Способ установки моста для герметизации забоя скважины

Изобретение относится к области строительства и ремонта скважин. Обеспечивает повышение эффективности герметизации забоя скважины. Способ включает доставку тампонажного материала на забой скважины в контейнере по столбу жидкости, разрушение целостности контейнера и отверждение тампонажного материала при взаимодействии со скважинной жидкостью на водной основе с образованием моста. При этом используют контейнер со сквозными отверстиями. В сквозные отверстия устанавливают временные пробки, обеспечивающие герметичность контейнера. Определяют вес контейнера в зависимости от объема контейнера, плотности скважинной жидкости, обеспечивающего его погружение на забой скважины. Разрушение целостности контейнера осуществляют растворением заполняющей отверстия в контейнере временных пробок скважинной жидкостью. В качестве временных пробок используют соли поливалентных металлов. В качестве тампонажного материала используются реагент или состав, отверждение которого происходит в течение короткого интервала времени с многократным увеличением объема.

 

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к строительству и ремонту скважин, и может быть использовано для герметизации забоя обсаженной скважины и временного отключения пластов.

Известна желонка для установки цементного моста на заданном интервале скважины [патент РФ №2268349, Е21В 27/02, БИ №2, 2006 г.]. Желонка спускается в скважину на канате и обеспечивает установку цементных мостов независимо от столба жидкости над желонкой.

Недостатком способа установки мостов с использованием желонки является то, что для спуска желонки на канате необходимо использование специальной техники, которая отсутствует на многих предприятиях, связанных с ремонтом скважин.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому (прототипом) является способ изоляции поглощающих пластов в скважине, включающий доставку тампонажного материала на забой скважины в контейнере по столбу жидкости, разрушение целостности контейнера и отверждение тампонажного материала при взаимодействии со скважинной жидкостью на водной основе с образованием моста [патент РФ №2179229, Е21В 33/13, БИ №4, 2002 г.].

Недостатком известного способа является то, что в процессе остановки закачки (выдержки тампонажного раствора на время потери подвижности) происходит разбавление тампонажного раствора пластовой водой, в результате нарушается первоначальная концентрация раствора и, как следствие, ухудшается устойчивость образующегося изолирующего барьера, снижается прочность тампонажного камня, что не обеспечивает надежную изоляцию пласта и указывает на локальный характер действия данного способа. Кроме того, этот способ трудоемкий, связан с большими затратами времени, увеличивающими продолжительность ремонтно-изоляционных работ, и для его осуществления необходимо использование бурильных труб.

Технической задачей заявляемого способа является повышение эффективности герметизации забоя обсаженной скважины установкой моста и временного отключения продуктивных пластов за счет сокращения времени отверждения тампонажного материала с многократным увеличением объема, что обеспечивает непрерывность выполнения последующих технологических операций, снижает продолжительность ремонтно-изоляционных работ и трудоемкость.

Задача решается способом установки моста для герметизации забоя скважины, включающим доставку тампонажного материала на забой скважины в контейнере по столбу жидкости, разрушение целостности контейнера и отверждение тампонажного материала при взаимодействии со скважинной жидкостью на водной основе с образованием моста.

Новым является то, что используют контейнер со сквозными отверстиями, в указанные отверстия устанавливают временные пробки, обеспечивающие герметичность контейнера, определяют вес контейнера в зависимости от объема контейнера, плотности скважинной жидкости, обеспечивающего его погружение на забой скважины:

P_к>V_к·ρ_сж,

где P_к - вес контейнера;

V_к - объем контейнера;

ρ_сж - плотность скважинной жидкости,

разрушение целостности контейнера осуществляют растворением заполняющих отверстия в контейнере временных пробок скважинной жидкостью, в качестве временных пробок используют хорошо растворимые в скважинной жидкости соли поливалентных металлов, а в качестве тампонажного материала используется реагент или состав, отверждение которого происходит в течение короткого интервала времени с многократным увеличением объема.

Сущность предлагаемого способа заключается в герметизации забоя обсаженной скважины мостом из тампонажного материала, отверждающегося с многократным увеличением объема при взаимодействии со скважинной жидкостью на водной основе любой минерализации. В качестве тампонажного материала можно использовать уретановый форполимер или состав на основе модифицированной негашеной извести, смесь известковую для горных и буровых работ (СИГБ) и др. Тампонажный материал доставляется на забой скважин в контейнере, который сбрасывают с устья в ствол скважины, заполненный скважинной жидкостью.

Контейнер имеет сквозные отверстия, в указанные отверстия устанавливают временные пробки, обеспечивающие герметичность контейнера.

Контейнер может быть изготовлен из плотного картона, пластика или подобных материалов. Вес контейнера с тампонажным составом определяется с соблюдением условия его погружения на забой в скважинной жидкости:

P_к>V_к·ρ_сж,

где P_к - вес контейнера;

V_к - объем контейнера;

ρ_сж - плотность скважинной жидкости.

В качестве временной водорастворимой пробки используются соли поливалентных металлов: хлорид кальция, магния и др.

