способ установки цементного моста в скважине под поглощающим пластом

Формула изобретения

Способ установки цементного моста в скважине под поглощающим пластом, включающий спуск в скважину колонны насосно-компрессорных труб (НКТ), последовательное закачивание в колонну труб цементного раствора и продавочной жидкости, создание избыточного давления, достаточного для продавки продавочной пробки с фиксирующей головкой, отличающийся тем, что перед спуском в скважину на колонне НКТ с нижним торцом устанавливают муфту с двумя рядами радиальных отверстий - с верхними и нижними соответственно - на расстоянии 10-20 м от нижнего торца НКТ, в первоначальном положении два ряда радиальных отверстий муфты изнутри герметично перекрыты втулкой с посадочным седлом, снаружи в средней части втулка имеет кольцевую проточку и радиальные отверстия, втулка зафиксирована срезным элементом и выполнена с возможностью осевого перемещения вниз до упора, спускают колонну НКТ в скважину так, чтобы муфта находилась на 5-15 м ниже интервала нарушения, приготовленный цементный раствор закачивают в колонну НКТ и продавливают при давлении 0,5 МПа продавочной жидкостью через продавочную пробку с фиксирующей головкой в трубное и затрубное пространства, при этом продавочная пробка с фиксирующей головкой фиксируется в посадочном седле под действием давления продавки, происходит разрушение срезного элемента, втулка перемещается вместе с продавочной пробкой вниз до упора, с открытием верхних и нижних отверстий, далее приподнимают колонну НКТ с нижним торцом и устанавливают его выше интервала нарушения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам установки цементных мостов в скважине, и предназначено для установки цементного моста под поглощающим пластом.

Известен способ установки цементного моста в скважине (Блажевич В.А. и др. Справочник мастера по капитальному ремонту скважин. М: «Недра», 1985, с.165), 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 и вымывание излишков цементного раствора.

Недостатком данного способа является то, что после закачки и продавки цементного раствора, в момент, когда вахта капитального ремонта скважин (КРС) открывает устье и устанавливает гидроротор для подъема НКТ на линию срезки, происходит снижение уровня жидкости в затрубном пространстве из-за поглощения ее нарушением. В свою очередь, гидростатическое давление столба жидкости становится в колонне НКТ выше, чем в затрубном пространстве (вследствие превышения уровня жидкости в колонне НКТ по сравнению с уровнем в затрубном пространстве), в результате чего происходит «принудительное» перемещение через башмак цементного раствора наверх с последующим его поглощением интервалом нарушения. При подъеме колонны НКТ до верхней границы цементного моста жидкость, находящаяся в НКТ, свободно вытекает через башмак в оставшийся цементный раствор, разбавляя его частично или полностью по всей высоте, то же происходит при вымывании излишков цементного раствора. Все это приводит к увеличению водоцементного отношения и изменению основных параметров цементного раствора. В результате затвердевший цементный камень имеет низкую прочность или отсутствует вообще, вследствие ухода цементного раствора в зону нарушения.

Наиболее близким техническим решением является способ установки цементного моста в скважине, реализуемый при использовании патрубка с радиальными отверстиями и продавочной пробки с фиксирующей головкой (патент RU № 2435937, МПК Е21В 33/16, опубл. 10.12.2011 г., бюл. № 34). Перед спуском в скважину между колонной НКТ и башмаком устанавливают патрубок с радиальными отверстиями, выше которых патрубок оснащен кольцевой проточкой с кольцевым сужением, а ниже - посадочным седлом меньшего диаметра, чем внутренний диаметр кольцевого сужения. Между цементным раствором и продавочной жидкостью устанавливают продавочную пробку с фиксирующей головкой, которая фиксируется в кольцевой проточке кольцевого сужения после закачки цементного раствора в затрубное пространство. Далее патрубок поднимают на колонне НКТ до верхней границы цементного моста, при этом открываются радиальные каналы патрубка, через которые вымывают излишки цементного раствора.

Недостатком этого способа является то, что после вытеснения цементного раствора из труб нижнее отверстие в трубах перекрывается продавочной пробкой, при этом продавочная жидкость из труб не вытекает, поэтому при подъеме колонны НКТ до верхней границы цементного моста происходит засасывание скважинной жидкости и перемешивание ее с цементным раствором, вследствие чего цементный раствор разбавляется. Далее открываются радиальные каналы патрубка, через которые вымывают излишки цементного раствора. Все это приводит к увеличению водоцементного отношения. В результате затвердевший цементный камень имеет низкую прочность. Таким образом, известный способ имеет низкую эффективность, связанную с низкой прочностью цементного камня.

Техническими задачами предложения являются повышение эффективности установки цементного моста в скважине за счет исключения разбавления цементного раствора продавочной и скважинной жидкостями, а также упрощение способа за счет отсутствия обратной промывки после полного выхода цементного раствора из НКТ.

