Способ установки моста в скважине

Способ установки моста в скважине

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к подземному хранению жидких и газообразных углеводородов в устойчивых горных породах. Способ предусматривает спуск колонны заливочных труб, закачку замещающей жидкости с одновременным вытеснением тяжелой до установления границы раздела между ними на нижнем торце колонны заливочных труб, закачку с помощью замещающей жидкости расчетного объема тампонажного состава, например, полимерной композиции. Тампонажный раствор закачивают через заливочные трубы без выхода циркуляции. Перемещают его в заданный интервал ствола скважины путем закечки дополнительной порции замещающей жидкости при одновременном повышении давления на устье скважины. Выдерживают скважину на период образования полимерного пакета при установленном давлении на устье, уравновешивают давления на пакере путем вытеснения замещающей жидкости рассолом . Устанавливают на пакере цементный мост и извлекают заливочные трубы из скважины . 6 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (ям 8 65 G 5/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4753094/03 (22) 25.10.89 (46) 30.11.92. Бюл, hb 44 (71) Всесоюзное научно-производственное объединение по рациональному использованию газа в народном хозяйстве "Союзпром газ" (72) В. В. Борисов, В. Б. Сохранский и Л. П.

Чертков (56) Лещев Д. А. Разделительный тампонаж в скважинах, М., 1963, с. 60.

Бальдеков А, У., Каштанов Е. П. и Семенов В. А. Применение тампонажных составов на основе полиуретанов для изоляционных работ в скважинах. М., 1986, с. 39 (Обзор инфор. ВНИИОЗНГ, сер. "Нефтепромысловое дело", вып. 21), (54) СПОСОБ УСТАНОВКИ МОСТА В СКВАЖИНЕ (57) Изобретение относится к подземному хранению жидких и газообразных углеводородов в устойчивых горных породах. Способ

Изобретение относится к подземному хранению жидких и газообразных углеводородов в устойчивых горных породах, а именно к методам установки мостов в скважинах подземных резервуаров при проведении восстановительных работ, и может быть использовано в газовой, нефтяной, нефтеперерабатывающей, химической и других отраслях промышленности. Изобретение может быть также использовано при консервации скважин рассолопромыслов и любых других скважин.

Известный способ установки мостов в скважинах включает закачку тампонажного раствора через эаливочные трубы в интервал установки цементного моста, промывку за. SU,Ä 1778046А1 предусматривает спуск колонны заливочных труб, закачку замещающей жидкости с одновременным вытеснением тяжелой до установления границы раздела между ними на нижнем торце колонны заливочных труб, закачку с помощью эамещающей жидкости расчетного обьема тампонажного состава, например, полимерной композиции. Тампонажный раствор закачивают через заливочные трубы беэ выхода циркуляции, Перемещают его в заданный интервал ствола скважины путем закачки дополнительной порции замещающей жидкости при одновременном повышении давления на устье скважины, Выдерживают скважину на период образования полимерного пакета при установленном давлении на устье, уравновешивают давления на пакере путем вытеснения замещающей жидкости рассолом. Устанавливают на пакере цементный мост и извлекают заливочные трубы из скважины. 6 ил. ливочных труб после операции цементирования и последующую выдержку системы на период ОЗЦ.

Недостатком известного способа является низкая надежность, так как в период закачки и отверждения зона установки цементного моста ничем не ограничена снизу и сверху, порция закачанного цементного раствора подвергается размыву, растеканию и смещению, в результате чего не достигается необходимая мощность моста либо его схватывание. В необсаженных скважинах большого диаметра известный способ практически неприемлем. Установка цементного моста требует высококвалифицированного исполнения операции, Недо1778046 статочный опыт при проведении операций усTàíîвKè цементных мостов известным способом часто приводит к сложным авариям вплоть до ликвидации скважин.