Если скважинная жидкость имеет высокую плотность, то контейнер с тампонажным материалом утяжеляют грузом из легкоразбуриваемого материала. Размеры контейнера определяются из условия его свободного прохождения по стволу скважины и вмещения тампонажного материала в количестве, достаточном для образования в стволе скважины моста требуемой высоты. Если объема тампонажного материала, вмещающегося в контейнер, недостаточно для образования моста требуемой высоты, то в скважину поочередно сбрасываются два и более контейнеров. После погружения на забой контейнера с тампонажным материалом находящаяся в скважине жидкость на водной основе растворяет водорастворимую пробку, которой загерметизированы отверстия. После разгерметизации отверстий происходит взаимодействие скважинной жидкости на водной основе с тампонажным материалом и отверждение последнего. Реакция отверждения уретановых форполимеров характеризуется большой скоростью, время начала отверждения 20-300 с, и для ее протекания достаточно незначительного количества скважинной жидкости. Образующаяся при отверждении тампонажная масса разрушает контейнер и формирует в стволе скважины мост, герметизирующий забой скважины, объем которого многократно превосходит объем исходного тампонажного материала. Образующаяся при отверждении тампонажная масса обладает высокой адгезией к металлу, сохраняет свои прочностные свойства под воздействием пластовых жидкостей, таких как нефть и пластовая вода различной степени минерализации, а также в ацетоне, концентрированных и разбавленных растворах соляной, азотной и нитрилотриметилфосфоновой кислот. Если мост, образовавшийся в результате отверждения форполимера, имеет слишком большую высоту, то он может быть легко разбурен до требуемой глубины. В случае, если зумпф скважины имеет небольшую глубину, предлагаемый способ может быть применен для временного отключения пластов. В этом случае при возникновении необходимости мост из отвержденного форполимера в интервале эксплуатационного фильтра может быть растворен муравьиной кислотой.

Анализ патентной и научно-технической литературы позволил сделать вывод об отсутствии технических решений, содержащих существенные признаки заявленного способа, выполняющих аналогичную задачу, поэтому можно констатировать соответствие заявляемого способа критерию «новизна» и «изобретательский уровень».

Пример осуществления способа.

Нефтедобывающая скважина, обсаженная эксплуатационной колонной с условным диаметром 168 мм, с интервалом эксплуатационного фильтра 990-1000 м и текущим забоем 1050 м, по результатам геофизических исследований обводнена в результате негерметичности забоя. Принято решение о герметизации забоя установкой моста. Уточняют плотность скважинной жидкости. Бригадой капитального ремонта скважин производится подъем глубинного насосного оборудования и промывается забой скважины.

Определяют вес контейнера в зависимости от объема контейнера, плотности скважинной жидкости, обеспечивающего его погружение на забой скважины:

P_к>V_к·ρ_сж,

где P_к - вес контейнера равен 20 кг,

V_K - объем контейнера,

ρ_сж - плотность скважинной жидкости.

При высоте контейнера 1 м и диаметром 130 мм объем контейнера составляет 0,013 м³. Плотность скважинной жидкости 1160 кг/м³.

20 кг > 0,013 м³ · 1160 кг/м³

20 кг > 15,4 кг

Условия неравенства соблюдены, что обеспечивает погружение контейнера на забой скважины.

В эксплуатационную колонну сбрасываются два контейнера высотой 1,0 м и диаметром 130 мм со сквозными отверстиями, загерметизированными временными пробками из концентрированного раствора хлористого кальция. В качестве тампонажного материала используется уретановый форполимер под торговой маркой Hycel-OHlA (Япония) с плотностью 1080 кг/м³. Контейнеры погружаются на забой по столбу скважинной жидкости, находящейся в статическом состоянии. Скважинная жидкость растворяет хлористый кальций в отверстиях и взаимодействует с тампонажным материалом, в результате чего формируется увеличивающаяся в объеме тампонажная масса за 200 с, разрушающая контейнер, и на забое скважины образуется мост.

Таким образом, в данном предложении достигается результат - повышение эффективности герметизации забоя обсаженной скважины установкой моста и временного отключения продуктивных пластов за счет сокращения времени отверждения тампонажного раствора с многократным увеличением объема, что обеспечивает непрерывность выполнения последующих технологических операций, снижается продолжительность ремонтно-изоляционных работ и трудоемкость.

Способ установки моста для герметизации забоя скважины, включающий доставку тампонажного материала на забой скважины в контейнере по столбу жидкости, разрушение целостности контейнера и отверждение тампонажного материала при взаимодействии со скважинной жидкостью на водной основе с образованием моста, отличающийся тем, что используют контейнер со сквозными отверстиями, в указанные отверстия устанавливают временные пробки, обеспечивающие герметичность контейнера, определяют вес контейнера в зависимости от объема контейнера, плотности скважинной жидкости, обеспечивающего его погружение на забой скважины:

P_к>V_к·ρ_сж,

где P_к - вес контейнера;

V_к - объем контейнера;

ρ_сж - плотность скважинной жидкости,

разрушение целостности контейнера осуществляют растворением заполняющей отверстия в контейнере временных пробок скважинной жидкостью, в качестве временных пробок используют хорошо растворимые в скважинной жидкости соли поливалентных металлов, а в качестве тампонажного материала используются реагент или состав, отверждение которого происходит в течение короткого интервала времени с многократным увеличением объема.