Установка цементного моста в скважине
Способ установки цементного моста в скважине
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к установке цементных мостов в газовых и газоконденсатных скважинах в процессе их ремонта, консервации или ликвидации с помощью колтюбинговой техники.
Известен способ установки цементного моста в скважине, включающий закачку в заданный интервал тампонажного раствора, вымывание излишков тампонажного раствора, проведение ОЗЦ (ожидания затвердевания цемента), испытание цементного моста на прочность и герметичность [Справочная книга по текущему и капитальному ремонту скважин /А.Д.Амиров, К.АКарапетов, Ф.Д.Лемберанский и др. - М.: Недра, 1979. - С. 210-238].
Недостатком этого способа является невозможность установки цементного моста в газовых и газоконденсатных скважинах без их глушения, а также неизбежное загрязнение призабойной зоны пласта.
Известен способ установки цементного моста в скважине, включающий закачку в заданный интервал тампонажного раствора, вымывание излишков тампонажного раствора, проведение ОЗЦ, испытание цементного моста на прочность и герметичность [Басарыгин Ю.М., Макаренко Л.П., Мавромати В.Д. Ремонт газовых скважин. - М.: Недра, 1998. - С. 100-107].
Недостатком этого способа является невозможность установки цементного моста в газовых и газоконденсатных скважинах без их глушения, а также неизбежное загрязнение призабойной зоны пласта.
Достигаемый технический результат, который получается в результате создания изобретения, состоит в возможности установки цементных мостов без глушения скважин.
Поставленная задача и технический результат достигаются тем, что в известном способе установки цементного моста в скважине, включающем закачку в заданный интервал тампонажного раствора, вымывание излишков тампонажного раствора, проведение ОЗЦ, испытание цементного моста на прочности и герметичность, в отличие от известного в скважину, находящуюся под давлением, спускают до забоя с помощью колтюбинговой установки гибкую трубу, открывают задвижки на трубном и затрубном пространствах, ствол скважины заполняют через нее газовым конденсатом, башмак гибкой трубы поднимают до интервала установки цементного моста, приготавливают в блоке приготовления тампонажный раствор смешиванием цементного раствора с замедлителем схватывания и реагентом, повышающим текучесть раствора, закачивают через гибкую трубу вначале буферную жидкость, например метанол, в объеме 0,3-0,6 объема гибкой трубы, затем тампонажный раствор в необходимом для установки цементного моста объеме с продавкой его в скважину последовательно закачиваемыми буферной жидкостью и продавочным раствором, например, закачкой вначале метанола, в объеме 1,0-1,3 объема гибкой трубы, и затем газового конденсата, в необходимом объеме, но не более внутреннего объема гибкой трубы, до момента освобождения гибкой трубы от тампонажного раствора, после выдавливания из гибкой трубы тампонажного раствора приподнимают башмак гибкой трубы на 1 м выше “расчетной” головы цементного моста, производят срез головы цементного моста газовым конденсатом, подаваемым через гибкую трубу, и вымывание излишков тампонажного раствора в трубное пространство и оставление их там в жидком состоянии, после ОЗЦ спускают гибкую трубу до головы цементного моста и испытывают его на прочность, прикладывая нагрузку инжектором колтюбинговой установки через гибкую трубу усилием 4,0-5,0 кН, затем производят гидравлическую опрессовку цементного моста, после чего гибкую трубу извлекают из скважины.
На чертеже схематично изображено устройство для реализации данного способа.
Способ реализуется следующим образом.
В скважину, находящуюся под давлением, спускают с помощью колтюбинговой установки 1 гибкую трубу 2. При этом гибкая труба 2 спускается через направляющий желоб 3, инжектор 4, блок превенторов 5, фонтанную арматуру 6, лифтовую колонну 7, размещенную внутри эксплуатационной колонны 8, на глубину на 1 м выше забоя 9. После этого открывают задвижки на трубном 10 и затрубном 11 пространствах скважины, ствол скважины через гибкую трубу 2 заполняют стабильным газовым конденсатом, исключающим наличие в нем воды и водных растворов солей (СаСl2, NaCl). Закачку стабильного газового конденсата производят из емкости 12 в необходимом для заполнения всего ствола скважины объеме с помощью насосной установки 13. В зимний период в скважину закачивают стабильный газовый конденсат, подогретый с помощью пароподогревательной установки 14 до плюсовой температуры. При отсутствии поглощения стабильного газового конденсата пластом проводят циркуляцию скважины до полной его дегазации, но не менее одного цикла. В случае неполучения циркуляции после закачки необходимого объема стабильного газового конденсата закачку его прекращают и приступают к выполнению следующей технологической операции. Заполнение ствола скважины стабильным газовым конденсатом предотвращает прямой контакт цементного раствора с продуктивным пластом, снижает степень загрязнения призабойной зоны пласта и замедляет сроки схватывания цементного раствора.
Затем гибкую трубу 2 приподнимают таким образом, чтобы ее башмак находился в заданном интервале установки цементного моста 15, но ниже башмака лифтовой колонны 7.
После этого в блоке приготовления тампонажного раствора 16 вначале приготавливают требуемый состав цементного раствора на водной основе плотностью 1700 кг/м3 в необходимом для установки цементного моста 15 объеме. Необходимость прокачки тампонажного раствора через небольшое проходное сечение гибкой трубы 2 с целью недопущения преждевременного схватывания и закупорки сечения гибкой трубы 2 предъявляет к составу тампонажного раствора определенные требования. Во-первых, прокачиваемый через гибкую трубу 2 тампонажный раствор должен иметь больший, нежели при прокачке его через лифтовую колонну большего диаметра, срок схватывания. Во-вторых, он должен иметь повышенную текучесть. Поэтому в приготовленный цементный раствор добавляют замедлитель схватывания раствора и реагент, повышающий его текучесть. Полученный раствор тщательно перемешивают до получения однородной массы с параметрами: плотность - 1600-1650 кг/м3; вязкость - 40-50 с. Срок схватывания полученного тампонажного раствора из опыта ремонта скважин на Ямбургском месторождении достигает 10 часов.
После приготавливления тампонажного раствора из емкости 17 закачивают через гибкую трубу 2 вначале буферную жидкость, например метанол, в объеме 0,3-0,6 объема гибкой трубы 2, затем тампонажный раствор в необходимом для установки цементного моста 15 объеме с продавкой его в скважину последовательно закачиваемыми буферной жидкостью и продавочным раствором, например, закачкой вначале метанола, в объеме 1,0-1,3 объема гибкой трубы 2, и затем газового конденсата, в необходимом объеме, но не более внутреннего объема гибкой трубы 2, до момента освобождения гибкой трубы 2 от тампонажного раствора. Стабильный газовый конденсат под воздействием буферной жидкости и тампонажного раствора выдавливается в трубное 10 и затрубное 11 пространства скважины, а часть - в продуктивный пласт 18, препятствуя проникновению в него тампонажного раствора.
Закачка метанола замедляет сроки схватывания цементного раствора и увеличивает его текучесть, а закачка газового конденсата обеспечивает создание гидростатического давления в стволе и предотвращает подъем головы цементного моста 15 выше требуемой высоты, необходимой для целей ремонта скважины, замедляет сроки схватывания цементного раствора.
После выдавливания из гибкой трубы 2 тампонажного раствора приподнимают башмак гибкой трубы 2 на 1 м выше “расчетной” головы цементного моста 15, производят срез головы цементного моста 15 стабильным газовым конденсатом, подаваемым через гибкую трубу 2, и вымывание излишков тампонажного раствора в трубное пространство 10. Оставляют скважину на период ожидания затвердения цемента (ОЗЦ) на 48 часов.
После ОЗЦ спускают гибкую трубу 2 до головы цементного моста 15 и определяют фактическое местоположение головы цементного моста 15. При необходимости следует нарастить цементный мост 15 заливкой тампонажного раствора без давления. После этого производят проверку цементного моста 15 на прочность, прикладывая при помощи инжектора 4 нагрузку на цементный мост 15 через гибкую трубу 2 усилием, не превышающим 4,0-5,0 кН. В случае потери циркуляции производят полный подъем гибкой трубы 2 на поверхность. Излишки тампонажного раствора остаются в трубном пространстве 10 в жидком состоянии и удаляются из скважины при вызове притока и отработки скважины на факел. Схватывание тампонажного раствора в трубном пространстве 10 не происходит из-за перемешивания излишков тампонажного раствора с метанолом и стабильным газовым конденсатом. Затем производят гидравлическую опрессовку цементного моста 10 на максимальное давление, ожидаемое на устье, но не более давления опрессовки эксплуатационной колонны 8. На Ямбургском месторождении максимальное ожидаемое давление на устье в настоящее время составляет 4,0-6,0 МПа.
