Способ промывки забоя скважины Российский патент 2020 года по МПК E21B21/00 E21B37/00 

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может применяться при промывке и очистке буровых скважин.

Известны способы прямой, обратной и комбинированной промывки скважин с использованием промывочной колонны труб с пером на конце (Нифонтов Ю.А., Клещенко И.И. Ремонт нефтяных и газовых скважин. Часть 1, Санкт-Петербург, «Профессионал», 2005, с. 351), которые заключаются в размыве песчаных пробок, образующихся в процессе эксплуатации продуктивных пластов, сложенных песками или слабосцементированными песчаниками, когда вместе с жидкостью и газом выносится в скважину песок.

Недостатками данных способов являются:

- во-первых, низкая эффективность промывки скважин с твердыми отложениями на забое скважины;

- во-вторых, при разгрузке на забой возможно заполнение загрязнениями внутреннего сечения пера, в результате чего невозможно осуществлять дальнейшую промывку;

- в-третьих, происходит частичное разрушение внутренней поверхности эксплуатационных колонн в результате механического воздействия режущих инструментов, а также возникает большая вероятность растрескивания тампонажного раствора за колонной, особенно в условиях поздней стадии разработки месторождений.

Прототипом изобретения является способ промывки забоя скважины (патент RU №2459925, МПК Е21В 21/00, опубл. в бюл. №24 от 27.08.2012 г.), включающий спуск на забой скважины колонны насосно-компрессорных труб с пером на конце до упора пера в загрязнения зумпфа, прокачку по колонне насосно-компрессорных труб промывочной жидкости и ее отбор через межтрубное пространство скважины, при этом используют перо меньшего диаметра, чем колонна насосно-компрессорных труб, перо размещают внутри колонны насосно-компрессорных труб с выступающей нижней частью пера из колонны насосно-компрессорных труб, между колонной насосно-компрессорных труб и пером размещают манжеты уплотнений, контакт манжет уплотнений и наружной поверхности пера смазывают графитовой смазкой, манжетами и смазкой добиваются усилия сдвига пера относительно колонны насосно-компрессорных труб меньше веса колонны насосно-компрессорных труб, спуск колонны насосно-компрессорных труб и упор пера в загрязнения зумпфа производят до изменения веса подвески колонны насосно-компрессорных труб с одновременным частичным продвижением пера вдоль манжет уплотнений, прокачку промывочной жидкости проводят до восстановления веса подвески колонны насосно-компрессорных труб, операции по спуску колонны насосно-компрессорных труб до изменения веса и промывке до восстановления веса продолжают до полного перемещения пера в колонну насосно-компрессорных труб и прекращения восстановления веса подвески колонны насосно-компрессорных труб.

Недостатком данного способа является низкое качество промывки забоя скважины с уплотненными песчано-глинистыми и проппантовыми пробками и большие временные затраты, а также возникновение частичного разрушения внутренней поверхности эксплуатационных колонн в результате механического воздействия режущих инструментов и вероятности растрескивания тампонажного раствора за колонной, особенно в условиях поздней стадии разработки месторождений.

Задачей изобретения является усовершенствование способа промывки забоя скважины, способствующее повышению качества промывки скважины с твердыми отложениями на забое и сокращению времени промывки.

Технический результат - увеличение степени разрушения уплотненных песчано-глинистых и проппантовых пробок и сокращение времени их разрушения.

Технический результат достигается тем, что способ промывки забоя скважины включает спуск на забой скважины колонны насосно-компрессорных труб с косым срезом, оснащенным коническим посадочным седлом для сменных насадков, на 2-2,5 метра выше текущего забоя, подачу промывочной жидкости и ее отбор через межтрубное пространство скважины с постепенным спуском колонны насосно-компрессорных труб с косым срезом, оснащенным коническим посадочным седлом для сменных насадков, до упора косого среза в пробку и изменения веса подвески колонны насосно-компрессорных труб, после чего подачу промывочной жидкости останавливают и осуществляют сброс насадка во внутреннюю часть колонны насосно-компрессорных труб, затем подают промывочную жидкость до посадки насадка в коническое посадочное седло для сменных насадков, при этом посадку насадка определяют резким увеличением давления, затем осуществляют подачу промывочной жидкости по колонне насосно-компрессорных труб через насадок и отбор промывочной жидкости с механическими фракциями через межтрубное пространство скважины до достижения проектной глубины, после чего подачу промывочной жидкости останавливают и переключают скважину на обратную промывку, при этом насадок извлекают вместе с промывочной жидкостью и механическими примесями на дневную поверхность.

