу-вверх", включающий переход эксплуатации с нижнего (последнего) отработанного продуктивного пласта на последующий верхний пласт от основного ствола скважины с помощью проводки параллельных продуктивному пласту боковых стволов (веток) или без них [1].

Недостатками известного способа [1] являются:
- очень низкий уровень экологической безопасности, поскольку за период многолетней эксплуатации нижнего продуктивного пласта с верхних продуктивных пластов за счет некачественной изоляции, законтурного и внутриконтурного заводнения, а также перепада давлений происходит миграция как агрессивных вод, так и углеводородов, сероводорода, радионуклидов, железа и т.д. в подземные водоносные пласты;
- необходимость производства дополнительных изоляционных работ как в кровле, так и в подошве второго снизу продуктивного пласта, а также последующих выше лежащих пластов во избежание перетоков флюидов, что приводит к большим экономическим затратам;
- неэффективная, несоответствующая как техническим, так и экологическим нормам безопасности установка цементного моста в эксплуатационной колонне над кровлей ниже лежащего отработанного пласта, а также ликвидация скважины путем установки цементных мостов также в эксплуатационной колонне не исключают миграцию флюидов, углеводородов, сероводорода, радионуклидов, железа и т. д. через затрубные пространства в подземные водоносные пласты и источники рек из-за отсутствия контакта цемент - горная порода;
- содержание цеха законтурного и внутриконтурного заводнения, а также цеха капитального ремонта скважин, где экономические затраты иногда превышают прямую проводку ствола скважины на ремонтируемый пласт.

Также известно [2], что после остановки эксплуатации пласта на 3-4 года при возобновлении эксплуатации этого же продуктивного пласта извлекают чистый продукт с экономически выгодным дебитом за счет аккумулирования продукта в зоне его отбора и снижения конуса подстилающих продукт вод. Многими десятилетиями эксплуатацию продуктивных пластов в скважине производят снизу - вверх, а из вскрытых основным стволом скважины с верхнележащих продуктивных пластов при многолетней эксплуатации самого нижнего продуктивного пласта происходит миграция ионов железа, радионуклидов, углеводородов, сероводорода и т.д. через затрубные пространства в окружающую среду на многие километры, отравляя подземные питьевые воды, родники и источники рек, и это происходит длительное время, пока полностью не разрушится металл труб.

Каждая скважина, эксплуатируемая и ликвидируемая существующим способом - в эксплутационной колонне, - является по принципам экологической безопасности бомбой замедленного действия. Законтурные и внутриконтурные заводнения продуктивных пластов, соседствующих с поселениями человека, как показала многолетняя практика, вообще недопустимы по соображениям экологической безопасности. Особенно экологически опасны скважины при эксплуатации параллельным (горизонтальным) продуктивному пласту окончанием ("ветки") ствола скважины, где практически всегда при традиционной изоляции цемент в затрубье формируется полумесяцем и быстро разрушается от температурных колебаний, воздействующих на металл труб.

Существующая ликвидация скважин во всей мировой нефтегазодобывающей промышленности путем установки цементных мостов в эксплуатационной колонне является нецелесобразной, поскольку через затрубье при традиционном способе крепления и изоляции колонн происходит миграция агрессивных ингредиентов через микро- и макротрещины цементного кольца за колонной, как радионуклидов, тяжелых элементов, так и других, в окружающую среду из отработанных продуктивных пластов и эксплуатируемого пласта [1,2,3,4].

Известен способ эксплуатации скважины по патенту РФ 2139413 [5], охватывающий как разведочные, так и эксплуатационные виды работ, этот способ может использоваться в подземных, подводных трубных переходах и в переходах с агрессивной средой, а также при многозабойной эксплуатации одного продуктивного пласта при одном основном стволе. Данный способ [5] включает цементирование направления ствола скважины и закачку гидрозатвора в совокупности с герметичным разделителем сред и якорем.

Недостатками прототипа является то, что при проведении капитального ремонта скважины происходят перетоки флюидов через микро- и макротрещины цементного кольца за колонной, как радионуклидов, тяжелых элементов, так и других, в окружающую среду из отработанных продуктивных пластов и эксплуатируемого пласта.

Необходимый технический результат достигается тем, что эксплуатацию многопластовых горизонтов производят поочередно "сверху-вниз" из "веток" от ствола основной скважины, пробуренных параллельно продуктивному пласту со спуском в "ветку" готовой на поверхности перфорированной потайной колонны, с креплением ее якорем с пакером, последовательно спускают эксплуатационную колонну с креплением якорем с пакером, изоляцией стволов ("веток") - гидрозатвором, вызывают приток и приступают к эксплуатации пласта.

