способ установки цементного моста в скважине

Формула изобретения

Способ установки цементного моста в скважине, включающий спуск до интервала перфорации скважины НКТ, оборудованных патрубком, закачку порций вязкоупругого разделителя, цементного раствора, продавку разделительных пробок, подъем НКТ и ожидание затвердевания цементного раствора, отличающийся тем, что перед закачкой вязкоупругого разделителя производят временное блокирование интервала перфорации гелем на 45-55 м выше интервала перфорации, продавливают первую разделительную пробку, закачивают первую порцию вязкоупругого разделителя, цементный раствор, вторую порцию вязкоупругого разделителя с последующей продавкой второй разделительной пробкой, а в качестве вязкоупругого разделителя используют водную суспензию из глинопорошка марки ПБМГ плотностью 1100 кг/м³ и статическим напряжением сдвига (СНС_{10 с/10 мин})=134/215 дПа.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к установке цементного моста в скважине.

Известен способ установки цементных мостов, включающий спуск башмака на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) до нижней границы цементного моста, закачивание через колонну НКТ цементного раствора и продавливание его продавочной жидкостью, подъем башмака с колонной НКТ до верхней границы цементного моста (В.А.Блажевич и др. Справочник мастера по капитальному ремонту скважин. М.: Недра, 1985 г., с.165).

Недостатком известного способа является то, что для осуществления данного способа необходимо соблюдать определенные требования к скважинной, продавочной жидкости, а также к цементному раствору, и незначительная разница в плотности, в момент, когда вахта КРС открывает устье, устанавливает гидроротор для подъема НКТ, происходит свободное перемещение моста (система стремится к равновесию), потому что в устройстве не предусмотрен способ перекрытия трубного пространства и при подъеме НКТ до верхней границы цементного моста происходит разбавление цементного раствора как продавочной, так и скважинной жидкостью по всей его высоте и приводит к ухудшению основных параметров цементного раствора, так как скважинная жидкость не обладает способностью удерживать тяжелый цементный раствор. При высокой приемистости нижележащего пласта цементный раствор перемещается вниз под избыточным давлением в скважине. В некоторых случаях цементный раствор перемещается до интервала перфорации, попадает в пласт и снижает его продуктивность. Таким образом, известный способ имеет низкую эффективность, связанную с низкой прочностью цементного камня или уходом цементного моста с заданного интервала.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ установки цементного моста в скважине (а.с. № 1744241, МПК Е21В 33/14, опубл. в бюл. № 24, 1992 г.), согласно которому производят спуск заливочных труб к нижней границе моста, закачивание через них в зону моста первой порции тампонажного раствора, размещение второй порции этого раствора в трубке и излив последней при равномерном подъеме труб из зоны моста, причем тампонажный раствор отделен от внутрискважинной и продавочной жидкости. С целью повышения качества моста за счет исключения разбавления его пластовыми флюидами и буровым раствором перед первой порцией тампонажного раствора закачивают вязкоупругий разделитель, который в процессе закачки делят на две порции, а тампонажный раствор закачивают между ними, вторую порцию тампонажного раствора, равную объему материала заливочных труб в интервале моста, размещают в последних.

Основным недостатком указанного способа является то, что рекомендуемые известные вязкоупругие разделители (ВУР) не обладают способностью удерживать тяжелый цементный раствор и тем самым не выполняют своей роли по предотвращению перемешивания цементного раствора со скважинной жидкостью или используемые ВУР многокомпонентны и сложны в приготовлении для условий скважин.

Кроме того, в указанном способе не фиксируется момент завершения процесса установки моста. Ввиду использования одной продавочной пробки происходит перемешивание цементного раствора со скважинной жидкостью.

Более того, невозможно установить цементный мост по указанному способу в скважине с низким пластовым давлением за счет сползания цементного моста вследствие ухода жидкости в пласт и снижения уровня в скважине.

Технической задачей изобретения является исключение смещения цементного моста вниз от запланированного интервала установки за счет блокирования интервала перфорации гелем и повышение качества моста за счет устранения разбавления цементного раствора скважинной жидкостью в процессе формирования цементного камня.

Задача решается предлагаемым способом установки цементного моста в скважине, включающим спуск до интервала перфорации скважины насосно-компрессорных труб (НКТ), оборудованных патрубком, закачку порций вязкоупругого разделителя, цементного раствора, продавку разделительных пробок, подъем НКТ и ожидание затвердевания цементного раствора.

Новым является то, что перед закачкой вязкоупругого разделителя производят временное блокирование интервала перфорации гелем на 45-55 м выше интервала перфорации, продавливают первую разделительную пробку, закачивают первую порцию вязкоупругого разделителя, цементный раствор, вторую порцию вязкоупругого разделителя, с последующей продавкой второй разделительной пробкой, а в качестве вязкоупругого разделителя используют водную суспензию из глинопорошка марки ПБМГ плотностью 1100 кг/м ³ и статическим напряжением сдвига (СНС_{10 c/10 мин})=134/215 дПа.

