способ ликвидации заколонных перетоков газа и воды в нефтедобывающих скважинах

Формула изобретения

Способ ликвидации заколонных перетоков газа и воды в нефтедобывающих скважинах, включающий спуск в скважину заливочной колонны труб и подачу в каналы перетока изоляционного материала, спуск в заливочную колонну акустического излучателя и воздействие ультразвуковыми колебаниями на изоляционный материал, отличающийся тем, что применяют акустический излучатель с наклонными волноводами, спускают его на глубину верхних отверстий перфорации эксплуатационной колонны и ориентируют волноводы под заданным углом к стенке скважины в направлении подачи изоляционного материала в трещины заколонных перетоков, а ультразвуковыми колебаниями способствуют проникновению изоляционного материала по трещинам вверх и не инициируют проникновение этого материала в пласт по всему интервалу перфорации ниже акустического излучателя.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для ликвидации перетоков газа и воды в заколонном пространстве нефтедобывающих скважин.

Известен способ восстановления герметичности обсадных колонн, заключающийся в задавке изоляционного материала в зону негерметичности высоким давлением. Глубина проникновения изоляционного материала в мелкие трещины и капилляры цементного камня определяется величиной давления закачки [1].

Недостатком способа является то, что для проникновения изоляционного материала в микротрещины и капилляры цементного заколонного камня требуются аномально высокие давления. При этих давлениях изоляционный материал поступает в пласт по всей его толщине, вскрытой перфорацией.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ крепления нефтегазовой скважины, включающий спуск в скважину заливочной колонны труб и подачу в каналы перетока изоляционного материала, спуск в заливочную колонну акустического излучателя и воздействие ультразвуковыми колебаниями на изоляционный материал для качественной изоляции трещин и каналов цементного камня [2].

В известном способе применение ультразвуковых колебаний при задавке изоляционного материала в пласт позволяет снизить давление задавки. Недостатком изобретения является то, что не решается проблема целенаправленной подачи изоляционного материала в ограниченные участки пласта. Ультразвуковые колебания способствуют интенсивному поступлению материала по всей толще пласта, вскрытой перфорацией.

Технической задачей, решаемой изобретением, является повышение эффективности способа ликвидации заколонных перетоков газа и воды в нефтедобывающих скважинах выше интервала перфорации скважин без проникновения изоляционного материала в пласт по всему интервалу перфорации.

Поставленная цель достигается тем, что в способе ликвидации заколонных перетоков газа и воды в нефтедобывающих скважинах, включающем спуск в скважину заливочной колонны труб и подачу в каналы перетока изоляционного материала, спуск в заливочную колонну акустического излучателя и воздействие ультразвуковыми колебаниями на изоляционный материал, согласно изобретению применяют акустический излучатель с наклонными волноводами, спускают его на глубину верхних отверстий перфорации эксплуатационной колонны и ориентируют волноводы под заданным углом к стенке скважины в направлении подачи изоляционного материала в трещины заколонных перетоков, а ультразвуковыми колебаниями способствуют проникновению изоляционного материала по трещинам вверх и не инициируют проникновение этого материала в пласт по всему интервалу перфорации ниже акустического излучателя.

Сущность изобретения заключается в следующем. Под воздействием ультразвуковых колебаний уменьшаются сила поверхностного натяжения и вязкость изоляционного материала, движущегося по капиллярам цементного камня. Кроме того, ультразвуковые колебания как бы сжимают отдельные объемы жидкости и проталкивают их через микротрещины (эффект ультразвуковой пропитки) [3]. Давление при этом примерно в 100 раз ниже, чем потребовалось бы для движения жидкости без ультразвуковых колебаний. Для более полного использования энергии ультразвуковых колебаний последние должны быть максимально сориентированы вдоль изолируемых трещин. Практически реализуется это установкой волноводов под углом к стенке скважины в направлении подачи изоляционного материала в трещины заколонных перетоков. На изоляционный материал ниже акустического излучателя ультразвуковые колебания не распространяются, т.е. не инициируется поступление в пласт раствора по всему интервалу перфорации.

На чертеже представлена компоновка скважинного оборудования для реализации способа ликвидации заколонных перетоков газа и воды в нефтедобывающих скважинах.

