Способ строительства скважины Российский патент 2020 года по МПК E21B33/14 E21B43/10 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к способам цементирования обсадных колонн с использованием неметаллических труб и вторичным вскрытием пласта при строительстве скважин.

Известен способ строительства скважины (патент RU № 2295628, МПК Е21В 33/14, опубл. 20.03.2007 Бюл. № 8), включающий бурение скважины до проектной глубины, спуск эксплуатационной колонны со стеклопластиковым хвостовиком и цементирование скважины, причем используют заглушенный снизу стеклопластиковый хвостовик со стенкой, утонченной на 10-50% от толщины стенки эксплуатационной колонны, над стеклопластиковым хвостовиком размещают пакер и выше пакера муфту с отверстиями, эксплуатационную колонну размещают в скважине с установкой муфты напротив верхней отметки продуктивного пласта, устанавливают пакер, цементирование скважины выполняют прокачкой цементного раствора по эксплуатационной колонне и через отверстия в муфте и затрубное пространство до устья скважины, проводят выдержку для затвердения цемента, разбуривают стеклопластиковый хвостовик и осваивают скважину.

Недостатками данного способа являются сложность реализации, так как цементирование проводят в несколько этапов с необходимостью разбуривания стеклопластикового хвостовика, при этом ниже пакера ствол скважины остается открытым, что может привести к несанкционированному сообщению вскрытых коллекторов.

Наиболее близким по технической сущности является способ ремонта нефтяной добывающей скважины (патент RU № 2170326, МПК E21B 29/10, опубл. 10.07.2001 Бюл. № 19), используемой для добычи нефти, включающий спуск во время ремонта дополнительной обсадной трубы, причем спускают дополнительную обсадную трубу из стеклопластиковых композиционных материалов, а в интервалы перфорации, с учетом всего периода эксплуатации при переходе с одного эксплуатируемого пласта на другой, спускают трубы из коррозионно-стойкой стали или стеклопластиковые, причем для снижения механического воздействия подвески насосно-компрессорных труб и насоса на внутреннюю поверхность обсадных стеклопластиковых труб по всей длине насосно-компрессорных труб монтируют центраторы из синтетических материалов, например полиамидных.

Недостатками данного способа являются узкая область применения из-за применения только добывающих скважин и для ремонта, при этом производят установку труб из коррозионностойкой стали только напротив интервалов перфорации, что может привести к разрушению заколонного цементного камня или стеклопластиковых труб после перфорации или гидроразрыва выбранного пласта соответственно из-за низкой адгезии цементного камня к стеклопластику и хрупкости самого стеклопластика.

Технической задачей предполагаемого изобретения является создание способа строительства скважины, позволяющей расширить функциональные возможности за счет применения также при строительстве также нагнетательных скважин, и гарантировано исключить разрушение заколонного камня и неметаллических труб в ходе строительства, перфорации и/или гидроразрыва продуктивного пласта.

Техническая задача решается способом строительства скважины, включающим бурение скважины на проектную глубину, спуск и установку неметаллических обсадных труб с вставками из стальных труб, располагаемых напротив вскрываемых продуктивных пластов.

Новым является то, что предварительно проводят анализ адгезии цементного камня к наружной поверхности неметаллических труб, допустимой амплитуды и частоты волнового воздействия, не взывающего отслоение цементного камня и/или разрушение материала этих труб, в тестовых скважинах проверяют распространение и затухание волн при кумулятивном вторичном вскрытии пласта и/или при гидроразрыве этого пласта с определением интервала, за которым волновое воздействие имеет допустимые частоту и амплитуду для материала неметаллической трубы и/или целостности цементного камня, во время спуска вставки вставками из стальных труб применяют длиной не менее определённого интервала для его перекрытия с последующим цементированием до устья скважины, после технологической выдержки для отверждения цементного раствора с получением заколонного цементного камня производят вторичное вскрытие пласта, а при необходимости стимуляции – гидравлический разрыв пласта.

Новым является также то, что вставки труб из металла снабжены снаружи по концам как минимум одним заколонным пакером, пропускающим цементный раствор при цементировании снизу-вверх.

Способ реализуется в следующей последовательности.

При строительстве скважин часто применяют неметаллические трубы из композиционных материалов (полимерные пластики, стеклопластик, углепластик, армированный полиуретан и т.д.), которые обладают высокой прочностью, коррозионной стойкостью и небольшим весом, что облегчает их перевозку, спуск в скважину и обслуживание, так как на них практически не скапливаются отложения. Однако эти же материалы обладают низкой адгезией к цементному раствору и хрупкостью при больших поперечных нагрузках. Перед использованием подобных материалов их исследуют в лабораторных условиях, определяя граничные - допустимые значения амплитуды и/или частоты волнового воздействия, при которых гарантированно не происходит отсоединение (нарушение целостности) цементного камня (образованного из затвердевшего цементного раствора) от стенок труб, изготовленных из этого материала, и/или нарушение целостности (герметичности) стенок этих труб. В исследовательских - тестовых скважинах, оборудованных датчиками давления (по данным которых определяют амплитуду воздействия) и частотомерами, определяют интервалы (определённый интервал), в которых происходит превышение допустимых значений амплитуды и/или частоты волнового воздействия, возникающего при кумулятивной перфорации (вторичном вскрытии пласта) и/или гидроразрыве пласта (ГРП).

