СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ ПОЛОСТИ СКВАЖИНЫ Российский патент 2017 года по МПК E21B33/138 E21B43/04 

Настоящее изобретение относится к способу стабилизации полости скважины.

Как известно, в промысловых и нагнетательных скважинах производят стабилизацию открытых кольцевых пространств, чтобы избежать выноса песка. В настоящее время это обычно осуществляется при помощи, так называемой, гравийной набивки. Гравий и/или песок утрамбовывают вокруг песчаного фильтра или перфорированной обсадной колонны, чтобы они действовали, как сито, предотвращая перенос более мелкого песка из пласта в углеводородное сырье, проходящее в скважине. В альтернативном варианте стабилизация пластового песка производится путем нанесения смолистых веществ с целью «склеивания» пласта.

Гравийная набивка связана с высоким риском невозможности расположить песчаную/гравийную набивку, особенно, в горизонтальных скважинах большой длины. Может оказаться затруднительным размещение песчаных и гравийных набивок в промысловых и нагнетательных скважинах, в которых пакеры разделяют кольцевое пространство по ходу ствола скважины на несколько эксплуатационных или нагнетательных интервалов. Кроме того, отсутствуют также хорошие решения для стабилизации кольцевого пространства в случае нескольких эксплуатационных или нагнетательных интервалов, если вдоль траектории ствола скважины установлены впускные и выпускные клапаны, и в различных пластах имеют место различные режимы давления, которые разделяют скважину на несколько зон. В настоящее время они цементируются и перфорируются, однако, не могут быть снабжены песчаными фильтрами на протяжении всего промыслового или нагнетательного интервала. Кроме того, набивка гравием осуществляется только в самой нижней части скважины. При этом существует также большая опасность эрозии труб и оборудования, находящихся в скважине, в случае утечки песчаной/гравийной набивки через песчаный фильтр или перфорированную обсадную колонну. Если кольцевое пространство имеет естественное перекрытие песчаным пластом в одном или более местах вдоль траектории ствола скважины, то песчаную/гравийную набивку невозможно разместить удовлетворительным образом по всей длине скважины, поэтому гравийная набивка будет неполной. Если пласт песка склеить, то потом его придется раскалывать, чтобы осуществлять добычу. Такой способ требует больших затрат времени, при этом направления систем трещин являются непредсказуемыми. В результате возникает опасность того, что скважина не будет обеспечивать добычу/нагнетание в нужных пластовых интервалах. В итоге, известные способы являются, как правило, дорогостоящими, сложными и не имеют достаточной гибкости.

Цель изобретения заключается в том, чтобы устранить или уменьшить по меньшей мере один из недостатков уровня техники или по меньшей мере обеспечить полезную альтернативу уровню техники.

Эта цель достигнута благодаря признакам, которые раскрыты в приведенном ниже описании и прилагаемой формуле изобретения.

Изобретение более конкретно относится к способу стабилизации полости в эксплуатационной или нагнетательной зоне подземной скважины, при этом указанный способ включает в себя следующие шаги:

(A) обеспечение фильтрующего элемента в полости скважины, подлежащей стабилизации, при этом указанный фильтрующий элемент выполнен с отверстиями; и

(B) нагнетание первой текучей среды, содержащий способные расширяться частицы, через фильтрующий элемент в полость, при этом способные расширяться частицы в нерасширенном состоянии имеют диаметр, который меньше диаметра отверстий фильтрующего элемента, при этом указанный способ отличается тем, что дополнительно содержит следующий шаг:

(C) нагнетание второй текучей среды через фильтрующий элемент, при этом вторая текучая среда реагирует со способными расширяться частицами таким образом, чтобы способные расширяться частицы расширялись до диаметра, превышающего диаметр отверстий фильтрующего элемента, при этом расширенные частицы и фильтрующий элемент образуют фильтр в эксплуатационной или нагнетательной зоне скважины.

В одном из вариантов осуществления шаги (B) и (C) могут содержать нагнетание первой и/или второй текучей среды через колонну для перемещения текучей среды. В альтернативном варианте осуществления текучие среды могут быть закачаны в скважину через отверстие в стволе скважины.

Полость, подлежащая стабилизации, может включать в себя различные виды полостей, кольцевых пространств и разрывов пластов в подземной скважине.

Таким образом, расширенные частицы могут действовать в качестве фильтра вместе с фильтрующим элементом, таким как песчаный фильтр и/или перфорированная обсадная колонна, или регулятор притока, или регулятор оттока.

