СПОСОБ ПЕРЕКРЫТИЯ ИНТЕРВАЛОВ СКВАЖИНЫ Российский патент 2011 года по МПК E21B33/12 

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к способам перекрытия интервалов скважины в процессе строительства и ремонта скважины.

Известен способ локального перекрытия пластов, заключающийся в плотном прижатии экспандируемых труб к стенкам скважины развальцеванием, после предварительного выправления за счет создания внутреннего избыточного давления (Абдрахманов Г.С. Крепление скважин экспандируемыми трубами. Учебное пособие. - Самара: ИД «РОСИНГ», 2003, с.81-96). В данном способе обеспечивают повышение эффективности разобщения пластов за счет нанесения во впадины профильной части труб герметизирующего состава на основе синтетического каучука или закладки сырой резины с последующим заливанием битумной мастикой. Кроме того, на наружную поверхность экспандируемых труб наносятся пакерующие элементы из масло-, бензостойкой и термостойкой резины.

Недостатком известного способа является то, что надежное разобщение пластов пакерующими элементами достигается только при их установке в плотных некавернозных породах. Использование для герметизации сырой резины и составов на основе синтетического каучука малоэффективно, так как их объем, заложенный во впадины профильной части трубы, недостаточен для перекрытия всего кольцевого пространства между открытым стволом скважины и экспандируемой трубой после ее выправления.

Наиболее близким аналогом к предлагаемому техническому решению является способ разобщения пластов при креплении ствола скважины, включающий спуск экспандируемой трубы в интервал крепления и ее выправление за счет создания внутреннего избыточного давления (патент RU №2288346, МПК E21B 33/13, опубл. 27.11.2006 г. Бюл. №33). В полостях впадин профильной части экспандируемой трубы создают герметичные камеры с радиусом наружной оболочки, равным радиусу окружности, описанной вокруг экспандируемой трубы, в камеры заливают быстросхватывающийся расширяющийся в объеме тампонажный состав, способный отверждаться при взаимодействии со скважинной жидкостью.

Недостатком известного способа является то, что создание в полостях впадин профильной части экспандируемой трубы заполненных тампонажным составом герметичных камер, которые разрушались бы при выправлении экспандируемой трубы давлением, является технически сложной задачей. Герметизация полости впадины экспандируемой трубы привариванием тонкой металлической оболочки может помешать выправлению экспандируемой трубы давлением. Закрепляемые в полости впадины профильной части экспандируемых труб пластиковые контейнеры с тампонажным составом могут разрушиться при спуске экспандируемой трубы из-за трения о стенки скважины. Кроме того, сложно подобрать рецептуру тампонажного состава, который, расширяясь при взаимодействии со скважинной жидкостью, гарантированно распределится из полостей впадин по всему круговому сечению пространства между открытым стволом скважины и экспандируемой трубой, а следовательно, имеется вероятность не полной герметизации этого пространства и перетока флюидов в вертикальном направлении.

Техническими задачами предложения являются упрощение способа и повышение качества перекрытия пластов и негерметичных участков обсадной колонны за счет герметизации пространства между стволом скважины (или эксплуатационной колонной) и экспандируемой трубой разбухающим эластомером на основе резины или полиуретана.

Техническая задача решается способом перекрытия интервалов скважины, включающим спуск в скважину экспандируемой трубы, оснащенной на наружной поверхности тампонажным составом, расширяющимся под действием внешней среды в интервале изоляции, с последующим расширением давлением.

Новым является то, что тампонажный состав, выполненный из разбухающего эластомера на основе резины или полиуретана, размещают на нерасширяемых давлением участках трубы, а на расширяемых участках - толщиной, не препятствующей полному выправлению этого участка, причем нерасширяемые давлением участки трубы конструктивно выполняют таким образом, чтобы эластомер не выходил за внешний радиус трубы, перед расширением давлением скважинную жидкость заменяют на жидкость для наиболее эффективного набухания эластомера, после расширения давлением экспандируемую трубу окончательно расширяют механическим воздействием.

На фиг.1 изображена экспандируемая труба в транспортном положении, на фиг.2 - экспандируемая труба в рабочем положении.