По окончании испытаний цементного моста 15 на прочность и герметичность из скважины извлекают гибкую трубу 2.
Предлагаемый способ установки цементных мостов в скважинах, подлежащих ремонту, консервации или ликвидации, позволяет производить их установку без глушения скважины, снизить степень загрязнения призабойной зоны пласта, сократить продолжительность ремонтных работ в 5-6 раз, снизить затраты на проведение работ и стоимость ремонта скважины в 3-4 раза, облегчить работы по последующему ее освоению или расконсервации (разликвидации).
Способустановкицементногомоставскважине,включающийзакачкувзаданныйинтервалтампонажногораствора,вымываниеизлишковтампонажногораствора,проведениеОЗЦ–ожиданиязатвердеванияцемента,испытаниецементногомостанапрочностьигерметичность,отличающийсятем,чтовскважину,находящуюсяподдавлением,спускаютдозабояспомощьюколтюбинговойустановкигибкуютрубу,открываютзадвижкинатрубномизатрубномпространствах,стволскважинызаполняютчерезнеегазовымконденсатом,башмакгибкойтрубыподнимаютдоинтервалаустановкицементногомоста,приготавливаютвблокеприготовлениятампонажныйрастворсмешиваниемцементногорастворасзамедлителемсхватыванияиреагентом,повышающимтекучестьраствора,закачиваютчерезгибкуютрубувначалебуфернуюжидкость,напримерметанол,вобъеме0,3-0,6объемагибкойтрубы,затемтампонажныйрастворвнеобходимомдляустановкицементногомостаобъемеспродавкойеговскважинупоследовательнозакачиваемымибуфернойжидкостьюипродавочнымраствором,напримерзакачкойвначалеметанола,вобъеме1,0-1,3объемагибкойтрубыизатемгазовогоконденсатавнеобходимомобъеме,нонеболеевнутреннегообъемагибкойтрубы,домоментаосвобождениягибкойтрубыоттампонажногораствора,послевыдавливанияизгибкойтрубытампонажногораствораприподнимаютбашмакгибкойтрубына1мвыше“расчетной”головыцементногомоста,производятсрезголовыцементногомостагазовымконденсатом,подаваемымчерезгибкуютрубу,вымываниеизлишковтампонажногорастворавтрубноепространствоиоставлениеихтамвжидкомсостоянии,послеОЗЦспускаютгибкуютрубудоголовыцементногомостаииспытываютегонапрочность,прикладываянагрузкуинжекторомколтюбинговойустановкичерезгибкуютрубуусилием4,0-5,0кН,затемпроизводятгидравлическуюопрессовкуцементногомоста,послечегогибкуютрубуизвлекаютизскважины.edrid.ru
СПОСОБ УСТАНОВКИ ЦЕМЕНТНОГО МОСТА В СКВАЖИНЕ
Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам установки цементных мостов в скважине.
Известен способ установки цементного моста в скважине, реализуемый при использовании устройства по (а.с. №1539306, МПК Е21В 33/13, опубл. 30.01.90 г.). Для установки цементного моста в скважине, согласно описанию авторского свидетельства, предусмотрена закачка буферной жидкости плотностью 1300-1600 кг/м3, посадка нижней разделительной пробки 7 на нижнее посадочное седло 5, посадка верхней разделительной пробки 8 на посадочное седло 6 и подъем заливочной колонны над цементным мостом (описание а.с. №1539306, колонка 4, абзац сверху).
Недостатками известного способа являются высокая плотность буферной жидкости 1300-1600 кг/м3, что потребует применения специальных дорогостоящих неорганических солей (бромида кальция и др.), сложность оборудования, используемого для осуществления способа, и обусловленная этим дороговизна и малая надежность способа, потому что в устройстве не предусмотрен способ двухсторонней фиксации обеих пробок, а также применение жидкостей высокой плотности, к которым предъявляются определенные требования и незначительная разница в удельных весах. В момент когда вахта КРС открывает устье, устанавливает гидроротор для подъема НКТ, происходит свободное перемещение моста (система стремится к равновесию), вследствие чего происходит смешивание жидкости с цементным раствором при подъеме заливочной колонны до верхней границы цементного моста по всей его высоте, все это приводит к увеличению водоцементного отношения и изменению основных параметров цементного раствора. В результате затвердевший цементный камень имеет низкую прочность.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ установки цементного моста в скважине (В.А.Блажевич и др. Справочник мастера по капитальному ремонту скважин. М: «НЕДРА» 1985 г., с.165), включающий спуск башмака на колонне 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.
Недостатком известного способа является то, что для осуществления данного способа предъявляются определенные требования как к скважинной, так и к продавочной жидкости, а также к цементному раствору, и незначительная разница в удельных весах. В момент когда вахта КРС открывает устье, устанавливает гидроротор для подъема НКТ, происходит свободное перемещение моста (система стремится к равновесию), потому что в устройстве не предусмотрен способ перекрытия трубного пространства и при подъеме НКТ до верхней границы цементного моста происходит разбавление цементного раствора как продавочной, так и скважинной жидкостью по всей его высоте, все это приводит к увеличению водоцементного отношения и ухудшению основных параметров цементного раствора. Таким образом, известный способ имеет низкую эффективность, связанную с низкой прочностью цементного камня.
Технической задачей изобретения является увеличение эффективности установки цементного моста в скважине путем исключения разбавления цементного раствора за счет герметичного перекрытия трубного пространства в колонне НКТ при подъеме патрубка до верхней границы цементного моста.
Задача решается способом установки цементного моста в скважине, включающим спуск в скважину 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, промывку излишков цементного раствора и подъем башмака на безопасное расстояние от верхней границы цементного моста.
Новым является то, что перед спуском в скважину между колонной НКТ и башмаком устанавливают патрубок с радиальными каналами, выше которых патрубок оснащен кольцевой проточкой с кольцевым сужением, а ниже - посадочным седлом меньшего внутреннего диаметра, чем внутренний диаметр кольцевого сужения, причем 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 и подъема патрубка на колонне НКТ до верхней границы цементного моста, далее в колонне НКТ создают избыточное давление, достаточное для продавки продавочной пробки через кольцевое сужение и фиксации ее в посадочном седле с открытием радиальных каналов патрубка, через которые вымывают излишки цементного раствора.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в сохранении основных параметров цементного раствора путем исключения разбавления цементного раствора за счет герметичного перекрытия трубного пространства в колонне НКТ при подъеме патрубка до верхней границы цементного моста.
На фиг.1 и 2 продемонстрирована последовательность реализации способа. Перед спуском в скважину 1 (фиг.1) между колонной НКТ 2 и башмаком 3 устанавливают патрубок 4 с радиальными каналами 5, выше которых патрубок 4 оснащен кольцевой проточкой 6 с кольцевым сужением 7, а ниже - посадочным седлом 8 меньшего внутреннего диаметра, чем внутренний диаметр кольцевого сужения 7. После этого спускают патрубок 4 и башмак 3 на колонне НКТ 2 до нижней границы 9 цементного моста 10. Устье скважины оборудуют герметизирующим устройством, позволяющим производить спуск и подъем НКТ (на фиг.1 и 2 не показано). В НКТ 2 закачивают цементный раствор, устанавливают продавочную пробку 11 с фиксирующей головкой 12 с последующим доведением продавочной пробки 11 с фиксирующей головкой 12 до кольцевого сужения 7, при этом фиксирующая головка 12 перекрывает кольцевое сужение 7, о чем свидетельствует рост давления закачивания на 1,0-2,0 МПа от первоначального. Факт повышения давления свидетельствует, что весь цементный раствор вышел в затрубное пространство, а продавочная жидкость осталась в НКТ. Давление продолжает повышаться, и под воздействием избыточного давления в 4-5 МПа фиксирующая головка 12 продавочной пробки 11 проходит через кольцевое сужение 7, герметизируя трубное пространство от затрубного. Закачивание продавочной жидкости прекращают, при этом фиксирующая головка 12 фиксируется в кольцевой проточке 6 кольцевого сужения 7, герметизируя затрубное пространство от трубного, герметичность которого проверяют снижением давления до гидростатического и отсутствием перелива продавочной жидкости более объема сжатия колонны НКТ. Лишь после этого поднимают патрубок 4 на колонне НКТ 2 до верхней границы 13 (фиг.2) цементного моста 10, благодаря герметичному перекрытию трубного пространства в колонне НКТ, разбавления цементного раствора скважинной жидкостью не происходит. Далее вновь повышают давление прокачивания до 7 МПа и более, приводящее к перемещению продавочной пробки 11 (фиг.2) через кольцевое сужение 7, фиксация ее в посадочном седле 8 сопровождается открытием радиальных каналов 5 патрубка 4, через которые вымывают излишки цементного раствора.