Способные расширяться частицы могут содержать, например, эластомер. Частицы могут дополнительно содержать один или более слоев органических и/или неорганических материалов. Известно, что некоторые эластомеры могут расширяться при контакте с углеводородсодержащими текучими средами и/или с водой, содержащей различные добавки химикатов. Поэтому вторая текучая среда может представлять собой текучую среду, содержащую углеводороды и/или воду.

В одном варианте осуществления указанный способ может содержать нагнетание смеси и пористых частиц. Это может оказаться полезным, если используются способные расширяться частицы, которые при расширении соединяются друг с другом и препятствуют прохождению достаточного потока через расширенные частицы. Пористые частицы могут быть выбраны, например, из группы, содержащей: макропористый диоксид кремния, макропористый уголь, макропористые полимерные частицы, вулканические породы, например пемзу, диатомит (диатомовую землю), цеолиты, спеченные керамические материалы и спеченные металлические материалы.

В одном варианте осуществления способ может альтернативно или дополнительно содержать нагнетание смеси способных расширяться частиц и непористых частиц, например, стеклянных шариков, полимерных шариков и минеральных частиц. Непористые частицы могут предотвращать соединение способных расширяться частиц друг с другом, которое препятствует протеканию достаточного потока.

Вышеуказанные частицы, как пористые, так и непористые, могут иметь диаметр, меньший, чем диаметр отверстий фильтрующего элемента. После расширения способных расширяться частиц указанные пористые и непористые частицы объединяются в смесь, поэтому они не могут выходить через отверстия фильтрующего элемента, несмотря на свои размеры.

Отверстия в фильтрующем элементе и способные расширяться частицы могут иметь диаметры в микронном диапазоне. Конечная структура способных расширяться частиц и каких-либо пористых или непористых материалов должна пропускать поток углеводородов через фильтр, т.е. через расширенные частицы и фильтрующий элемент, в скважину или из скважины.

Кроме того, способ согласно изобретению может содержать перед шагом (B) герметичную установку одного или более пакеров вокруг колонны для перемещения текучей среды в обсадке скважины. Это может потребоваться для изоляции кольцевого пространства снаружи колонны для перемещения текучей среды таким образом, чтобы способные расширяться частицы перемещались к полости, подлежащей стабилизации, а не поднимались в кольцевое пространство вокруг колонны для перемещения текучей среды.

Фильтр, используемый на шаге (A), может содержать, например, один или более фильтрующих элементов. Он может представлять собой, например, обсадную колонну с перфорированными отверстиями и/или прорезями. Кроме того, фильтр может содержать фильтрующий элемент, расположенный снаружи обсадной колонны. Фильтрующий элемент, расположенный снаружи обсадной колонны, может представлять собой, например, песчаный фильтр, известного типа.

По сравнению с вышеуказанными известными способами стабилизации полости в эксплуатационной или нагнетательной зоне подземной скважины настоящее изобретение обеспечивает, по существу, упрощенный способ, который обеспечивает большую экономию времени и, кроме того, повышает эксплуатационную гибкость. Это позволяет, в частности, осуществлять набивку кольцевого пространства почти неограниченного количества промысловых или нагнетательных интервалов по ходу ствола скважины. Кроме того, набивка кольцевого пространства является возможной независимо от локальных режимов давления в скважине. Набивка кольцевого пространства является возможной для горизонтальных скважин большой длины, скважин с клапанами притока и оттока и многоствольных скважин. Кроме того, настоящее изобретение снижает опасность возникновения эрозии на внутренних и наружных частях труб и оборудовании в скважине.

Ниже приведено описание примера предпочтительного варианта осуществления изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

на фиг. 1 показан вид сбоку скважины, используемой в варианте осуществления настоящего изобретения; и

на фиг. 2 показан вид сбоку части скважины, используемой согласно настоящему изобретению, в увеличенном масштабе по сравнению с фиг. 1.

В приведенном ниже описании ссылочным номером 1 обозначена скважина, используемая в способе согласно настоящему изобретению. Чертежи представлены в упрощенном и схематическом виде, при этом одинаковыми ссылочными номерами обозначены одинаковые или соответствующие элементы. Колонна 2 для перемещения текучей среды проходит вглубь скважины 1, показанная часть которой обсажена обсадной трубой 9. В некоторых частях обсадная труба 9 снабжена песчаными фильтрами 7. Полость в виде кольцевого пространства 5 снаружи обсадной трубы 9 содержит постоянные пакерные элементы 3. Пакерные элементы 4 используются для уплотнения кольцевого пространства 10 между колонной 2 для перемещения текучей среды и обсадной трубой 9. Пакерные элементы 4 могут быть временными или постоянными. Не показанная текучая среда, содержащая способные расширяться частицы 8, см. фиг. 2, поступает по колонне 2 для перемещения текучей среды в кольцевое пространство 10 между колонной 2 для перемещения текучей среды и обсадной трубой 9 через отверстия 21 в колонне 2 для перемещения текучей среды и далее через не показанную перфорацию в обсадной трубе 9 и через песчаный фильтр 7 в кольцевое пространство 5 между обсадной трубой 9 и пластом 6, как указано стрелками на фиг. 1.

