способ исследования герметичности или негерметичности пакерной системы и цементного моста скважины

Формула изобретения

Способ исследования герметичности или негерметичности пакерной системы и цементного моста скважины, включающий спуск на колонне труб и посадку в нагнетательной, или пьезометрической, или фонтанной, или газлифтной, или насосной скважине, либо выше интервала пласта и/или между интервалами пластов, либо между интервалами пласта и негерметичности, либо выше и ниже интервалов негерметичности, по крайней мере, одной или нескольких пакерных систем, каждая из которых оснащена одним или двумя пакерами и выполнена с двумя наборами уплотнительных манжет, между которыми размещен узел опрессовки, отличающийся тем, что спускают в колонну труб измерительное устройство - автономный расходомер или дебитометр, или же геофизический прибор, и держат его на глубине ниже и выше узла опрессовки пакерной системы и, соответственно, замеряют расход среды - подаваемой жидкости или добываемого флюида, причем в случае их расхождения за пределы допустимой погрешности измерительного устройства считают пакерную систему негерметичной из-за пропуска среды через ее уплотнительные манжеты, а в противном случае, наоборот, герметичной, при этом, если пакерная система герметична, но в скважине обнаружена гидродинамическая связь между разобщенными интервалами, то причиной возникновения гидродинамической связи принимают негерметичность цементного моста между интервалами за эксплуатационными колоннами скважины.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области нефтегазодобычи, а именно к исследованию нагнетательной, пьезометрической, фонтанной, газлифтной и насосной скважины с одним или несколькими пластами, и может быть использовано для определения герметичности или негерметичности одно- или многопакерной системы в подземной компоновке, а также для выявления гидродинамической связи, возникающей из-за трещины цементного моста за эксплуатационной колонной (Э/К), либо между забоями пластов одной скважины с установкой ОРЭ, либо между забоем пласта и негерметичным интервалом скважины с установкой УЭЦН или УВН, или УШГН.

Известен, в качестве аналога, способ одновременно-раздельного исследования и разработки многопластовых месторождений (патент РФ на изобретение № 2371576), включающий спуск на колонне труб в нагнетательную или добывающую скважину выше пласта и/или между пластами, по крайней мере, пакеров и скважинных камер со съемными устройствами - регуляторами, глухими пробками и автономными манометрами. При реализации данного способа между каждыми двумя пластами устанавливается традиционно только один пакер, причем в процессе исследования скважины временно закрывают, по меньшей мере, один пласт с помощью автономного манометра и измеряют ее забойное давление во времени как при остановке, так и при работе, по крайней мере, одного другого пласта, а затем сравнивают темп и динамику изменения забойного давления на режиме остановки и работы скважины, и на основании их корреляции (связи) определяют отсутствие или наличие гидродинамической связи между забоями пластов через негерметичность пакеров или трещину цементного моста за Э/К. Недостатком этого способа является то, что для определения гидродинамической связи между забоями пластов необходимо устанавливать, оставлять на некоторое время и извлекать автономные манометры из скважинных камер. Причем на практике очень часто измерительные механизмы этих манометров повреждаются из-за механического удара в момент их установки и извлечения из скважинных камер с помощью канатной техники, что приводит к отрицательному результату исследования.

Известен, в качестве аналога, способ одновременно-раздельной эксплуатации многопластовых скважин (патент РФ на изобретение № 2313659), включающий спуск на колонне труб в нагнетательную или добывающую скважину выше пласта и/или между пластами, по крайней мере, пакеров и регулирующих устройств, позволяющих с устья скважины отсекать пласт с помощью кабеля или импульсной трубки и в реальном времени измерять по кабелю технологические параметры пластов - забойных давлений, температуры и расходов воды по пластам или добываемого флюида из пластов. При реализации этого способа также между каждыми двумя пластами устанавливается традиционно только один пакер. Он позволяет на основе замеров по реальному времени забойных давлений пластов определить герметичность или негерметичность пакеров, а также состояние цементного моста за Э/К между пластами. Этот способ является очень дорогостоящим и на практике трудно реализуем из-за сложности конструкции скважинной установки.