Другой известный способ включает заливку тампонажного раствора на исскуственный забой, созданный с помощью различных пробок, тампонов, манжет. К серьезным недостаткам данного способа следует отнести то, что он практически неприемлем в необсаженных скважинах большого диаметра (около 1 м и более), так как достаточно надежные устройства для предварительного перекрытия скважин большого диаметра практически отсутствуют. При этом способе требуются значительные затраты времени на раздельную установку устройства для перекрытия скважин и цементного моста.

Известен также способ, включающий использование мостовых. пробок и различных пакерующих устройств без закачки в скважину тампонажного раствора. Однако использование его эффективно лишь при небольших диаметрах стволов скважины или в обсаженных колонной скважинах, В известном способе в скважину спускают колонну заливочныхтруб, закачивают тяжелую и легкую замещающую жидкость с вытеснением тяжелой до установления границы раздела между жидкостями на заданном уровне «а торце колонны эаливочных труб, закачивают с помощью замещающей жидкости расчетный объем полимерного тампонажного состава и выдерживают последний до его затвердения и образования пакера.

Недостатком известного способа является то, что с его помощью может быть создан лишь кольцевой пакер, тогда как для проведения ремонтных работ в эксплуатационных скважинах подземных резервуаров, например, для установки дополнительной обсадной колонны. необходим сплошной пакер, перекрывающий ствол скважины. Другим недостатком известного способа является сравнительно низкая адгезия полимерного тампонажного раствора с открытыми стенками ствола скважины для случая, если породный массив представлен каменной солью, а также низкая прочность пакера, что делает его неприемлемым для установки в скважинах большо о диаметра, когда требуется с его помощью установить дополнительную обсадную колонну.

Существенным недостатком известного способа является также и незначительный срок службы полимерного пакера, что делает практически невозможным его примене10

55 ние при консервации и ликвидации скважин.

Целью заявленн го способа является снижение затрат при установке моста в необсаженной скважине подземного резервуара в каменной соли, в качестве тяжелой жидкости используют рассол, а в качестве легкой замещающей — углеводороды, эакачку полимерного тампонажного материала производят при закрытом выходе углеводородов на устье скважины, при этом перемещают тампонажный состав в заданный интервал ствола скважины путем закачки дополнительной порции углеводородов с повышением давления на устье скважины. после образования пакера устье скважины разгерметизируют и уравновешивают давление на пакере путем вытеснения углеводорода рассолом, после чего закачивают на пакер цементный материала, который задер>кивают под давлением до образования цементного моста.

Отличием заявляемого способа является то, что тампонажный состав закачивают через заливочные трубы без выхода циркуляции, затем перемещают его в заданный интервал ствола скважины путем закачки дополнительной порции замещающей жидкости при одновременном повышении давления на устье. выдерживают скважину на период образования полимерного пакера при установленном давлении на устье, уравновешивают давления на пакере путем вытеснения замещающей жидкости рассолом, Известные способы установки мостов в скважинах не содержат перечисленных выше признаков, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого способа критерию изобретения "новизна".

В заявляемом способе операции закачки тампонажного состава через заливочные трубы без выхода циркуляции и перемещения его в заданный интервал ствола скважины путем закачки дополнительной порции замещающей жидкости при одновременном повышении давления на устье скважины, позволяют создать сплошной пакер (искусственный забой) в заданном интервале ствола скважины, Операции по отверждению полимерного пакера при поддержании избыточного давления на устье скважины и уравновешивания давления на пакер после его отверждения путем вытеснения замещающей жидкости рассолом исключают смещение пакера под действием выталкивающей силы.

Отмеченные преимущества заявляемого способа по сравнению с известными позволяют сделать вывод о соответствии

1778046 заявляемого способа критерию "существенные отличия".

Предлагаемый способ установки моста в скважинах подземных резервуаров применяется после полного освобождения сис- 5 темы от хранимого продукта, заполнения ее рассолом, подъема подвесных колонн и проведения гидравлических испытаний системы.

