Способ заканчивания скважины стеклопластиковой обсадной колонной Российский патент 2024 года по МПК E21B33/14 C09K8/40 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к способам заканчивания скважины c использованием стеклопластиковых обсадных колонн при наличии водоносных пластов.

Как правило в нефтяной промышленности для строительства нефтяных и газовых скважин используются стальные обсадные колонны, которые весьма популярны за счет своей эксплуатационной надежности и доступности, при этом стальная обсадная колонна обязательно цементируется до устья скважины с целью разобщения различных пластов в скважине и коррозионной защиты стальной поверхности труб от воздействия на них пластовых вод.

Известен способ цементирования обсадной колонны в скважине (патент SU № 1837099, МПК E21B 33/14, опубл. 30.08.1993 г.), включающий закачку в обсадную колонну тампонажного раствора и продавку в заколонное пространство до появления его на устье скважины, причем с целью повышения качества цементирования путем приготовления однородного тампонажного раствора во всем его объеме, увеличения объема замещения промывочной жидкости тампонажным раствором в кавернозных зонах и повышения кольматации зон поглощений пород по глубине скважины, после появления на устье скважины тампонажного раствора его закачивают обратно в обсадную колонну и создают круговую циркуляцию до стабилизации физико-химических параметров тампонажного раствора, при этом на устье скважины осуществляют контроль и регулирование его свойств, а круговую циркуляцию чередуют с обратной круговой циркуляцией.

Недостатками являются использование стальных труб в качестве обсадных, указанный способ технологически возможен только при использовании стальных обсадных труб, также существенным недостатком является коррозия стальных труб от агрессивных вод и эксплуатации при добыче. При этом известный способ не предназначен для проведения цементирования стеклопластиковой обсадной трубы.

Наиболее близким является способ цементирования, в котором в качестве обсадной колонны применяют обсадную колонну, состоящую из стеклопластиковых (полимерных) обсадных труб (Опыт ПАО «Татнефть» по строительству скважин с эксплуатационной колонной, составленной из стеклопластиковых обсадных труб /Зарипов И.М., Исхаков А.Р., к.т.н. Катеев Р.И., Зарипов А.М. // Нефтяное хозяйство. – 2018. – № 1137. – С. 18–20). Способ включает спуск в скважину стеклопластиковой обсадной колонны, последовательную закачку в стеклопластиковую обсадную колонну буферной жидкости и тампонажного раствора и его продавку продавочной жидкостью – буровым раствором, при этом выбирают разницу между плотностью бурового раствора и тампонажного раствора не более 200 кг/м³.

Основным недостатком способа является строгое ограничение в плотности тампонажного раствора и продавочной жидкости, разница между плотностями, которых не должна превышать 300 кг/м³, для исключения всплытия стеклопластиковой обсадной трубы при цементировании. Это усложняет процесс цементирования, требует дополнительные временные затраты и сужает область применения различных составов -тампонажного и бурового растворов, а также является достаточно материально-затратным способом в связи с цементированием колонны на всем протяжении от забоя до устья.

Техническими задачами являются повышение эффективности способа заканчивания скважин стеклопластиковой обсадной колонной путем надежного разобщения продуктивных и водоносных пластов с минимальными временными затратами на осуществление способа и минимальными материальными затратами на цементный раствор, а также упрощение технологии заканчивания скважины в целом.

Технические задачи решаются способом заканчивания скважины стеклопластиковой обсадной колонной, включающим спуск в скважину стеклопластиковой обсадной колонны, закачку в стеклопластиковую обсадную колонну буферной жидкости и тампонажного раствора и его продавку продавочной жидкостью.

