СПОСОБ ЛИКВИДАЦИИ ЗАКОЛОННОГО ВОДОПРИТОКА В СКВАЖИНУ НАКЛОННО-НАПРАВЛЕННОГО ПРОФИЛЯ, ОБОРУДОВАННУЮ ХВОСТОВИКОМ-ФИЛЬТРОМ Российский патент 2025 года по МПК E21B33/138 E21B43/32 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к изоляции притока пластовых подошвенных вод в эксплуатационных газовых скважинах наклонно-направленного (полого) профиля, оборудованных хвостовиком-фильтром.

Эксплуатация скважин, особенно на завершающем этапе стадии разработки, по мере снижения пластового давления, осложняется активным внедрением в газонасыщенную часть залежи подошвенной воды, первоначально к забою скважины подошвенная вода подтягивается в виде водяного конуса, а по мере подъема газоводяного контакта к забою через перфорационные отверстия поступает в скважину и постепенно скапливаясь на забое, перекрывает интервал перфорации, не давая газу поступать из скважины на поверхность. Таким образом, скважина обводняется и добыча из нее прекращается.

Конструкции добывающих скважин представлены различными типами, преимущественно вертикального профиля с вскрытием продуктивного коллектора методом перфорации зацементированной обсадной колонны, для подобных скважин широкое распространение получили две технологические схемы водоизоляционных работ (с полной изоляцией интервала перфорации тампонирующими составами и частичной - селективной), выбор схемы определяется текущими горно-геологическими условиями разреза, вскрываемого скважиной. В современной газовой промышленности накоплен большой опыт проведения работ по ограничению и ликвидации водопритока в вертикальных скважинах, зацементированные и перфорированный вертикальный ствол наиболее приспособлен к проведению ремонтных работ.

Однако, как показал анализ промысловой информации, применение таких «традиционных» технологических решений при ремонте скважин с наклонно-направленным профилем ствола и оборудованных не зацементированным фильтровым окончанием, не дает положительного эффекта, а в ряде случаев напротив дает отрицательные результаты.

Конструкция скважин, предусматривающая в составе не зацементированный щелевой хвостовик-фильтр, исключает попадание в ствол скважины механических примесей и накопления на забое песчано-глинистых пробок, в условиях вскрытия неустойчивых и слабосцементированных коллекторов, обладающих способностью к разрушению, особенно при воздействии влаги.

Наклонно-направленный профиль скважин позволяет существенно расширить область дренирования скважин в пределах кустовой площадки и исключить взаимовлияния контуров питания, обсадная колонна в таком случае спускается до кровли залежи, хвостовик-фильтр спускается в открытый забой продуктивного коллектора. Причем хвостовик-фильтр может располагаться как в составе обсадной колонны, так и в составе НКТ, спущенных в необсаженный участок ствола. Щелевой скважинный хвостовик-фильтр - это часть колонны, которая включает специально просверленные или перфорированные отверстия, и щелевой фильтрующий элемент, выполненный из проволоки, намотанной на продольные элементы по спирали.

Скважины, оборудованные хвостовиками-фильтрами, наименее всех приспособлены к проведению ремонтных работ, именно техническая составляющая является основным фактором, влияющим на эффективность проведения водоизоляционных работ. Хвостовик-фильтр в составе эксплуатационной колонны, не зацементирован, эта конструктивная особенность в свою очередь вызывает общие для этого типа скважин проблемы, возникающие при проведении ВИР:

1) конструкция скважинных фильтров не позволяет прокачивать через стенки фильтра «классические» тампонажные и водоизоляционные составы;

2) кольцевое пространство между проволочным фильтром и породами вскрытого разреза является гидравлическим каналом с «бесконечной» проницаемостью. Это обеспечивает минимальные гидравлические сопротивления притоку пластовых флюидов в ствол скважины и создаются условия для зафильтровых перетоков, циркуляции пластовых флюидов и технологических жидкостей. Это является препятствием для формирования сплошных водоизоляционных экранов строго в намеченном интервале;

3) конструкция скважинных фильтров не позволяет эффективно использовать пакер-пробки и надувные пакера для отсечения отдельных участков фильтра, так как при установке этих устройств не ликвидируются зафильтровые перетоки и кольцевое пространство остается проницаемым.

Универсальных эффективных технологий проведения РИР в скважинах, оборудованных хвостовиком-фильтром на сегодняшний день нет. Все они в той или иной степени условно применимы к определенным геологическим и технологическим условиям.