Скважиной 1 вскрывают газовый 2 и нефтяной 3 пласты, разобщенные глинистой непроницаемой перемычкой 4. Для предотвращения перетоков жидкости и газа из выше- и нижележащих пластов пространство между стенкой скважины 1 и эксплуатационной колонной 5 заливают цементным раствором, который при застывании образует цементный камень 6. Для притока нефти из пласта 3 в эксплуатационной колонне 5 и цементном камне 6 перфорируются отверстия 7. В процессе цементажа или перфорации происходит разрушение цементного кольца с образованием трещин 8, в том числе и в интервале между газовым 2 и нефтяным 3 пластами. Для ведения работ по ликвидации заколонных перетоков в эксплуатационную колонну 5 скважины 1 на глубину до верхних отверстий перфорации 7 спускают колонну труб 9. На устье скважины 1 устанавливается устьевая арматура с задвижками 10 и 11. Колонна труб 9 к арматуре крепится через сальниковое устройство 12. Через сальник 12 в колонну труб 9 на кабеле 13 спускают акустический излучатель 14 с волноводами 15, расположенными под углом менее 45^o к его корпусу. На устье готовят расчетный объем изоляционного материала и закачивают в колонну труб 9 через задвижку 10. Задвижка 11 открыта. Продавочной жидкостью объем изоляционного материала давлением проталкивают по колонне 9 в интервал перфорации.

Акустическим излучателем 14 создают ультразвуковые колебания, способствующие проникновению изоляционного материала в трещины цементного заколонного камня. Изоляционный материал движется точно в направлении действия ультразвуковых колебаний. После обработки акустическим излучателем 14 колонну труб 9 извлекают из скважины 1. Разбуривают цементную пробку, промывают ствол скважины, спускают насосное оборудование и скважину вводят в эксплуатацию.

Пример выполнения способа

Скважина обсажена 146 мм эксплуатационной колонной. Интервал перфорации 3 м. Установлено поступление газа в ствол скважины из верхнего газового пласта через цементаж эксплуатационной колонны в интервале 4 м непроницаемой глинистой перемычки между газовым и нефтяным пластами.

В скважину до верхних отверстий перфорации спускают колонну 73 мм НКТ. На устье устанавливают арматуру. Для снижения потребности в изоляционном материале в стволе скважины от забоя до верхних отверстий перфорации может с устья намываться песчаная пробка.

Готовят раствор, например, цементный на нефтяной основе из расчета 1,5-2,0 объема скважины от песчаной пробки до начала интервала перфорации. Для примера: объем приготовляемого раствора - 0,03 м³ агрегатом ЦА 320 закачивают в НКТ и продавочной жидкостью (нефть, солярка для цементного раствора на нефтяной основе) проталкивают до выхода в ствол скважины. Колонну труб приподнимают на 20-30 м, чтобы вышел из нее полностью раствор. Спускают акустический излучатель типа ПМС-16 с резонансной частотой около 20 кГц, имеющий наклонные (менее 45^o) к корпусу волноводы. Питание акустического излучателя производится от станции типа УЗГ-10 мощностью 10 кВт.

Закрывают задвижку на устье колонны труб, а закачкой в затрубье продавочной жидкости (нефть, солярка) создают и поддерживают давление на устье порядка 0,5-2,0 МПа. Включают питание акустического излучателя. Время обработки - 2-4 минуты до начала твердения цементного раствора. Раствор движется только в направлении действия ультразвуковых колебаний (вверх от интервала перфорации по разрушениям цементного камня за неперфорированной эксплуатационной колонной). В остальную часть пласта проникновение раствора ультразвуковыми колебаниями не инициируется.

Далее извлекают акустический излучатель из скважины и оставляют ее под давлением на затвердевание изоляционного материала в трещинах цементного камня. Затем нефть (солярку) в скважине меняют на жидкость глушения и извлекают колонну труб НКТ. Разбуривают и вымывают из ствола скважины цемент и песок. Спускают насосное оборудование и скважину вводят в эксплуатацию.

Преимущество предлагаемого способа основывается на том, что изоляционный материал под воздействием ультразвуковых колебаний заполняет все поры и микротрещины в цементном камне.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Восстановление герметичности обсадных колонн в нефтяных и газовых скважинах: серия "Бурение". - М.: ВНИИОЭНГ, 1972, с.49.

2. Авторское свидетельство СССР 574523, кл. Е 21 В 33/14, 1977. Прототип.

3. Хорбенко И.Г. За пределы слышимого. - М.: "Машиностроение", 1981, с. 91-93.