Способ поясняется фиг. 1-6, где соот- 10 ветственно обозначены: 1 -цементный камень затрубного пространства скважины; 2 — основная обсадная колонна; 3 — необсаженнэя часть скважины; 4 — рассол: 5— заливочные трубы; 6 — замерзающая жид- 15 кость; 7 — тампонажный состав(полимерная твердеющая композиция); 8 — цементный раствор, Способ осуществляют следующим образом: 20 — спускают в скважину заливочные трубы 5 на 3-5 м выше верхней границы полимерного пакера и закачивают в межтрубное пространство 2, 5 эамещающую жидкость 6 с одновременным вытесне- 25 нием рассола 4 иэ скважины по заливочным трубам 5 до установления границы раздела на нижнеи торце колонны заливочных труб (фиг. I); — закачивают в заливочные трубы 5 с 30 помощью буферной (замещающей) жидкости 6 без выхода циркуляции расчетный объем тампонажного состава 7 (фиг, 2); — перемещают закачанный объем тампон нажного состава 7 в заданный интервал ство- 35 ла скважины 3 прокачкой дополнительной порции замещающей жидкости 6 без выхода циркуляции при одновременном повышении давления на устье скважины (фиг. 3); — выдерживают систему нэ период от- 40 верждения пакера 7 под избыточным давлением; — уравновешивают давления на пакере

7 путем вытеснения замещающей жидкости

6 рассолом 4 (фиг. 4); 45 — устанавливают на пакере 7 цементный мост 8 (фиг. 5); — выдерживают систему на период ОЗЦ; — извлекают заливочные трубы из скважины (фиг. 6). 50

Пример практической реализации предлагаемого способа.

Подземный резервуар объемом 100 тыс. м расположен в интервале 700-800 м. Основная колонна диаметром 324 мм спущена 55 на глубину 500 м и эацементирована. Диаметр ствола скважины около 1 м. В связи с коррозионным износом колонна диаметром

324 мм оказалась негерметична, кроме того, обнаружена негерметичность и затрубного пространства. Для восстановления гермети«ности скважины необходимо спустить дополнительную обсадную колонну диаметром 273 MM в интервале 0-570 м, Цементирование спущенной колонны диаметром

273 мм на глубину 570 м будет затруднено иэ-за наличия ниже башмака колонны ствола большего диамстра и полости-выработки.

Для обеспечения цементировэния колонны диаметром 273 мм необходимо перекрыть ствол на глубине порядка 600 метров, однако. отсутствие разработанных средств для перекрытия стволов таких диаметров не дает возмо>кности произвести эту операцию.

Предло>кенный способ позволяет за счет использования упругих свойств системы "скважина-полость" установить полимерный пакер, а затем нарастить на нем цементный мост и произвести цементирование дополнительной колонны.

Для расчета моста принимаем следующие физические характеристики используемых материалов.

Плотность цементного раствора(рц) — 1950 кг/м

Плотность рассола (A>) — 1200 кг/м

Плотность полимерного состава — 1030 кг/м з

Плотность замещэющей жидкости — 850 кг/м з

Адгезия полимерного состава к каменной соли (rn) — 0,3 МПэ

Адгезия цементного камня каменной соли (тц) — 0,5 МПа

Гидростатическое давление (pI) на глубине Н установки башмака дополнительной колонны во время цементирования

Рц=рц g Н = 1950 9,8 570=11 МПа.

Гидравлические потери при прокачивании цементного раствора 8 трубах и затрубье составляют 1 МПа, дополнительное давление столба рассола в интервале 570600 м составляет 0,36 МПа.

Суммарное давление (рп) при прокачивании цемента на пакер составит 12.5

МПа. Нагрузка нэ мост-пакер равна

Рц 4 Pn = 0,785.1 12.5 10 2 10 щ 1000 т

Полимерный пакер при высоте h = 5 м, установленный в стволе скважины диаметРОМ 0 = 1 м, Учетом его аДгезии (xn) может в ы де ржать н а груз ку (Fn).

Fn = л 06 гп = 3,14 1.5.0,3 10,2 10 480 т

Таким образом, для компенсации нагрузки необходимо нарастить на полимер1778046

25

40

50 ный пакер цементный мост. который бы выдержал дополнительную нагрузку.

