способ вскрытия продуктивного пласта в обсаженной скважине

Формула изобретения

Способ вскрытия продуктивного пласта в обсаженной скважине, включающий заполнение ствола скважины в интервале перфорации породоразъедающим раствором, например кислотным раствором, спуск в скважину перфоратора взрывного типа и взрыв его зарядов при перфорации в среде породоразъедающего раствора, отличающийся тем, что перед заполнением ствола скважины породоразъедающим раствором в стволе скважины в интервале перфорации механическим сверлением через обсадную колонну и заколонный цементный камень осуществляют проводку в породу пласта по меньшей мере одного сквозного перфорационного канала.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к способам вторичного вскрытия продуктивных пластов в обсаженных скважинах, осуществляемых перфораторами взрывного типа, например, пулевыми, стреляющими или кумулятивными для введения в эксплуатацию как вышедших после бурения вновь строящихся скважин, так и ранее эксплуатировавшихся скважин после их ремонтов.

Известен способ вскрытия продуктивных пластов, согласно которому с помощью гидропескоструйного перфоратора в обсадной колонне скважины и заколонном цементном камне вначале выполняют вспомогательный канал, после чего на расстоянии 10-15 см от последнего создают основной перфорационный канала [1]

Недостатком известного способа является то, что при осуществлении гидропескоструйной перфорации при выполнении как вспомогательного канала, так и при создании основного перфорационного канала каждый раз в создаваемом канале образуются высокие давления, которые приводят к разрушению заколонного цементного камня, увеличивают фильтрацию жидкости в пласт и являются одним из основных причин обводнения скважин.

Известно техническое решение, согласно которому в обсаженную скважину спускают перфоратор взрывного типа, например бескорпусный кумулятивный перфоратор, вместе с которым спускают компенсатор давления. Последний представляет собой пустотелый герметичный корпус, в стенках которого выполнены отверстия, перекрытые предохранительными элементами (разрушающие мембраны или подпружиненные клапаны). Возникающее при перфорации в стволе скважины от взрыва зарядов перфоратора давление разрушает мембраны или открывает подпружиненные клапаны и затекает внутрь полого корпуса компенсатора, снижая в результате этого свою первоначальную величину, чем достигается предотвращение разрушения заколонного цементного камня [2]

Недостатком указанного известного способа является то, что на одном каротажном кабеле необходимо закрепить и подвесить один или несколько компенсаторов давления, непосредственно сам перфоратор и груз. Кроме того, не исключены случаи, когда после перфорации закрепленный под перфоратором компенсатор давления с грузом обрываются, работы по извлечению которых из скважины требуют дополнительных затрат времени и средств.

Наиболее близким (прототипом) к заявляемому техническому решению из числа известных средств того же назначения является способ вскрытия продуктивного пласта в обсаженной скважине, включающий заполнение ствола скважины в интервале перфорации породоразъедающим раствором, например кислотным раствором, спуск в скважину перфоратора взрывного типа и взрыв его зарядов при перфорации в среде породоразъедающего раствора. Взрыв зарядов перфоратора в среде кислотного раствора позволяет повысить эффективность создания перфорационных каналов и их характеристики [3]

Недостатком способа по прототипу является то, что при его осуществлении от взрыва зарядов перфоратора в стволе скважины образуется ударная волна большой величины, которая, воздействуя на обсадную колонну, распространяется в находящейся в стволе скважины жидкости вверх и вниз от интервала перфорации. Это приводит к возникновению в обсадной колонне поперечных упругих деформаций, остаточных поперечных деформаций и колебаний, нарушая целостность заколонного цементного камня и образуя продольные трещины, ведущие к межпластовым перетокам. Для ликвидации таких перетоков необходимо проводить дорогостоящие работы по исправительному цементированию, что ведет к дополнительному расходу материалов, технических средств и времени.

Использование компенсаторов давления для снижения величины давления в стволе скважины при перфорации перфораторами взрывного типа, как и в известном [2] усложняет их размещение вместе с перфоратором на одном каротажном кабеле, а по завершению перфорационных работ имеют место обрывы груза и компенсаторов давления.

Кроме того, при реализации известного способа по прототипу [3] с использованием компенсаторов давления из-за значительных размеров компенсаторов давления как в поперечнике, так и по длине, сила гидравлического удара падающего вниз после взрыва столба кислотного раствора в стволе скважины существенно снижается, ослабляя задавку кислотного раствора в пласт под действием такого гидравлического удара, что не в полной мере позволяет повысить качество и эффективность вторичного вскрытия продуктивного пласта.