Пример практического применения
Нефтедобывающая скважина с текущим забоем 1700 м обсажена эксплуатационной колонной с условным диаметром 146 мм, которая перфорирована в интервале 1580-1595 м. Скважину заглушили. Перед спуском в скважину 1 (фиг.1) между колонной НКТ 2 и башмаком 3 установили патрубок 4 с радиальными каналами 5, выше которых патрубок 4 оснащен кольцевой проточкой 6 с кольцевым сужением 7, внутренний диаметр кольцевой проточки 62 мм, а внутренний диаметр посадочного седла 8 составляет 20 мм. После этого в скважину спускают патрубок 4 и башмак 3 на колонне НКТ 2 до нижней границы 9 цементного моста 10. При этом устье скважины оборудуют герметизирующим устройством ПВ4-С (разработка СевКавНИПИгаз), позволяющим производить спуск и подъем НКТ (на фиг.1 и 2 не показано). После этого в НКТ закачали 1,0 м3 цементного раствора, установили продавочную пробку 11 с фиксирующей головкой 12, наружным диаметром фиксирующей головки 58 мм, с последующим закачиванием продавочной жидкости для доведения продавочной пробки 11 с фиксирующей головкой 12 до кольцевого сужения 7, внутренний диаметр кольцевого сужения 55 мм, при этом фиксирующая головка 12 перекрывает кольцевое сужение 7, о чем свидетельствует рост давления закачивания на 1,0-2,0 МПа от первоначального. Факт повышения давления свидетельствует, что весь цементный раствор вышел в затрубное пространство, а продавочная жидкость осталась в НКТ. При этом давление продолжает повышаться, и под воздействием избыточного давления в 4,0-5,0 МПа фиксирующая головка 12 проходит через кольцевое сужение 7, герметизируя трубное пространство от затрубного. Далее закачивание продавочной жидкости прекратили, при этом фиксирующая головка 12 фиксируется в кольцевой проточке 6 кольцевого сужения 7, герметизируя затрубное пространство от трубного, герметичность которого проверили снижением давления до гидростатического и отсутствием перелива из НКТ 2 продавочной жидкости более объема сжатия. Лишь после этого подняли патрубок 4 с герметично перекрытым трубным пространством в колонне НКТ 2 до верхней границы 13 (фиг.2) цементного моста, т.е. на глубину 1400 м, благодаря этому разбавление цементного раствора скважинной жидкостью не происходит. Вновь повысили давление прокачивания до 7 МПа и более, приводящее к перемещению продавочной пробки 11 через кольцевое сужение 7, фиксация ее в посадочном седле 8 сопровождается открытием радиальных каналов 5 патрубка 4. Закачивание продавочной жидкости прекратили и произвели промывку излишков цементного раствора через радиальные каналы 5 до чистой воды. Приподняли патрубок 4 на колонне НКТ 2 на безопасное расстояние, т.е. на глубину 1200 м с доливом скважины. Скважину закрыли на время затвердения цементного раствора. При испытании на герметичность под давлением 15,0 МПа и при снижении уровня посредством свабирования эксплуатационная колонна показала полную герметичность.
Таким образом, сохраняются основные параметры цементного раствора путем исключения разбавления цементного раствора за счет герметичного перекрытия трубного пространства в колонне НКТ при подъеме патрубка до верхней границы цементного моста.
Способ установки цементного моста в скважине, включающий спуск в скважину 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, промывку излишков цементного раствора и подъем башмака на безопасное расстояние от верхней границы цементного моста, отличающийся тем, что 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 - посадачным седлом меньшего внутреннего диаметра, чем внутренний диаметр кольцевого сужения, причем 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, и поднимают патрубок на колонне НКТ до верхней границы цементного моста, далее в колонне НКТ создают избыточное давление, достаточное для продавки продавочной пробки через кольцевое сужение и фиксации ее в посадочном седле с открытием радиальных каналов патрубка, через которые вымывают излишки цементного раствора.edrid.ru
Способ установки цементного моста в скважине
Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам установки цементных мостов в скважине.
Известен способ установки цементного моста в скважине, реализуемый при использовании устройства по (а.с. №1539306, МПК Е21В 33/13, опубл. 30.01.90 г.). Для установки цементного моста в скважине, согласно описанию авторского свидетельства, предусмотрена закачка буферной жидкости плотностью 1300-1600 кг/м3, посадка нижней разделительной пробки 7 на нижнее посадочное седло 5, посадка верхней разделительной пробки 8 на посадочное седло 6 и подъем заливочной колонны над цементным мостом (описание а.с. №1539306, колонка 4, абзац сверху).
Недостатками известного способа являются высокая плотность буферной жидкости 1300-1600 кг/м3, что потребует применения специальных дорогостоящих неорганических солей (бромида кальция и др.), сложность оборудования, используемого для осуществления способа, и обусловленная этим дороговизна и малая надежность способа, потому что в устройстве не предусмотрен способ двухсторонней фиксации обеих пробок, а также применение жидкостей высокой плотности, к которым предъявляются определенные требования и незначительная разница в удельных весах. В момент когда вахта КРС открывает устье, устанавливает гидроротор для подъема НКТ, происходит свободное перемещение моста (система стремится к равновесию), вследствие чего происходит смешивание жидкости с цементным раствором при подъеме заливочной колонны до верхней границы цементного моста по всей его высоте, все это приводит к увеличению водоцементного отношения и изменению основных параметров цементного раствора. В результате затвердевший цементный камень имеет низкую прочность.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ установки цементного моста в скважине (В.А.Блажевич и др. Справочник мастера по капитальному ремонту скважин. М: «НЕДРА» 1985 г., с.165), включающий спуск башмака на колонне 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.
Недостатком известного способа является то, что для осуществления данного способа предъявляются определенные требования как к скважинной, так и к продавочной жидкости, а также к цементному раствору, и незначительная разница в удельных весах. В момент когда вахта КРС открывает устье, устанавливает гидроротор для подъема НКТ, происходит свободное перемещение моста (система стремится к равновесию), потому что в устройстве не предусмотрен способ перекрытия трубного пространства и при подъеме НКТ до верхней границы цементного моста происходит разбавление цементного раствора как продавочной, так и скважинной жидкостью по всей его высоте, все это приводит к увеличению водоцементного отношения и ухудшению основных параметров цементного раствора. Таким образом, известный способ имеет низкую эффективность, связанную с низкой прочностью цементного камня.
Технической задачей изобретения является увеличение эффективности установки цементного моста в скважине путем исключения разбавления цементного раствора за счет герметичного перекрытия трубного пространства в колонне НКТ при подъеме патрубка до верхней границы цементного моста.
Задача решается способом установки цементного моста в скважине, включающим спуск в скважину 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, промывку излишков цементного раствора и подъем башмака на безопасное расстояние от верхней границы цементного моста.
Новым является то, что перед спуском в скважину между колонной НКТ и башмаком устанавливают патрубок с радиальными каналами, выше которых патрубок оснащен кольцевой проточкой с кольцевым сужением, а ниже - посадочным седлом меньшего внутреннего диаметра, чем внутренний диаметр кольцевого сужения, причем 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 и подъема патрубка на колонне НКТ до верхней границы цементного моста, далее в колонне НКТ создают избыточное давление, достаточное для продавки продавочной пробки через кольцевое сужение и фиксации ее в посадочном седле с открытием радиальных каналов патрубка, через которые вымывают излишки цементного раствора.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в сохранении основных параметров цементного раствора путем исключения разбавления цементного раствора за счет герметичного перекрытия трубного пространства в колонне НКТ при подъеме патрубка до верхней границы цементного моста.
