СПОСОБ УСТАНОВКИ ЛЕГКОРАЗРУШАЕМОГО ЦЕМЕНТНОГО МОСТА В ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ СКВАЖИНЕ Российский патент 2015 года по МПК E21B33/138 C09K8/467 C09K8/08 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам установки временных мостов в горизонтальных скважинах.

Известен способ установки цементного моста в скважине (Блажевич В.А. и др. Справочник мастера по капитальному ремонту скважин. - М.: «Недра», 1985, с. 165), включающий спуск башмака на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) до нижней границы цементного моста, закачивание через колонну НКТ цементного раствора и продавливание его продавочной жидкостью, подъем башмака с колонной НКТ до верхней границы цементного моста и вымывание излишков цементного раствора.

Недостатки данного способа:

- во-первых, способ предназначен для вертикальных скважин, а в горизонтальных скважинах цементный раствор растекается по стволу горизонтальной скважины и размещается по нижнему периметру обсадной колонны горизонтальной скважины, что не обеспечивает герметичную установку цементного моста в горизонтальной скважине;

- во-вторых, при необходимости разбуривания цементного моста возникают сложности, связанные с неравномерной нагрузкой на разрушающий инструмент, и уход инструмента в сторону с возможным заклиниванием разрушающего инструмента в обсадной колонне ввиду того, что в горизонтальной скважине закачанный по колонне НКТ цементный мост растекается и застывает лишь по нижнему периметру обсадной колонны.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ установки моста из тампонажного пеноцементного состава в скважине (патент RU №2089717, МПК Е21В 33/138, опубл. 10.09.1997, бюл. №25), включающий спуск в скважину колонны НКТ, закачку по колонне НКТ в интервал установки моста тампонажного пеноцементного состава, содержащего цемент, поверхностно-активное вещество, воду и мел, а также буферной жидкости, в качестве которой используется пластовая вода, при этом в качестве поверхностно-активного вещества применяют синтанол при следующем соотношении исходных ингредиентов, мас.ч.:

цемент 37-60 мел 7-30 синтанол 0,5 вода 38,

а разрушение моста из тампонажного пеноцементного состава производят после проведения ремонтных работ с использованием 15%-ного раствора соляной кислоты.

Недостатки данного способа:

- во-первых, способ невозможно реализовать в условиях горизонтальных скважин, так как тампонажный пеноцементный состав растекается и размещается лишь по нижнему периметру обсадной колонны, что не обеспечивает герметичность моста из тампонажного пеноцементного состава в горизонтальной скважине;

- во-вторых, в качестве буфера используется пластовая вода, которая при закачке и продавке может разбавлять цементный раствор, в результате чего он теряет свою прочность, а также вымывает цементный мост, который может образоваться в другом интервале скважины;

- в-третьих, технологически сложный в приготовлении состав с большим количеством ингредиентов, требующих четкого соблюдения указанных пропорций;

- в-четвертых, высокая вероятность неполного разрушения моста в скважине. Это связано с тем, что для разрушения моста закачивают в скважину 15%-ный раствор соляной кислоты, после чего производят технологическую паузу в течение 12-24 ч, в процессе технологической паузы происходит химическая реакция по разрушению моста, при этом велика вероятность разбавления соляной кислоты пластовой водой в скважине и, как следствие, неполное удаление моста в скважине;

- в-пятых, длительный технологический процесс разрушения моста, связанный с технологической паузой в 12-24 ч.

Техническими задачами предложения являются возможность установки герметичного цементного моста в горизонтальной скважине за счет применения состава, исключающего его растекание по обсадной колонне до застывания, а также повышение прочности устанавливаемого цементного моста за счет применения буферной жидкости, исключающей разбавление цементного раствора и обеспечивающей гарантированную установку моста в заданном интервале скважины, упрощение технологии приготовления состава за счет уменьшения количества ингредиентов состава, а также сокращение длительности технологического процесса разрушения моста и гарантированное разрушение моста за счет гидромониторного воздействия на него.