Технические задачи решаются способом установки цементного моста в скважине под поглощающим пластом, включающим спуск в скважину колонны насосно-компрессорных труб (НКТ), последовательное закачивание в колонну труб цементного раствора и продавочной жидкости, создание избыточного давления, достаточного для про давки продавочной пробки с фиксирующей головкой.

Новым является то, что перед спуском в скважину на колонне НКТ с нижним торцом устанавливают муфту с двумя рядами радиальных отверстий - с верхними и нижними соответственно - на расстоянии 10-20 м от нижнего торца НКТ, в первоначальном положении два ряда радиальных отверстий муфты изнутри герметично перекрыты втулкой с посадочным седлом, снаружи в средней части втулка имеет кольцевую проточку и радиальные отверстия, втулка зафиксирована срезным элементом и выполнена с возможностью осевого перемещения вниз до упора, спускают колонну НКТ в скважину так, чтобы муфта находилась на 5-15 м ниже интервала нарушения, приготовленный цементный раствор закачивают в колонну НКТ и продавливают при давлении 0,5 МПа продавочной жидкостью через продавочную пробку с фиксирующей головкой в трубное и затрубное пространства, при этом продавочная пробка с фиксирующей головкой фиксируется в посадочном седле под действием давления продавки, происходит разрушение срезного элемента, втулка перемещается вместе с продавочной пробкой вниз до упора, с открытием верхних и нижних отверстий, далее приподнимают колонну НКТ с нижним торцом и устанавливают его выше интервала нарушения.

На фиг.1, 2 и 3 продемонстрирована последовательность реализации способа.

Способ реализуют следующим образом. Скважина обсажена эксплуатационной колонной 1. Поинтервальной опрессовкой эксплуатационной колонны 1 (см фиг.1) выявляют интервал нарушения 2 герметичности эксплуатационной колонны 1, после чего определяют его приемистость. Перед спуском в скважину на колонне НКТ 3 с нижним торцом 4 устанавливают муфту 5 с двумя рядами радиальных отверстий - с верхними 6 и нижними 7 соответственно - на расстоянии 10-20 м от нижнего торца 4 НКТ 3. В первоначальном положении два ряда радиальных отверстий - верхние 6 и нижние 7 - муфты 5 изнутри герметично перекрыты втулкой 8 с посадочным седлом 9, снаружи в средней части втулка 8 имеет кольцевую проточку 10 и радиальные отверстия 11. Втулка 8 зафиксирована срезным элементом 12 и выполнена с возможностью осевого перемещения вниз до упора 13. Спускают колонну НКТ 3 в скважину так, чтобы муфта 5 находилась на 5-15 м ниже интервала нарушения 2. Приготовленный цементный раствор 14 (фиг.1, 2) закачивают в колонну НКТ 3 и продавливают при давлении 0,5 МПа продавочной жидкостью 15 через продавочную пробку 16 с фиксирующей головкой 17, по мере продавки цементного раствора 14 происходит перемещение продавочной пробки 16 с фиксирующей головкой 17 по колонне НКТ 3. По мере достижения продавочной пробки 16 с фиксирующей головкой 17 втулки 8 с посадочным седлом 9 цементный раствор 14 практически полностью продавливается в трубное 18 и через нижний торец 4 НКТ 3 в затрубное пространство 19 (фиг.2). Объем цементного раствора 14 определяют расчетным путем из условия заполнения трубного 18 и затрубного 19 пространств от нижнего торца 4 до нижних радиальных отверстий 7 муфты 5 (т.е. закачивают цементный раствор 14 с учетом равновесия столбов цементного раствора 14 в трубном 18 и затрубном 19 пространствах). Объем трубного и затрубного пространств рассчитывают, используя справочные данные (А.Д. Амиров, СТ. Овнатанов и И.Б. Саркисов «Капитальный ремонт нефтяных и газовых скважин», Азнефтеиздат, Баку, 1953, с.216, 218). При этом продавочная пробка с фиксирующей головкой 17 фиксируется в посадочном седле 9 под действием давления продавки 0,5 МПа, происходит разрушение срезного элемента 12, о чем свидетельствует резкое падение давления на манометре насосного агрегата (на фиг. не показано), закачивающего продавочную жидкость 15 в колонну НКТ 3. Втулка 8 (фиг.1) перемещается вместе с продавочной пробкой 16 вниз до упора 13 (фиг.2) с открытием верхних 6 и нижних 7 радиальных отверстий муфты 5 и радиальных отверстий втулки 8 (так как происходит уравновешивание всей гидравлической системы, т.е. цементного раствора 14 под продавочной пробкой 16 и продавочной жидкости 15 над продавочной пробкой 16). Благодаря этому разбавление цементного раствора 14 продавочной жидкостью 15 не происходит.Далее приподнимают и устанавливают выше интервала нарушения 2 (фиг.2, 3) колонну НКТ 3 (с нижним торцом 4) и установленной в ней муфтой 5 с открытыми верхними 6 и нижними 7 радиальными отверстиями и радиальными отверстиями втулки 8. При этом верхние радиальные отверстия 6 уравновешивают гидравлическую систему над продавочной пробкой 16, а нижние радиальные отверстия 7 обеспечивают свободное вытекание цементного раствора 14 из НКТ 3 через нижний торец 4. Таким образом, нижние радиальные отверстия 7 исключают засасывание скважинной жидкости при подъеме НКТ 3. Благодаря этому не происходит разбавление цементного раствора 14 скважинной жидкостью 20, кроме того, отпадает необходимость проведения обратной промывки после полного вытекания цементного раствора 14 (фиг.3) из НКТ 3 при подъеме НКТ 3 с нижним торцом 4 и установленной в ней муфтой 5 с открытыми верхними 6 и нижними 7 радиальными отверстиями вверх, что позволяет сократить расход цементного раствора, ускорить и упростить технологию. Скважину оставляют на время ожидания затвердевания цементного раствора 14 (ОЗЦ) на 24-48 ч. После истечения времени ОЗЦ путем доспуска колонны НКТ 3 определяют наличие и местоположение цементного моста 21.