После эксплуатации очередного пласта скважину консервируют, создают условия аккумуляции продукта в зоне отбора путем снижения конусов вод, подстилающих продукт в пласте, а после эксплуатации последнего нижнего продуктивного пласта его тоже консервируют и приступают к повторной эксплуатации верхнего сверху пласта путем его расконсервации.

При появлении во время эксплуатации в продукте воды выше регламентируемой нормы пакера и якоря эксплуатационной и потайной перфорированной колонн приводят в транспортное положение, извлекают колонны, а в кровле отработанного пласта в "ветке" ствола отбора продукта от основного ствола ставят цементный мост с контактами цемент - горная порода, в основном стволе скважины задавливают в продуктивный пласт до зоны отбора продукта в "ветке" цемент - полностью консервируют отработанный первый сверху пласт, переходят к эксплуатации второго сверху пласта путем разбуривания цементного моста в основном стволе, поэтапного создания "ветки" ствола отбора продукта от основного ствола, спуска заменяемых потайной перфорированной и эксплуатационной колонн, приступают к эксплуатации очередного продуктивного пласта в такой же последовательной очередности до последнего нижнего пласта.

Для расконсервирования верхнего пласта разбуривают цементный мост в "ветке" ствола отбора продукта со спуском в "ветку" ствола трубных колонн и эксплуатационной оснаски для эксплуатации продукта, при этом операции проводят последовательно многократно до нижнего продуктивного пласта.

При эксплуатации продуктивных пластов с большим содержанием сероводорода в продукте обеспечивают очередную замену эксплуатационной оснастки трубных конструкций.

Основной ствол скважины и первую сверху "ветку" ствола отбора продукта бурят со стационарной установки, последующие - с самоходных буровых установок.

Эксплуатацию скважин "сверху-вниз" проводят и без бурения основного ствола до проекта путем бурения на каждой сверху продуктивный пласт с одного устья и продуктивно многопластовые скважины не ликвидируют, а консервируют отработанные эксплуатационные пласты путем установки в кровле этих пластов цементных мостов с контактом "цемент - горная порода", на который не влияют температурные колебания, удары и т.д.

Отличительными признаками предлагаемого способа является то, что он при эксплуатации скважины с отбором продукта "сверху-вниз" по замкнутому циклу периодически, обеспечивает условия аккумуляции продукта в зоне его отбора, обеспечивает время снижения водяного конуса подстилающей продукт воды, сохраняет на длительное время основной ствол скважины, консервируя только продуктивные, временно отработанные пласты обеспечивает экологическую безопасность скважины, предохраняет от загрязнения подземные питьевые воды, снижает эксплуатационные расходы при разработке всего месторождения, дает возможность естественного физико-биологического и химического продолжения образования нефти и газа в пластах.

На чертеже схематично представлен способ эксплуатации скважины с многопластовыми продуктивными горизонтами с периодической эксплуатацией их через основной ствол скважины, пробуренной до проекта, где: зацементированное направление ствола скважины 1, кондуктор и техническая колонна 2, якорь с пакером 3, якорь с пакером 4, якорь с пакером 5, потайная перфорированная вне скважины колонна 6, продуктивный пласт 7, цементный мост 8, "ветка" ствола 9, цементный мост 10, "ветка" ствола 11, продуктивный пласт 12, продуктивный пласт 13, цементная пробка 14, основной ствол скважины 15, "ветка" ствола 16, направляющая воронка 17, эксплуатационная колонна 18, гидрозатвор 19.

Способ осуществляется следующим образом.

Строят основной ствол 15 скважины до проекта обычным способом с направлением 1, который цементируют, кондуктором и технической колонной 2, которые крепят якорем с пакером 3, а изолируют гидрозатвором 19, после чего в зависимости от пористости и проницаемости продуктивного пласта определенной величины внедрения в него цементной пробки 14 закачивают цемент под определенным давлением.

Устанавливают цементные мосты 8,10 ниже продуктивных пластов 7,13, ниже последнего пласта 12 цементный мост не ставится, строят первую сверху "ветку" 16, ствол которой параллелен продуктивному пласту 7, спускают потайную перфорированную вне скважины колонну 6 с направляющей воронкой 17, которую крепят пакером с якорем 5 в кровле продуктивного пласта 7, изолируют гидрозатвором 19 с последующим спуском эксплуатационной колонны 18, которую крепят в потайной перфорированной колонне 6 якорем с пакером 4, а изолируют гидрозатвором 19. После чего вызывают приток продукта и приступают к эксплуатации пласта 7. Закончив его эксплуатацию на экономически невыгодных параметрах (малый дебит, много воды и т.д.), пласт 7 консервируют вышеуказанным способом, разбуривают цементный мост 8 - переходят к строительству ветки ствола 9 таким же способом, как строилась ветка ствола продуктивного ствола 7.