Технические задачи решаются предлагаемым способом установки легкоразрушаемого цементного моста в горизонтальной скважине, включающим спуск в горизонтальную скважину колонны насосно-компрессорных труб - НКТ - до интервала установки моста, закачку по колонне НКТ в интервал установки моста цементного раствора и мела, а также буферной жидкости, разрушение моста после проведения ремонтных работ раствором соляной кислоты.

Новым является то, что в качестве цементного раствора используют облегченный тампонажный раствор плотностью 1270-1410 кг/м³ на основе седиментационно-устойчивого тампонажного материала - СУТМ - при следующем соотношении ингредиентов, мас.ч.:

СУТМ 29,2-49,3 мел 9,8-23,4 вода до получения водотвердого отношения 0,6-0,9,

причем в качестве буферной жидкости используют технологический раствор на основе ксантанового полимера плотностью 1010-1600 кг/м³, который закачивают до и после закачки облегченного тампонажного раствора в объеме не более 30% от объема облегченного тампонажного раствора, причем для разрушения моста из облегченного тампонажного раствора в горизонтальную скважину спускают колонну НКТ с гидромониторной насадкой и осуществляют гидромониторное воздействие на мост 12%-ной ингибированной соляной кислотой с вращением и осевым перемещением колонны НКТ с устья скважины, после чего промывкой удаляют продукты реакции из горизонтальной скважины.

Реагенты, представленные в заявке.

Седиментационно-устойчивый тампонажный материал (СУТМ), получаемый путем тщательного совместного смешивания тонкомолотого портландцемента и специальных добавок, регулирующих тампонажно-технические свойства. Состав СУТМ представлен в табл. 1.

Оптимальное количество минеральной и облегчающей добавок в материале СУТМ было установлено опытным путем так, чтобы достичь максимально возможного положительного результата - образования цементного камня без каналов и трещин, не ухудшая при этом его прочностные и коррозионные характеристики.

Ингибированная соляная кислота представляет собой смесь соляной абгазной кислоты и ингибитора кислотной коррозии. Требования, предъявляемые к кислоте соляной ингибированной, представлены в табл. 2.

Мел по ГОСТ 12085-88 Мел природный обогащенный. Технические условия.

Буровой раствор на основе ксантанового полимера содержит в своем составе крахмал модифицированный, ингибитор набухания глин на кремнийорганической основе, смазывающую добавку на основе фосфолипидов, бактерицид и карбонатный кольматант. Раствор имеет плотность 1010-1600 кг/м³ и условную вязкость, замеренную на воронке ВБР-1, 35-65 с.

Сущность предлагаемого способа.

Способ установки легкоразрушаемого цементного моста в горизонтальной скважине включает спуск в горизонтальную скважину колонны НКТ до интервала установки моста. Далее по колонне НКТ в интервал установки моста в горизонтальной скважине производят закачку буферной жидкости - технологического раствора на основе ксантанового полимера в объеме не более 30% от объема облегченного тампонажного раствора.

Так, при закачке облегченного тампонажного раствора в объеме, равном 1 м³, закачивают буферную жидкость - технологический раствор на основе ксантанового полимера в объеме не более 0,3 м³, например 0,25 м³.

Затем в колонну НКТ в интервал установки цементного моста производят закачку облегченного тампонажного раствора плотностью 1270-1410 кг/м³, например плотностью 1360 кг/м³, на основе седиментационно-устойчивого тампонажного материала - СУТМ - при следующем соотношении ингредиентов, мас.ч.:

СУТМ 29,2-49,3 мел 9,8-23,4 вода до получения водотвердого отношения 0,6-0,9,

в объеме, равном 1 м³.

После закачивания облегченного тампонажного раствора в колонну НКТ закачивают буферную жидкость - технологический раствор на основе ксантанового полимера плотностью 1010-1600 кг/м³ в объеме, равном 0,25 м³.

Облегченный тампонажный раствор обладает тиксотропными свойствами: его вязкость уменьшается при продвижении (разжижается) и увеличивается (сгущается) в покое. При закачивании в скважину тампонажный раствор имеет невысокую вязкость, необходимую для продвижения в колонне НКТ, после достижения необходимой глубины (в покое) вязкость его возрастает, он сгущается.

