Способ установки моста в скважине Советский патент 1992 года по МПК B65G5/00 

Изобретение относится к подземному хранению жидких и газообразных углеводородов в устойчивых горных породах, а именно к методам установки мостов в скважинах подземных резервуаров при проведении восстановительных работ, и может быть использовано в газовой, нефтяной, нефтеперерабатывающей, химической и других отраслях промышленности. Изобретение может быть также использовано при консервации скважин рассолопромыслов и любых других скважин.

Известный способ установки мостов в скважинах включает закачку тампонажного раствора через заливочные трубы в интервал установки цементного моста, промывку заливочных труб после операции цементирования и последующую выдержку системы на период 03 Ц.

Недостатком известного способа является низкая надежность, так как в период закачки и отверждения зона установки цементного моста ничем не ограничена снизу и сверху, порция закачанного цементного раствора подвергается размыву, растеканию и смещению, в результате чего не достигается необходимая мощность моста либо его схватывание. В необсаженных скважинах большого диаметра известный способ практически неприемлем. Установка цементного моста требует высококвалифицированного исполнения операции, НедоVS

XJ

О |х О

стяточный опыт при проведении операций установки цементных мостов известным способом часто приводит к сложным авариям вплоть до ликвидации скважин.

Другой известный способ включает заливку тампонажного раствора на исскуст- венный забой, созданный с помощью различных пробок, тампонов, манжет. К серьезным недостаткам данного способа следует отнести то, что он практически неприемлем в необсаженных скважинах большого диаметра (около 1 м и более), так как достаточно надежные устройства для предварительного перекрытия скважин большого диаметра практически отсутствуют. При этом способе требуются значительные затраты времени на раздельную установку устройства для перекрытия скважин и цементного моста.

Известен также способ, включающий использование мостовых, пробок и различных пакерующих устройств без закачки в скважину тампонажного раствора. Однако использование его эффективно лишь при небольших диаметрах стволов скважины или в обсаженных колонной скважинах.

В известном способе в скважину спускают колонну заливочныхтруб, закачивают тяжелую и легкую замещающую жидкость с вытеснением тяжелой до установления границы раздела между жидкостями на заданном уровне на торце колонны заливочных труб, закачивают с помощью замещающей жидкости расчетный обьем полимерного тампонажного состава и выдерживают последний до его затвердения и образования пакера.

Недостатком известного способа является то, что с его помощью может быть создан лишь кольцевой пакер, тогда как для проведения ремонтных работ в эксплуатационных скважинах подземных резервуаров, например, для установки дополнительной обсадной колонны, необходим сплошной пакер, перекрывающий ствол скважины. Другим недостатком известного способа является сравнительно низкая адгезия полимерного тампонажного раствора с открытыми стенками ствола скважины для случая, если породный массив представлен каменной солью, а также низкая прочность пакера, что делает его неприемлемым для установки в скважинах большого диаметра, когда требуется с его помощью установить дополнительную обсадную колонну.

Существенным недостатком известного способа является также и незначительный срок службы полимерного пакера, что делает практически невозможным его применение при консервации и ликвидации скважин.

Целью заявленного способа является снижение затрат при установке моста в необсаженной скважине подземного резервуара в каменной соли, в качестве тяжелой жидкости используют рассол, а в качестве легкой замещающей -углеводороды, закачку полимерного тампонажного материала

0 производят при закрытом выходе углеводородов на устье скважины, при этом перемещают тампонажный состав в заданный интервал ствола скважины путем закачки дополнительной порции углеводородов с

5 повышением давления на устье скважины, после образования пакера устье скважины разгерметизируют и уравновешивают давление на пакере путем вытеснения углеводорода рассолом, после чего закачивают на

0 пакер цементный материала, который задерживают под давлением до образования цементного моста.

Отличием заявляемого способа является то, что тампонажный состав закачивают

5 через заливочные трубы без выхода циркуляции, затем перемещают его в заданный интервал ствола скважины путем закачки дополнительной порции замещающей жидкости при одновременном повышении дав0 ления на устье, выдерживают скважину на период образования полимерного пакера при установленном давлении на устье, уравновешивают давления на пакере путем вытеснения замещающей жидкости рассолом,

5 Известные способы установки мостов в скважинах не содержат перечисленных выше признаков, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого способа критерию изобретения новизна.

0В заявляемом способе операции закачки тампонажного состава через заливочные трубы без выхода циркуляции и перемещения его в заданный интервал ствола скважины путем закачки дополнительной порции

5 замещающей жидкости при одновременном повышении давления на устье скважины, позволяют создать сплошной пакер (искусственный забой) в заданном интервале ствола скважины.