На фиг.1 и 2 продемонстрирована последовательность реализации способа. Перед спуском в скважину 1 (фиг.1) между колонной НКТ 2 и башмаком 3 устанавливают патрубок 4 с радиальными каналами 5, выше которых патрубок 4 оснащен кольцевой проточкой 6 с кольцевым сужением 7, а ниже - посадочным седлом 8 меньшего внутреннего диаметра, чем внутренний диаметр кольцевого сужения 7. После этого спускают патрубок 4 и башмак 3 на колонне НКТ 2 до нижней границы 9 цементного моста 10. Устье скважины оборудуют герметизирующим устройством, позволяющим производить спуск и подъем НКТ (на фиг.1 и 2 не показано). В НКТ 2 закачивают цементный раствор, устанавливают продавочную пробку 11 с фиксирующей головкой 12 с последующим доведением продавочной пробки 11 с фиксирующей головкой 12 до кольцевого сужения 7, при этом фиксирующая головка 12 перекрывает кольцевое сужение 7, о чем свидетельствует рост давления закачивания на 1,0-2,0 МПа от первоначального. Факт повышения давления свидетельствует, что весь цементный раствор вышел в затрубное пространство, а продавочная жидкость осталась в НКТ. Давление продолжает повышаться, и под воздействием избыточного давления в 4-5 МПа фиксирующая головка 12 продавочной пробки 11 проходит через кольцевое сужение 7, герметизируя трубное пространство от затрубного. Закачивание продавочной жидкости прекращают, при этом фиксирующая головка 12 фиксируется в кольцевой проточке 6 кольцевого сужения 7, герметизируя затрубное пространство от трубного, герметичность которого проверяют снижением давления до гидростатического и отсутствием перелива продавочной жидкости более объема сжатия колонны НКТ. Лишь после этого поднимают патрубок 4 на колонне НКТ 2 до верхней границы 13 (фиг.2) цементного моста 10, благодаря герметичному перекрытию трубного пространства в колонне НКТ, разбавления цементного раствора скважинной жидкостью не происходит. Далее вновь повышают давление прокачивания до 7 МПа и более, приводящее к перемещению продавочной пробки 11 (фиг.2) через кольцевое сужение 7, фиксация ее в посадочном седле 8 сопровождается открытием радиальных каналов 5 патрубка 4, через которые вымывают излишки цементного раствора.
Пример практического применения
Нефтедобывающая скважина с текущим забоем 1700 м обсажена эксплуатационной колонной с условным диаметром 146 мм, которая перфорирована в интервале 1580-1595 м. Скважину заглушили. Перед спуском в скважину 1 (фиг.1) между колонной НКТ 2 и башмаком 3 установили патрубок 4 с радиальными каналами 5, выше которых патрубок 4 оснащен кольцевой проточкой 6 с кольцевым сужением 7, внутренний диаметр кольцевой проточки 62 мм, а внутренний диаметр посадочного седла 8 составляет 20 мм. После этого в скважину спускают патрубок 4 и башмак 3 на колонне НКТ 2 до нижней границы 9 цементного моста 10. При этом устье скважины оборудуют герметизирующим устройством ПВ4-С (разработка СевКавНИПИгаз), позволяющим производить спуск и подъем НКТ (на фиг.1 и 2 не показано). После этого в НКТ закачали 1,0 м3 цементного раствора, установили продавочную пробку 11 с фиксирующей головкой 12, наружным диаметром фиксирующей головки 58 мм, с последующим закачиванием продавочной жидкости для доведения продавочной пробки 11 с фиксирующей головкой 12 до кольцевого сужения 7, внутренний диаметр кольцевого сужения 55 мм, при этом фиксирующая головка 12 перекрывает кольцевое сужение 7, о чем свидетельствует рост давления закачивания на 1,0-2,0 МПа от первоначального. Факт повышения давления свидетельствует, что весь цементный раствор вышел в затрубное пространство, а продавочная жидкость осталась в НКТ. При этом давление продолжает повышаться, и под воздействием избыточного давления в 4,0-5,0 МПа фиксирующая головка 12 проходит через кольцевое сужение 7, герметизируя трубное пространство от затрубного. Далее закачивание продавочной жидкости прекратили, при этом фиксирующая головка 12 фиксируется в кольцевой проточке 6 кольцевого сужения 7, герметизируя затрубное пространство от трубного, герметичность которого проверили снижением давления до гидростатического и отсутствием перелива из НКТ 2 продавочной жидкости более объема сжатия. Лишь после этого подняли патрубок 4 с герметично перекрытым трубным пространством в колонне НКТ 2 до верхней границы 13 (фиг.2) цементного моста, т.е. на глубину 1400 м, благодаря этому разбавление цементного раствора скважинной жидкостью не происходит. Вновь повысили давление прокачивания до 7 МПа и более, приводящее к перемещению продавочной пробки 11 через кольцевое сужение 7, фиксация ее в посадочном седле 8 сопровождается открытием радиальных каналов 5 патрубка 4. Закачивание продавочной жидкости прекратили и произвели промывку излишков цементного раствора через радиальные каналы 5 до чистой воды. Приподняли патрубок 4 на колонне НКТ 2 на безопасное расстояние, т.е. на глубину 1200 м с доливом скважины. Скважину закрыли на время затвердения цементного раствора. При испытании на герметичность под давлением 15,0 МПа и при снижении уровня посредством свабирования эксплуатационная колонна показала полную герметичность.
Таким образом, сохраняются основные параметры цементного раствора путем исключения разбавления цементного раствора за счет герметичного перекрытия трубного пространства в колонне НКТ при подъеме патрубка до верхней границы цементного моста.
Способ установки цементного моста в скважине, включающий спуск в скважину 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, промывку излишков цементного раствора и подъем башмака на безопасное расстояние от верхней границы цементного моста, отличающийся тем, что 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 - посадачным седлом меньшего внутреннего диаметра, чем внутренний диаметр кольцевого сужения, причем 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, и поднимают патрубок на колонне НКТ до верхней границы цементного моста, далее в колонне НКТ создают избыточное давление, достаточное для продавки продавочной пробки через кольцевое сужение и фиксации ее в посадочном седле с открытием радиальных каналов патрубка, через которые вымывают излишки цементного раствора.edrid.ru
способ установки цементного моста в скважине - патент РФ 2235852
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к установке цементных мостов в газовых и газоконденсатных скважинах в процессе их ремонта, консервации или ликвидации с помощью колтюбинговой техники. Обеспечивает возможность установки цементного моста без глушения скважины. Сущность изобретения: в скважину, находящуюся под давлением, спускают до забоя с помощью колтюбинговой установки гибкую трубу. Ствол скважины через гибкую трубу при открытых трубном и затрубном пространствах заполняют газовым конденсатом. После чего башмак гибкой трубы поднимают до интервала установки цементного моста. Приготавливают в блоке приготовления тампонажный раствор путем смешивания цементного раствора с замедлителем схватывания и реагентом, повышающим текучесть раствора. Закачивают через гибкую трубу вначале буферную жидкость, например метанол, в объеме 0,3-0,6 объема гибкой трубы, затем тампонажный раствор в необходимом для установки цементного моста объеме. Тампонажный раствор продавливают в скважину последовательно закачиваемыми буферной жидкостью и продавочным раствором, например, закачкой вначале метанола, в объеме 1,0-1,3 объема гибкой трубы, и затем газового конденсата, в необходимом объеме, но не более внутреннего объема гибкой трубы, до момента освобождения гибкой трубы от тампонажного раствора. После выдавливания из гибкой трубы тампонажного раствора приподнимают башмак гибкой трубы на 1 м выше “расчетной” головы цементного моста. Производят срез головы цементного моста газовым конденсатом, подаваемым через гибкую трубу. Вымывают излишки тампонажного раствора в трубное пространство. Излишки тампонажного раствора оставляют в трубном пространстве скважины в жидком состоянии. После ожидания затвердевания цемента спускают гибкую трубу до головы цементного моста и испытывают его на прочность, прикладывая нагрузку инжектором колтюбинговой установки через гибкую трубу усилием, не превышающим 4,0-5,0 кН. Затем производят гидравлическую опрессовку цементного моста. После чего гибкую трубу извлекают из скважины. 1 ил.