Насадок выполнен гидромониторной или кавитационной конфигурации с диаметром внутреннего сечения 8-16 мм.

Увеличение степени разрушения уплотненных песчано-глинистых и проппантовых пробок достигается за счет увеличения на них гидродинамического воздействия, при котором сила давления струи жидкости увеличивает интенсивность вихреобразования, способствует повышению турбулизации потока с нарушением сплошности, вследствии чего возникает эффективный массообмен между струей промывочной жидкости и окружающей жидкостью с взвешенными частицами пробки, последние также участвуют в процессе разрушения пробки, обеспечивая гидроабразивный эффект. У величение гидродинамического воздействия возникает за счет сброса гидродинамического или кавитационного насадка, который выполнен с различной геометрией проходного сечения, состоящего из 3-5 участков, и направления всего потока жидкости через него. При использовании гидродинамического насадка эрозионное воздействие на пробку обусловлено высокой силой давления струи жидкости. Использование кавитационного насадка оказывает эрозионное действие на пробку, возникающее за счет совмещения гидродинамического воздействия и кавитационного колебания давления. При использовании кавитационного насадка во внутренних проточных каналах генерируется кавитация, сопровождающаяся колебаниями давления и вибрационными процессами, интенсифицирующими разрушение песчано-глинистых и проппантовых пробок. Возможность регулирования давления струи промывочной жидкости и эффективности размыва пробки достигается за счет смены насадка большего диаметра на меньший диаметр внутреннего сечения в диапазоне 8-16 мм, путем сброса во внутреннюю часть колонны насосно-компрессорных труб с коническим посадочным седлом в косом срезе. При этом возрастает давление промывочной жидкости и сила давления струи, а расход остается неизменным, как и до сброса насадка.

Спуск на забой скважины колонны насосно-компрессорных труб с косым срезом, оснащенным коническим посадочным седлом для сменных насадков, на 2-2,5 метра выше текущего забоя производят для предупреждения загрязнения ствола НКТ материалом пробки.

Сокращение времени промывки забоя скважины достигается за счет сокращения времени разрушения твердых отложений и возможности смены насадка без спуско-подъемной операции, при помощи прямой и обратной подачи промывочной жидкости. Применение операции обратной подачи промывочной жидкости способствует увеличению скорости извлечения частиц пробки на дневную поверхность. Сокращение времени разрушения твердых отложений достигается за счет увеличения силы давления струи жидкости и сокращения потери на трение по колонне НКТ.

На фиг. 1 и 2 приведен процесс реализации предлагаемого способа промывки забоя скважины 1, на установке, включающей колонну насосно-компрессорных труб с косым срезом 2, коническое посадочное седло для сменных насадков 3, насадок 4.

На устье скважины 1 низ колонны насосно-компрессорных труб с косым срезом 2 оснащают коническим посадочным седлом для сменных насадков 3 и спускают колонну НКТ в скважину 1 на 2-2,5 метра выше текущего забоя, с целью не допустить засорения косого среза. Включают насосные агрегаты на устье скважины 1, осуществляют подачу промывочной жидкости по колонне НКТ 2 и ее отбор через межтрубное пространство скважины 1. Вместе с промывкой осуществляют спуск колонны НКТ 2. Если нет углубления инструмента, т.е. пробка не разрушается, то происходит разгрузка инструмента на забой, которая фиксируется по снижению веса подвески колонны НКТ. Подачу промывочной жидкости прекращают, осуществляют сброс насадка 4 во внутреннюю часть колонны НКТ с косым срезом 2, оснащенным коническим посадочным седлом для сменных насадков 3, подают промывочную жидкость до посадки насадка 4 в коническое седло для сменных насадков 3, которая сопровождается резким скачкообразным увеличением давления, затем осуществляют подачу промывочной жидкости по колонне НКТ 2 через гидромониторный или кавитационный насадок и отбор промывочной жидкости с механическими фракциями через межтрубное пространство скважины 1 до достижения проектной глубины (фиг. 1). При достижении проектной глубины скважины 1, т.е. при полном разрушении пробки и приведении ее частиц в псевдоожиженное состояние, не дожидаясь полного извлечения механических частиц из скважины 1, промывку останавливают, переключают устье скважины 1 на обратную промывку, осуществляют подачу промывочной жидкости в межтрубное пространство, а отбор - по колонне НКТ 2. При этом гидромониторный или кавитационный насадок 4 за счет перепада давления снимается с конического посадочного седла для сменных насадков 3 и извлекается вместе с промывочной жидкостью и механическими примесями на дневную поверхность (фиг 2). Скорость восходящего потока жидкости внутри колонны НКТ 2 резко возрастает, по сравнению со скоростью в межтрубном пространстве, что способствует увеличению скорости извлечения частиц пробки на дневную поверхность.