После бурения ствола скважины до проектной глубины, производят спуск обсадной колонны из неметаллических обсадных труб, оснащаемых перед спуском вставками из металлических обсадных труб длиной, гарантированно перекрывающих определённые интервалы. Осуществляют цементирование заколонного пространства обсадной колонны. После технологической выдержки для отверждения цементного раствора с получением заколонного цементного камня производят вторичное вскрытие пласта с последующим вводом скважины в эксплуатацию (использование скважины в качестве добывающей или нагнетательной). При необходимости стимуляции пласта, имеющего низкую проницаемость, находящегося на поздней стадии выработки или т.п., выполняют ГРП. Наличие вставки из металлических труб при технологических операциях, проводимых в скважине, исключает нарушение целостности заколонного камня и/или обсадных неметаллических труб.

При необходимости проведения нескольких операций по кумулятивному вскрытию и/или нескольких ГРП рекомендуется оснащать вставки из металлических труб заколонными пакерами (например, патенты на ПМ RU №№ 99813, 125247, 156735 или т.п.), которые при цементировании снижают гидравлической воздействие на нижние обсадные трубы и являются демпферами, гасящими волновое воздействие (амплитуду и частоту), распространяющееся при вторичном вскрытии и ГРП.

При ремонте скважины ремонтную обсадную колонну формируют перед спуском в скважину аналогичным образом.

Предлагаемый способ строительства скважины позволяет расширить функциональные возможности за счет применения также при строительстве в том числе и нагнетательных скважин и гарантировано исключить разрушение заколонного камня и неметаллических труб в ходе строительства, перфорации и/или гидроразрыва пласта.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к цементированию обсадных колонн с использованием неметаллических труб. Технический результат – повышение эффективности цементирования неметаллических труб за счет исключения разрушения заколонного камня и неметаллических труб при перфорации скважины и/или гидроразрыве пласта. Способ включает бурение скважины на проектную глубину, спуск и установку неметаллических обсадных труб с вставками из стальных труб, располагаемых напротив вскрываемых продуктивных пластов. Предварительно проводят анализ адгезии цементного камня к наружной поверхности неметаллических труб, допустимой амплитуды и частоты волнового воздействия, не взывающего отслоение цементного камня и/или разрушение материала этих труб. В тестовых скважинах проверяют распространение и затухание волн при кумулятивном вторичном вскрытии пласта и/или при гидроразрыве этого пласта с определением интервала, за которым волновое воздействие имеет допустимые частоту и амплитуду для материала неметаллической трубы и/или целостности цементного камня. Во время спуска обсадной колонны вставки из стальных труб применяют длиной не менее определённого интервала для перекрытия продуктивных пластов. В последующем осуществляют цементирование обсадной колонны до устья скважины. После технологической выдержки для отверждения цементного раствора с получением заколонного цементного камня производят вторичное вскрытие пласта. При необходимости стимуляции пласта осуществляют его гидравлический разрыв. 1 з.п. ф-лы.

1. Способ строительства скважины, включающий бурение скважины на проектную глубину, спуск и установку неметаллических обсадных труб с вставками из стальных труб, располагаемых напротив вскрываемых продуктивных пластов, отличающийся тем, что предварительно проводят анализ адгезии цементного камня к наружной поверхности неметаллических труб, допустимой амплитуды и частоты волнового воздействия, не взывающего отслоение цементного камня и/или разрушение материала этих труб, в тестовых скважинах проверяют распространение и затухание волн при кумулятивном вторичном вскрытии пласта и/или при гидроразрыве этого пласта с определением интервала, за которым волновое воздействие имеет допустимые частоту и амплитуду для материала неметаллической трубы и/или целостности цементного камня, во время спуска обсадных труб вставки из стальных труб применяют длиной не менее определённого интервала для перекрытия продуктивных пластов, последующее цементирование осуществляют до устья скважины, после технологической выдержки для отверждения цементного раствора с получением заколонного цементного камня производят кумулятивное вторичное вскрытие пласта, а при необходимости его стимуляции – гидравлический разрыв пласта.

2. Способ строительства скважины по п. 1, отличающийся тем, что вставки из стальных труб снабжают снаружи по концам как минимум одним заколонным пакером, пропускающим цементный раствор при цементировании снизу вверх.