Образовавшийся технологический вакуум приводит к необходимости разработки новых специальных или оптимизации уже имеющихся «традиционных» технологий проведения работ по изоляции водопритока в скважинах с фильтровой компоновкой.

В настоящее время существует множество способов проведения водоизоляционных работ, направленных на изоляцию притока воды по заколонному пространству, имеющих те или иные достоинства и преимущества. Однако большая их часть описывает применение композиционных водоизоляционных составов и способы изоляции воды в вертикальных скважинах с обсаженной обсадной колонной, что делает их неприменимыми для скважин, оборудованных не зацементированным хвостовиком-фильтром.

Причиной этому служат не только «геометрические» различия в конструкции скважин (угол наклона и протяженность участка фильтра), но и иные особенности, связанные в основном с техническими особенностями конструкции забоя скважин.

Известен способ изоляции пластовых вод в пологих и горизонтальных скважинах, оснащенных в продуктивных пластах хвостовиком-фильтром, разделенным на участки сплошными и фильтровыми секциями с установленными на каждом участке сплошных секций пакерами и соединенным с лифтовой колонной, диаметр которой больше или равен диаметру хвостовика-фильтра. Согласно изобретению, по мере подъема уровня воды в продуктивном пласте, последовательно, без глушения скважины, производят спуск на гибкой трубе через устьевой герметизатор в хвостовик-фильтр перфорационного заряда. Создают перфорационные отверстия под пакером в зоне притока пластовых вод. Извлекают гибкую трубу. Затем спускают на ней пакер-пробку с циркуляционными отверстиями. Герметизируют трубное пространство над зоной притока пластовых вод на участке сплошной секции и закачивают на поглощение в обводненный участок пласта под пакер-пробку технологическую жидкость для оттеснения пластовой воды. Заполняют эту зону тампонирующей смесью. После этого гибкую трубу отсоединяют от пакер-пробки, приподнимают ее над пакер-пробкой для закрытия циркуляционных отверстий и извлекают из скважины. После демонтажа устьевого герметизатора скважину запускают в работу с эксплуатацией пласта выше пакер-пробки [RU 2480581 C1, Е21В 43/32 (2006.01), опубл. 27.04.2013].

Недостатком указанного способа является то, что в процессе закачивания тампонажного раствора по колонне труб имеется опасность преждевременного загустевания (вплоть до полной потери пропускной способности трубы) и в результате его проникающая способность далеко вглубь пласта резко снижается. Отсюда и низкое качество изоляционных работ, непродолжительность эффекта изоляции водопритока. Также небольшой внутренний диаметр безмуфтовой трубы не позволяет прокачивать большие объемы тампонажного раствора и водоизоляционного состава в определенный временной интервал и создавать необходимый расход закачки и продавки в пласт. Кроме того, спуск пакер-пробки на безмуфтовой длинномерной трубе в НКТ и установка его в хвостовике-фильтре создает дополнительные риски непрохождения и прихвату оборудования в процессе спуска, наклонно-направленный и горизонтальный профиль скважины увеличивает риски возникновения осложнений.

Наиболее близким техническим решением является способ изоляции притока пластовых вод для субгоризонтальных, горизонтальных или вертикальных скважин как с обсаженным или открытым забоем, так и с хвостовиком-фильтром на забое. Сущность изобретения: определяют расположение интервала обводнения. Закачивают водоизолирующую композицию в обводненный интервал пласта. Согласно изобретению в скважине с помощью канатной техники открывают циркуляционный клапан. Опускают до забоя безмуфтовую длинномерную трубу. Заполняют ствол скважины методом уходящей заливки. Обводненный интервал ствола заполняют водоизолирующей композицией, а необводненный интервал соответственно блокирующим составом, поднимая по мере заполнения ствола скважины безмуфтовую длинномерную трубу до башмака насосно-компрессорных труб. Опускают безмуфтовую длинномерную трубу до уровня обводненного интервала. Ствол скважины выше башмака насосно-компрессорных труб заполняют жидкостью глушения с циркуляцией по насосно-компрессорным трубам и затрубному пространству. Закачивают и продавливают в пласт по безмуфтовой длинномерной трубе водоизолирующую композицию [RU 2232265 C1, Е21В 43/32 (2006.01), опубл. 10.07.2004].