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к установке цементных мостов в газовых и газоконденсатных скважинах в процессе их ремонта, консервации или ликвидации с помощью колтюбинговой техники.
Известен способ установки цементного моста в скважине, включающий закачку в заданный интервал тампонажного раствора, вымывание излишков тампонажного раствора, проведение ОЗЦ (ожидания затвердевания цемента), испытание цементного моста на прочность и герметичность [Справочная книга по текущему и капитальному ремонту скважин /А.Д.Амиров, К.АКарапетов, Ф.Д.Лемберанский и др. - М.: Недра, 1979. - С. 210-238].
Недостатком этого способа является невозможность установки цементного моста в газовых и газоконденсатных скважинах без их глушения, а также неизбежное загрязнение призабойной зоны пласта.
Известен способ установки цементного моста в скважине, включающий закачку в заданный интервал тампонажного раствора, вымывание излишков тампонажного раствора, проведение ОЗЦ, испытание цементного моста на прочность и герметичность [Басарыгин Ю.М., Макаренко Л.П., Мавромати В.Д. Ремонт газовых скважин. - М.: Недра, 1998. - С. 100-107].
Недостатком этого способа является невозможность установки цементного моста в газовых и газоконденсатных скважинах без их глушения, а также неизбежное загрязнение призабойной зоны пласта.
Достигаемый технический результат, который получается в результате создания изобретения, состоит в возможности установки цементных мостов без глушения скважин.
Поставленная задача и технический результат достигаются тем, что в известном способе установки цементного моста в скважине, включающем закачку в заданный интервал тампонажного раствора, вымывание излишков тампонажного раствора, проведение ОЗЦ, испытание цементного моста на прочности и герметичность, в отличие от известного в скважину, находящуюся под давлением, спускают до забоя с помощью колтюбинговой установки гибкую трубу, открывают задвижки на трубном и затрубном пространствах, ствол скважины заполняют через нее газовым конденсатом, башмак гибкой трубы поднимают до интервала установки цементного моста, приготавливают в блоке приготовления тампонажный раствор смешиванием цементного раствора с замедлителем схватывания и реагентом, повышающим текучесть раствора, закачивают через гибкую трубу вначале буферную жидкость, например метанол, в объеме 0,3-0,6 объема гибкой трубы, затем тампонажный раствор в необходимом для установки цементного моста объеме с продавкой его в скважину последовательно закачиваемыми буферной жидкостью и продавочным раствором, например, закачкой вначале метанола, в объеме 1,0-1,3 объема гибкой трубы, и затем газового конденсата, в необходимом объеме, но не более внутреннего объема гибкой трубы, до момента освобождения гибкой трубы от тампонажного раствора, после выдавливания из гибкой трубы тампонажного раствора приподнимают башмак гибкой трубы на 1 м выше “расчетной” головы цементного моста, производят срез головы цементного моста газовым конденсатом, подаваемым через гибкую трубу, и вымывание излишков тампонажного раствора в трубное пространство и оставление их там в жидком состоянии, после ОЗЦ спускают гибкую трубу до головы цементного моста и испытывают его на прочность, прикладывая нагрузку инжектором колтюбинговой установки через гибкую трубу усилием 4,0-5,0 кН, затем производят гидравлическую опрессовку цементного моста, после чего гибкую трубу извлекают из скважины.
На чертеже схематично изображено устройство для реализации данного способа.
Способ реализуется следующим образом.
В скважину, находящуюся под давлением, спускают с помощью колтюбинговой установки 1 гибкую трубу 2. При этом гибкая труба 2 спускается через направляющий желоб 3, инжектор 4, блок превенторов 5, фонтанную арматуру 6, лифтовую колонну 7, размещенную внутри эксплуатационной колонны 8, на глубину на 1 м выше забоя 9. После этого открывают задвижки на трубном 10 и затрубном 11 пространствах скважины, ствол скважины через гибкую трубу 2 заполняют стабильным газовым конденсатом, исключающим наличие в нем воды и водных растворов солей (СаСl2, NaCl). Закачку стабильного газового конденсата производят из емкости 12 в необходимом для заполнения всего ствола скважины объеме с помощью насосной установки 13. В зимний период в скважину закачивают стабильный газовый конденсат, подогретый с помощью пароподогревательной установки 14 до плюсовой температуры. При отсутствии поглощения стабильного газового конденсата пластом проводят циркуляцию скважины до полной его дегазации, но не менее одного цикла. В случае неполучения циркуляции после закачки необходимого объема стабильного газового конденсата закачку его прекращают и приступают к выполнению следующей технологической операции. Заполнение ствола скважины стабильным газовым конденсатом предотвращает прямой контакт цементного раствора с продуктивным пластом, снижает степень загрязнения призабойной зоны пласта и замедляет сроки схватывания цементного раствора.
Затем гибкую трубу 2 приподнимают таким образом, чтобы ее башмак находился в заданном интервале установки цементного моста 15, но ниже башмака лифтовой колонны 7.
После этого в блоке приготовления тампонажного раствора 16 вначале приготавливают требуемый состав цементного раствора на водной основе плотностью 1700 кг/м3 в необходимом для установки цементного моста 15 объеме. Необходимость прокачки тампонажного раствора через небольшое проходное сечение гибкой трубы 2 с целью недопущения преждевременного схватывания и закупорки сечения гибкой трубы 2 предъявляет к составу тампонажного раствора определенные требования. Во-первых, прокачиваемый через гибкую трубу 2 тампонажный раствор должен иметь больший, нежели при прокачке его через лифтовую колонну большего диаметра, срок схватывания. Во-вторых, он должен иметь повышенную текучесть. Поэтому в приготовленный цементный раствор добавляют замедлитель схватывания раствора и реагент, повышающий его текучесть. Полученный раствор тщательно перемешивают до получения однородной массы с параметрами: плотность - 1600-1650 кг/м3; вязкость - 40-50 с. Срок схватывания полученного тампонажного раствора из опыта ремонта скважин на Ямбургском месторождении достигает 10 часов.
После приготавливления тампонажного раствора из емкости 17 закачивают через гибкую трубу 2 вначале буферную жидкость, например метанол, в объеме 0,3-0,6 объема гибкой трубы 2, затем тампонажный раствор в необходимом для установки цементного моста 15 объеме с продавкой его в скважину последовательно закачиваемыми буферной жидкостью и продавочным раствором, например, закачкой вначале метанола, в объеме 1,0-1,3 объема гибкой трубы 2, и затем газового конденсата, в необходимом объеме, но не более внутреннего объема гибкой трубы 2, до момента освобождения гибкой трубы 2 от тампонажного раствора. Стабильный газовый конденсат под воздействием буферной жидкости и тампонажного раствора выдавливается в трубное 10 и затрубное 11 пространства скважины, а часть - в продуктивный пласт 18, препятствуя проникновению в него тампонажного раствора.
Закачка метанола замедляет сроки схватывания цементного раствора и увеличивает его текучесть, а закачка газового конденсата обеспечивает создание гидростатического давления в стволе и предотвращает подъем головы цементного моста 15 выше требуемой высоты, необходимой для целей ремонта скважины, замедляет сроки схватывания цементного раствора.
После выдавливания из гибкой трубы 2 тампонажного раствора приподнимают башмак гибкой трубы 2 на 1 м выше “расчетной” головы цементного моста 15, производят срез головы цементного моста 15 стабильным газовым конденсатом, подаваемым через гибкую трубу 2, и вымывание излишков тампонажного раствора в трубное пространство 10. Оставляют скважину на период ожидания затвердения цемента (ОЗЦ) на 48 часов.
После ОЗЦ спускают гибкую трубу 2 до головы цементного моста 15 и определяют фактическое местоположение головы цементного моста 15. При необходимости следует нарастить цементный мост 15 заливкой тампонажного раствора без давления. После этого производят проверку цементного моста 15 на прочность, прикладывая при помощи инжектора 4 нагрузку на цементный мост 15 через гибкую трубу 2 усилием, не превышающим 4,0-5,0 кН. В случае потери циркуляции производят полный подъем гибкой трубы 2 на поверхность. Излишки тампонажного раствора остаются в трубном пространстве 10 в жидком состоянии и удаляются из скважины при вызове притока и отработки скважины на факел. Схватывание тампонажного раствора в трубном пространстве 10 не происходит из-за перемешивания излишков тампонажного раствора с метанолом и стабильным газовым конденсатом. Затем производят гидравлическую опрессовку цементного моста 10 на максимальное давление, ожидаемое на устье, но не более давления опрессовки эксплуатационной колонны 8. На Ямбургском месторождении максимальное ожидаемое давление на устье в настоящее время составляет 4,0-6,0 МПа.