В случае недостаточного давления струи промывочной жидкости на сцементированную уплотненную пробку для ее эффективного разрушения гидромониторный или кавитационный насадок с большим диаметром извлекают обратной промывкой и сбрасывают насадок с меньшим диаметром, и промывку ведут с большим перепадом давления.

Пример 1. Промысловые испытания проходили на скважине №526 месторождения Дыш Краснодарского края.

Произвели спуск колонны НКТ с диаметром косого среза ∅ 73 мм для нормализации забоя на 2 метра выше текущего забоя. Н а глубине 1960 м получили посадку с разгрузкой инструмента на G=2 тонны. Приступили к нормализации забоя скважины в интервале 1960-2007 м, прокачка производилась пластовой водой у = 1,005 г/см³ прямой и обратной промывкой при Р = 1,5 МПа и подачей 6 л/с, с разгрузкой колонны НКТ на забой до 2 т, на устье наблюдался вынос пластового песка и цементной крошки.

На глубине 2007 м проходка прекратилась, даже с разгрузкой на забой инструмента. Прокачку остановили. Сбросили в НКТ кавитационный насадок с диаметром критического сечения 8 мм с одновременной подачей промывочной жидкости со скоростью 1,5 л/с по НКТ при давлении 1,5 МПа. По истечении 20 минут получили рост давления до 5,5 МПа, что свидетельствует о посадке кавитационного насадка в коническое седло. Приступили к размыву песчаной пробки с подачей промывочной жидкости со скоростью 5,5 л/с и давлением 5 МПа. Интервал 2007-2018 м удалось пройти без разгрузки инструмента; на промывку 11 метров скважины с твердыми отложениями затратили 2 минуты.

Переоборудовали устье на обратную промывку, подали промывочную жидкость при скорости 5,5 л/с и давлении 5 МПа и извлекли из скважины кавитационный насадок и взвешенные механические частицы.

Пример 2. Промысловые испытания проходили на скважине 205 на месторождении Асфальтовая Гора Краснодарского края.

Произвели спуск колонны НКТ с диаметром косого среза ∅ 73 мм, оснащенного коническим посадочным седлом для сменных насадков, для нормализации забоя на 2,5 метра выше текущего забоя. На глубине 943,5 м получили посадку с разгрузкой инструмента на G=2 тонны. Приступили к нормализации забоя скважины в интервале 943,5-1295 м. Произвели прокачку пластовой водой у = 1,005 г/см при давлении 2,0 МПа и подачей промывочной жидкости 6 л/с, с разгрузкой колонны НКТ на забой скважины весом до 0,5 т, на устье наблюдался вынос пластового песка и породы.

На глубине 1295 проходка прекратилась. Остановили прокачку и произвели сброс в колонну НКТ гидромониторного насадка с диаметром внутреннего сечения 16 мм с одновременной подачей промывочной жидкости 2 л/с по колонне НКТ при давлении 1,5 МПа.

По истечении 11 минут получили рост давления до 6 МПа, что свидетельствует о посадке гидромониторного насадка в коническое седло. Приступили к размыву песчаной пробки со скоростью подачи промывочной жидкости 6 л/с.

Интервал 1295-1316 м удалось пройти без разгрузки инструмента; на промывку 11 метров скважины с твердыми отложениями затратили 2 минуты. Остановили подачу промывочной жидкости и переключили насос на обратную промывку. Обратной промывкой произвели вымыв гидромониторного насадка с подачей промывочной жидкости со скоростью 6 л/с и давлении 2 МПа. Время вымыва составило 21 минуту.