0Операции по отверждению полимерного пакера при поддержании избыточного давления на устье скважины и уравновешивания давления на пакер после его отверждения путем вытеснения замещающей

5 жидкости рассолом исключают смещение пакера под действием выталкивающей силы.

Отмеченные преимущества заявляемого способа по сравнению с известными позволяют сделать вывод о соответствии

заявляемого способа критерию существенные отличия.

Предлагаемый способ установки моста в скважинах подземных резервуаров применяется после полного освобождения сие- темы от хранимого продукта, заполнения ее рассолом, подъема подвесных колонн и проведения гидравлических испытаний системы.

Способ поясняется фиг. 1-5, где соот- ветственно обозначены: 1 -цементный камень затрубного пространства скважины: 2 - основная обсадная колонна; 3 - необсаженная часть скважины; 4 - рассол: 5 - заливочные трубы; 6 - замерзающая жид- кость; 7- тампонажный состав (полимерная твердеющая композиция); 8 - цементный раствор.

Способ осуществляют следующим образом:

-спускают в скважину заливочные трубы 5 на 3-5 м выше верхней границы полимерного пакера и закачивают в межтрубное пространство 2, 5 замещающую жидкость 6 с одновременным вытесне- нием рассола 4 из скважины по заливочным трубам 5 до установления границы раздела

на нижнем торце колонны заливочных труб (фиг. 1);

-закачивают в заливочные трубы 5 с помощью буферной (замещающей) жидкости 6 без выхода циркуляции расчетный объем тампонажного состава 7 (фиг. 2);

-перемещают закачанный объем тампонажного состава 7 в заданный интервал ство- ла скважины 3 прокачкой дополнительной порции замещающей жидкости 6 без выхода циркуляции при одновременном повышении давления на устье скважины (фиг. 3);

-выдерживают систему на период от- вержденил пакера 7 под избыточным давлением;

-уравновешивают давления на пакере 7 путем вытеснения замещающей жидкости

6 рассолом 4 (фиг. 4);

-устанавливают на пакере 7 цементный

мост 8 (фиг. 5);

-выдерживаютсистему на периодОЗЦ;

-извлекают заливочные трубы из скважины (фиг. 6).

Пример практической реализации предлагаемого способа.

Подземный резервуар объемом 100 тыс. м5 расположен в интервале 700-800 м. Основная колонна диаметром 324 мм спущена на глубину 500 м и зацементирована. Диаметр ствола скважины около 1 м. В связи с коррозионным износом колонна диаметром 324 мм оказалась негерметична, кроме того, обнаружена негерметичность и затрубного

пространства. Для восстановления герме ти«чос1и скважины необходимо спустить дополнительную обсадную колонну диаметром 273 мм в интервале 0-570 м. Цементирование спущенной колонны диаметром 273 мм на глубину 57С м будет затруднено из-за наличия ниже башмака колонны ствола большего диаметра и полости-выработки. Для обеспечения цементирования колонны диаметром 273 мм необходимо перекрыть ствол на глубине порядка 600 метров, однако, отсутствие разработанных средств для перекрытия стволов таких диаметров не дает возможности произвести эту операцию.

Предложенный способ позволяет за счет использования упругих свойств системы скважина-полость установить полимерный пакер, а затем нарастить на нем цементный мост и произвести цементирование дополнительной колонны.

Для расчета моста принимаем следующие физические характеристики используемых материалов.

Плотность цементного

раствора (рц)- 1950 кг/м3

Плотность рассола (рр) - 1200 кг/м3

Плотность полимерного состава- 1030 кг/м3

Плотность замещающей

жидкости- 850 кг/м

Адгезия полимерного

состава к каменной соли (тп) - 0,3 МПо

Адгезия цементного

камня каменной соли (гц) -0,5МПа

Гидростатическое давление (/Эг) на глубине Н установки башмака дополнительной колонны во время цементирования

Н 1950-9.8-570 11 МПа. Гидравлические потери при прокачивании цементного раствора в трубах и за- трубье составляют 1 МПа, дополнительное давление столба рассола в интервале 570- 600 м составляет 0,36 МПа,

Суммарное давление (/9п) при прокачивании цемента на пакер составит 12.5 МПа. Нагрузка на мост-пакер равна

Рц - Рп 0.785-М2,5-10,2 104 1000 т.

Полимерный пакер при высоте h 5 м, установленный в стволе скважины диаметром D 1 м, учетом его адгезии ( гп) может выдержать нагрузку ( Fn).

Fn л Dh rn 3,14-1-5-0,3-Ю,2-104 М80 тТаким образом, для компенсации нагрузки необходимо нарастить на полимерз

ный пакер цементный мост, который бы выдержал дополнительную нагрузку.