По окончании испытаний цементного моста 15 на прочность и герметичность из скважины извлекают гибкую трубу 2.
Предлагаемый способ установки цементных мостов в скважинах, подлежащих ремонту, консервации или ликвидации, позволяет производить их установку без глушения скважины, снизить степень загрязнения призабойной зоны пласта, сократить продолжительность ремонтных работ в 5-6 раз, снизить затраты на проведение работ и стоимость ремонта скважины в 3-4 раза, облегчить работы по последующему ее освоению или расконсервации (разликвидации).
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ установки цементного моста в скважине, включающий закачку в заданный интервал тампонажного раствора, вымывание излишков тампонажного раствора, проведение ОЗЦ – ожидания затвердевания цемента, испытание цементного моста на прочность и герметичность, отличающийся тем, что в скважину, находящуюся под давлением, спускают до забоя с помощью колтюбинговой установки гибкую трубу, открывают задвижки на трубном и затрубном пространствах, ствол скважины заполняют через нее газовым конденсатом, башмак гибкой трубы поднимают до интервала установки цементного моста, приготавливают в блоке приготовления тампонажный раствор смешиванием цементного раствора с замедлителем схватывания и реагентом, повышающим текучесть раствора, закачивают через гибкую трубу вначале буферную жидкость, например метанол, в объеме 0,3-0,6 объема гибкой трубы, затем тампонажный раствор в необходимом для установки цементного моста объеме с продавкой его в скважину последовательно закачиваемыми буферной жидкостью и продавочным раствором, например закачкой вначале метанола, в объеме 1,0-1,3 объема гибкой трубы и затем газового конденсата в необходимом объеме, но не более внутреннего объема гибкой трубы, до момента освобождения гибкой трубы от тампонажного раствора, после выдавливания из гибкой трубы тампонажного раствора приподнимают башмак гибкой трубы на 1 м выше “расчетной” головы цементного моста, производят срез головы цементного моста газовым конденсатом, подаваемым через гибкую трубу, вымывание излишков тампонажного раствора в трубное пространство и оставление их там в жидком состоянии, после ОЗЦ спускают гибкую трубу до головы цементного моста и испытывают его на прочность, прикладывая нагрузку инжектором колтюбинговой установки через гибкую трубу усилием 4,0-5,0 кН, затем производят гидравлическую опрессовку цементного моста, после чего гибкую трубу извлекают из скважины.
www.freepatent.ru
Способ установки легкоразрушаемого цементного моста в горизонтальной скважине
Предложение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам установки временных мостов в горизонтальных скважинах.
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.
Недостатками данного способа являются:
- во-первых, способ предназначен для вертикальных скважин, а в горизонтальных скважинах цементный раствор растекается по стволу горизонтальной скважины и размещается по нижнему периметру обсадной колонны горизонтальной скважины, что не обеспечивает герметичную установку цементного моста в горизонтальной скважине;
- во-вторых, при необходимости разбуривания цементного моста возникают сложности, связанные с неравномерной нагрузкой на разрушающий инструмент и уход инструмента в сторону с возможным заклиниванием разрушающего инструмента в обсадной колонне ввиду того, что в горизонтальной скважине закачанный по колонне НКТ цементный мост растекается и застывает лишь по нижнему периметру обсадной колонны.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ установки моста из тампонажного пеноцементного состава в скважине (патент RU №2089717, МПК Е21В 33/138, опубл. 10.09.1997, бюл. №25), включающий спуск в скважину колонны НКТ, закачку по колонне НКТ в интервал установки моста тампонажного пеноцементного состава, содержащего цемент, поверхностно-активное вещество, воду и мел, а также буферной жидкости, в качестве которой используется пластовая вода, при этом в качестве поверхностно-активного вещества применяют синтанол при следующем соотношении исходных ингредиентов, мас. ч.:
|
а разрушение моста из тампонажного пеноцементного состава производят после проведения ремонтных работ с использованием 15%-ного раствора соляной кислоты. Недостатки данного способа:
- во-первых, способ невозможно реализовать в условиях горизонтальных скважин, так как тампонажный пеноцементный состав растекается и размещается лишь по нижнему периметру обсадной колонны, что не обеспечивает герметичность моста из тампонажного пеноцементного состава в горизонтальной скважине;
- во-вторых, в качестве буфера используется пластовая вода, которая при закачке и продавке может разбавлять цементный раствор, в результате чего он теряет свою прочность, а также вымывает цементный мост, который может образоваться в другом интервале скважины;
- в-третьих, технологически сложный в приготовлении состав с большим количеством ингредиентов, требующий четкого соблюдения указанных пропорций.
Техническими задачами предложения являются возможность установки герметичного цементного моста в горизонтальной скважине за счет применения состава, исключающего его растекание по обсадной колонне до застывания, а также повышение прочности устанавливаемого цементного моста за счет применения буферной жидкости, исключающей разбавление цементного раствора и обеспечивающей гарантированную установку моста в заданном интервале скважины, упрощение технологии приготовления состава за счет уменьшения количества ингредиентов состава.
Технические задачи решаются предлагаемым способом установки легкоразрушаемого цементного моста в горизонтальной скважине, включающим спуск в горизонтальную скважину колонны насосно-компрессорных труб - НКТ до интервала установки моста, закачку по колонне НКТ в интервал установки моста цементного раствора и мела, а также буферной жидкости, разрушение моста после проведения ремонтных работ раствором соляной кислоты.
Новым является то, что в качестве цементного раствора используют облегченный тампонажный раствор плотностью 1270-1410 кг/м3 на основе седиментационно-устойчивого тампонажного материала - СУТМ при следующем соотношении ингредиентов, мас. ч.:
|
причем в качестве буферной жидкости используют глинистый раствор на основе бентонитового глинопорошка плотностью 1130 кг/м3, который закачивают до и после закачки облегченного тампонажного раствора в объеме не более 25% от объема облегченного тампонажного раствора, причем для разрушения моста из облегченного тампонажного раствора используют 12%-ную ингибированную соляную кислоту, которую закачивают в горизонтальную скважину в объеме колонны НКТ, производят технологическую выдержку для разрушения моста в течение 8 ч, после чего промывкой удаляют продукты реакции из горизонтальной скважины.
Реагенты, представленные в заявке.
Седиментационно-устойчивый тампонажный материал (СУТМ), получаемый путем тщательного совместного смешивания тонкомолотого портландцемента и специальных добавок, регулирующих тампонажно-технические свойства. Состав СУТМ представлен в табл. 1.
Минеральная добавка представляет собой глину Биклянского месторождения, активированную содой и полимерами нафталинового ряда, что приводит к ее пептизации. Ускоренный обжиг глины при температуре 1200°C с последующим резким охлаждением до 60°C приводит к разрушению структуры глины до окислов алюминия и кальция и их соединений, что приводит к превращению глины в активную минеральную добавку. Добавление приготовленного таким образом активированного порошка глины (минеральной добавки) приводит при гидратации цемента к связыванию выделяющегося оксида кальция, вследствие чего происходит формирование цементного камня без каналов и трещин и предотвращает снижение его прочности и увеличивает его коррозионную стойкость.
**Облегчающая добавка предназначена для воздухововлечеиия, представляет собой порошок белого цвета с характерным резким запахом, является смесь солей олеиновой кислоты. Облегчающая добавка снижает плотность цементного камня, не ухудшая при этом его прочностные и коррозионные характеристики.
Оптимальное количество минеральной и облегчающей добавок в материале СУТМ было установлено опытным путем так, чтобы достичь максимально возможного положительного результата - образования цементного камня без каналов и трещин, не ухудшая при этом его прочностные и коррозионные характеристики.
Ингибированная соляная кислота представляет собой смесь соляной абгазной кислоты и ингибитора кислотной коррозии. Требования, предъявляемые к кислоте соляной ингибированной, представлены в табл. 2.
Мел по ГОСТ 12085-88 Мел природный обогащенный. Технические условия.
Глинистый раствор на основе бентонитового глинопорошка плотностью 1130 кг/м3 с выходом раствора 8 м3/т.
