Способ предупреждения смятия обсадных колонн скважин в интервалах пластической деформации солей

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и предназначено для обеспечения устойчивости обсадных колонн скважин в хемогенных отложениях. Обеспечивает высокую надежность устойчивости обсадных колонн. Сущность изобретения: при строительстве глубоких поисково-разведочных скважин производят снятие напряжения обсадных колонн, создаваемого боковым горным давлением со стороны массива солей. Для этого в обсадной колонне сверлящим перфоратором создают систему отверстий в нижней части массива солей - подошве и верхней части массива солей - кровле. Растворяют соли потоком пресной буровой жидкости, циркулирующим через систему отверстий в обсадной колонне из подошвы в кровлю. Пресную буровую жидкость подают через насосно-компрессорные трубы с разделительным пакером. Растворение массива солей и снятие напряжений колонны подтверждают фактом снижения температуры относительно фоновой по данным термометрии и акустической цементометрии. Затем через систему отверстий герметизируют заколонное пространство закачкой цемента.

 

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и предназначено для обеспечения устойчивости обсадных колонн скважин в хемогенных отложениях.

Известен способ предупреждения смятия обсадных колонн скважин в зоне пластических деформаций солей [1], который заключается в установке труб большой толщины и с использованием высокопрочных марок стали в компоновке обсадных технических колонн против опасных участков.

Из анализа результатов проводки и крепления ряда скважин в условиях развитой соляно-купольной тектоники на юге Оренбургской области установлено, что этот способ не гарантирует сохранности труб при пластическом течении соли.

Известен также способ предупреждения смятия обсадных колонн скважин при сооружении подземных резервуаров в хемогенных отложениях [2], предусматривающий герметизацию заколонного пространства в их кровле и подошве и сброс избыточного давления с внешней стороны обсадных труб через специальные отверстия с системой разгрузочных клапанов.

Недостатком данного способа является его трудоемкость, так как усложняет технологию крепления скважин. В условиях протяженных интервалов залегания солевых отложений и при наличии в разрезе нескольких интервалов пластической деформации соли этот способ практически не осуществим.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ предупреждения смятия обсадных колонн в соленосных отложениях путем герметизации заколонного пространства путем ступенчатого цементирования и сброса избыточного давления из заколонного пространства через отверстия, создаваемые путем перфорации [3].

Недостатком данного способа является сложность обеспечения технологии ступенчатого цементирования в достаточно протяженных интервалах залегания соленосных пород. Для мощного залегания соли в условиях куполов с наличием нескольких потенциально опасных зон этот способ практически не осуществим. Создание разгрузочных отверстий путем перфорации обсадной колонны имеет побочный отрицательный эффект, так как образующаяся интенсивная импульсная ударная волна через обсадную колонну и заколонное пространство передается на стенки скважины, вызывая дополнительные сдвиговые деформации соляных пород, и вызывает разрушение цементного камня за колонной, тем самым снижает несущую способность цементной оболочки (А.А.Мамедов "Предотвращение нарушений обсадных колонн" Недра. М., 1990 г., стр.68-79).

При строительстве глубоких поисково-разведочных скважин на нефть и газ острой проблемой является сохранение целостности обсадных колонн, перекрывающих мощные толщи хемогенных отложений при дальнейшей проводке скважин до проектной глубины. На ряде нефтегазовых месторождений юга Оренбургской области соленосный массив имеет изменчивую мощность залегания от нескольких сот метров при моноклинальном залегании до 5000 метров в куполе. Механически неустойчивыми являются калийсодержащие соли (сильвинит, карналит, бишофит), как наиболее пластичные и растворимые и которых в разрезе скважины может быть несколько интервалов. С целью дальнейшей безаварийной проводки скважины возникает вопрос принятия эффективных технологических мероприятий по разгрузке зон повышенных напряжений. По ряду скважин (около семи скважин) были выполнены работы по разгрузке зон напряжений обсадных колонн через технологические отверстия, выполненные с применением кумулятивных перфораторов. Перфорация колонны выполнялась с применением различных типов и различной плотностью прострела. Однако желаемых результатов разгрузки колонны достигнуто не было - деформация колонны продолжала иметь место.

Целью изобретения является предупреждение деформации обсадных колонн против интервалов текучих солевых пород при строительстве глубоких поисково-разведочных скважин.