Другая, также не показанная текучая среда проходит по колонне 2 для перемещения текучей среды и выходит к способным расширяться частицам 8. При этом способные расширяться частицы 8 расширяются до диаметра, превышающего диаметр отверстий в песчаном фильтре 7, см. фиг. 2, поэтому расширенные частицы 8 не могут возвратиться в кольцевое пространство 10 между колонной 2 для перемещения текучей среды и обсадной трубой 9. Таким образом, способные расширяться частицы 8 вместе с песчаным фильтром 7 образуют фильтр, который предотвращает нежелательный вынос песка в скважину 1, однако, позволяет производить добычу углеводородов или нагнетание воды, и который поддерживает пласт 6.

На фиг. 2 в увеличенном масштабе показана часть кольцевого пространства 5 после нагнетания способных расширяться частиц 8 через песчаный фильтр 7 и их расширения до диаметра, превышающего диаметр отверстий в песчаном фильтре 7.

Изобретение относится к способу стабилизации полости скважины. Способ включает обеспечение фильтрующего элемента в подлежащей стабилизации полости скважины. При этом фильтрующий элемент выполнен с отверстиями. Нагнетают первую текучую среду, содержащую способные расширяться частицы, через фильтрующий элемент в полость. При этом способные расширяться частицы в нерасширенном состоянии имеют диаметр, который меньше, чем диаметр отверстий фильтрующего элемента. Причем указанный способ дополнительно содержит шаг нагнетания второй текучей среды через фильтрующий элемент. При этом вторая текучая среда способна реагировать со способными расширяться частицами таким образом, чтобы вызвать расширение способных расширяться частиц до диаметра, превышающего диаметр отверстий в фильтрующем элементе. В результате чего расширенные частицы и фильтрующий элемент образуют фильтр в эксплуатационной или нагнетательной зоне скважины. Техническим результатом является повышение эффективности стабилизации полости скважины. 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ стабилизации полости (5) в эксплуатационной или нагнетательной зоне подземной скважины (1), содержащий следующие шаги:

(A) обеспечение фильтрующего элемента (7) в подлежащей стабилизации полости (5) скважины (1), при этом фильтрующий элемент (7) выполнен с отверстиями; и

(B) нагнетание первой текучей среды, содержащей способные расширяться частицы (8), через фильтрующий элемент (7) в полость (5), при этом способные расширяться частицы (8) в нерасширенном состоянии имеют диаметр, который меньше, чем диаметр отверстий фильтрующего элемента (7), отличающийся тем, что указанный способ дополнительно содержит шаг

(C) нагнетания второй текучей среды через фильтрующий элемент (7), при этом вторая текучая среда способна реагировать со способными расширяться частицами (8) таким образом, чтобы вызвать расширение способных расширяться частиц (8) до диаметра, превышающего диаметр отверстий в фильтрующем элементе (7), в результате чего расширенные частицы (8) и фильтрующий элемент (7) образуют фильтр в эксплуатационной или нагнетательной зоне скважины (1).

2. Способ по п. 1, в котором шаги (В) и (С) содержат нагнетание через колонну (2) для перемещения текучей среды.

3. Способ по п. 2, в котором перед шагом (С) данный способ содержит герметичную установку одного или более пакерных элементов (4) вокруг колонны (2) для перемещения текучей среды.

4. Способ по любому из пп. 1-3, в котором вторая текучая среда содержит углеводороды.

5. Способ по любому из пп. 1-3, в котором вторая текучая среда содержит воду.

6. Способ по любому из пп. 1-3, в котором шаг (С) дополнительно содержит нагнетание текучей среды, содержащей смесь способных расширяться частиц (8) и пористых частиц.

7. Способ по п. 6, в котором шаг (С) содержит нагнетание смеси способных расширяться частиц и пористых частиц, при этом пористые частицы выбирают из группы, содержащей макропористый диоксид кремния, макропористый уголь, макропористые полимеры, вулканические породы, например пемзу, диатомит, цеолиты, спеченные керамические материалы и спеченные металлические материалы.

8. Способ по любому из пп. 1-3, 7, в котором шаг (С) дополнительно содержит нагнетание смеси способных расширяться и непористых частиц, при этом непористые частицы выбирают из группы, содержащей стеклянные шарики, полимерные шарики и минеральные частицы.