Способ ликвидации заколонных перетоков
Владельцы патента RU 2542014:
Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина (RU)
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к способам капитального ремонта скважин. Способ включает расширение обсадной колонны в каждом интервале перетоков за пределы упругих деформаций до устранения зазоров между колонной и цементом, а также между цементом и породой. Расширение осуществляют устройством, снабженным роликами в качестве рабочих элементов, которое спускают на колонне бурильных труб до верхней отметки интервала необходимого расширения выше существующего или предварительно выполненного интервала перфорации, после чего вращением устройства с одновременной подачей вниз и закачкой жидкости, под действием которой ролики выходят в рабочее положение, воздействуя на внутреннюю поверхность обсадной колонны, расширяют ее методом развальцовывания на всем интервале перетока или на нескольких отдельных участках. При развальцовке создают избыточное напряжение на стенки обсадной колонны для дополнительного упрочнения заколонного цемента уплотнением его по толщине, при этом диаметр развальцевателя в рабочем положении выбирают на 4-8,5% больше внутреннего диаметра обсадной колонны до ее расширения. Ускоряется процесс ремонта, уменьшается количество операций. 3 ил.
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к способам капитального ремонта скважин.
Известен способ герметизации заколонных перетоков, осуществляемый устройством для герметизации заколонных перетоков (патент RU №2287664, МПК E21B 33/13, опубл. в бюл. №32 от 20.11.2006), включающий установку устройства в интервале расширения, создание избыточного давления в цилиндрах гидравлического привода с выводом из него клинового конуса, расширяющего гладкие или с поперечными выступами плашки, давящие на стенки скважины, с их расширением за пределы пластической деформации и ликвидацией заколонных перетоков.
Недостатком этого способа является то, что при использовании плашек с поперечными выступами с нагрузками, превышающими усилие пластической деформации, возможны с вероятностью 50% (каждая вторая установка) несанкционированное вскрытие обсадной колонны и возникновение внутрискважинных перетоков жидкости, то есть аварийная ситуация.
Наиболее близким по технической сущности является способ устранения заколонных перетоков (патент SU №1813873, МПК E21B 33/13, опубл. в бюл. №17 от 07.05.1993), включающий герметизацию каналов перетоков, при этом с целью упрощения технологии работ обсадную колонну в интервале перетоков или на отдельных участках расширяют за пределы упругих деформаций.
Недостатком данного способа является то, что гидравлический якорь в этом применении не создает полного кольцевого расширения, что приводит к низкой эффективности герметизации заколонных перетоков.
Также недостатками обоих способов являются:
- необходимость осуществления большого количества циклов установки перемещения, вращения устройства и местного последующего расширения в протяженном и сплошном интервале для устранения заколонных перетоков, что приводит к увеличению времени ремонта и, как следствие, к высоким материальным затратам;
- необходимость повышения давления до очень высоких значений (до 100 МПа), что требует применения специального оборудования и инструмента, а это связано со значительным удорожанием применения способа;
- невозможность расширения труб свыше 4% (по диаметру) для устранения заколонных перетоков, происходящих непосредственно по цементу, так как жидкость, находящаяся в трещинах и порах цемента, практически несжимаема.
Техническими задачами предложения являются гарантированное исключение заколонных перетоков за счет уплотнения заколонного цемента с расширением по внутреннему диаметру на 4-8,5%, снижение материальных затрат при расширении обсадной колонны труб за счет использования для этого вальцевания и, как следствие, применения меньших давлений и количества установок расширяющегося элемента.
Технические задачи решаются способом ликвидации заколонных перетоков, включающим расширение обсадной колонны в каждом интервале перетоков за пределы упругих деформаций до устранения зазоров между обсадной колонной и цементом, а также между цементом и породой.
Новым является то, что расширение обсадной колонны осуществляют устройством, снабженным роликами в качестве рабочих элементов, которое спускают на колонне бурильных труб до верхней отметки интервала необходимого расширения выше существующего или предварительно выполненного интервала перфорации, после чего вращением устройства с одновременной подачей вниз и закачкой жидкости, под действием которой ролики выходят в рабочее положение, воздействуя на внутреннюю поверхность обсадной колонны, расширяют ее методом развальцовывания на всем интервале перетока или на нескольких отдельных участках, причем при развальцовке создают избыточное напряжение на стенки обсадной колонны для дополнительного упрочнения заколонного цемента уплотнением его по толщине, при этом диаметр развальцевателя в рабочем положении выбирают на 4-8,5% больше внутреннего диаметра обсадной колонны до ее расширения.
На фиг.1 показан переток между цементным кольцом и породой скважины; на фиг.2 - переток между обсадной колонной и цементным кольцом, на фиг.3 - расширение обсадной колонны развальцевателем для устранения перетоков.