Благодаря вышеописанным тиксотропным свойствам облегченного тампонажного раствора после его закачки по колонне НКТ в интервал установки моста облегченный тампонажный раствор не успевает растечься по стволу горизонтальной скважины до застывания, в связи с чем после застывания облегченный тампонажный раствор равномерно по периметру заполняет ствол горизонтальной скважины, что обеспечивает герметичность моста в горизонтальной скважине.

Буферная жидкость, в качестве которой применяют технологический раствор на основе ксантанового полимера с плотностью 1010-1600 кг/м³, имеет хорошую удерживающую способность, благодаря чему в заданном интервале горизонтальной скважины образуется мост из облегченного тампонажного раствора. Закачка буферной жидкости, в качестве которой используют технологический раствор на основе ксантанового полимера до и после закачки облегченного тампонажного раствора в объеме не более 30% от его объема, не дает ему уйти из интервала установки и гарантированно обеспечивает установку моста из облегченного тампонажного раствора в заданном интервале горизонтальной скважины. Кроме того, технологический раствор при закачке и продавке не разбавляет облегченный тампонажный раствор, в результате чего он не теряет свою прочность.

После того как необходимость в мосте из облегченного тампонажного раствора отпадает, например, после проведения ремонтно-изоляционных работ, в горизонтальную скважину спускают колонну НКТ, оснащенную снизу гидромониторной насадкой например, выполненную с тремя отверстиями диаметром 5 мм, причем отверстия изготовлены на нижнем торце гидромониторной насадки для осуществления гидромониторного воздействия на разрушаемый мост.

Закачкой 12%-ной ингибированной соляной кислоты в колонну НКТ с устья скважины с одновременным осевым перемещением со скоростью 0,1-0,2 м/мин и вращением со скоростью 20 об/мин колонны НКТ осуществляют гидромониторное воздействие на мост и разрушают его.

В предлагаемом способе обеспечивается гарантированное разрушение моста, так как в процессе гидромониторного воздействия на мост колонна НКТ перемещается вниз, что исключает наличие моста в данном интервале скважины.

Ингибированная соляная кислота представляет смесь соляной абгазной кислоты и ингибитора кислотной коррозии, наличие которого позволяет использовать смесь при химической очистке металлических изделий от отложений (моста из облегченного тампонажного раствора).

После чего извлекают колонну НКТ с гидромониторной насадкой из скважины и спускают в горизонтальную скважину до забоя колонну НКТ с пером и осуществляют промывку горизонтальной скважины, например, закачкой по колонне НКТ технологической жидкости плотностью 1000 кг/м³ в количестве двух объемов скважины, например 36 м³, удаляют продукты реакции из горизонтальной скважины. Затем выполняют запланированные работы в горизонтальной скважине, например обустраивают горизонтальную скважину эксплуатационным оборудованием (технологической колонной труб с глубинным насосом).

В предлагаемом способе не производят технологическую выдержку на химическую реакцию в течение 12-24 ч для разрушения моста, так как разрушение моста производят гидромониторным воздействием на мост 12%-ной ингибированной соляной кислотой в течение 1-2 ч, что позволяет сократить длительность технологического процесса разрушения моста.

В лабораторных условиях подбирали соотношение реагентов облегченного тампонажного цементного раствора на основе седиментационно-устойчивого тампонажного материала - СУТМ при водотвердом отношении (В/Т) от 0,5 до 1. Определяли плотность цементного раствора, его растекаемость, полученные цементные балочки испытывали на изгиб и сжатие, а также на разрушение раствором ингибированной соляной кислоты (опыты №№1-6 табл. 3).

В табл. 3 представлены результаты исследований, из которых следует, что водотвердое соотношение облегченного тампонажного цементного раствора должно находиться в пределах 0,6-0,9. При В/Т<0,6 у раствора растекаемость 160 мм, что затрудняет его закачивание в насосно-компрессорные трубы (НКТ), а при В/Т>0,9 - уменьшается прочность цементного камня, что отрицательно сказывается на качестве установки цементного моста.

