СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ БЛОКИРУЮЩЕЙ ПРОБКИ В СКВАЖИНЕ Российский патент 2017 года по МПК E21B33/12 

Область техники

Изобретение относится к нефтедобывающей области и может быть использовано для создания блокирующей пробки в нефтяной скважине, т.е. для разобщения зон в стволе скважины.

Предшествующий уровень техники

Для скважинных операций часто требуется осуществить изоляцию одной зоны скважины от другой. Для этого в нефтегазовой отрасли обычно используют способы формирования временных или постоянных пробок из твердых частиц, обладающих определенными физико-химическими свойствами или посредством запирающих устройств (пакеры).

Известен способ формирования блокирующей пробки при проведении скважинных операций (патент US №7380600, E21B 33/38), в котором закачивают суспензию, включающую волокнистый материал, который способен к разложению. Формирование пробки из волокнистого материала может быть произведено в трещине, перфорации, в скважине или одновременно в нескольких вышеуказанных местах. Впоследствии, если пробка является временной, возможно разложение волокнистого материала за определенное время, в результате чего пробка исчезает.

Недостатками данного способа является невозможность точно установить пробку в точно указанном месте, где это необходимо. По сути, осуществляют закачивание волокнистой суспензии в перфорационные отверстия или трещины, т.е. рост пробки начинается с этих зон, с последующим заполнением и блокированием скважины в этой зоне. Таким образом, пробка достраивается до требуемого месторасположения за счет увеличения толщины слоя волокнистого материала, что приводит к значительным расходам волокнистой суспензии, а следовательно, и к удорожанию способа в целом. При этом точность месторасположения блокирующей пробки неудовлетворительная.

Известен способ формирования блокирующей пробки в скважине (патент RU №2421599, МПК E21B 33/12, опубл. 20.06.2011), который включает в себя предварительное размещение в скважине насосно-компрессорной трубки (НКТ), подачу в скважину суспензии из волокнистого материала, а затем в трубном пространстве НКТ на уровне требуемого расположения блокирующей пробки размещают магнитное устройство, производят закачивание магнитных частиц в затрубное пространство и активизируют магнитное поле магнитного пространства. В результате этого на стенках НКТ формируется барьер из магнитных частиц, который и является инициатором механического накопления волокнистого материала.

Недостатками данного способа являются: размещение магнитного устройства в НКТ путем спуска его на кабеле для подачи электроэнергии; наличие зазора между стенками НКТ и магнитным устройством. Магнитное устройство, для лучшей его проходимости, не прилегает плотно к стенкам НКТ, значит при активации магнитного поля устройство будет примагничиваться к одной из стенок, концентрируя большую часть магнитных частиц с одной из сторон НКТ, т.е. образовавшаяся пробка будет неравномерна, что может привести к пропускам в местах меньшей толщины барьера. Для разрушения пробки предлагается дополнительно спускать нагреватель, что приводит к усложнению и увеличению длительности процесса. После того, как пробка сформирована, магнитное устройство удаляют. Однако предложенная система твердое тело в жидком является грубодисперсной, так как размеры частиц составляют 6-12 мкм, а это значит, что не удерживаемые магнитным полем частицы под действием силы тяжести начнут выпадать в осадок и блокирующая пробка начнет распадаться и откроет проходное сечение.

Сущность изобретения

В основу изобретения положена задача разработать способ, обеспечивающий создание разобщающей, равномерной пробки непосредственно внутри скважины (в затрубном пространстве), с обеспечением точности месторасположения, быстродействия реализации.

Технический результат достигается тем, что в способе формирования блокирующей пробки в скважине, включающем размещение магнитного устройства на уровне требуемого расположения блокирующей пробки, активизацию магнитного поля магнитного устройства для формирования на стенках насосно-компрессорной трубы барьера из магнитных частиц, согласно предложенному решению предварительно магнитное устройство устанавливают по окружности вдоль внешней стенки насосно-компрессорной трубы и опускают ее в скважину, создают магнитное поле и закачивают жидкое вещество, содержащее F₂O₄ с размером частиц 10,0-14,0 нм.

В качестве жидкого вещества можно использовать силикон.

В качестве жидкого вещества можно использовать керосин.

На чертежах показано сечение участка скважины, на котором формируется блокирующая пробка.

1 - обсадная колонна;

2 - насосно-компрессорные трубы;

3 - магнитное устройство;

4 - блокирующая пробка из магнитного жидкого вещества.

Способ формирования блокирующей пробки осуществляется следующим образом. В обсаженную колонну 1 скважины опускают НК трубы 2 с предварительно установленным магнитным устройством 3. В качестве магнитного устройства используется постоянный магнит, установленный по окружности на внешней стенке НКТ. Закачивают подготовленное жидкое вещество, содержащее частицы оксида железа Fe₂О₄ (магнетит) с размером частиц от 10 нм до 14 нм. Под действием магнитного поля магнитное жидкое вещество 4 начинает концентрироваться в кольцевом пространстве между обсадной колонной 1 и НКТ 2, создается блокирующая пробка. За счет блокировки затрубного пространства происходит разобщение затрубного пространства от трубного. Для удаления блокирующей пробки достаточно начать извлекать трубы, на которых снаружи установлено магнитное устройство. В качестве жидкого вещества использовался керосин или силикон.

Способ был испытан в лабораторных условиях. Для проведения лабораторных испытаний была разработана установка для моделирования скважинных операций. Для этого использовалась система коаксиальных трубок. Внутренняя трубка моделировала насосно-компрессорную трубу 2, а внешняя - обсадную колонну 1 скважины. При проведении опыта использовались:

- внешняя трубка из оргстекла наружным диаметром 40 мм и толщиной стенки 4 мм,

- внутренняя трубка из стали диаметром 14 мм,

- магнитное кольцо толщиной 2 мм,

- магнитная жидкость.

Во внешнюю трубку вставлялась внутренняя с центраторами, затем в затрубное пространство закачивали соленой раствор плотностью 1,05 г/мл. После этого в кольцевое пространство подавалось магнитное жидкое вещество.

Результаты выполненных экспериментальных работ подтвердили, что предложенный способ позволяет создавать блокирующую пробку из магнитного жидкого вещества, полностью изолирующую проходное сечение.

Изобретение относится к способу формирования блокирующей пробки в скважине. Техническим результатом является создание разобщающей равномерной пробки непосредственно внутри скважины. Способ формирования блокирующей пробки в скважине включает размещение магнитного устройства на уровне требуемого расположения блокирующей пробки, активизацию магнитного поля магнитного устройства для формирования на стенках насосно-компрессорной трубы барьера из магнитных частиц. Магнитное устройство устанавливают по окружности вдоль внешней стенки насосно-компрессорной трубы и опускают ее в скважину. Далее создают магнитное поле и закачивают жидкое вещество, содержащее F₂O₄ с размером частиц 10-14 нм. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ формирования блокирующей пробки в скважине, включающий размещение магнитного устройства на уровне требуемого расположения блокирующей пробки, активизацию магнитного поля магнитного устройства для формирования на стенках насосно-компрессорной трубы барьера из магнитных частиц, отличающийся тем, что предварительно магнитное устройство устанавливают по окружности вдоль внешней стенки насосно-компрессорной трубы и опускают ее в скважину, создают магнитное поле и закачивают жидкое вещество, содержащее F₂O₄ с размером частиц 10-14 нм.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве жидкого вещества используют силикон.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве жидкого вещества используют керосин.