Способ осуществляют в следующей последовательности.
Перед проведением ремонтных работ в скважине 1 (фиг.1) выполняют геофизические исследования с целью установления интервала перетоков 2 между цементным кольцом 3 и породой 4 и/или между обсадной колонной 5 (фиг.2) и цементным кольцом 3, а также плотности заколонного цемента (плотность цемента составляет 1,6-1,8 кг/см3, а плотность пластовой жидкости в порах и трещинах цемента - 0,88-1,2 кг/см3) в цементном кольце 3 и расположения и наличия участков нарушений и перфораций в обсадной колонне 5 (фиг.2). В ходе исследований также определяют, на какое расширение относительно внутреннего диаметра обсадной колонны 5 настраивать устройство 6 (фиг.3) - от 4 до 8,5%. Чем меньше плотность цемента в цементном кольце 3 (фиг.1), тем на большее расширение настраивают устройство 6. Практические исследования показали, что расширение более чем на 4% приводит к уплотнению заколонного цемента, а на 8,5% гарантированно исключает заколонные перетоки как между цементным кольцом 3 и породой 4 и/или между обсадной колонной 5 (фиг.2) и цементным кольцом 3, так и непосредственно по цементу даже при минимальной возможной низкой плотности цемента в цементном кольце 3 (фиг.1). Определив интервалы заколонных перетоков, производят перфорацию 7 (фиг.3) обсадной колонны 5 в нижней части интервала расширения при отсутствии там существующих интервалов перфорации 7. Устройство 6, снабженное роликами 8 в качестве рабочих элементов, спускают на колонне бурильных труб 9 до верхней отметки 10 интервала необходимого расширения 11 выше интервала 7. Вращением устройства 6 с одновременной подачей вниз бурильных труб 9 и закачкой жидкости (при давлении не более 3 МПа) по ним, под действием которой ролики 8 выходят в рабочее положение и, воздействуя на внутреннюю поверхность обсадной колонны 5, расширяют ее методом развальцовывания за пределы упругих деформаций на 4-8,5% относительно внутреннего диаметра обсадной колонны 5 на всем интервале перетока 2 или на нескольких отдельных участках до устранения зазоров между обсадной колонной 5 и цементным кольцом 3 (фиг.2), между цементным кольцом 3 и породой 4 (фиг.1), а также за счет уплотнения цемента в цементном кольце 3 (фиг.2) по толщине, устраняя в нем поры и трещины. При этом жидкость из затрубного пространства и из пор и трещин цемента в цементном кольце 3 выгоняется через интервалы 7 (фиг.3) внутрь обсадной колонны 5 (фиг.1) или в расположенный ниже водяной пласт (на фиг. не показан), не препятствуя расширению обсадной трубы 5 на необходимую величину 4-8,5%. Исследования показали, что после такого расширения заколонные перетоки были практически полностью исключены.
Для дальнейшей эксплуатации скважины 1 (фиг.1) интервалы 7 (фиг.3) перфорации или нарушений в обсадной колонне 5 при необходимости перекрываются пластырями (например, расширяемыми патрубками, гофрированными трубами или проходными пакерами) при использовании продуктивных пластов ниже интервала(ов) расширения 11 или отсекаются (например, глухими пакерами или пакерами-пробками) при использовании продуктивных пластов выше интервала(ов) расширения 11.
Предлагаемый способ позволяет ликвидировать заколонные перетоки, в том числе и по заколонному цементу, за счет расширения обсадной колонны на 4-8,5% относительно внутреннего диаметра, а также снизить материальные затраты и ускорить процесс ремонта скважины за счет меньших нагрузок и давлений, а также количества операций - по одной на каждый интервал расширения.
Способ ликвидации заколонных перетоков, включающий расширение обсадной колонны в каждом интервале перетоков за пределы упругих деформаций до устранения зазоров между обсадной колонной и цементом, а также между цементом и породой, отличающийся тем, что расширение обсадной колонны осуществляют устройством, снабженным роликами в качестве рабочих элементов, которое спускают на колонне бурильных труб до верхней отметки интервала необходимого расширения выше существующего или предварительно выполненного интервала перфорации, после чего вращением устройства с одновременной подачей вниз и закачкой жидкости, под действием которой ролики выходят в рабочее положение, воздействуя на внутреннюю поверхность обсадной колонны, расширяют ее методом развальцовывания на всем интервале перетока или на нескольких отдельных участках, причем при развальцовке создают избыточное напряжение на стенки обсадной колонны для дополнительного упрочнения заколонного цемента уплотнением его по толщине, при этом диаметр развальцевателя в рабочем положении выбирают на 4-8,5% больше внутреннего диаметра обсадной колонны до ее расширения.
