способ гидроизоляции пластов при заканчивании строительства скважины

Формула изобретения

Способ гидроизоляции пластов при заканчивании строительства скважины, включающий декольматацию пристенной зоны водоносного пласта от загрязняющих материалов, препятствующих изоляции, и образование гидроизолирующего экрана путем обработки этой зоны гидромониторными струями с использованием твердеющего тампонажного раствора, отличающийся тем, что пристенную зону водоносного пласта декольматируют созданием мгновенной глубокой депрессии на пласт величиной 60-100 МПа, которую чередуют с обратной промывкой скважины до поступления чистой жидкости, а обработку гидромониторными струями с использованием твердеющего тампонажного раствора ведут с формированием гидроизолирующего экрана 50-52 мм.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к способам обработки призабойной зоны скважины для повышения качества изоляции притока пластовых вод, и может применяться при заканчивании строительства скважины, а также эксплуатации нефтяных скважин.

Известны способы изоляции водопритоков в скважину (1) и (2) закачиванием в водоносные пласты различных гидроизоляционных материалов из-за интенсивной обводненности продукции скважины после непродолжительной ее эксплуатации.

Не умаляя достоинства каждого из известных способов, отметим, что они обладают низкой эффективностью. Объясняется это тем, что в процессе первичного вскрытия водоносных пластов, а также при креплении скважины пласты сильно загрязняются фильтратами буровых и цементных растворов, а также продуктами гидратации цемента; отсюда и низкая приемистость изолируемых пластов при закачке водоизоляционных материалов и частичное попадание их в продуктивные пласты.

В результате загрязнения приствольной зоны пласта возникают высокие давления при попытке продавливания в него изоляционных материалов, сопровождающиеся гидроразрывом пород, а также нарушениями целостности цементного кольца за колонной.

Указанные недостатки частично устранены в способе заканчивания нефтяных скважин (3), предусматривающем спуск и цементирование обсадной колонны, перфорацию ее против водоносного пласта, и последовательную закачку через колонну насосно-компрессорных труб нескольких порций водоизолирующих жидкостей, первая порция из которых является гидрофобизирующее вещество - ИВВ1.

Однако этому способу присущи те же недостатки, что и было отмечено выше.

Известен также способ заканчивания скважины (4), предусматривающий защиту пласта от загрязнений при креплении скважины. Для этого защищаемый пласт перекрывают непроницаемой оболочкой из металлического материала в предварительно расширенном стволе скважины, а затем выше зоны расширения цементируют. При реализации этого способа предотвращается загрязнение пласта фильтратами цементного раствора, а также продуктами его гидратации. Основным недостатком этого способа является то, что он для своего осуществления требует использования сложного оборудования, больших затрат времени и трудовых ресурсов (5).

Известен способ снижения проницаемости пластов (6). Сущность этого способа заключается в том, что с целью повышения эффективности и качества изоляции пласта в процессе вскрытия проницаемого пласта бурением обработку этого пласта ведут гидромониторными струями глинистого раствора при скоростях истечения раствора из насадок 60-120 м/с.

К его недостаткам можно отнести то, что при его использовании кольматационный слой образуется лишь пристенной зоне скважины в виде толстой глинистой корки, а в глубь пласта изоляционный материал не проникает.

Причем при создании в скважине депрессии даже величиной 0,5-1,0 МПа происходит нарушение кольматационного экрана и восстановление гидравлической связи флюидонасыщенного пласта со скважиной, что является причиной повторных изоляционных работ в процессе эксплуатации скважины закачиванием в водоносную часть пласта различных реагентов.

Прототипом к предлагаемому объекту может служить "Способ гидроизоляции пластов при заканчивании строительства скважины", включающий декольматацию пристенной зоны водоносного пласта от загрязняющих материалов, препятствующих изоляции, и образование гидроизолирующего экрана путем обработки этой зоны гидромониторными струями с использованием твердеющего тампонажного раствора [7].

Недостатком способа является то, что он не обеспечивает глубокую очистку пласта от загрязняющих веществ, поскольку очистка осуществляется лишь созданием локального завихрения в кольцевом пространстве скважины промывочной жидкостью. При этом глинистая корка со стенок скважины удаляется только частично, поэтому трудно создать надежный гидроизолирующий экран.

Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности водоизоляционных работ за счет повышения надежности и качества этих работ.

Поставленная задача решается описываемым способом, включающим декольматацию пристенной зоны водоносного пласта от загрязняющих материалов, препятствующих изоляции, и образование гидроизолирующего экрана путем обработки этой зоны гидромониторными струями с использованием твердеющего тампонажного раствора.

Новым является то, что пристенную зону водоносного пласта декольматируют созданием мгновенной глубокой депрессии на пласт величиной 60-100 МПа, которую чередуют с обратной промывкой скважины до поступления чистой жидкости, а обработку гидромониторными струями с использованием твердеющего тампонажного раствора ведут с формированием гидроизолирующего экрана 50-62 мм.

Другим отличием является также и то, что длину гидромониторной струи выбирают равной 56 диаметра гидромониторной насадки при скорости истечения струи раствора из насадка 100-150 м/с.

Анализ отобранных в процессе поиска известных технических решений показал, что на дату подачи заявки объекты, обладающие такой совокупностью существенных признаков и которые при их использовании приводили бы к достижению более высокого технического результата, отсутствуют, что позволяет сделать заключение о соответствии заявляемого объекта критериям "новизна" изобретательский уровень".

А промышленная применимость способа подтверждается описанием примера его осуществления.

