способ предотвращения смятия обсадной колонны скважины в зоне многолетнемерзлых пород

Формула изобретения

Способ предотвращения смятия обсадных колонн скважины в зоне многолетнемерзлых пород, включающий выполнение гидропескоструйной перфорации отверстий в стенках обсадных колонн, цементирование мостов как в скважине, так и на контакте с прилегающими к ней породами, подачу жидкости в заколонное пространство под давлением, превышающим пластовое, отличающийся тем, что для предотвращения смятия скважины в зоне распространения многолетнемерзлых пород (ММП) гидропескоструйную перфорацию отверстий в стенках обсадных колонн, цементирование мостов осуществляют в процессе консервации или ликвидации скважины, при этом мосты и отверстия размещают в зоне растепления ММП, а жидкость, например высоковязкую "тяжелую" нефть, через скважину и отверстия подают непосредственно в растепленную зону пород и перемещают адсорбционно не связанную с породой воду к границам чаши оттаивания ММП.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и предназначено для предотвращения смятия обсадных колонн нефтяных, газовых, нагнетательных скважин при их консервации и ликвидации в районах распространения многолетнемерзлых пород (ММП).

Известно, что продолжительные периоды строительства и эксплуатации глубоких скважин на Севере являются источниками растепления (оттаивания) прилегающих к ним ММП, потери устойчивости и герметичности верхних частей скважин, а также заколонных газопроявлений при разложении газогидратных залежей в процессе оттаивания ММП. Консервация, ликвидация скважин в северных регионах приводят к процессам обратного промерзания вокруг них переувлажненных пород в виде цилиндров, необходимости проведения специальных мероприятий по предупреждению/предотвращению, а в случаях необходимости - устранению последствий смятия, разгерметизации обсадных колонн, газопроявлений (грифонов) из аварийных скважин.

При строительстве, эксплуатации скважин известны различные способы регулирования тепловых процессов взаимодействия скважин с ММП. Бурение скважин для добычи углеводородного сырья с применением «холодных» промывочных, тампонажных растворов [Патент РФ № 2097530 от 27.11.1997 г. по кл. Е21В 36/00 и др.], эффективной теплоизоляции их конструкций [А.С. СССР № 998732 от 23.02.1983 г. по кл. Е21В 36/00 и др.] позволяет уменьшить радиус оттаивания ММП в заколонном пространстве. Размещение жидкостных, паро-жидкостных охлаждающих устройств непосредственно у «горячих» скважин также приводит к снижению чаши оттаивания ММП [Патент РФ № 2247225 от 25.08.2003 г. по кл. Е21В 36/00; Патент РФ № 2170335 от 10.07.2001 г. по кл. Е21В 36/00 и др.]. Однако вышеприведенные решения, несмотря на значительные затраты, при длительных периодах консервации, ликвидации скважин не исключают обратного промерзания пород в растепленной зоне, приводят к развитию процессов смятия и разгерметизации обсадных колонн.

Известны способы строительства скважин, предусматривающие устройство полостей (дренажных каналов) для отвода воды из заколонного пространства до начала или в процессе промерзания растепленных пород, снижения возрастающего при этом давления, и, в результате, исключения смятия, разгерметизации обсадных колонн скважины [Патент РФ от 27.04.2003 г. по кл. Е21В 36/00; Патент РФ от 20.03.2004 г. по кл. Е21В 36/00 и др.]. При существенной стоимости эти способы требуют систематического контроля и выполнения многочисленных операций по откачке воды из дренажных каналов, исключению ее замерзания в заколонном пространстве. Полости (каналы) в затрубном пространстве наряду с бурением дренажных каналов создают и за счет пулевых, кумулятивных прострелов, гидропескоструйной перфорации (прорезки) стенок обсадных колонн. Образованные в колоннах отверстия или полости (каналы) используют при испытаниях скважин на продуктивность, при добыче из скважин углеводородного сырья, а также при выполнении гидроразрывов пластов, нагнетании в продуктивные и другие горизонты, залегающие в заколонном пространстве, жидкостей и газов [Семенов Ю.В., Войтенко В.В. и др. Испытание нефтегазоразведочных скважин в колонне. - Недра, 1983, 384 с.]. Последнее решение, включающее перфорацию стенок обсадных колонн, установку цементных мостов при обеспечении качественной изоляции продуктивных горизонтов и конструкции скважины, закачку в заколонные пространства различных жидкостей, является наиболее близким из аналогов решением-прототипом. Однако этот способ, осуществляемый на заключительном этапе строительства скважин и обеспечивающий интенсификацию притоков из продуктивных горизонтов углеводородного сырья, не позволяет при консервации или ликвидации нефтегазовых скважин решать вопросы, связанные с предотвращением смятия, разгерметизации обсадных колонн в зонах залегания ММП.