Сутью предлагаемого изобретения является герметизация пространства между стволом скважины 1 (или эксплуатационной колонной - на фиг.1 и 2 не показана) и экспандируемой трубой 2 разбухающим в скважинной жидкости эластомером и снижение вероятности перетоков флюидов за экспандируемой трубой в вертикальном направлении. Способ реализуют следующим образом. В запланированный интервал скважины спускают экспандируемую трубу 2, которая имеет расширяемый 3 и нерасширяемые 4 давлением участки (см. фиг.1). После выправления расширяемого участка 3 сечение экспандируемой трубы 2 приобретает форму круга. Перед спуском в скважину на поверхности экспандируемой трубы 2 размещают тампонажный состав из разбухающего эластомера. Тампонажный состав из разбухающего эластомера изготавливают на основе резины или полиуретана и придают ему форму поясов 5 (см. фиг.1). Пояса 5 из разбухающего эластомера могут быть применены разного размера и конфигурации. Размер, количество поясов 5 из разбухающего эластомера и расстояние между ними на экспандируемой трубе 2 определяют в зависимости от существующих условий (диаметра скважины 1, размеров экспандируемой трубы 2 и др.). Прикрепление поясов 5 из разбухающего эластомера к экспандируемой трубе 2 производят приклеиванием или вулканизацией. Нерасширяемые давлением участки 4 трубы 2 конструктивно выполняют таким образом, чтобы прикрепленный на них эластомер не выходил за внешний радиус трубы 2. Это делают с целью исключения истирания и срыва поясов 5 из-за трения о стенки скважины 1 (или эксплуатационную колонну - на фиг.1 и 2 не показана) при спуске экспандируемой трубы 2. На расширяемых участках 3 экспандируемой трубы 2 прикрепляют пояса 5 толщиной, не препятствующей полному выправлению этих участков.

Существующие разновидности поясов 5 из эластомеров избирательно разбухают в углеводородной жидкости или жидкости на водной основе. Пояса 5 из эластомера, разбухающего в углеводородной жидкости, используют, если через скважину 1 в основном добывают углеводородные жидкости. Если продукция скважины 1 в значительной степени обводнена, используют пояса 5 из эластомера, разбухающего в жидкости на водной основе. При добыче водонефтяной эмульсии в предложенном способе возможно использование экспандируемой трубы 2, к поверхности которой одновременно прикрепляют пояса 5 из водонабухающего эластомера, и эластомера, способного набухать в углеводородной жидкости. Выбор типа эластомера также может быть обусловлен типом жидкости, поступающей из интервала, который перекрывают экспандируемой трубой 2, например, из нарушения герметичности эксплуатационной колонны. В качестве поясов 5 из эластомера, разбухающего в жидкости на водной основе, возможно использование, например, поясов 5 из гидрофильного полиуретана, в качестве поясов 5 из эластомера, разбухающего в углеводородной жидкости, возможно использование, например, поясов 5 из резиновых смесей на основе изопренового каучука. Скважинную жидкость в интервале установки экспандируемой трубы 2 до спуска последней заменяют на оптимальную для разбухания поясов 5 из эластомера. Например, если используют пояса 5 из эластомера, разбухающего в жидкости на водной основе, скважинную жидкость заменяют на пресную воду. Это делают с целью сокращения времени разбухания и достижения максимальной степени разбухания поясов 5 из эластомера. После спуска в скважину 1 при взаимодействии со скважинной жидкостью происходит постепенное разбухание поясов 5 из эластомера. Далее производят выправление экспандируемой трубы 2 за счет создания внутреннего избыточного давления (см. фиг.2). При выправлении экспандируемой трубы 2 сечение последней принимает форму круга и происходит ее прижатие к стенкам скважины 1 (или эксплуатационной колонне - на фиг.1 и 2 не показана). Пояса 5 из разбухающего эластомера подвергаются растяжению одновременно с выправлением экспандируемой трубы 2 и происходит их прижатие к стенкам скважины 1 (или эксплуатационной колонне - на фиг.1 и 2 не показана). После этого в скважину спускают развальцеватель (на фиг.1 и 2 не показан), с помощью которого экспандируемую трубу 2 развальцовывают и калибруют по всей длине. Пояса 5 из разбухающего эластомера продолжают разбухать и перекрывают оставшиеся зазоры в пространстве между стенками скважины 1 (или эксплуатационной колонной - на фиг.1 и 2 не показана) и экспандируемой трубой 2. При этом вероятность перетоков скважинных флюидов в вертикальном направлении по указанному пространству сводится к минимуму. Использование поясов 5 из разбухающего эластомера существенно упрощает способ, в сравнении с наиболее близким аналогом, где используют герметичные камеры в полостях впадин профильной части экспандируемой трубы, заполненные тампонажным составом, кроме того, исключается необходимость подбора рецептур тампонажного состава.