Способ осуществляют в следующей последовательности.

После первичного вскрытия продуктивной толщи, которое обычно сопровождается обработкой ствола скважины гидромониторными струями глинистого раствора, геофизическими исследованиями выделяются в разрезе непродуктивные флюидонасыщенные пласты для долговременной их изоляции, а также глубины проникновения кольматанта, толщины водонасыщенных пропластков. Затем до крепления скважины в интервале водоносного пласта, подлежащего гидроизоляции, создают мгновенную депрессию величиной примерно 60-100 МПа, предварительно установив у кровли этого пласта устройства для имплозионного воздействия на пласт и запакеровав затрубное пространство над этим устройством. В качестве такого устройства может быть использовано техническое решение, приведенное в описании к патенту (8), содержащее корпус с запорным элементом в виде опрессовочной манжеты, калибрующие манжеты с внешним диаметром, соответствующим внутреннему диаметру насосно-компрессорных труб, уплотнительные манжеты в верхней части корпуса.

Мгновенная депрессия на пласт при использовании этого устройства создается при посадке клапана-поршня на стоп-муфту при продавливании его с заданной скоростью и при разобщении трубного и затрубного пространства. В результате мгновенной депрессии обеспечивается эффективная декольматация пристенных зон от загрязняющих материалов, препятствующих качественной изоляции водоносного пласта. Описанное устройство позволяет при необходимости создать и повторную депрессию, чередуя с интенсивной обратной промывкой скважины до поступления чистой жидкости.

По окончании полной очистки призабойной зоны пласта (ПЗП) в скважину спускают компоновку бурильного инструмента с гидромониторным долотом и наддолотным переводником с гидромониторными насадками, аналогично приведенной в описании к а. с. (6). Устанавливают ее примерно на 2-3 м ниже подошвы гидроизолируемого пласта. Далее в трубу закачивают расчетный объем тампонажного раствора с твердеющими свойствами, например цементного и т.п. К моменту выхода тампонажного раствора из долота инструменту придают вращательно-поступательное движение вверх, а регулированием подачи насоса создают расчетный расход жидкости.

Тампонажный раствор, истекающий из гидромониторных насадок переводника, с большой скоростью проникает в пласт, образуя гидрозащитный экран.

Широкие промысловые испытания способа показали, что наибольшее проникновение кольматационного слоя в пласт достигается при скорости истечения струи из насадок 100-150 м/с, при длине гидромониторной струи равной 5-6 диаметров насадки. Эффект гидроизоляции повышается, если две насадки расположить под углом друг другу так, что истекающие струи встречаются в одной точке, находящиеся на стенке скважины.

При использовании способа обеспечивается надежная гидроизоляция декольматированного водоносного пласта, а формирование гидроизолирующего экрана достигает 50-52 мм, что предотвращает фильтрацию жидкости из пласта даже при перепадах давления в скважине 15-22 МПа.

По окончании операции гидроизоляции пласта излишки цементного раствора вымывают путем создания циркуляции жидкости и далее инструмент поднимают на поверхность. При необходимости гидроизоляционных работ следующего объекта комплекс описанных операций повторяют. Если количество изолируемых объектов в разрезе не превышает четырех, то операции проводят последовательно. Вначале производят декольматацию всех пластов, а затем их гидроизоляцию по вышеописанной схеме.

Технико-экономические преимущество предложения заключается в следующем:

Использование способа в процессе заканчивания скважины, а именно до ее крепления исключает повторное загрязнение изолируемого пласта в процессе цементирования фильтратами цементного раствора и продуктами гидратации цемента, затрудняющие проведение гидроизоляционных работ, что позволяет сократить затраты времени на очистку ПЗП, осуществить более глубокую декольматацию наряду с использованием более совершенных технических средств и способов, создавая тем самым благоприятные условия для проведения эффективной гидроизоляции пласта. В результате обеспечивается более глубокое проникновение гидроизоляционого материала в пласт, например в 2 раза, и более в сравнении с базовыми и достигается надежная гидроизоляция. В конечном итоге это дает возможность повысить продуктивность скважины, предотвратить преждевременное обводнение продукции пласта и исключить повторные гидроизоляционные работы в процессе эксплуатации скважины.

Источники информации

Широкое применение способа на промыслах даст ощутимые экономические выгоды.

1. Патент РФ 2088746, Е 21 В 33/13, опубл. в Б.И. 24, 1997 г. "Способ изоляции водопритоков в нефтяной скважине".

2. Патент РФ 2097528, Е 21 В 33/13, опубл. в Б.И. 13, 1997 г. "Способ обработки ПЗП скважины".

3. Патент РФ 2059788, Е 21 В 33/13, опубл. В Б.И. 13, 1996 г. "Способ заканчивания нефтяной скважины".

4. Патент РФ 639120, Е 21 В 33/13, опубл. В Б.И. 33, 1996 г. "Способ заканчивания скважины".

5. Патент РФ 1.782079, 6 Е 21 В 29/10, 33/13, опубл. В Б.И. 2,1995 г. "Устройство для перекрытия зоны осложнения в скважине".

6. Прототип 819306, Е 21 В 33/138, опубл. В Б.И. 13, 1981 г. "Способ снижения проницаемости пластов".

7. А.С. СССР 939732, Е 21 В 37/02, 1980 г. "Устройство для разглинизации и кольматации стенок скважины". Прототип.

8. Патент РФ 2114290, Е 21 В 43/25, опубл. В Б.И. 18, 1998 г. "Способ обработки ПЗП методом мгновенной депрессии и устройство для его осуществления".