В стеклянные стаканы помещали полученные тампонажные камни одинаковой массы, заливали раствором ингибированной соляной кислоты различной концентрации и определяли время их растворения. По результатам исследований установлено (опыты №№1-6), что оптимальным для растворения тампонажного камня является 12%-ный раствор ингибированной соляной кислоты, где растворение происходит в течение 260-320 мин. Растворение тампонажных камней в 24%-ной ингибированной соляной кислоте происходит в течение 20-55 мин, при этом реакция протекает очень бурно со вспениванием, что может вызвать осложнения при промысловых работах. Растворение тампонажных камней в 6%-ной ингибированной соляной кислоте происходит в течение длительного времени - 960-1200 мин, что является нежелательным, так как подвергается опасности коррозии металл обсадной колонны и НКТ.

Таким образом, применение способа установки легкоразрушаемого цементного моста в горизонтальной скважине позволяет:

- произвести герметичную установку моста в горизонтальной скважине за счет применения состава из облегченного тампонажного раствора, исключающего его растекание по обсадной колонне до застывания;

- повысить прочность устанавливаемого моста за счет применения буферной жидкости, исключающей разбавление цементного раствора и обеспечивающей гарантированную установку моста в заданном интервале скважины;

- упростить технологию приготовления состава за счет уменьшения количества ингредиентов, входящих в состав;

- гарантированно разрушить мост за счет прохождения интервала моста колонной НКТ в процессе его разрушения;

- сократить технологический процесс разрушения моста до 1-2 ч за счет гидромониторного воздействия на него 12%-ной ингибированной соляной кислотой.

.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам установки временных мостов в горизонтальных скважинах. Способ установки легкоразрушаемого цементного моста в горизонтальной скважине включает спуск в горизонтальную скважину колонны насосно-компрессорных труб - НКТ - до интервала установки моста, закачку по колонне НКТ в интервал установки моста цементного раствора и мела, а также буферной жидкости, разрушение моста после проведения ремонтных работ раствором соляной кислоты. В качестве цементного раствора используют облегченный тампонажный раствор плотностью 1270-1410 кг/м³ на основе седиментационно-устойчивого тампонажного материала - СУТМ - при следующем соотношении ингредиентов, мас.ч.: СУТМ 29,2-49,3, мел 9,8-23,4, вода - остальное, причем в качестве буферной жидкости используют технологический раствор на основе ксантанового полимера плотностью 1010-1600 кг/м³, который закачивают до и после закачки облегченного тампонажного раствора в объеме не более 30% от объема облегченного тампонажного раствора, причем для разрушения моста из облегченного тампонажного раствора в горизонтальную скважину спускают колонну НКТ с гидромониторной насадкой и осуществляют гидромониторное воздействие на мост 12%-ной ингибированной соляной кислотой с вращением и осевым перемещением колонны НКТ с устья скважины, после чего промывкой удаляют продукты реакции из горизонтальной скважины. Технический результат - осуществление герметичной установки моста в горизонтальной скважине, повышение прочности устанавливаемого моста. 3 табл.

Способ установки легкоразрушаемого цементного моста в горизонтальной скважине, включающий спуск в горизонтальную скважину колонны насосно-компрессорных труб - НКТ - до интервала установки моста, закачку по колонне НКТ в интервал установки моста цементного раствора и мела, а также буферной жидкости, разрушение моста после проведения ремонтных работ раствором соляной кислоты, отличающийся тем, что в качестве цементного раствора используют облегченный тампонажный раствор плотностью 1270-1410 кг/м³ на основе седиментационно-устойчивого тампонажного материала - СУТМ - при следующем соотношении ингредиентов, мас.ч.:
СУТМ 29,2-49,3 мел 9,8-23,4 вода до получения водотвердого отношения 0,6-0,9,

причем в качестве буферной жидкости используют технологический раствор на основе ксантанового полимера плотностью 1010-1600 кг/м³, который закачивают до и после закачки облегченного тампонажного раствора в объеме не более 30% от объема облегченного тампонажного раствора, причем для разрушения моста из облегченного тампонажного раствора в горизонтальную скважину спускают колонну НКТ с гидромониторной насадкой и осуществляют гидромониторное воздействие на мост 12%-ной ингибированной соляной кислотой с вращением и осевым перемещением колонны НКТ с устья скважины, после чего промывкой удаляют продукты реакции из горизонтальной скважины.