Новым является то, что предварительно проводят геофизические исследования, по результатам которых выявляют количество и интервалы залегания водоносных и продуктивного пластов, в процессе спуска на стеклопластиковую обсадную колонну устанавливают манжетные устройства в интервалах, позволяющих перекрыть верхние и нижние границы водоносных и продуктивного пластов, после спуска стеклопластиковой обсадной колонны до проектного забоя и закачки буферной жидкости в стеклопластиковую обсадную колонну последовательно закачивают вязкоупругий состав плотностью не более 1,2 г/см³ в количестве, обеспечивающем перекрытие заколонного пространства на высоту от кровли верхнего водоносного пласта до устья, затем тампонажный раствор плотностью не более 1,45 г/см³ в количестве, обеспечивающем перекрытие всего водоносного пласта от подошвы до кровли, затем вязкоупругий состав плотностью не более 1,2 г/см³ в количестве, обеспечивающем перекрытие заколонного пространства в интервале ниже водоносного пласта от его подошвы до кровли следующего пласта, при наличии нескольких водоносных пластов операции по закачке тампонажного раствора плотностью не более 1,45 г/см³ в количестве, обеспечивающем перекрытие всего водоносного пласта от подошвы до кровли, и вязкоупругого состава плотностью не более 1,2 г/см³ в количестве, обеспечивающем перекрытие заколонного пространства в интервале между водоносными пластами, повторяют, после этого закачивают тампонажный раствор плотностью не более 1,45 г/см³ в количестве, обеспечивающем перекрытие продуктивного пласта от забоя до кровли, далее составы продавливают продавочной жидкостью и скважину оставляют на время ожидания затвердевания тампонажного раствора.

На фиг. 1 изображен способ заканчивания скважины при наличии в скважине одного водоносного пласта.

На фиг. 2 изображен способ заканчивания скважины при наличии в скважине нескольких водоносных пластов.

Способ заканчивания скважины стеклопластиковой обсадной колонной осуществляют следующим образом.

При осуществлении способа используют следующие жидкости и составы.

Буферные жидкости, в качестве которых применяют техническую воду или техническую воду с добавлением химических реагентов согласно проекту на бурение (далее – техническая вода).

Вязкоупругие составы плотностью не более 1,2 г/см³, в качестве которых применяют, например, водный раствор полиакриламида или ксантановой камеди.

Тампонажные растворы плотностью не более 1,45 г/см³, в качестве которых используют облегченный тампонажный раствор (например, ПЦТ II 50 + пенокерамика плотностью не более 1,45 г/см³.

Продавочные жидкости, в качестве которых применяют буровой раствор или техническую воду.

Предварительно в скважине, после окончания бурения (перед спуском стеклопластиковой обсадной колонны 1, фиг. 1), проводят геофизические исследования (далее - ГИС), по результатам которых выявляют (уточняют) количество и интервалы залегания водоносных 2 (фиг. 1, 2), а также продуктивного пластов 3. В процессе спуска стеклопластиковой обсадной колонны 1 (фиг. 1) в скважину на нижнюю трубу стеклопластиковой обсадной колонны 1 последовательно наворачивают башмак 4 (фиг. 1, 2), между башмаком 4 и первой (нижней) трубой стеклопластиковой обсадной колонны 1 устанавливают обратный клапан (на фиг. 1, 2 не показано). Далее в процессе спуска на тело стеклопластиковой обсадной колонны 1 (фиг. 1) устанавливают манжетные устройства 5 (фиг. 1, 2), способные пропускать поток жидкости вверх и задерживающие его при движении вниз (например, типа устройства манжетного цементирования или цементировочной корзины, на конструкцию данных устройств авторы не претендуют), в интервалах, позволяющих перекрыть верхние и нижние границы водоносных 2 и продуктивного 3 пластов. Таким образом манжетные устройства 5 располагают на глубинах, соответствующих глубинам кровли и подошвы продуктивного 3 (фиг. 1, 2) и водоносных 2 пластов, выявленных по результатам ГИС.

Затем стеклопластиковую обсадную колонну 1 (фиг. 1) спускают в скважину до достижения проектной глубины. Далее на верхнюю трубу стеклопластиковой обсадной колонны 1 устанавливают цементировочную головку (на фиг. 1, 2 не показана). Внутрь стеклопластиковой обсадной колонны 1 последовательно закачивают буферную жидкость, далее вязкоупругий состав 6 (далее – ВУС, фиг. 1, 2) плотностью не более 1,2 г/см³, например, водный раствор полиакриламида или ксантановой камеди (на вязкоупругие составы авторы не претендуют), в количестве, обеспечивающем перекрытие заколонного пространства на высоту от кровли верхнего водоносного пласта 2 до устья, далее закачивают тампонажный раствор 7 (фиг. 1), в качестве которого применяют облегченный цементный раствор (далее - ЦР), плотностью не более 1,45 г/см³ в количестве, обеспечивающем перекрытие всего водоносного пласта 2 от подошвы до кровли, и снова - ВУС 8 (фиг. 1) плотностью не более 1,2 г/см³ в количестве, обеспечивающем перекрытие заколонного пространства в интервале ниже водоносного пласта 2 от его подошвы до кровли следующего пласта. Далее при наличии нескольких водоносных пластов, например, двух водоносных пластов (фиг. 2), операции по закачке тампонажного раствора плотностью не более 1,45 г/см³ в количестве, обеспечивающем перекрытие всего водоносного пласта 2 от подошвы до кровли, и вязкоупругого состава плотностью не более 1,2 г/см³ в количестве, обеспечивающем перекрытие заколонного пространства в интервале между водоносными пластами 2 повторяют.