Целью изобретения является сохранение целостности заколонного цементного камня обсаженной скважины при вторичном вскрытии продуктивного пласта перфораторами взрывного типа при одновременном повышении качества вскрытия и ускорении освоения скважины.

Указанная цель достигается тем, что в известном способе вскрытия продуктивного пласта в обсаженной скважине, включающем заполнение ствола скважины в интервале перфорации породоразъедающим раствором, например кислотным раствором, спуск в скважину перфоратора взрывного типа и взрыв его зарядов при перфорации в среде породоразъедающего раствора, впервые перед заполнением ствола скважины породоразъедающим раствором в стволе скважины в интервале перфорации механическим сверлением через обсадную колонну и заколонный цементный камень осуществляют проводку в породу пласта по меньшей мере одного сквозного перфорационного канала.

Из общедоступных источников патентной и научно-технической информации нам не известны способы вскрытия продуктивных пластов в обсаженных скважинах, в которых вначале механическим сверлением (но не перфораторами взрывного типа и не гидропескоструйными или тому подобными перфораторами) через обсадную колонну скважины и заколонный цементный камень осуществляли бы проводку в породу пласта по меньшей мере одного сквозного перфорационного канала для сообщения внутреннего пространства ствола скважины с породой продуктивного пласта, а затем заполняли бы ствол скважины в интервале перфорации породоразъедающим раствором, после чего спускали бы в скважину перфоратор взрывного типа и производили бы взрыв его зарядов (перфорацию) в среде породоразъедающего раствора без использования компенсаторов давления или иных устройств аналогичного назначения. Поэтому, по нашему мнению, заявляемый способ соответствует критерию "Новизна".

Отличием заявляемого способа от прототипа является то, что в заявляемом способе нами предложено впервые в стволе скважины в интервале перфорации самым щадящим образом, например, путем механического сверления осуществить проводку из ствола скважины через ее обсадную колонну и заколонный цементный камень в породу пласта по меньшей мере одного сквозного перфорационного канала перед заполнением ствола скважины породоразъедающим раствором. При этом мы предлагаем свой порядок выполнения новой операции во времени (перед заполнением ствола обсаженной скважины породоразъедающим раствором), а также мы предусматриваем особый щадящий режим выполнения новой операции (механическое сверление).

Предложенная нами совокупность известных и вновь предлагаемой операции в заявленном способе позволяют получить новые свойства, то есть достичь новый технический результат, а именно: благодаря тому, что мы предложили в начале способа осуществлять проводку хотя бы одного сквозного перфорационного канала из ствола скважины в продуктивный пласт через обсадную колонну и заколонный цементный камень путем механического сверления, от которого в стволе скважины и в заколонном пространстве исключается повышение давления, то этим мы обеспечили полное сохранение целостности заколонного цементного камня, обеспечив при этом сообщение внутреннего пространства ствола скважины с породой продуктивного пласта перед проведением перфорации скважины перфоратором взрывного типа.

Наличие хотя бы одного сквозного канала, сообщающего внутреннее пространство обсадной колонны скважины с породой продуктивного пласта перед и во время перфорации, как нами неожиданно было установлено, позволяет обеспечить существенное снижение величины образующегося в стволе скважины давления от взрыва зарядов перфоратора, даже от бескорпусного кумулятивного перфоратора до таких пределов, которые, в свою очередь, позволяют сохранить целостность заколонного цементного камня. Таким образом, как при создании первого (одного или нескольких) сквозного перфорационного канала путем механического сверления перед перфорацией, так и при последующей перфорации скважины перфораторами взрывного типа (включая бескорпусные кумулятивные перфораторы), обеспечивается целостность заколонного цементного камня без использования компенсаторов давления или иных технических средств аналогичного назначения.

Благодаря тому, что в заявляемом способе целостность заколонного цементного камня обеспечивается без использования компенсаторов давления или иных устанавливаемых в стволе скважины технических средств (в стволе скважины кроме перфоратора нет никаких преград), а инициирование перфоратора производят в среде породоразъедающего раствора, то одновременно с вышеизложенным при взрыве зарядов перфоратора в среде кислотного раствора наиболее полно используется образуемая энергия, что в большей степени повышает фильтрационные характеристики создаваемых перфорационных каналов, так как при этом повышается реакция кислоты с породой при повышенной температуре и давлении от взрыва зарядов, обеспечивается более глубокое проникновение кислоты через образуемые перфорационные каналы в породу продуктивного пласта под действием гидравлических ударов при падении вниз поднятого взрывом зарядов столба подогретой взрывами кислоты в стволе скважины, что в совокупности обеспечивает наиболее полное повышение качества вскрытия продуктивного пласта при использовании любых современных перфораторов взрывного типа при одновременном сохранении целостности заколонного цементного камня.

