Способ испытания обсадных колонн газовых скважин на газогерметичность

 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для испытания обсадных колонн газовых и нефтяных скважин на герметичность после бурения при освоении и ремонтно-изоляционных работах. Сущность изобретения заключается в том, что при опущенных до забоя скважины насосно-компрессорных или бурильных трубах, после замены бурового раствора на техническую воду, компрессором плавно поднимают давление в затрубном пространстве закачкой воздуха при изливе вытесняемой воды в мерную емкость до давления опрессовки обсадной колонны, наблюдая за изменением давления в затрубном пространстве и уровня в мерной емкости в течение 12 ч, затем стравливают давление и прослеживают изменение уровня глубинными приборами через каждые 2 ч. Изобретение позволяет повысить уровень контроля дефектов в колонне из-за высокой проникающей способности газа. 2 ил.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для испытания обсадных колонн газовых, газоконденсатных и нефтяных скважин на герметичность после бурения при освоении и ремонтно-изоляционных работах.

За прототип приняты используемые в настоящее время способы испытания обсадных колонн газовых и нефтяных скважин на герметичность в соответствии со справочником А.Е. Сарояна "Трубы нефтяного сортамента", 1987, стр. 284-286. Согласно справочнику способы включают спуск бурильных труб до искусственного забоя зацементированной обсадной колонны скважины, замену бурового раствора на техническую воду. Предусмотрено испытание водой на избыточное давление или снижением уровня воды компрессором колонн ответственных скважин; приустьевая часть колонны до 50 м испытывается воздухом.

Однако в процессе эксплуатации газовых скважин на месторождениях севера Тюменской области установлено, что на многих скважинах имеются межпластовые перетоки по негерметичному зацементированному заколонному и межколонному пространству, и в более чем 50% газовых скважин между кондуктором и обсадной колонной выявлены межколонные газопроявления.

Одной из причин появления негерметичности цементного кольца за обсадной колонной является образование микротрещин в камне, возникающих при опрессовке высоким избыточным давлением технической жидкостью по всей протяженности колонны от забоя до устья.

Для выявления причин негерметичности затрубного пространства газовых скважин на кафедре бурения РГУ им. И.М. Губкина выполнены расчеты и проведены лабораторные эксперименты с целью выявления величины повышенного внутреннего давления в обсадных трубах, при котором образуются трещины в цементном кольце. Выяснилось, что сформированное цементное кольцо разрушается при избыточном давлении 5-6 МПа, в то время, как по действующей инструкции допускается превышение около 12,6 МПа для сеноманских и 30 МПа для неокомских скважин на всем протяжении зацементированной эксплутационной колонны от устья до забоя при опрессовке водой, что является основной причиной нарушения герметичности цементного кольца и межколонных газопроявлений.

Предлагаемый способ испытания позволяет избежать вышеуказанных проблем, повысить точность и полноту испытания.

Это достигается тем, что в предлагаемом способе испытания обсадных колонн газовых скважин на газогерметичность, включающем спуск бурильных труб до искусственного забоя зацементированной обсадной колонны, замену бурового раствора на техническую воду, опрессовку производят столбом газообразного агента, проникающая способность которого через негерметичности в колонне существенно выше, чем у любой жидкости, плавным поднятием давления в затрубном пространстве до давления испытания колонны на герметичность с помощью компрессора при изливе воды по бурильным трубам в мерную емкость, наблюдают за изменением объема воды в мерной емкости и давления в затрубном пространстве в течение 12 ч в репрессионном режиме, затем стравливают давление в затрубном пространстве до атмосферного и прослеживают изменение сниженного уровня жидкости в трубах глубинными приборами в депрессионном режиме через каждые 2 ч.

На фиг. 1 и 2 показано распределение давлений в эксплутационной колонне сеноманской и неокомской скважин, где 1 - распределение давления столба газа по глубине в освоенной скважине; 2 - минимальное давление, которое необходимо создать для проверки герметичности обсадной колонны; 3 - распределение внутреннего давления в обсадной колонне при опрессовке водой согласно инструкции; 4 - распределение гидростатического давления, при котором в скважине происходит затвердевание тампонажного камня после цементирования; 5- распределение внутреннего избыточного давления в обсадной колонне, выше которого может происходить разрушение цементного кольца за колонной.

Способ осуществляют следующим образом.

Cпускают бурильные или насосно-компрессорные трубы до искусственного забоя в зацементированной обсадной колонне; заменяют буровой раствор на техническую воду; последнюю плавно выдавливают из затрубного пространства газообразным агентом по бурильным или насосно-компрессорным трубам в мерную емкость; нагнетание газа от компрессора или из соседней эксплуатационной скважины продолжается до поднятия давления в затрубном пространстве до давления испытания колонны на герметичность; наблюдают за изменением объема воды в мерной емкости и давления в затрубном пространстве в течение 12 ч в репрессионном режиме; уменьшают давление в затрубном пространстве до атмосферного; прослеживают изменение сниженного уровня жидкости в трубах через каждые 2 ч.

Из фиг. 1 и 2 видно, что при опрессовке обсадных колонн технической водой создается внутреннее избыточное давление, которое превышает гидростатическое давление за колонной на давление опрессовки (128 атм в сеноманских и 290 атм в неокомских скважинах Заполярного ГНКМ) по всей протяженности колонны от забоя до устья. Образование микротрещин в цементном кольце и, как следствие, межколонных газопроявлений происходит при избыточном давлении в колонне 50-70 атм, по данным кафедры бурения РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина.

Таким образом, при опрессовке заявленным способом столбом газообразного агента внутреннее избыточное давление по стволу скважины распределяется в соответствии с линией 2 и ниже точки пересечения линии 2 с линией 5 образование микротрещин, и разрушения цементного кольца не происходит.

Формула изобретения

Способ испытания обсадных колонн газовых скважин на газогерметичность, включающий спуск бурильных труб до искусственного забоя зацементированной обсадной колонны газовой скважины, замену бурового раствора на техническую воду, отличающийся тем, что опрессовку производят столбом газообразного агента, проникающая способность которого через негерметичности в колонне существенно выше, чем у любой жидкости, плавным поднятием давления в затрубном пространстве до давления испытания колонны на герметичность с помощью воздушного компрессора при изливе воды по бурильным трубам в мерную емкость, наблюдая за изменением объема воды в мерной емкости и давления в затрубном пространстве в течение 12 ч в репрессионном режиме, затем стравливают давление в затрубном пространстве до атмосферного и прослеживают изменение сниженного уровня жидкости в трубах глубинными приборами в депрессионном режиме через каждые 2 ч.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2