Пример практического применения в стволе скважины.

При бурении скважины диаметром 215,9 мм на глубине 380 м в кавернозных породах была выявлена зона поглощения бурового раствора. Запланировали перекрытие зоны поглощения экспандируемой трубой 2. Скважинную жидкость в интервале установки экспандируемой трубы 1 заменяют на пресную воду. В скважину 1 на бурильных трубах в интервал зоны поглощения спустили экспандируемую трубу 2. Перед спуском в скважину на поверхность экспандируемой трубы 2 и через каждые 0,3 м приклеивают пояса 5 из герметизирующей прокладки «Плуг», производимой по ТУ 5775-003-96657532-2008 ООО НПК СТРИМ (г.Москва). Пояса 5 приклеивают клеем БФ-4 по ГОСТ 12172-74. Герметизирующая прокладка представляет собой плотный жгут шириной 26 мм и толщиной 4 мм серого цвета. Герметизирующую прокладку изготавливают из гидрофильного полиуретана, изготовление прокладки из указанного материала обеспечивает набухание при контакте с водой. Увеличение прокладки в объеме при контакте с водой в течение 48 часов составляет не менее 250%. После спуска в скважину 1 при взаимодействии со скважинной жидкостью происходит постепенное разбухание герметизирующей прокладки «Плуг». Производят выправление экспандируемой трубы 2 путем создания в ней давления 12 МПа нагнетанием бурового раствора. При выправлении экспандируемой трубы 2 сечение последней принимает форму круга и происходит ее прижатие к стенкам скважины 1. При выправлении экспандируемой трубы 2 происходит растяжение и прижатие герметизирующих прокладок «Плуг», прикрепленных на расширяемом участке 3 экспандируемой трубы 2 к стенкам скважины 1. После этого в скважину 1 спускают развальцеватель, с помощью которого экспандируемую трубу 2 развальцовывают и калибруют по всей длине. При этом происходит дополнительное растяжение и прижатие поясов 5 из герметизирующей прокладки «Плуг» к стенкам скважины 1. Пояса 5 из герметизирующей прокладки «Плуг» продолжают разбухать и перекрывают оставшиеся зазоры в пространстве между стенками скважины 1 и экспандируемой трубой 2. При этом вероятность перетоков скважинных флюидов в вертикальном направлении по указанному пространству сводится к минимуму.

Пример практического применения в эксплуатационной колонне.