При этом вместе с сохранением целостности заколонного цементного камня и повышением качества вскрытия одновременно достигается ускорение освоения скважины за счет совмещения во времени проведения операции по перфорации скважины и операции по обработке ее призабойной зоны.

Таким образом, отличительные признаки предлагаемого способа в совокупности с известными признаками обеспечивают получение новых свойств, отраженных в цели изобретения, исходя из чего можно сделать вывод о том, что заявляемый способ отвечает критерию "Изобретательский уровень".

Для осуществления предлагаемого способа в промысловых условиях производят следующие операции в указанной последовательности:

в интервал перфорации обсаженной скважины спускают управляемое с устья скважины приспособление для бокового механического сверления и производят им из ствола скважины механическое сверление обсадной колонны и цементного камня, заходя в породу пласта;

ствол скважины в интервале перфорации заполняют породоразъедающим раствором, например одним из кислотных растворов или их композиций;

в скважину спускают перфоратор взрывного типа и производят взрыв его зарядов в интервале перфорации в среде породоразъедающего раствора.

Предлагаемый способ был испытан в промысловых условиях. В скважину, вскрывшую продуктивный пласт башкирский ярус и имеющую окончательный забой 1930 м была спущена и зацементирована обсадная колонна диаметром 146 мм. Продуктивный пласт карбонатный проницаемостью 0,023 мкм² и пористостью 13% имел среднюю нефтенасыщенную толщину 8 м с начальным удельным дебитом 13,7 т/сут.м, который находился в интервале 1820-1828 м. В ствол скважины с устья на кабеле в интервал перфорации был спущен сверлящий перфоратор ПС-112/70, с помощью которого на глубине 1827,8 м (в интервале перфорации) произвели механическое сверление стенки обсадной колонны, заколонного цементного камня, войдя в породу продуктивного пласта и образовав в результате сквозной горизонтальный перфорационный канал диаметром 15 мм и глубиной 70 мм. Всего в горизонтальной плоскости было выполнено два таких сквозных перфорационных канала под углом друг к другу в 180^o.

Затем в ствол скважины в интервал перфорации в качестве породоразъедающего раствора был закачан композиционный состав в объеме 32 м³, в который входили, об.

Соляная кислота 20%-ной концентрации 14

Уксусная кислота 98%-ной концентрации 21

Смесь нефти с гексановой фракцией в соотношении 3:1 Остальное

После заполнения ствола скважины в интервале перфорации указанным породоразъедающим раствором в скважину на геофизическом кабеле спустили стандартный кумулятивный перфоратор ПКС-80 и произвели взрыв его зарядов (перфорацию) в среде указанного раствора, обеспечивая образование 18 отверстий на один погонный метр интервала перфорации. Давление в стволе скважины при перфорации перфоратором ПКС-80 составило 295 атм, несмотря на то, что в обычных условиях давление при взрыве зарядов такого перфоратора составляет 980 атм.

До и после перфорации скважины путем опускания в ствол скважины геофизического прибора МАК-2 с записью полноволнового сигнала было установлено, что состояние целостности заколонного цементного камня после перфорации скважины кумулятивным перфоратором ПКС-80 не ухудшилось, а осталось в пределах первоначальных показаний до перфорации. Это свидетельствует о том, что предварительно выполненные согласно заявляемому способу путем механического сверления два сквозных перфорационных канала, вошедшие в породу пласта, надежно гарантируют снижение давления в стволе скважины от взрыва зарядов перфоратора до пределов, обеспечивающих сохранение целостности заколонного цементного камня.

При пуске скважины в эксплуатацию после перфорации ее дебит по сравнению с первоначально установленным был выше на 31% что свидетельствует о том, что одновременно с сохранением целостности заколонного цементного камня при перфорации в среде породоразъедающего раствора при реализации предлагаемого способа обеспечивается повышение качества вскрытия без затрат дополнительного времени на обработку призабойной зоны скважины после перфорации.

Для реализации предлагаемого способа используется традиционно применяемое оборудование и известные растворы. Способ прост в реализации и может быть использован уже в настоящее время в любом нефтегазодобывающем предприятии при введении в эксплуатацию вышедших после бурения новых скважин, а также при достреле и переводе ранее эксплуатировавшихся скважин на другие горизонты. Таким образом заявляемый способ удовлетворяет критерию "Промышленной применимости".