Недостатком указанного способа является сложность адресной закачки водоизолирующей композиции, данный способ не предусматривает создания специальных отверстий методом перфорации с целью доставки водоизолирующего состава в заколонное пространство, технические условия конструкции скважинных фильтров, не позволяют прокачивать через стенки фильтра «классические» тампонажные и водоизоляционные составы, в данном способе высокая степень риска распределения водоизолирующего состава вверх по стволу хвостовика-фильтра, а не в обводненный интервал породы коллектора. Кроме того, для способов изоляции водопритока с применением безмуфтовой длинномерной трубы характерными являются недостатки, описанные выше [RU 2480581 C1, Е21В 43/32 (2006.01), опубл. 27.04.2013].

Техническая проблема, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, заключается в полной ликвидации притока пластовых вод по заколонному пространству в скважинах, оборудованных не зацементированным хвостовиком-фильтром, без ухудшения эксплуатационных характеристик необводненной части пласта, увеличение безводного и межремонтного периода эксплуатации.

Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение является создание надежного цементного кольца-барьера, исключающего поступление пластовых вод по заколонному пространству между хвостовиком-фильтром и горными породами.

Указанный технический результат достигается тем, что способ ликвидации заколонного водопритока в скважину наклонно-направленного профиля, оборудованную хвостовиком-фильтром включает водоизоляционные работы, которые производят созданием выдержанного цементного кольца-барьера по заколонному пространству между хвостовиком-фильтром и горными породами путем простреливания перфорационных отверстий через хвостик-фильтр, при чем мощность и интервал прострела перфорационных отверстий определяют с учетом наличия в продуктивном разрезе глинистых непроницаемых прослоев, затем спускают технологические насосно-компрессорные трубы с пакером, при этом технологические насосно-компрессорные трубы спускают до интервала вновь образованных перфорационных отверстий, а пакер устанавливают в кровле продуктивного интервала, далее закачивают на поглощение в обводненный участок цементный раствор в объеме, позволяющем сформировать радиус проникновения цементного раствора не менее 1,5 метра, при этом режим закачки и продавливания в пласт цементного раствора предусмотрен до максимального значения приемистости, после окончания периода ожидания затвердевания цемента формируют кровлю цементного моста в стволе скважины в интервале залегания естественных природных флюидоупоров методом уходящей заливки, извлекают технологические насосно-компрессорные трубы с пакером на поверхность, после окончания периода затвердевания цемента проводят подбуривание цементного стакана в стволе скважины до целевого интервала, устанавливают соляно-кислотную ванну и оставляют скважину на технологическую выдержку.

Сущность заявляемого способа поясняется нижеследующими фигурами и описанием.

На фиг. 1 приведена предлагаемая конструкция наклонно-направленной скважины.

На фиг. 2 показан спуск в интервал притока пластовых вод перфорационного заряда и создание перфорационных отверстий.

На фиг. 3 показано создание выдержанного цементного кольца в пространстве за фильтром хвостовика и установка цементного моста внутри хвостовика-фильтра.

На фигурах приведены следующие обозначения:

1 - эксплуатационная колонна,

2 - насосно-компрессорные трубы (НКТ),

3 - хвостовик-фильтр,

4 - открытый забой,

5 - продуктивный пласт,

6 - устьевое оборудование,

7 - противовыбросовое оборудование,

8 - перфорационный заряд,

9 - перфорационные отверстия,

10 - технологические насосно-компрессорные трубы,

11 - пакер,

12 - заколонное пространство,

13 - кровля цементного моста,

14 - газоводяной контакт (ГВК).

Скважина (фиг. 1) оснащена хвостовиком-фильтром 3, установленным в продуктивном пласте 5, имеющим глинистые прослои. Хвостовик-фильтр 3 спущен в открытый забой 4 и соединен с эксплуатационной колонной 1. В хвостовик-фильтр 3 спущены насосно-компрессорные трубы 2, на устье скважины установлено устьевое оборудование 6.

Способ реализуется следующим образом.