Пример практического применения способа. Скважина обсажена эксплуатационной колонной 1 диаметром 146 мм (5") и толщиной стенки 10 мм. Поинтервальной опрессовкой эксплуатационной колонны 1 (фиг.1) выявили нарушение 2 в интервале 150-160 м. Приемистость интервала нарушения - 380 м³/сут при давлении 3 МПа. При реализации способа перед спуском в скважину (фиг.1) на колонне НКТ 3 диаметром 73 мм (2'/2") и толщиной стенки 5,5 мм с нижним торцом 4 установили муфту 5 с двумя рядами радиальных отверстий - с верхними 6 и нижними 7 соответственно - на расстоянии 20 м от нижнего торца 4 НКТ 3. В первоначальном положении два ряда радиальных отверстий - верхние 6 и нижние 7 - муфты 5 изнутри герметично перекрыли втулкой 8 с посадочным седлом 9, снаружи в средней части втулка имеет кольцевую проточку 10 и радиальные отверстия 11. Втулку 8 зафиксировали срезным элементом 12 и выполнили с возможностью осевого перемещения вниз до упора 13. Спустили колонну НКТ 3 ниже интервала нарушения 2 на глубину 185 м. Приготовленный цементный раствор 14 (фиг.1, 2) закачивали в колонну НКТ 3 в объеме 226,8 л при В/Ц=0,5 с плотностью 1850 кг/м³ и продавливали при давлении 0,5 МПа продавочной жидкостью 15 через продавочную пробку 16 с фиксирующей головкой 17, по мере продавки цементного раствора 14 происходило перемещение продавочной пробки 16 с фиксирующей головкой 17 по колонне НКТ 3. По мере достижения продавочной пробки 16 с фиксирующей головкой 17 втулки 8 с посадочным седлом 9 цементный раствор 14 практически полностью продавливается в трубное 18 и через нижний торец 4 НКТ 3 в затрубное 19 пространства (фиг.2). При этом продавочная пробка 16 с фиксирующей головкой 17 фиксируется в посадочном седле 9 под действием давления продавки 0,5 МПа, происходит разрушение срезного элемента 12, о чем свидетельствует резкое падение давления на манометре насосного агрегата (на фиг.не показано), закачивающего продавочную жидкость 15 в колонну НКТ 3. Втулка 8 переместилась вместе с продавочной пробкой 16 вниз до упора 13 (фиг.2) с открытием верхних 6 и нижних 7 радиальных отверстий муфты 5 и радиальных отверстий втулки 8 (так как произошло уравновешивание всей гидравлической системы, т.е. цементного раствора 14 под продавочной пробкой 16 и продавочной жидкости 15 над продавочной пробкой 16). Далее приподняли колонну НКТ 3 с нижним торцом 4 и установили его на глубину 140 м (фиг.2, 3). Скважину закрыли на время ожидания затвердевания цементного раствора 14 (ОЗЦ) на 48 ч. После истечения времени ОЗЦ путем доспуска колонны НКТ 3 определили наличие цементного моста 21 на глубине 166 м.

Таким образом, применение предлагаемого способа позволяет сохранить основные параметры цементного раствора за счет исключения разбавления цементного раствора продавочной и скважинной жидкостями в процессе продавливания и при подъеме муфты с открытыми верхними и нижними боковыми отверстиями, кроме того, отпадает необходимость проведения обратной промывки, что позволяет сократить расход цементного раствора, ускорить и упростить технологию.