После этого закачивают тампонажный раствор, в качестве которого применяют ЦР 9 (фиг. 1) в количестве, обеспечивающем перекрытие всего продуктивного пласта 3 (фиг. 1, 2) от забоя до кровли продуктивного пласта 3. Плотность ЦР остается неизменной - не более 1,45 г/см³.

Таким образом при наличии в скважине более одного водоносного пласта 2 (фиг. 2) дополнительно закачивают цементный раствор в количестве, обеспечивающем перекрытие каждого водоносного пласта 2 (фиг. 2), а между водоносными пластами 2 закачивают вязкоупругий состав (с перекрытием заколонного пространства).

Далее все вышеуказанные (закачанные) составы продавливают продавочной жидкостью - технической водой или буровым раствором до получения давления «СТОП» и скважину оставляют на время ожидания затвердевания тампонажного раствора – цементного раствора (далее - ОЗЦ).

Таким образом предлагаемый способ позволяет эффективно закончить скважину спуском стеклопластиковой обсадной колонной, не подвергающейся коррозионному воздействию в процессе эксплуатации, надежно разобщить продуктивные и водоносные пласты использованием минимальных затрат на цементный раствор и заполнением заколонного пространства вязкоупругим составом. За счет этого снижается общий удельный вес всего столба заколонных жидкостей, исключается возможность всплытия легкой стеклопластиковой обсадной колонны на устье, негативное воздействие на продуктивный пласт. В результате сокращаются затраты на крепление стеклопластиковой обсадной колонны в скважине, связанные с использованием большого количества специальной техники и большого количества цементного раствора, что ведет к упрощению способа. Предлагаемый способ достаточно прост в применении, не требует больших временных и материальных затрат.

Пример практического применения.

Скважина пробурена до проектной глубины 1250 м долотом диаметром 156 мм. Провели геофизические исследования. По результатам геофизических исследований в скважине определили наличие 2-х водоносных пластов, интервалы водоносных и продуктивного пластов:

- кровля продуктивного пласта 1200 м;

- интервал 1 водоносного пласта 1130-1150 м;

- интервал 2 водоносного пласта 790-800 м.

В скважину спустили стеклопластиковую обсадную колонну диаметром 114 мм с толщиной стенки 7,0 мм, оснащенную башмаком и обратным клапаном. В процессе спуска на обсадной колонне установили манжетные устройства (корзины) в интервалах соответственно:1190 м, 1160 м, 1120 м, 810 м, 780 м. После спуска стеклопластиковой обсадной колонны до забоя провели промывку скважины в двойном объеме затрубного пространства для очистки забоя скважины. Объем заколонного пространства в данной скважине составил 9 л/1п.м. После чего на устье на последнюю стеклопластиковую трубу установили цементировочную головку и осуществили закачку буферной жидкости - технической воды в объеме 2 м³, далее последовательно закачали:

- ВУС (водный раствор полиакриламида плотностью 1,18 г/см³) в объеме 7,0 м³;

- облегченный цементный раствор (ПЦТ II 50 + пенокерамика плотностью 1450 кг/м³) в объеме 0,27 м³ для перекрытия верхнего водоносного пласта;

- ВУС (водный раствор полиакриламида плотностью 1,18г/см³) в объеме 2,52 м³;

- облегченный цементный раствор (ПЦТ II 50 + пенокерамика плотностью 1450 кг/м³ (1,45 г/см³) в объеме 0,36 м³ для перекрытия второго водоносного пласта;

- ВУС (водный раствор полиакриламида плотностью 1,18г/см³) в объеме 0,27 м³

^- облегченный цементный раствор (ПЦТ II 50 + пенокерамика плотностью 1450 кг/м³) в объеме 0,54 м³ для перекрытия забойной части вместе с продуктивным пластом.