После эксплуатации и консервации пласта 13 вышеуказанным способом разбуривают цементный мост 10, строят "ветку" ствола 11, которую оборудуют для эксплуатации устройствами и трубными конструкциями с их креплением и изоляцией однотипно, как для первого 7 и 13 сверху продуктивных пластов. После эксплуатации последнего 12 пласта его консервируют, ставят цементный мост 8, расконсервируют пласт 7, оборудуют ветку 16 и приступают к вторичной эксплуатации пласта.

Предлагаемая система эксплуатации продуктивных пластов обеспечивает как добычу продукта из пласта, так и возможность естественного физико-биологического и химического образования нефти и газа в пластах. Из регламентируемых работ по эксплуатации скважины исключаются законтурные и внутриконтурные заводнения продуктивного пласта, дорогостоящий капитальный ремонт скважины, связанный с ликвидацией межпластовых перетоков флюидов, они заменяются на раздельную консервацию пластов цементом в контакте с горными породами, что предотвращает миграцию углеводородов сероводорода, радионуклидов, тяжелых металлов, железа и др. ингредиентов в водоносные питьевые пласты, обеспечивает этим экологическую безопасность скважины и эксплуатацию всего месторождения нефти и газа.

Источники информации
1. Сидоров Н.Н. Бурение и эксплуатация нефтяных и газовых скважин. - М.: Недра, 1982.

2. Афанасьева А.В., Зиновьева Л.А. Анализ разработки нефтегазовых залежей. - М.: Недра, 1980.

3. Бурение и разработка нефтяных месторождений. - Куйбышев: Изд-во Куйбышевского политехнического института, 1989.

4. Булатов А.И. Формирование и работа цементного камня в скважине. - М., 1990.

5. Патент РФ 2139413, МПК Е 21 В 33/14, опуб. 10.10.99, Бюл. 28. Авторы: Калмыков Г.И., Нугаев Р.Я. и др.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к эксплуатации однопластовых и многопластовых продуктивных горизонтов. Обеспечивает экологическую безопасность скважины, снижение затрат энергоресурсов и многократную эксплуатацию продуктивных пластов. Сущность изобретения: способ включает многоколонные конструкции с перфорированной вне скважины потайной колонной, их закрепляют съемными якорями с герметичными разделителями среды и изолируют закачиваемым гидрозатвором. Эксплуатацию многопластовых продуктивных горизонтов производят поочередно "сверху-вниз" из "веток" основного ствола. После эксплуатации пласта его консервируют. Создают условия аккумуляции продукта в зоне отбора путем снижения конуса вод, подстилающих продукт в пласте. После эксплуатации последнего нижнего продуктивного пласта его тоже консервируют и приступают к повторной эксплуатации верхнего сверху продуктивного пласта путем его расконсервации. 4 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Способ эксплуатации скважины, включающий многоколонные конструкции с перфорированной вне скважины потайной колонной, закрепляемые съемными якорями с герметичными разделителями среды и изоляцией закачиваемым гидрозатвором, отличающийся тем, что эксплуатацию многопластовых продуктивных горизонтов производят поочередно "сверху-вниз" из "веток" ствола от основной скважины, после эксплуатации очередного пласта его консервируют, создают условия аккумуляции продукта в зоне отбора путем снижения конусов вод, подстилающих продукт в пласте, а после эксплуатации последнего нижнего продуктивного пласта его тоже консервируют и приступают к повторной эксплуатации верхнего сверху продуктивного пласта путем его расконсервации. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при появлении во время эксплуатации воды в продукте выше регламентируемой нормы, пакера и якоря эксплуатационной и потайной перфорированной колонн приводят в транспортное положение, извлекают колонны, а в кровле отработанного пласта в "ветке" ствола отбора продукта от основного ствола ставят цементный мост с контактами цемент - горная порода, в основном стволе скважины задавливают в продуктивный пласт до зоны отбора продукта в "ветке" цемент - полностью консервируют отработанный первый сверху пласт, переходят к эксплуатации второго сверху пласта путем разбуривания цементного моста в основном стволе, поэтапного создания "ветки" ствола отбора продукта от основного ствола, спуска заменяемых потайной перфорированной и эксплуатационной колонн, приступают к эксплуатации очередного продуктивного пласта, в такой же последовательной очередности до последнего нижнего пласта. 3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что для расконсервации верхнего сверху пласта разбуривают цементный мост в "ветке" ствола отбора продукта со спуском в "ветку" ствола трубных колонн и эксплуатационной оснастки для эксплуатации продукта, при этом операции проводят последовательно многократно до нижнего продуктивного пласта. 4. Способ по одному из пп. 1-3, отличающийся тем, что продуктивно многопластовые скважины не ликвидируют. 5. Способ по одному из пп. 1-4, отличающийся тем, что при эксплуатации продуктивных пластов с большим содержанием сероводорода в продукте обеспечивают очередную замену эксплуатационной оснастки трубных конструкций.