Устройство дополнительной колонны

Авторы патента:

Полезная модель относится к устройству дополнительной колонны для ремонта нефтяных скважин. Техническим результатом является повышение эффективности осуществления ремонта скважины. Данный технический результат достигается за счет применения устройства дополнительной колонны, содержащего дополнительную колонну, уплотнительные устройства и жесткие центраторы.

Полезная модель относится к области нефтедобычи, а, в частности, к ремонту нефтяных скважин путем спуска дополнительной колонны и ее последующего цементирования.

Эксплуатационная колонна (ЭК) скважин, эксплуатируемых более 10 лет наиболее подвержена возникновению нарушений герметичности. Существующая методика герметизации эксплуатационной колонны цементной заливкой не позволяет обеспечить длительную эксплуатацию скважины, в связи с чем на скважинах с двумя и более нарушениями предусматривается спуск и цементирование дополнительной колонны. Внедрение дополнительной колонны восстанавливает работоспособность скважины и обеспечивает герметичность ЭК более чем на 10 лет.

Широко известно использование дополнительных колонн для ремонта эксплуатационной колонны путем спуска в скважину и цементирования упомянутых дополнительных колонн (Амиров А.Д., Карапетов К.А., Лемберанский Ф.Д. и др. Справочная книга по текущему и капитальному ремонту нефтяных и газовых скважин М., Недра, 1979, стр. 207).

Однако, упомянутые дополнительные колонны не могут обеспечить предотвращение фильтрации цементного раствора в интервалы нарушений и интервалы перфорации эксплуатационной колонны при дальнейшем цементировании дополнительной колонны.

После спуска дополнительной колонны в скважину выполняются тампонажные работы с целью подъема цементного раствора за дополнительной колонной. При формировании цементного кольца за дополнительной колонной согласно известному способу, в скважине образуется водяной пояс из-за фильтрации жидкой фазы цементного раствора в нарушения ЭК, а также в интервалы перфорации. Образование водяного пояса нарушает монолитность цементного кольца и тем самым снижает несущую способность цементного камня. Неуправляемая фильтрация жидкой фазы цементного раствора в нарушение ЭК и в интервалы перфорации протекающая в начальный период ОЗЦ (ожидание затвердевания цемента) под действием веса столба цементного раствора, влечет за собой не достаточную высоту подъема цементного раствора за дополнительной колонной, тем самым оголяя верхнюю часть дополнительной колонны, и ухудшает качество проведения тампонажных работ.

Задачей настоящей полезной модели является предотвращение неуправляемой фильтрации цементного раствора из межколонного пространства в интервалы нарушений и интервалы перфорации.

Поставленная задача решается за счет использования устройства дополнительной колонны при ремонте скважины, содержащего:

- дополнительную колонну, длина которой определена на основании результатов геофизических исследований состояния эксплуатационной колонны скважины или опрессовки эксплуатационной колонны спуском пакера;

- уплотнительные устройства, причем количество и места установки уплотнительных устройств на дополнительной колонне определены на основании результатов геофизических исследований скважины из расчета их последующего расположения выше интервалов нарушений и над верхней границей интервала перфорации, причем уплотнительное устройство состоит из верхнего ограничительного кольца, резиновой уплотнительной манжеты самоуплотняющегося типа и конусообразного упора с жесткими лепестками и зазорами, обеспечивающими проход цементного раствора, причем ограничительное кольцо и конусообразный упор жестко закреплены на дополнительной колонне;

- жесткие центраторы, установленные выше и ниже от уплотнительного устройства.

Техническим результатом является повышение эффективности осуществления ремонта скважины.

Упомянутое устройство дополнительной колонны применяют следующим образом.

Предварительно проводят геофизические исследования скважины для определения технического состояния ЭК, местоположений интервалов нарушений ЭК и интервалов перфорации. Исследования проводятся известными способами, включающими в себя: термометрию, дебитометрию, гамма - (ГК) и нейтронный каротаж (НТК) и другие.