В качестве геля для временного блокирования интервала перфорации используют гелеобразующие реагенты, например, полимерно-силикатную композицию (ПСК) марки ПСК-2 (ТУ 2458-001-89193842-2008), которая представляет собой водный раствор - смесь биополимеров, силикатов и добавок (ТУ 2458-001-89193842-2008) или водонабухающий полимер (2%-ный водный раствор на основе полиакриламида АК-639 (ТУ 6-02-00209912-59-96)) или подобное. Образование геля происходит при взаимодействии полимерно-силикатной композиции или водонабухающего полимера или подобного с пластовой водой плотностью 1180 кг/м³ в соотношении пластовая вода:гелеобразующий реагент 1:1.

Для установки моста используют цементный раствор на основе портландцемента тампонажного по ГОСТ 1581-96 и пресной воды с водоцементным отношением, равным 0,5.

В качестве вязкоупругого разделителя используют водную суспензию из глинопорошка марки ПБМГ по ТУ 39-017001-105-93 плотностью 1100 кг/м³ при статическом напряжении сдвига (СНС _{10 с/10 мин})=134/215 дПа.

Сущность предлагаемого способа заключается в предотвращении смещения цементного моста за счет временного блокирования интервала перфорации (поглощающего интервала) продуктивного пласта гелем и сохранения основных параметров цементного раствора путем исключения разбавления цементного раствора за счет отделения его от скважинной жидкости сверху и снизу вязкоупругим разделителем в виде водной суспензии из глинопорошка марки ПБМГ.

На фиг.1-6 представлена последовательность реализации способа, где

1 - насосно-компрессорные трубы; 2 - патрубок; 3 - интервал перфорации; 4 - пластовая вода; 5 - гелеобразующий реагент; 6 - первая разделительная пробка; 7 - фиксирующая головка первой разделительной пробки; 8 - кольцевое сужение; 9 - затрубное пространство; 10 - продавочная жидкость; 11 - кольцевая проточка; 12 - трубное пространство; 13 - посадочное седло; 14 - радиальные отверстия патрубка 2; 15 - первая порция вязкоупругого разделителя; 16 - цементный раствор; 17 - вторая порция вязкоупругого разделителя; 18 - вторая разделительная пробка; 19 - фиксирующая головка второй разделительной пробки; 20 - верхняя граница первой порции вязкоупругого разделителя (15).

До закачивания вязкоупругого разделителя производят временное блокирование интервала перфорации гелем на 45-55 м выше интервала перфорации. Временное блокирование перфорированных участков продуктивного пласта производят гелем на основе, например, полимерно-силикатной композиции (марки ПСК-2) или водонабухающего полимера (2%-ный водный, раствор на основе полиакриламида АК-639). Объем полимерно-силикатной композиции (марки ПСК-2) или водонабухающего полимера (2%-ный водный раствор на основе полиакриламида АК-639) для образования геля выбирается с учетом обеспечения перекрытия интервала скважины от зумпфа и на 45-55 м выше интервала перфорации. Из опыта промысловых работ установлено, что при уменьшении высоты столба геля в скважине менее 45 м блокирование интервала перфорации не происходит. Увеличение высоты столба геля более 55 м не влияет на эффективность способа, но нецелесообразно из-за роста затрат на используемые реагенты.

Для этого спускают насосно-компрессорные трубы (НКТ) 1 (см. фиг.1), оборудованные патрубком 2, до интервала перфорации 3 скважины и закачивают в НКТ 1 последовательно пластовую воду 4 плотностью 1180 кг/м³ и гелеобразующий реагент 5 (см. фиг.1), причем суммарный объем пластовой воды 4 и гелеобразующего реагента 5 в эксплуатационной колонне должен доходить до уровня нижней границы установки цементного моста после доподъема колонны НКТ 1 до этого уровня, далее осуществляют продавку первой разделительной пробки 6 (момент установки на фиг.1 не показан) с фиксирующей головкой 7 с последующим доведением первой разделительной пробки 6 до кольцевого сужения 8 (см. фиг.2), при этом фиксирующая головка 7 перекрывает кольцевое сужение 8, о чем свидетельствует рост давления закачивания на 1,0-2,0 МПа от первоначального. Факт повышения давления свидетельствует о том, что пластовая вода 4 плотностью 1180 кг/м³ и гелеобразующий реагент 5 вышли в затрубное пространство 9, а продавочная жидкость (техжидкость с плотностью, соответствующей плотности жидкости глушения скважины) 10 осталась в НКТ 1. Давление продолжает повышаться и под воздействием избыточного давления в 4-5 МПа фиксирующая головка 7 разделительной пробки 6 проходит через кольцевое сужение 8 (см. фиг.2). Закачивание продавочной жидкости прекращают, при этом фиксирующая головка 7 фиксируется в кольцевой проточке 11 кольцевого сужения 8, герметизируя затрубное пространство 9 от трубного 12. Герметичность проверяют снижением давления до гидростатического и отсутствием перелива продавочной жидкости 10 из трубного пространства 12 (фиг.5) в чанок цементировочного агрегата. Объем излившейся жидкости не должен превышать объем сжатия колонны НКТ 1. Далее приподнимают патрубок 2 (см. фиг.3) до верхней границы пластовой воды 4 плотностью 1180 кг/м³. Лишь после этого повышают давление прокачивания до 7 МПа и более, приводящее к перемещению первой разделительной пробки 6 через кольцевое сужение 8 и фиксации ее в посадочном седле 13. При этом происходит открытие радиальных отверстий 14 патрубка 2 (см. фиг.3).