Сущность предлагаемого способа предупреждения смятия обсадных колонн скважин в интервалах пластической деформации солей, согласно которому при строительстве глубоких поисково-разведочных скважин производят снятие напряжения обсадных колонн, создаваемого боковым горным давлением со стороны массива солей, заключается в следующем. В обсадной колонне сверлящим перфоратором создают систему отверстий в нижней части массива солей - подошве и верхней части массива солей - кровле, растворяют соли потоком пресной буровой жидкости, циркулирующим через систему отверстий в обсадной колонне из подошвы в кровлю, который подают через насосно-компрессорные трубы с разделительным пакером, при этом растворение массива солей и снятие напряжений колонны подтверждают фактом снижения температуры относительно фоновой по данным термометрии и акустической цементометрии, затем через систему отверстий герметизируют заколонное пространство закачкой цемента.

Отличительным признаком является выполнение отверстий в стенках колонны исключительно с применением щадящих систем, не вызывающих импульсного гидродинамического воздействия на цементное окружение и соляной массив за счет возникающей ударной волны. Ранее для цели разгрузки колонн от действия горного давления это обстоятельство не учитывалось и такие системы создания отверстий не применялись. По предлагаемому способу отверстия выполняют с применением щадящих систем создания отверстий в колонне, например с применением сверлящих перфораторов типа ПС-112 (разработка ОАО НПП "ВНИИГИС", г.Октябрьский, респ.Башкортостан). В ряде скважин нефтегазовых месторождений Оренбургской области с применением этих систем были выполнены отверстия в обсадных колоннах без вызова изменений технического состояния заколонного пространства и горного массива. Предлагаемый способ позволяет осуществить разгрузку колонны выборочно в нескольких отдельных интервалах без применения дополнительных сложных технологий цементирования скважины. Данный способ обеспечивает надежные результаты разгрузки колонны при различных технологиях цементирования скважины. Через систему отверстий в кровле и подошве опасных участков создается циркуляция пресной буровой жидкости закачкой в нижние отверстия через насосно-компрессорные трубы с использованием разделительного пакера, устанавливаемого между отверстиями в кровельном и подошвенном участках обрабатываемого интервала. Контроль за процессом размыва соли и результатами снятия напряжения колонны осуществляется по данным термометрии и акустической цементометрии. Отличительной особенностью этого способа является возможность обработки нескольких отдельных участков в солевом массиве без импульсного гидродинамического воздействия на окружающее заколонное пространство и горную породу. При достижении поставленной цели по разгрузке колонны и окончании бурения скважины заколонное пространство герметизируется закачкой цемента через эти отверстия.

Возможность осуществления, точность и достоверность результатов способа разгрузки обсадной колонны в интервалах пластической деформации соли по данному способу подтверждаются практической реализацией при исследовании скважины 30 Песчаной площади, расположенной в зоне развитой соляной тектоники на юге Оренбургской области. Против выделенных в разрезе в процессе бурения произведен размыв соли через отверстия, выполненные в кровле и подошве выявленных неустойчивых участков. Факт растворения соли подтверждается снижением температуры по контрольному замеру относительно фонового. Снижение механического контакта обсадной колонны с окружающим внешним пространством свидетельствует о снижении нагрузки.

Экономическая эффективность предлагаемого способа заключается в высокой надежности конечных результатов обеспечения устойчивости обсадных колонн в солевом массиве, а также в простоте и низкой трудоемкости реализации.

Источники информации

1. SU №1224400 А, кл. Е 21 В 47/00, 17/00, 1986.

2. RU №2125533 С1, кл. В 65 G 5/00, 1999.

3. «Бурение и крепление скважин в хемогенных отложениях», А.А. Ананьев и др., Тем. НТО обз. Серия «Бурение» - М., ВНИИОЭНГ, 1972, с.124.

Способ предупреждения смятия обсадных колонн скважин в интервалах пластической деформации солей, характеризующийся тем, что при строительстве глубоких поисково-разведочных скважин производят снятие напряжения обсадных колонн, создаваемого боковым горным давлением со стороны массива солей, для чего в обсадной колонне сверлящим перфоратором создают систему отверстий в нижней части массива солей - подошве и верхней части массива солей - кровле, растворяют соли потоком пресной буровой жидкости, циркулирующим через систему отверстий в обсадной колонне из подошвы в кровлю, который подают через насосно-компрессорные трубы с разделительным пакером, при этом растворение массива солей и снятие напряжений колонны подтверждают фактом снижения температуры относительно фоновой по данным термометрии и акустической цементометрии, затем через систему отверстий герметизируют заколонное пространство закачкой цемента.