Далее продавили цементный раствор за обсадную колонну закачкой бурового раствора внутрь стеклопластиковой колонны в объеме 9,75 м³. После закачки расчетного объема продавки стравили давление до нуля, проверили работу обратного клапана. Клапан держит. Скважину оставили на время ОЗЦ – 48 часов.

По истечении времени ОЗЦ спуском в стеклопластиковую колонну перфоратора произвели плановую перфорацию продуктивного зацементированного участка и получили приток нефти.

Изобретение относится к способу заканчивания скважины стеклопластиковой обсадной колонной. Техническим результатом является повышение эффективности способа заканчивания скважин стеклопластиковой обсадной колонной и упрощение технологии заканчивания скважины. Способ включает спуск в скважину стеклопластиковой обсадной колонны. Также включает закачку в стеклопластиковую обсадную колонну буферной жидкости и тампонажного раствора и его продавку продавочной жидкостью. Предварительно проводят геофизические исследования. По результатам исследований выявляют количество и интервалы залегания водоносных и продуктивного пластов. На стеклопластиковую обсадную колонну устанавливают манжетные устройства. После спуска стеклопластиковой обсадной колонны и закачки буферной жидкости в стеклопластиковую обсадную колонну закачивают вязкоупругий состав с плотностью не более 1,2 г/см³, затем тампонажный раствор плотностью не более 1,45 г/см³. Затем вязкоупругий состав плотностью не более 1,2 г/см³ в количестве, обеспечивающем перекрытие заколонного пространства в интервале ниже водоносного пласта от его подошвы до кровли следующего пласта. При наличии нескольких водоносных пластов операции по закачке тампонажного раствора плотностью не более 1,45 г/см³ и вязкоупругого состава плотностью не более 1,2 г/см³ повторяют. После этого закачивают тампонажный раствор плотностью не более 1,45 г/см³ в количестве, обеспечивающем перекрытие продуктивного пласта от забоя до кровли. Далее составы продавливают продавочной жидкостью. После чего скважину оставляют на время ожидания затвердевания тампонажного раствора. 2 ил.

Способ заканчивания скважины стеклопластиковой обсадной колонной, включающий спуск в скважину стеклопластиковой обсадной колонны, закачку в стеклопластиковую обсадную колонну буферной жидкости и тампонажного раствора и его продавку продавочной жидкостью, отличающийся тем, что предварительно проводят геофизические исследования, по результатам которых выявляют количество и интервалы залегания водоносных и продуктивного пластов, в процессе спуска на стеклопластиковую обсадную колонну устанавливают манжетные устройства в интервалах, позволяющих перекрыть верхние и нижние границы водоносных и продуктивного пластов, после спуска стеклопластиковой обсадной колонны до проектного забоя и закачки буферной жидкости в стеклопластиковую обсадную колонну последовательно закачивают вязкоупругий состав плотностью не более 1,2 г/см³ в количестве, обеспечивающем перекрытие заколонного пространства на высоту от кровли верхнего водоносного пласта до устья, затем тампонажный раствор плотностью не более 1,45 г/см³ в количестве, обеспечивающем перекрытие всего водоносного пласта от подошвы до кровли, затем вязкоупругий состав плотностью не более 1,2 г/см³ в количестве, обеспечивающем перекрытие заколонного пространства в интервале ниже водоносного пласта от его подошвы до кровли следующего пласта, при наличии нескольких водоносных пластов операции по закачке тампонажного раствора плотностью не более 1,45 г/см³ в количестве, обеспечивающем перекрытие всего водоносного пласта от подошвы до кровли, и вязкоупругого состава плотностью не более 1,2 г/см³ в количестве, обеспечивающем перекрытие заколонного пространства в интервале между водоносными пластами, повторяют, после этого закачивают тампонажный раствор плотностью не более 1,45 г/см³ в количестве, обеспечивающем перекрытие продуктивного пласта от забоя до кровли, далее составы продавливают продавочной жидкостью и скважину оставляют на время ожидания затвердевания тампонажного раствора.