По мере эксплуатации скважины (фиг. 1) поднимается уровень подстилающей пластовой воды и, когда он достигает нижней фильтровой части хвостовика-фильтра 3, вода поступает в ствол скважины. Для проведения водоизоляционных работ скважину останавливают закрытием задвижек устьевого оборудования 6, глушат скважину технологической жидкостью, демонтируют устьевое оборудование 6 и устанавливают противовыбросовое оборудование 7, далее извлекают из ствола скважины насосно-компрессорные трубы 2. Затем в скважину спускают перфорационный заряд 8 и простреливают перфорационные отверстия 9 для закачки цементного раствора в зафильтровое пространство, с учетом наличия в продуктивном разрезе глинистых непроницаемых прослоев, позволяющих сдержать темп вертикальной миграции фронта подошвенных вод, определяют интервалы и мощность перфорационных отверстий 9 для закачки тампонирующего раствора, с помощью перфораторов создают перфорационные отверстия 9 мощностью определяющей проектную высоту выдержанного качественного цементного кольца за хвостовиком-фильтром 3. Для улучшения пропускной способности перфорационных отверстий 9 и равномерного распределения цементного раствора по всей мощности интервала перфорационных отверстий 9 прострелочно-взрывные работы проводят зарядами объемного проникновения (например, диаметром 24-25 мм) двойной плотности (например, плотностью 20 отверстий/погонный метр). После этого, в скважину до интервала вновь образованных перфорационных отверстий 9 спускают технологические насосно-компрессорные трубы 10 с пакером 11. При этом пакер 11 устанавливают в кровле продуктивного интервала, что исключает попадание цементного раствора выше интервала установки при закачке и продавке цементного раствора в пласт под давлением. Затем производят водоизоляционные работы по созданию выдержанного цементного кольца в заколонном пространстве 12 закачкой на поглощение тампонирующего раствора в объеме до максимальных значений приемистости, позволяющих сформировать радиус проникновения цементного раствора не менее 1,5 метра, режим закачки и продавливания в пласт и заколонное пространство 12 цемента в данном способе предусмотрен до получения «СТОП», затем методом уходящей заливки формируют кровлю цементного моста 13 в интервале залегания естественных природных флюидоупоров. После закачки, продавки цементного раствора и установки кровли цементного моста 13 технологические насосно-компрессорные трубы 10 с пакером 11 извлекают на поверхность, далее при необходимости проводят подбуривание цементного стакана до целевого интервала. Далее для снятия образованной в результате изоляционных работ цементно-мраморной корки на внутренней стенке фильтровой компоновки выполняют установку соляно-кислотной ванны и оставляют скважину на технологическую выдержку на период не менее суток, до момента освоения.

После спуска насосно-компрессорных труб 2 и демонтажа устьевого герметизатора 6 (противовыбросового оборудования) скважину осваивают и запускают в эксплуатацию.

В предлагаемом способе риски связанные с формированием кровли цементного моста 13 выше целевого интервала не оказывают негативного влияния на фильтрационные свойства хвостовика-фильтра 3.

Пример реализации предлагаемого способа.

Предлагаемый способ разработан для газовых эксплуатационных скважин наклонно-направленного профиля, оборудованных хвостовиком-фильтром Песцовой площади Уренгойского НГКМ, после подтверждения его эффективности способ получил широкое применение в рамках ремонтных работ, направленных на ликвидацию притока пластовой воды и восстановления продуктивности скважин. В качестве примера приведен опыт реализации предложенного способа в скважине №16113.

Скважина №16113 наклонно-направленного профиля (максимальный угол 42° в интервале 900-920 м) оборудованная хвостовиком-фильтром ФС-168 (фиг. 1). Пластовая вода поступала в ствол скважины вследствие поднятия конуса подошвенной воды в нижний интервал установки хвостовика-фильтра. Целью проведения ремонтных работ являлась полная ликвидация водопритока пластовых вод по заколонному пространству в результате создания надежного цементного кольца - барьера, исключающего поступление пластовых вод по кольцевому пространству - гидравлическому каналу с «бесконечной» проницаемостью между проволочным фильтром и породами вскрытого разреза. Водоизоляционные работы проводились в следующей последовательности. Скважину №16113 заглушили технологической жидкостью и демонтировали устьевое оборудование 6, далее извлекли из ствола скважины насосно-компрессорные трубы 2. Для закачки цементного раствора в зафильтровое пространство создали перфорационные отверстия 9, мощность перфорации составила 10 метров (всего 140 отверстий), мощность перфорационных отверстий 9 определялась с привязкой к разрезу с целью формирования кровли цементного моста 13 в интервале залегания глинистых непроницаемых прослоев (фиг. 2). Далее в скважину до интервала вновь образованных перфорационных отверстий 9 спустили технологические насосно-компрессорные трубы 10 и пакер 11, пакер 11 установили в эксплуатационной колонне над хвостовиком-фильтром 3 (фиг. 3). Затем произвели водоизоляционные работы созданием выдержанного цементного кольца в заколонном пространстве 12 закачкой на поглощение тампонирующего раствора (портландцемент тампонажный) в объеме V=20 м³ с последующей продавкой в пласт жидкостью глушения в объеме V=6,1 м³, режим закачки и продавливания в пласт и заколонное пространство 12 цемента в данном способе предусмотрен до получения «СТОП», затем методом уходящей заливки сформировали кровлю цементного моста 13 в интервале залегания глинистого пропластка. После операции по изоляции водопритока извлекли технологические насосно-компрессорные трубы 10 с пакером 11 на поверхность, после застывания цемента подбурили цементный стакан до целевого интервала. Далее для снятия образованной в результате изоляционных работ цементно-мраморной корки на внутренней стенке фильтровой компоновки выполнили установку соляно-кислотной ванны на период 24 часа, до момента освоения.