Выход раствора 8 м3/т означает получение 8 м3 глинистого раствора на основе бентонитового глинопорошка из 8 т сухого бентонитового глинопорошка.
Сущность предлагаемого способа
Способ установки легкоразрушаемого цементного моста в горизонтальной скважине включает спуск в горизонтальную скважину колонны НКТ до интервала установки моста. Далее по колонне НКТ в интервал установки моста в горизонтальной скважине производят закачку буферной жидкости - глинистого раствора на основе бентонитового глинопорошка плотностью 1130 кг/м3 в объеме не более 25% от объема облегченного тампонажного раствора.
Так, при закачке облегченного тампонажного раствора в объеме, равном 1 м3, закачивают буферную жидкость - глинистый раствор на основе бентонитового глинопорошка в объеме не более 0,25 м3, например 0,2 м3.
Затем в колонну НКТ в интервал установки цементного моста производят закачку облегченного тампонажного раствора плотностью 1270-1410 кг/м3, например, плотностью 1360 кг/м3, на основе седиментационно-устойчивого тампонажного материала - СУТМ при следующем соотношении ингредиентов, мас. ч.:
|
После закачивания облегченного тампонажного раствора в колонну НКТ закачивают буферную жидкость - глинистый раствор на основе бентонитового глинопорошка плотностью 1130 кг/м3 в объеме, равном 0,2 м3.
Облегченный тампонажный раствор обладает тиксотропными свойствами: его вязкость уменьшается при продвижении (разжижается) и увеличивается (сгущается) в покое. При закачивании в скважину тампонажный раствор имеет невысокую вязкость, необходимую для продвижения в колонне НКТ, после достижения необходимой глубины (в покое) вязкость его возрастает, он сгущается.
Благодаря вышеописанным тиксотропным свойствам облегченного тампонажного раствора после его закачки по колонне НКТ в интервал установки моста облегченный тампонажный раствор не успевает растечься по стволу горизонтальной скважины до застывания, в связи с чем после застывания облегченный тампонажный раствор равномерно по периметру заполняет ствол горизонтальной скважины, что обеспечивает герметичность моста в горизонтальной скважине.
Буферная жидкость, в качестве которой применяют глинистый раствор на основе бентонитового глинопорошка с плотностью 1130 кг/м3, имеет хорошую удерживающую способность, благодаря чему в заданном интервале горизонтальной скважины образуется мост из облегченного тампонажного раствора. Закачка буферной жидкости, в качестве которой используют глинистый раствор до и после закачки облегченного тампонажного раствора в объеме не более 25% от его объема, не дает ему уйти из интервала установки и гарантированно обеспечивает установку моста из облегченного тампонажного раствора в заданном интервале горизонтальной скважины. Кроме того, глинистый раствор при закачке и продавке не разбавляет облегченный тампонажный раствор, в результате чего он не теряет свою прочность.
После того как необходимость в мосте из облегченного тампонажного раствора отпадает, например, после проведения ремонтно-изоляционных работ, в горизонтальную скважину закачивают 12%-ную ингибированную соляную кислоту в объеме колонны НКТ, в течение 8 ч мост из облегченного тампонажного раствора разрушается. Ингибированная соляная кислота представляет смесь соляной абгазной кислоты и ингибитора кислотной коррозии, наличие которого позволяет использовать смесь при химической очистке металлических изделий от отложений (моста из облегченного тампонажного раствора). Далее промывкой горизонтальной скважины, например, закачкой по колонне НКТ технологической жидкости плотностью 1000 кг/м3 в количестве двух объемов скважины, например 45 м3, удаляют продукты реакции из горизонтальной скважины. Затем выполняют запланированные работы в горизонтальной скважине, например, обустраивают горизонтальную скважину эксплуатационным оборудованием (технологической колонной труб с глубинным насосом).
В лабораторных условиях подбирали соотношение реагентов облегченного тампонажного цементного раствора на основе седиментационно-устойчивого тампонажного материала - СУТМ при водотвердом отношении (В/Т) от 0,5 до 1. Определяли плотность цементного раствора, его растекаемость, полученные цементные балочки испытывали на изгиб и сжатие, а также на разрушение раствором ингибированной соляной кислоты (опыты №№1-6 табл. 3).
В табл. 3 представлены результаты исследований, из которых следует, что водотвердое соотношение облегченного тампонажного цементного раствора должно находиться в пределах 0,6-0,9. При В/Т<0,6 у раствора растекаемость 160 мм, что затрудняет его закачивание в насосно-компрессорные трубы (НКТ), а при В/Т>0,9 - уменьшается прочность цементного камня, что отрицательно сказывается на качестве установки цементного моста.
В стеклянные стаканы помещали полученные тампонажные камни одинаковой массы, заливали раствором ингибированной соляной кислоты различной концентрации и определяли время их растворения. По результатам исследований установлено (опыты №№1-6), что оптимальным для растворения тампонажного камня является 12%-ный раствор ингибированной соляной кислоты, где растворение происходит в течение 260-320 мин. Растворение тампонажных камней в 24%-ной ингибированной соляной кислоте происходит в течение 20-55 мин, при этом реакция протекает очень бурно со вспениванием, что может вызвать осложнения при промысловых работах. Растворение тампонажных камней в 6%-ной ингибированной соляной кислоте происходит в течение длительного времени - 960-1200 мин, что является нежелательным, так как подвергает опасности коррозии металл обсадной колонны и НКТ.
Таким образом, применение способа установки легкоразрушаемого цементного моста в горизонтальной скважине позволяет:
- произвести герметичную установку моста в горизонтальной скважине за счет применения состава из облегченного тампонажного раствора, исключающего его растекание по обсадной колонне до застывания;
- повысить прочность устанавливаемого моста за счет применения буферной жидкости, исключающей разбавление цементного раствора и обеспечивающей гарантированную установку моста в заданном интервале скважины;
- упростить технологию приготовления состава за счет уменьшения количества ингредиентов, входящих в состав;
- при необходимости быстро разрушить мост из облегченного тампонажного раствора, закачав раствор соляной кислоты с выдержкой в течение 6-8 ч, промывкой и удалением продуктов растворения.
edrid.ru
способ установки цементного моста в скважине - патент РФ 2435937
Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам установки цементных мостов в скважине. При осуществлении способа спускают в скважину башмак на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) до нижней границы цементного моста. Причем 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 внутреннего 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. После этого осуществляют подъем патрубка на колонне НКТ до верхней границы цементного моста и создают избыточное давление, достаточное для продавки продавочной пробки через кольцевое сужение и фиксации ее в посадочном седле с открытием радиальных каналов патрубка, через которые вымывают излишки цементного раствора. Исключается разбавление цементного раствора за счет герметичного перекрытия трубного пространства в колонне НКТ при подъеме патрубка до верхней границы цементного моста. 2 ил.
Рисунки к патенту РФ 2435937
Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам установки цементных мостов в скважине.
Известен способ установки цементного моста в скважине, реализуемый при использовании устройства по (а.с. № 1539306, МПК Е21В 33/13, опубл. 30.01.90 г.). Для установки цементного моста в скважине, согласно описанию авторского свидетельства, предусмотрена закачка буферной жидкости плотностью 1300-1600 кг/м3, посадка нижней разделительной пробки 7 на нижнее посадочное седло 5, посадка верхней разделительной пробки 8 на посадочное седло 6 и подъем заливочной колонны над цементным мостом (описание а.с. № 1539306, колонка 4, абзац сверху).
Недостатками известного способа являются высокая плотность буферной жидкости 1300-1600 кг/м3, что потребует применения специальных дорогостоящих неорганических солей (бромида кальция и др.), сложность оборудования, используемого для осуществления способа, и обусловленная этим дороговизна и малая надежность способа, потому что в устройстве не предусмотрен способ двухсторонней фиксации обеих пробок, а также применение жидкостей высокой плотности, к которым предъявляются определенные требования и незначительная разница в удельных весах. В момент когда вахта КРС открывает устье, устанавливает гидроротор для подъема НКТ, происходит свободное перемещение моста (система стремится к равновесию), вследствие чего происходит смешивание жидкости с цементным раствором при подъеме заливочной колонны до верхней границы цементного моста по всей его высоте, все это приводит к увеличению водоцементного отношения и изменению основных параметров цементного раствора. В результате затвердевший цементный камень имеет низкую прочность.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ установки цементного моста в скважине (В.А.Блажевич и др. Справочник мастера по капитальному ремонту скважин. М: «НЕДРА» 1985 г., с.165), включающий спуск башмака на колонне 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.