Задачей предлагаемого технического решения является исключение условий развития в зонах залегания ММП процессов смятия, разгерметизации законсервированных или ликвидированных нефтегазовых скважин при обратном промерзании растепленных пород.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем. В составе работ по консервации или ликвидации скважины, на глубине залегания ММП, внутри обсадных колонн размещают гидропескоструйный перфоратор и производят перфорацию (прорезку) их стенок. В результате создают полости (каналы) в горной породе. В зонах контакта наружной колонны с верхней и нижней границами ММП и внутри скважины с использованием цементных растворов устанавливают изоляционные мосты. Ими исключаются внутрискважинные и заколонные перетоки жидкости, газа из массивов пород, залегающих выше и ниже ММП. В перфорированные полости (каналы) за обсадными колоннами под напором, превышающим пластовое давление, подают высоковязкую жидкость, например «тяжелую» нефть, и из растепленной вокруг скважины зоны удаляют не связанную с породами воду. В результате практически обезвоженные породы при обратном промерзании в зоне ММП содержат минимальную льдистость и соответственно не приводят к смятию, разгерметизации стенок обсадных колонн при консервации или ликвидации скважин.

По сравнению с прототипом отличительными признаками заявляемого решения являются следующие:

- перфорацию стенок обсадных колонн осуществляют в процессе выполнения консервационных или ликвидационных работ;

- перфорацию производят в зоне чаши оттаивания ММП;

- цементные мосты размещают в уровнях верхней и нижней границ распространения ММП и исключают внутрискважинные и заколонные перетоки жидкости и газа из массивов пород, залегающих выше и ниже ММП;

- в перфорированные полости (каналы) за обсадными колоннами под напором, превышающим пластовое давление, подают высоковязкую жидкость, например «тяжелую» нефть;

- из растепленной вокруг скважины зоны удаляют не связанную с породами воду;

- при обратном промерзании практически обезвоженные породы исключают формирование льдистости, не приводят к смятию, разгерметизации скважин в зоне ММП.

Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует критерию «новизны».

Перечисленная совокупность новых по отношению к прототипу отличительных признаков позволяет при консервации и ликвидации скважин исключить: затраты на приготовление, применение «холодных» промывочных, тампонажных растворов, теплоизолирующих материалов; расходы на приобретение, монтаж и эксплуатацию различных по принципу действия холодильных установок, обеспечивающих замораживание или поддержание пород вокруг скважины в мерзлом состоянии; затраты на ликвидацию негативных последствий (грифонов), вызванных смятием скважин при длительной их консервации или ликвидации. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует критерию «положительный эффект».

Признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях при изучении данной и смежных областей техники и, следовательно, соответствуют критерию «существенные отличия».

Способ реализуют следующим образом (см.чертеж). В процессе выполнения работ по консервации или ликвидации скважины 1 в нее на высоту ММП 2 размещают гидропескоструйный перфоратор 3 и производят прорезку отверстий 4 в стенках скважины 1. После этого в зонах контакта ее с границами ММП 5, 6, а также непосредственно в скважине 1, цементируют мосты 7, 8 и исключают внутрискважинные и заколонные перетоки жидкости, газа из массивов пород, залегающих выше и ниже границ 5, 6 ММП. В перфорированные полости (каналы) за обсадной колонной 1, ограниченные в верхних и нижних частях цементными мостами 7, 8, под напором, превышающим пластовое давление, подают высоковязкую жидкость, например «тяжелую» нефть. Затем из растепленных вокруг скважины 1 пород 9 адсорбционно не связанную с породой воду под давлением, превышающим пластовое, перемещают к границе чаши оттаивания ММП 10. Процессы фазовых превращений в обезвоженных породах 9 не будут сопровождаться смятием и разгерметизацией скважин в северных регионах.