После спуска насосно-компрессорных труб 2 и демонтажа устьевого герметизатора (противовыбросового оборудования 7), осуществили монтаж устьевого оборудования 6, скважину освоили и запустили в эксплуатацию.

В результате выполненного комплекса работ по ликвидации заколонного водопритока подтверждена технологическая эффективность способа, отсутствие в продукции скважины №16113 пластовой воды установлено качественным и количественным анализом, по результатам гидрохимического мониторинга и замером объемов добываемой жидкости на различных режимах эксплуатации (в том числе форсированных) через устьевой сепаратор (скважина №16113 до проведения капитального ремонта скважины на форсированном режиме выносила жидкость в объеме V=52,8 м³/сут, после V=0,06 м³/сут).

Предлагаемый способ внедрен в производство и позволяет полностью ликвидировать водоприток подошвенной воды до пяти добывающих скважин Песцовой площади в год.

Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает создание надежного цементного кольца - барьера, исключающего поступление пластовых вод по заколонному пространству между хвостовиком-фильтром и горными породами.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности. Техническим результатом является повышение надежности цементного кольца-барьера, исключающего поступление пластовых вод по заколонному пространству между хвостовиком-фильтром и горными породами. Заявлен способ ликвидации заколонного водопритока в эксплуатационную газовую скважину наклонно-направленного профиля, оборудованную хвостовиком-фильтром, характеризующийся тем, что водоизоляционные работы производят созданием выдержанного цементного кольца-барьера по заколонному пространству между хвостовиком-фильтром и горными породами, для чего осуществляют простреливание перфорационных отверстий через хвостик-фильтр, затем спускают технологические насосно-компрессорные трубы с пакером до интервала вновь образованных перфорационных отверстий, а пакер устанавливают в кровле продуктивного интервала, далее закачивают на поглощение в обводненный участок цементный раствор в объеме, позволяющем сформировать радиус проникновения цементного раствора не менее 1,5 метра, при этом режим закачки и продавливания в пласт цементного раствора предусмотрен до максимального значения приемистости, после окончания периода ожидания затвердевания цемента формируют кровлю цементного моста в стволе скважины в интервале залегания естественных природных флюидоупоров методом уходящей заливки, извлекают технологические насосно-компрессорные трубы с пакером на поверхность, после окончания периода затвердевания цемента проводят подбуривание цементного стакана в стволе скважины до целевого интервала, устанавливают соляно-кислотную ванну и оставляют скважину на технологическую выдержку. 3 ил.

Способ ликвидации заколонного водопритока в эксплуатационную газовую скважину наклонно-направленного профиля, оборудованную хвостовиком-фильтром, характеризующийся тем, что водоизоляционные работы производят созданием выдержанного цементного кольца-барьера по заколонному пространству между хвостовиком-фильтром и горными породами, для чего осуществляют простреливание перфорационных отверстий через хвостик-фильтр, причем мощность и интервал прострела перфорационных отверстий определяют с учетом наличия в продуктивном разрезе глинистых непроницаемых прослоев, затем спускают технологические насосно-компрессорные трубы с пакером, при этом технологические насосно-компрессорные трубы спускают до интервала вновь образованных перфорационных отверстий, а пакер устанавливают в кровле продуктивного интервала, далее закачивают на поглощение в обводненный участок цементный раствор в объеме, позволяющем сформировать радиус проникновения цементного раствора не менее 1,5 метра, при этом режим закачки и продавливания в пласт цементного раствора предусмотрен до максимального значения приемистости, после окончания периода ожидания затвердевания цемента формируют кровлю цементного моста в стволе скважины в интервале залегания естественных природных флюидоупоров методом уходящей заливки, извлекают технологические насосно-компрессорные трубы с пакером на поверхность, после окончания периода затвердевания цемента проводят подбуривание цементного стакана в стволе скважины до целевого интервала, устанавливают соляно-кислотную ванну и оставляют скважину на технологическую выдержку.