Известна, в качестве прототипа, пакерная система Шарифова для изоляции нерабочего интервала перфорации или негерметичного участка ствола скважины (патент РФ на изобретение № 2387802), включающий спуск ниже проектной глубины насосной установки, на колонне труб двух систем пакеров, по меньшей мере, с верхним разъединителем. В состав каждой системы входит два пакера. При этом в скважине устанавливаются нижняя система пакеров ниже, а верхняя система пакеров, наоборот, выше негерметичного участка Э/К, причем между пакерами каждой системы устанавливается перепускной элемент (узел опрессовки) для возможности прямой опрессовки пакеров путем подачи избыточного давления в колонну труб. Преимуществом этой пакерной системы по сравнению с другими является то, что выше и ниже негерметичности Э/К устанавливаются по два пакера, что позволяет осуществить прямую их опрессовку через перепускные элементы. Однако эта пакерная система не предусматривает, при отсутствии обратного клапана ниже пакеров, проверку их герметичности или негерметичности, так как при этом невозможно создать и поддержать избыточное давление внутри пакеров.

Известен, в качестве прототипа, способ изоляции негерметичного участка эксплуатационной колонны или интервала перфорации неэксплуатируемого пласта скважины (патент РФ на изобретение № 2383713), включающий спуск на колонне труб насосной установки и выше него, по меньшей мере, двух пакеров с перепускным элементом (узлом опрессовки) между ними для возможности их прямой опрессовки. При этом оба пакера в отличии от традиционных установок устанавливаются либо между эксплуатируемым пластом и негерметичным участком Э/К, либо между эксплуатируемыми и неэксплуатируемыми (обводненным) пластами. При этом прямая опрессовка пакеров на герметичность проводится также путем создания избыточного давления в герметичной колонне труб при наличии обратного клапана ниже пакеров, причем при падении избыточного давления принимается, что пакеры негерметичны. Этот способ также не предусматривает определения герметичности и негерметичности пакеров при отсутствии ниже них обратного клапана.

Известен, в качестве прототипа, способ одновременно-раздельной эксплуатации скважины многопластовых месторождений (патент РФ на изобретение № 2380526), включающий спуск в скважину на колонне труб и установку выше пласта и/или между пластами либо двух пакеров и между ними, для их прямой опрессовки, перепускного элемента (узел опрессовки), либо же одного пакера с двумя наборами уплотнительных манжет, между которыми устанавливается перепускной элемент. При этом на глубине пластов, для их регулирования, спускают также скважинные камеры с клапанами-регуляторами, глухими пробками и автономными манометрами. В данном способе опрессовки пакеров проводятся при герметичной колонне труб после их посадки. Для этого в скважинные камеры должны быть установлены глухие пробки, чтобы создать избыточное давление в колонне труб. При опрессовке, если падает избыточное давление, то пакера принимают негерметичными. Этот способ не предусматривает определения герметичности и негерметичности пакерной системы при открытом канале скважинных камер.

Целью изобретения является исследование и определение герметичности или негерметичности пакерной системы или цементного моста за Э/К либо между пластами, либо между пластом и негерметичным интервалом, нагнетательной, пьезометрической, фонтанной, газлифтной и насосной скважины с одним или несколькими пластами.

Технологический результат и экономический эффект от применения способа достигается за счет своевременного выявления негерметичности как подземной компоновки, так и цементного моста за Э/К скважины для дальнейшей ее ликвидации.

При реализации способа спускают в скважину подземную установку согласно по одному из прототипов - патентов РФ № 2387802, № 2383713 и № 2380526. То есть спускают на колонне труб и устанавливают в нагнетательной или пьезометрической, или фонтанной, или газлифтной, или насосной скважине, либо выше интервала пласта и/или между интервалами пластов, либо между интервалами пласта и негерметичности, либо выше и ниже интервалов негерметичности, по крайней мере, одну или несколько пакерных систем, каждая из которых оснащена одним или двумя пакерами и выполнена с двумя наборами уплотнительных манжет, между которыми размещен узел опрессовки.

Цель изобретения достигается тем, что спускают в колонну труб измерительное устройство - автономный расходомер или дебитометр, или же геофизический прибор, и держат его на глубине ниже и выше узла опрессовки пакерной системы и, соответственно, замеряют расход среды - подаваемой жидкости или добываемого флюида, причем, в случае их расхождения за пределы допустимой погрешности измерительного устройства считают пакерную систему негерметичной из-за пропуска среды через ее уплотнительные манжеты, а в противном случае, наоборот, герметичной, при этом, если пакерная система герметична, но в скважине обнаружена гидродинамическая связь между разобщенными интервалами (например, по результатам гидродинамических или геофизических исследований), то причиной возникновения гидродинамической связи принимают негерметичность цементного моста между интервалами за Э/К скважины.