По техническим условиям принимаем высоту цементного моста 20 м. Тогда нагрузка на цементный мост (Рц) составит

Рц п D hr ц 3,14-1-20-0,5-10,2104 3200 т,

Таким образом, цементный мост выдерживает нагрузку с большим запасом прочности (П)

П 3200/1000 3,2 раза.

Экономическая эффективность предлагаемого способа определяется снижением затрат на восстановление геометрического объема подземного хранилища в целом при выходе из строя одного из подземных резервуаров в результате разгерметизации эксплуатационной скважины этого резервуара. Уменьшение затрат на восстановление геометрического объематюдземного хранилища в предлагаемом способе происходит за счет восстановления герметичности подземного резервуара, в результате установки моста-пакера в необсаженной части ствола скважины, а затем спуска дополнительной обсадной колонны и цементирования ее за- трубного пространства.

В известном способе восстановление объема подземного хранилища производится за счет строительства нового подземного резервуара взамен подземного резервуара, вышедшего из строя вследствие потери герметичности затрубного пространства эксплуатационной скважины этого резервуара,

Для условий рассмотренного выше примера затраты на бурение новой эксплуатационной скважины глубиной 700 м составляют около 300 тыс. руб. Суммарные затраты на создание подземной выработки- полости объемом 100 тыс. м путем растворения каменной соли с учетом стоимости удаления рассола со строительной площадки составляют около 800 тыс. руб.

С учетом изложенного приведенные затраты в известном способе восстановления объема подземного хранилища равны

31 0,15(300 + 800) 165 тыс. руб./год В предлагаемом способе дополнительные затраты на восстановление объема подземного хранилища складываются из стоимости колонны обсадных труб, тампо- нажных материалов и стоимости проведения ремонтных работ на скважине.

Стоимость колонны обсадных труб &273 мм и длиной 600 м составляет около 35 тыс. руб. Стоимость тампонажных материалов (полимерной твердеющей композиции и тампонажного цемента) составляет около 10 тыс. руб. Стоимость проведения ремонтных работ на скважине (установка моста в скважине, спуск колонны обсадных труб диаметром 273 мм и цементирование до устья) составляет (буровая бригада использует станок Р-80) около 30 тыс. руб. Таким образом, приведенные затраты на восстановление объема подземного хранилища в соответствии с предлагаемым способом будут равны

Э2 0,15 (35 + 10 + 30) 11 тыс. руб./год С учетом изложенного, ожидаемый экономический эффект от реализации предлагаемого способа в рассматриваемом случае

составит Э 3t - Э2 165 - 11 154 тыс.руб./год.

Формула изобретения Способ установки моста в скважине,

включающий спуск колонны заливочных труб, закачку тяжелой жидкости и легкой замещающей жидкости с вытеснением тяжелой до установления границы раздела между жидкостями на заданном уровне на

торце колонны заливочных труб, закачку с помощью замещающей жидкости расчетного объема полимерного тампонажного состава и выдерживание последнего до его затвердевания и образования пакера, о т л ичающийся тем, что, с целью снижения затрат при установке моста в необсаженной скважине подземного резервуара в каменной соли, в качестве тяжелой жидкости используют рассол, а в качестве легкой

замещающей - углеводороды, закачку полимерного тампонажного состава производят при закрытом выходе углеводородов на устье скважины, при этом перемещают там- понажный состав в заданный интервал ствола скважины путем закачки дополнительной порции углеводородов с повышением давления на устье скважины, после образования пакера устье скважины разгерметизируют и уравновешивают давление на пакере путем вытеснения углеводорода рассолом, после чего закачивают на пакер цементный материал, который выдерживают под давлением до образования цементного моста.

+

-t-h

-h

4-

+

4ч

-ь

-fIV.

х,..:.л.:л

ч ч

-ь

Изобретение относится к подземному хранению жидких и газообразных углеводородов в устойчивых горных породах. Способ предусматривает спуск колонны заливочных труб, закачку замещающей жидкости с одновременным вытеснением тяжелой до установления границы раздела между ними на нижнем торце колонны заливочных труб, закачку с помощью замещающей жидкости расчетного объема тампонажного состава, например, полимерной композиции. Тампо- нажный раствор закачивают через заливочные трубы без выхода циркуляции. Перемещают его в заданный интервал ствола скважины путем закечки дополнительной порции замещающей жидкости при одновременном повышении давления на устье скважины. Выдерживают скважину на период образования полимерного пакета при установленном давлении на устье, уравновешивают давления на пакере путем вытеснения замещающей жидкости рассолом. Устанавливают на пакере цементный мост и извлекают заливочные трубы из скважины. 6 ил. (Л С