По техническим условиям принимаем высоту цементного моста 20 м. Тогда нагрузка на цементный мост (Рц) составит

Ец= _#_О he ö=3,141.200,5.10,2.10 "3200т, Таким образом, цементный мост выдерживает нагрузку с большим запасом прочности (П)

П = 3200/1000 = 3,2 раза.

Зкономическая эффективность предлагаемого способа определяется снижением затрат на восстановление геометрического объема подземного хранилища в целом при выходе из строя одного из подземных резервуаров в результате разгерметизации эксплуатационной скважины этого резервуара. Уменьшение затрат на восстановление геометрического объема-подземного хранилища в предлагаемом способе происходит за счет восстановления герметичности подземного резервуара, в результате установки моста-пакера в необса>кенной части ствола скважины, а затем спуска дополнительной обсадной колонны и цементирования ее затрубного пространства.

В известном способе восстановление обьема подземного хранилища производится за счет строительства нового подземного резервуара взамен подземного резервуара, вышедшего из строя вследствие потери герметичности затрубного пространства эксплуатационной скважины этого резервуара, Для условий рассмотренного выше примера затраты на бурение. новой эксплуатационной скважины глубиной 700 м составляют около 300 тыс. руб. Суммарные затраты на создание подземной выработкиполости обьемом 100 тыс, м путем растворения каменной соли с учетом стоимости удаления рассола со строительной площадки составляют около 800 тыс. руб.

С учетом изложенного приведенные затраты в известном способе восСтановления обьема подземного хранилища равны

Э< = 0,15 (300+ 800) = 165 тыс. руб,/год

В предлагаемом способе дополнительные затраты на восстановление объема подземного хранилища складываются из .стоимости колонны обсадных труб, тампонажных материалов и стоимости проведения ремонтных работ на скважине.

Стоимость колонны обсадных труб уг273 мм и длиной 600 м составляет около 35 тыс. руб.

Стоимость тампонажных материалов (полимерной твердеющей композиции и тампонажного цемента) составляет около 10 тыс. руб, Стоимость проведения ремонтных ра- бот на скважине (установка моста в скважине, спуск колонны обсадных труб диаметром 273 мм и цементирование до устья) составляет (буровая бригада использует станок P-80) около 30 тыс. руб. Таким образом, приведенные затраты на восстановление объема подземного хранилища в соответствии с предлагаемым способом будут равны

Э2 =0,15(35+ 10+30) =11 тыс. руб,/год

С учетом изложенного, ожидаемый экономический эффект от реализации предлагаемого способа в рассматриваемом случае составит 3 = Э - Э = 165 - 11 = 154 тыс.руб./год, Формула изобретения

Способ установки моста в скважине, включающий спуск колонны заливочных труб, закачку тяжелой жидкости и легкой замещающей жидкости с вытеснением тяжелой до установления границы раздела между жидкостями на заданном уровне на торце колонны заливочных труб, закачку с помощью замещающей жидкости расчетного объема полимерного тампонажного состава и выдерживание последнего до его затвердевания и образования пакера, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью снижения затрат при установке моста в необсаженной скважине подземного резервуара в каменной соли, в качестве тяжелой жидкости используют рассол, а в качестве легкой замещающей — углеводороды, закачку полимерного тампонажного состава производят при закрытом выходе углеводородов на устье скважины, при этом перемещаюттампонажный состав в заданный интервал ствола скважины путем закачки дополнительной порции углеводородов с повышением давления на устье скважины, после образования пакера устье скважины разгерметизируют и уравновешивают давление на пакере путем вытеснения углеводорода рассолом, после чего закачивают на пакер цементный материал, который выдерживают под давлением до образования цементного моста, 1778046

Ри l.

1778046

Составитель Н.Руденко

Техред M.Mîðreíòàë

Редактор

Корректор И.Шмакова

Заказ 4158 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул.Гагарина, 101