На фигурах 1-5 приводятся установки для реализации способа, в частности на фиг.1 - скважинная установка ОРЭ с многопакерными системами, установленными выше и между интервалами пластов; на фиг.2 - установка ОРЭ, под закачки или добычи, с пакерной системой, установленной между интервалами пластов скважины; на фиг.3 - установка с пакерной системой, установленной выше интервала пласта скважины; на фиг.4 - установка с пакерной системой, установленной над насосом между интервалами продуктивного пласта и негерметичности Э/К или обводненного пласта скважины; на фиг.5 - установка с двухпакерными системами, установленными ниже насоса над и под интервалом негерметичности Э/К скважины.

Способ включает в себя спуск на колонне труб 1 и установку в скважине 2, например, одной 3 (фиг.2, 3, 4) или двух 3 и 4 (фиг.5), или трех 3, 4 и 5 (фиг.1) пакерных систем. В зависимости от категории скважин пакерные системы устанавливаются:

1) либо между интервалами 6, 7 и выше интервала 8 пластов скважины с установкой ОРЭ (фиг.1);

2) либо между интервалами 6 и 7 пластов скважины с установкой ОРЭ (фиг.2);

3) либо выше интервала 6 пласта под ППД или добыче (фиг.3);

4) либо между интервалами 6 и 9, соответственно, пласта и негерметичности Э/К насосной скважины (фиг.4);

4) либо между интервалами 6 и 7, соответственно, нижнего и верхнего пластов насосной скважины (фиг.4);

5) либо выше и ниже интервала 10 негерметичности Э/К насосной скважины (фиг.5);

5) либо выше и ниже интервала 6 нижнего пласта насосной скважины (фиг.5).

Каждая из пакерных систем 3, 4 и 5 оснащена одним или двумя пакерами и выполнена с двумя 11 и 12 наборами манжет, между которыми размещен узел опрессовки 13 (фиг.1-5).

В зависимости от условий эксплуатации, в частности в скважине 2 с установкой ОРЭ (фиг.1), могут быть ниже, выше и/или между пакерными системами 3, 4 и 5 установлены для пластов скважинные камеры 14, 15, 16 и 17 со съемными клапанами или пробками или приборами. Кроме того, над и/или между пакерными системами также могут быть установлены разъединители 18, 19 и 20 любого действия - гидравлического или механического, или механического - аварийного.

При использовании фигуры 4 под технологии ОРЭ с УЭЦН выше пакерной системы 3 устанавливается перепускной элемент 21 для приема флюида из верхнего пласта 7 и направления ее через вспомогательный внутренний канал в приемный модуль УЭЦН.

При реализации способа спускают в колонну труб 1 на кабеле или канате, или проволоке 22 измерительное устройство 23 и держат его ниже, а затем выше каждого узла опрессовки 13 с циркуляционным каналом и, соответственно, замеряют расход среды - подаваемой жидкости или добываемого флюида. При подаче жидкости или добычи флюида давление внутри пакерных систем 3 и/или 4, и/или 5 через циркуляционные каналы узлов опрессовки 13 действует в кольцевые полости 24 и/или 25, и/или 26 скважины 2 между двумя наборами уплотнительных манжет 11 и 12. Если измеренные расходы ниже и выше узлов опрессовки 13 расходятся между собой за пределы допустимой погрешности измерительного устройства 23, то считают исследуемую пакерную систему 3 или 4, или 5 негерметичной из-за пропуска среды через ее уплотнительные манжеты 11 и/или 12, а в противном случае, наоборот, герметичной. Если пакерная система 3 и/или 4, и/или 5 герметична, но в скважине 2 имеется гидродинамическая связь между соответствующими, разобщенными интервалами 6 и 7 или 6 и 9, или 7 и 8, или 7 и 10, или 8 и 9, то принимают причиной возникновения гидродинамической связи негерметичность цементного моста между исследуемыми интервалами за Э/К скважины 2.