При производстве ремонта водонагнетательной скважины с эксплуатационной колонной диаметром 168 мм и интервалом перфорации 1250-1258 м была выявлена негерметичность эксплуатационной колонны. При производстве ремонтных работ в качестве технологической жидкости использовалась пресная вода. Проведением геофизических исследований установили, что эксплуатационная колонна негерметична в интервале 1130-1132 м. Запланировали перекрытие зоны поглощения экспандируемой трубой 2. В скважину 1 на насосно-компрессорных трубах (НКТ) в интервал негерметичности эксплуатационной колонной спустили экспандируемую трубу 2. Перед спуском в скважину 1 на поверхность экспандируемой трубы 2 и через каждые 0,3 м приклеивают пояса 5 из герметизирующей прокладки «Плуг», производимой по ТУ 5775-003-96657532-2008 ООО НПК СТРИМ (г.Москва). Пояса 5 приклеивают клеем БФ-4 по ГОСТ 12172-74. Пояса 5 из герметизирующей прокладки представляют собой плотный жгут шириной 26 мм. На расширяемых участках 3 экспандируемой трубы 2 прикрепляют пояса 5 толщиной 2 мм, на нерасширяемых участках 4 экспандируемой трубы 2 прикрепляют пояса 5 толщиной 4 мм. После спуска в скважину при контакте с водой происходит постепенное разбухание поясов 5 из герметизирующей прокладки «Плуг». Производят выправление экспандируемой трубы 2 нагнетанием воды в НКТ и созданием давления 12 МПа. При выправлении экспандируемой трубы 2 сечение последней принимает форму круга и происходит ее прижатие к эксплуатационной колонне. При выправлении экспандируемой трубы 2 происходит растяжение и прижатие поясов 5 из герметизирующих прокладок «Плуг», прикрепленных на расширяемой части 3 экспандируемой трубы 5 к эксплуатационной колонне. После этого в скважину 1 спускают развальцеватель, с помощью которого экспандируемую трубу 2 развальцовывают и калибруют по всей длине. При этом происходит дополнительное растяжение и прижатие поясов 5 из герметизирующей прокладки «Плуг» к эксплуатационной колонне. Пояса 5 из герметизирующей прокладки «Плуг» продолжают разбухать и перекрывают оставшиеся зазоры в пространстве между эксплуатационной колонной и экспандируемой трубой 2. При этом вероятность перетоков скважинных флюидов в вертикальном направлении по указанному пространству сводится к минимуму.

Таким образом, в данном предложении достигается результат - упрощение способа и повышение качества перекрытия пластов и негерметичных участков обсадной колонны за счет герметизации пространства между стволом скважины (или эксплуатационной колонной) и экспандируемой трубой разбухающим эластомером на основе резины или полиуретана.

Повышение качества герметизации пространства между стволом скважины (или эксплуатационной колонной) и экспандируемой трубой увеличивает результативность применения способа на 20-40%. Наиболее значительно результативность применения способа повышается при его использовании в скважинах со спущенной эксплуатационной колонной, где при установке экспандируемых труб с использованием известных технологий наиболее часто получают отрицательный результат. Увеличение результативности применения способа способствует снижению на 10-30% материальных затрат на повторные мероприятия по перекрытию пластов и негерметичных участков обсадной колонны, которые требуются при первоначальном получении отрицательного результата.

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к способам перекрытия интервалов скважины в процессе строительства и ремонта скважины. Обеспечивает упрощение способа и повышение качества перекрытия пластов и негерметичных участков обсадной колонны. Способ перекрытия интервалов скважины включает спуск в скважину экспандируемой трубы, оснащенной на наружной поверхности тампонажным составом, расширяющимся под действием внешней среды, в интервал изоляции с последующим расширением давлением. Тампонажный состав, выполненный из разбухающего эластомера на основе резины или полиуретана, размещают на нерасширяемых давлением участках трубы, а на расширяемых участках - толщиной, не препятствующей полному выправлению этого участка, причем нерасширяемые давлением участки трубы конструктивно выполняют таким образом, чтобы эластомер не выходил за внешний радиус трубы, перед расширением давлением скважинную жидкость заменяют на жидкость для наиболее эффективного набухания эластомера, после расширения давлением экспандируемую трубу окончательно расширяют механическим воздействием. 2 ил.

Способ перекрытия интервалов скважины, включающий спуск в скважину экспандируемой трубы, оснащенной на наружной поверхности тампонажным составом, расширяющимся под действием внешней среды, в интервал изоляции с последующим расширением давлением, отличающийся тем, что тампонажный состав, выполненный из разбухающего эластомера на основе резины или полиуретана, размещают на нерасширяемых давлением участках трубы, а на расширяемых участках - толщиной, не препятствующей полному выправлению этого участка, причем нерасширяемые давлением участки трубы конструктивно выполняют таким образом, чтобы эластомер не выходил за внешний радиус трубы, перед расширением давлением скважинную жидкость заменяют на жидкость для наиболее эффективного набухания эластомера, после расширения давлением экспандируемую трубу окончательно расширяют механическим воздействием.