Недостатком известного способа является то, что для осуществления данного способа предъявляются определенные требования как к скважинной, так и к продавочной жидкости, а также к цементному раствору, и незначительная разница в удельных весах. В момент когда вахта КРС открывает устье, устанавливает гидроротор для подъема НКТ, происходит свободное перемещение моста (система стремится к равновесию), потому что в устройстве не предусмотрен способ перекрытия трубного пространства и при подъеме НКТ до верхней границы цементного моста происходит разбавление цементного раствора как продавочной, так и скважинной жидкостью по всей его высоте, все это приводит к увеличению водоцементного отношения и ухудшению основных параметров цементного раствора. Таким образом, известный способ имеет низкую эффективность, связанную с низкой прочностью цементного камня.
Технической задачей изобретения является увеличение эффективности установки цементного моста в скважине путем исключения разбавления цементного раствора за счет герметичного перекрытия трубного пространства в колонне НКТ при подъеме патрубка до верхней границы цементного моста.
Задача решается способом установки цементного моста в скважине, включающим спуск в скважину 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, промывку излишков цементного раствора и подъем башмака на безопасное расстояние от верхней границы цементного моста.
Новым является то, что перед спуском в скважину между колонной НКТ и башмаком устанавливают патрубок с радиальными каналами, выше которых патрубок оснащен кольцевой проточкой с кольцевым сужением, а ниже - посадочным седлом меньшего внутреннего диаметра, чем внутренний диаметр кольцевого сужения, причем 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 и подъема патрубка на колонне НКТ до верхней границы цементного моста, далее в колонне НКТ создают избыточное давление, достаточное для продавки продавочной пробки через кольцевое сужение и фиксации ее в посадочном седле с открытием радиальных каналов патрубка, через которые вымывают излишки цементного раствора.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в сохранении основных параметров цементного раствора путем исключения разбавления цементного раствора за счет герметичного перекрытия трубного пространства в колонне НКТ при подъеме патрубка до верхней границы цементного моста.
На фиг.1 и 2 продемонстрирована последовательность реализации способа. Перед спуском в скважину 1 (фиг.1) между колонной НКТ 2 и башмаком 3 устанавливают патрубок 4 с радиальными каналами 5, выше которых патрубок 4 оснащен кольцевой проточкой 6 с кольцевым сужением 7, а ниже - посадочным седлом 8 меньшего внутреннего диаметра, чем внутренний диаметр кольцевого сужения 7. После этого спускают патрубок 4 и башмак 3 на колонне НКТ 2 до нижней границы 9 цементного моста 10. Устье скважины оборудуют герметизирующим устройством, позволяющим производить спуск и подъем НКТ (на фиг.1 и 2 не показано). В НКТ 2 закачивают цементный раствор, устанавливают продавочную пробку 11 с фиксирующей головкой 12 с последующим доведением продавочной пробки 11 с фиксирующей головкой 12 до кольцевого сужения 7, при этом фиксирующая головка 12 перекрывает кольцевое сужение 7, о чем свидетельствует рост давления закачивания на 1,0-2,0 МПа от первоначального. Факт повышения давления свидетельствует, что весь цементный раствор вышел в затрубное пространство, а продавочная жидкость осталась в НКТ. Давление продолжает повышаться, и под воздействием избыточного давления в 4-5 МПа фиксирующая головка 12 продавочной пробки 11 проходит через кольцевое сужение 7, герметизируя трубное пространство от затрубного. Закачивание продавочной жидкости прекращают, при этом фиксирующая головка 12 фиксируется в кольцевой проточке 6 кольцевого сужения 7, герметизируя затрубное пространство от трубного, герметичность которого проверяют снижением давления до гидростатического и отсутствием перелива продавочной жидкости более объема сжатия колонны НКТ. Лишь после этого поднимают патрубок 4 на колонне НКТ 2 до верхней границы 13 (фиг.2) цементного моста 10, благодаря герметичному перекрытию трубного пространства в колонне НКТ, разбавления цементного раствора скважинной жидкостью не происходит. Далее вновь повышают давление прокачивания до 7 МПа и более, приводящее к перемещению продавочной пробки 11 (фиг.2) через кольцевое сужение 7, фиксация ее в посадочном седле 8 сопровождается открытием радиальных каналов 5 патрубка 4, через которые вымывают излишки цементного раствора.
Пример практического применения
Нефтедобывающая скважина с текущим забоем 1700 м обсажена эксплуатационной колонной с условным диаметром 146 мм, которая перфорирована в интервале 1580-1595 м. Скважину заглушили. Перед спуском в скважину 1 (фиг.1) между колонной НКТ 2 и башмаком 3 установили патрубок 4 с радиальными каналами 5, выше которых патрубок 4 оснащен кольцевой проточкой 6 с кольцевым сужением 7, внутренний диаметр кольцевой проточки 62 мм, а внутренний диаметр посадочного седла 8 составляет 20 мм. После этого в скважину спускают патрубок 4 и башмак 3 на колонне НКТ 2 до нижней границы 9 цементного моста 10. При этом устье скважины оборудуют герметизирующим устройством ПВ4-С (разработка СевКавНИПИгаз), позволяющим производить спуск и подъем НКТ (на фиг.1 и 2 не показано). После этого в НКТ закачали 1,0 м 3 цементного раствора, установили продавочную пробку 11 с фиксирующей головкой 12, наружным диаметром фиксирующей головки 58 мм, с последующим закачиванием продавочной жидкости для доведения продавочной пробки 11 с фиксирующей головкой 12 до кольцевого сужения 7, внутренний диаметр кольцевого сужения 55 мм, при этом фиксирующая головка 12 перекрывает кольцевое сужение 7, о чем свидетельствует рост давления закачивания на 1,0-2,0 МПа от первоначального. Факт повышения давления свидетельствует, что весь цементный раствор вышел в затрубное пространство, а продавочная жидкость осталась в НКТ. При этом давление продолжает повышаться, и под воздействием избыточного давления в 4,0-5,0 МПа фиксирующая головка 12 проходит через кольцевое сужение 7, герметизируя трубное пространство от затрубного. Далее закачивание продавочной жидкости прекратили, при этом фиксирующая головка 12 фиксируется в кольцевой проточке 6 кольцевого сужения 7, герметизируя затрубное пространство от трубного, герметичность которого проверили снижением давления до гидростатического и отсутствием перелива из НКТ 2 продавочной жидкости более объема сжатия. Лишь после этого подняли патрубок 4 с герметично перекрытым трубным пространством в колонне НКТ 2 до верхней границы 13 (фиг.2) цементного моста, т.е. на глубину 1400 м, благодаря этому разбавление цементного раствора скважинной жидкостью не происходит. Вновь повысили давление прокачивания до 7 МПа и более, приводящее к перемещению продавочной пробки 11 через кольцевое сужение 7, фиксация ее в посадочном седле 8 сопровождается открытием радиальных каналов 5 патрубка 4. Закачивание продавочной жидкости прекратили и произвели промывку излишков цементного раствора через радиальные каналы 5 до чистой воды. Приподняли патрубок 4 на колонне НКТ 2 на безопасное расстояние, т.е. на глубину 1200 м с доливом скважины. Скважину закрыли на время затвердения цементного раствора. При испытании на герметичность под давлением 15,0 МПа и при снижении уровня посредством свабирования эксплуатационная колонна показала полную герметичность.
Таким образом, сохраняются основные параметры цементного раствора путем исключения разбавления цементного раствора за счет герметичного перекрытия трубного пространства в колонне НКТ при подъеме патрубка до верхней границы цементного моста.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ установки цементного моста в скважине, включающий спуск в скважину 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, промывку излишков цементного раствора и подъем башмака на безопасное расстояние от верхней границы цементного моста, отличающийся тем, что 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 - посадачным седлом меньшего внутреннего диаметра, чем внутренний диаметр кольцевого сужения, причем 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, и поднимают патрубок на колонне НКТ до верхней границы цементного моста, далее в колонне НКТ создают избыточное давление, достаточное для продавки продавочной пробки через кольцевое сужение и фиксации ее в посадочном седле с открытием радиальных каналов патрубка, через которые вымывают излишки цементного раствора.
www.freepatent.ru