После этого производят установку моста (см. фиг.4). Для этого закачивают в НКТ 1 последовательно при открытой затрубной задвижке: первую порцию вязкоупругого разделителя 15 (водная суспензия из глинопорошка марки ПБМГ) в объеме 1/4 от объема цементного раствора для установки цементного моста; цементный раствор 16 (на основании промыслового опыта установлено, что объем цементного раствора для установки цементного моста в эксплуатационной колонне диаметром 146 мм или 168 мм принимают с учетом обеспечения высоты цементного моста 20-30 м с использованием 1 т цемента (0,8 м³)); вторую порцию вязкоупругого разделителя 17 (водная суспензия из глинопорошка марки ПБМГ) в объеме 1/4 от объема цементного раствора для установки цементного моста. После этого устанавливают вторую разделительную пробку 18 с фиксирующей головкой 19 с последующим доведением второй разделительной пробки 18 с фиксирующей головкой 19 до кольцевого сужения 8 (см. фиг.5), при этом фиксирующая головка 19 перекрывает кольцевое сужение 8, о чем свидетельствует рост давления закачивания на 1,0-2,0 МПа от первоначального. Факт повышения давления свидетельствует, что первая порция вязкоупругого разделителя 15, цементный раствор 16, вторая порция вязкоупругого разделителя 17 вышли в затрубное пространство 9, а продавочная жидкость 10 осталась в НКТ 1 (см. фиг.5). Давление продолжает повышаться и под воздействием избыточного давления в 4-5 МПа фиксирующая головка 19 второй разделительной пробки 18 проходит через кольцевое сужение 8, герметизируя трубное пространство 12 от затрубного 9. Закачивание продавочной жидкости прекращают, при этом фиксирующая головка 19 фиксируется в кольцевой проточке 11 кольцевого сужения 8, герметизируя затрубное пространство 9 от трубного 12, герметичность которого проверяют снижением давления до гидростатического и отсутствием перелива продавочной жидкости 10 более объема сжатия колонны НКТ 1. Только после этого поднимают патрубок 2 (см. фиг.6) на колонне НКТ 1 до верхней границы 20 первой порции вязкоупругого разделителя 15. Далее вновь повышают давление прокачивания до 7 МПа и более, приводящее к перемещению второй разделительной пробки 18 (см. фиг.6) через кольцевое сужение 8, которое сопровождается открытием радиальных отверстий 14 патрубка 2 для промывки скважины. Скважину промывают.

Далее поднимают НКТ 1 на 150-200 м выше верхней планируемой границы первой порции вязкоупругого разделителя 15. Оставляют скважину на ожидание затвердевания цементного раствора (ОЗЦ) в течение 24 ч. Через 12 ч спускают НКТ и определяют местонахождение цементного моста.

Для оценки удерживающей способности цементного раствора водной суспензией из глинопорошка марки ПБМГ измеряли статическое напряжение сдвига на лабораторном вискозиметре Фэнна. Готовили водные суспензии из глинопорошков марок ПБМГ, ПБН, ПБМА. Удерживающую способность цементного раствора водной суспензией из глинопорошков разных марок проверяли визуально в измерительном цилиндре в виде трубы длиной 1 м с внутренним диаметром 6 см. Условную вязкость определяли на вискозиметре ВБР-1, плотность на приборе весы рычажные - плотномер ВРП-1. Данные приведены в таблице.

Испытания показали, что разбавление цементного раствора скважинной жидкостью исключается при использовании водной суспензии из глинопорошков марок ПБМГ и ПБМА, но водная суспензия из глинопорошка марки ПБМА, удерживающая цементный раствор, оказалась непрокачиваемой.

№ п/п	Плотность водной суспензии глинопорошка, кг/м3	Статическое напряжение сдвига СНС10 с/10 мин, дПа	Условная вязкость, с	Удерживающая способность цементного раствора водной суспензией глинопорошка
Водная суспензия из глинопорошка марки ПБМГ
1	1100	134/215	70	удерживает
2	1050	2,4/9,6	58	не удерживает
3	1200	1283/1450,8	не прокачиваемая суспензия	удерживает
Водная суспензия из глинопорошка марки ПБМА
4	1050	143,6/210,7	не прокачиваемая суспензия	удерживает
5	1040	57,5/81,4	87	не удерживает
Водная суспензия из глинопорошка марки ПБН
6	1170	0/0	50-60	не удерживает

Таким образом, в данном предложении достигается результат - исключение смещения цементного моста вниз от запланированного интервала установки за счет блокирования интервала перфорации гелем и повышение качества моста за счет устранения разбавления цементного раствора скважинной жидкостью в процессе формирования цементного камня.