Продолжили нормализацию забоя устройством без насадка, прямой промывкой с разгрузкой колонны НКТ на забой весом до 2 т, давление 2,0 МПа, подача 6 л/с.Углубления и проходки не получили. Провели сброс гидромониторного насадка, на этот раз диаметром критического сечения 10 мм с одновременной прокачкой в колонне НКТ с подачей промывочной жидкости 1,7 л/с и давлением 1,4 МПа. Через 18 минут получили рост давления до 5,7 МПа. На промывку 19 метров затратили 7 минут (без учета времени на наращивание). Переоборудовали устье на обратную промывку, произвели вымыв насадка с подачей промывочной жидкости с подачей 5,8 л/с и давлением 1,8 МПа, извлекли из скважины как гидромониторный насадок, так и взвешенные механические частицы.

Достигли проектный забой, проходка составила 46,3 м без нагрузки на инструмент; время, затраченное на промывку, составило 2 часа 18 минут (без учета времени на наращивание колонны НКТ), на выходе наблюдался вынос пластового песка и породы фракцией до 3 мм.

Таким образом, применение предложенного способа позволяет повысить качество промывки скважины с твердыми отложениями на забое и сократить время промывки скважины за счет сокращения времени разрушения твердых отложений и возможности смены насадка без спуско-подъемной операции при помощи обратной промывки.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может применяться при промывке и очистке буровых скважин. Способ включает спуск на забой скважины колонны насосно-компрессорных труб с косым срезом, оснащенным коническим посадочным седлом для сменных насадков на 2-2,5 метра выше текущего забоя, прокачку промывочной жидкости и ее отбор через межтрубное пространство скважины с постепенным спуском колонны насосно-компрессорных труб до упора косого среза в пробку и изменения веса подвески колонны. Затем прокачку останавливают и осуществляют сброс насадка во внутреннюю часть колонны насосно-компрессорных труб, подают промывочную жидкость до посадки насадка в коническое седло для сменных насадков, которая сопровождается резким скачкообразным увеличением давления, затем осуществляют прокачку промывочной жидкости по колонне насосно-компрессорных труб через насадок и отбор промывочной жидкости с механическими фракциями через межтрубное пространство до достижения проектной глубины, после чего прокачку останавливают и переключают скважину на обратную промывку. При этом извлекают насадок вместе с промывочной жидкостью и механическими примесями на дневную поверхность. Насадок выполнен гидромониторной или кавитационной конфигурации с диаметром сечения 8-16 мм. Сброс насадка во внутреннюю часть колонны может быть осуществлен в двухкратном или трехкратном повторении, при этом в каждом последующем повторении используют насадок меньшего внутреннего диаметра, чем предыдущий. Увеличивается степень разрушения уплотненных песчано-глинистых и проппантовых пробок и сокращается время их разрушения. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ промывки забоя скважины, характеризующийся спуском на забой скважины колонны насосно-компрессорных труб с косым срезом, оснащенным коническим посадочным седлом для сменных насадков на 2-2,5 метра выше текущего забоя, подачу промывочной жидкости и ее отбор через межтрубное пространство скважины с постепенным спуском колонны насосно-компрессорных труб с косым срезом, оснащенным коническим посадочным седлом для сменных насадков, до упора косого среза в пробку и изменения веса подвески колонны насосно-компрессорных труб, после чего подачу промывочной жидкости останавливают и осуществляют сброс насадка во внутреннюю часть колонны насосно-компрессорных труб, затем подают промывочную жидкость до посадки насадка в коническое посадочное седло для сменных насадков, что определяется резким скачкообразным увеличением давления, затем осуществляют подачу промывочной жидкости по колонне насосно-компрессорных труб через насадок и отбор промывочной жидкости с механическими фракциями через межтрубное пространство скважины до достижения проектной глубины, после чего подачу промывочной жидкости останавливают и переключают скважину на обратную промывку, при этом извлекают насадок вместе с промывочной жидкостью и механическими примесями на дневную поверхность.

2. Способ промывки буровой скважины по п. 1, отличающийся тем, что насадок выполнен гидромониторной или кавитационной конфигурации с диаметром внутреннего сечения 8-16 мм.

3. Способ промывки буровой скважины по п. 1, отличающийся тем, что сброс насадка во внутреннюю часть колонны насосно-компрессорных труб с косым срезом, оснащенным коническим посадочным седлом для сменных насадков, осуществляют в двухкратном или трехкратном повторении, при этом в каждом последующем повторении используют насадок меньшего внутреннего диаметра, чем предыдущий.