Далее на основании результатов геофизических исследований определяют длину цементируемой дополнительной колонны, количество и места установки уплотнительных устройств на дополнительной колонне. Длина цементируемой дополнительной колонны определяется протяженностью негерметичного участка ЭК, техническим состоянием колонны. Количество уплотнительных устройств подлежащих установке на дополнительной колонне зависит от количества и расположения интервалов нарушений и интервалов перфорации, располагающихся в интервале ЭК, подлежащем ремонту. Места установки уплотнительных устройств определяют таким образом, чтобы после установки устройства дополнительной колонны в скважине, упомянутые уплотнительные устройства располагались выше и ниже интервалов нарушений и над верхней границей интервала перфорации. Предпочтительно, упомянутые уплотнительные устройства должны располагаться на расстоянии 8-12 м выше и ниже интервалов нарушений. Более предпочтительно, упомянутые уплотнительные устройства должны располагаться на расстоянии 10 м выше и ниже интервалов нарушений. Также, предпочтительно уплотнительное устройство должно располагаться над верхней границей интервала перфорации на расстоянии 8-12 м. Более предпочтительно уплотнительное устройство должно располагаться над верхней границей интервала перфорации на расстоянии 10 м. Возможны и другие варианты установки уплотнительных устройств. В дополнительном варианте осуществления места установки уплотнительных устройств определяют таким образом, чтобы после установки устройства дополнительной колонны в скважине, упомянутые уплотнительные устройства располагались только над интервалом нарушения и над верхней границей интервала перфорации. Стоит отметить, что упомянутые предпочтительные расстояния расположения уплотнительных устройств от интервалов нарушений и интервалов перфорации могут изменяться в зависимости от конкретных условий в скважине, т.е. в зависимости от количества интервалов нарушений, от их взаимного расположения, от протяженности негерметичного участка ЭК и т.д.

Например, если в конкретном варианте осуществления, имеется один интервал нарушения и один интервал перфорации, то необходимо установить на дополнительной колонне три уплотнительных устройства. Два из упомянутых уплотнительных устройств необходимо установить выше и ниже интервала нарушения, а третье уплотнительное устройство - над интервалом перфорации.

Затем выполняют сборку устройства дополнительной колонны. Сборку осуществляют путем установки уплотнительных устройств на дополнительную колонну в соответствии с данными, полученными на этапе определения мест установки уплотнительных устройств. Непосредственно сверху и снизу от уплотнительных устройств устанавливают жесткие центраторы. Применение жестких центраторов позволяет избежать смещений при установке устройства дополнительной колонны в скважине. Установка уплотнительного устройства содержит этапы, на которых одевают снизу на дополнительную колонну верхнее ограничительное кольцо, резиновую уплотнительную манжету самоуплотняющегося типа, конусообразный упор с жесткими лепестками и зазорами, обеспечивающими проход цементного раствора. Ограничительное кольцо и конусообразный упор жестко закрепляют на дополнительной колонне специальными клиньями.

Спускают и устанавливают устройство дополнительной колонны в скважину на глубину, определенную в соответствии с результатами геофизических исследований.

Спускают в скважину оборудование для закачки цементного раствора.

Осуществляют подготовку расчетного объема цементного раствора и закачку его в дополнительную колонну. Объем цементного раствора рассчитывают так, чтобы полностью заполнить пространство за дополнительной колонной, при этом следует учесть потери на смешивание со скважинной и продавочной жидкостью, потери в осреднительной емкости и т.д.

Затем осуществляют закачку в дополнительную колонну продавочной жидкости. Закачку необходимо осуществлять таким образом, чтобы цементный раствор заполнил межколонное пространство. При этом во избежание попадания разбавленного цементного раствора в межколонное пространство объем продавочной жидкости необходимо уменьшить на 0,1 м3 по сравнению с расчетным.

Во время проведения закачки продавочной жидкости и ОЗЦ исключается возможность неуправляемой фильтрации жидкой фазы цементного раствора в нарушения ЭК благодаря установленным уплотнительным устройствам. Резиновая уплотнительная манжета самоуплотняющегося типа уплотнительного устройства пропускает через себя цементный раствор до расчетной высоты ЭК при продавливании цементного раствора продавочной жидкостью, а затем путем уплотнения резиновых элементов под действием веса столба цементного раствора изолирует нарушения ЭК. Уплотнительное устройство, установленное выше интервала нарушения и интервала перфорации, предотвращает фильтрацию цементного раствора в упомянутые интервалы под действием веса столба цементного раствора, расположенного над упомянутыми интервалами. Уплотнительное устройство, установленное ниже интервала нарушения, предотвращает уход цементного раствора вниз в межколонном пространстве, тем самым обеспечивая надежное цементирование интервала нарушения ЭК.

Таким образом, исключается уход раствора в интервалы нарушений и перфорации и обеспечивается необходимая высота подъема цемента за дополнительной колонной.

Затем оставляют скважину на время ОЗЦ.

Устройство дополнительной колонны для ремонта скважины, содержащее:

- уплотнительные устройства, причем количество и места установки уплотнительных устройств на дополнительной колонне определены на основании результатов исследований состояния скважины из расчета их последующего расположения выше интервалов нарушений на расстоянии 10 м и над верхней границей интервала перфорации на расстоянии 10 м, причем уплотнительное устройство состоит из верхнего ограничительного кольца, резиновой уплотнительной манжеты самоуплотняющегося типа, конусообразного упора с жесткими лепестками и зазорами, обеспечивающими проход цементного раствора, причем ограничительное кольцо и конусообразный упор жестко закреплены на дополнительной колонне;

- жесткие центраторы, установленные выше и ниже от уплотнительного устройства.