Процес кріплення свердловин

Процес кріплення свердловини, який включає закачування тампонажного розчину в заколонний простір і нагрівання тампонажного розчину, який відрізняється тим, що функція локального джерела тепла для нагрівання і зміцнення зацементованої ділянки у заданому інтервалі заколонного простору свердловини надана продавлювальній рідині, при цьому локальним джерелом тепла є екзотермохімічна реакція реагентів, уведених у середовище продавлювальної рідини. Корисна модель відноситься до галузі будівництва свердловин, а саме до способів запобігань газонафтоводопроявлень і міжпластових перетоків в заколонному просторі свердловин.З практики будівництва свердловин відомо, що для керування процесом твердіння матеріалів, які застосовують для кріплення, використовують вплив на них температурою для створення температурного поля в затрубному просторі по висоті свердловини. Для підвищення температури застосовують різні способи одержання тепла: використання теплоаккумулюючих речовин або груп речовин з високими значеннями теплоти плавлення; спеціальних пристроїв для підігріву, що опускають у свердловину; терморегулюємих контейнерів для доставки матеріалів у свердловину в розігрітому виді; уведення хімічних речовин, у результаті реакції яких відбувається виділення тепла; використання порохових зарядів і ін.Відомий спосіб кріплення свердловин (див. а.с. СРСР № 574523, МПК З Е 21В 33/14, публ. 1977р.), в якому з метою запобігань газонафтоводопроявлень і міжпластових перетоків тампонажну суміш, яку закачують в заколонний простір, обробляють з боку внутрішнього простору обсадної колони термоакустичним полем.Основним недоліком цього способу являється неможливість досягнення при термоакустичній обробці високої температури тампонажної суміші. Як наслідок цього, ефект обробки зводиться тільки до зниження можливості проникнення пластової рідини і газу в заколонний простір. До недоліків способу слід віднести також великі витрати часу і коштів через необхідність застосування додаткового обладнання для проведення термоакустичної обробки свердловини.Відомий спосіб цементування свердловин, при якому одночасно з закачуванням тампонажного розчину, що містить цемент і воду, і з температурою, що попереджує гідророзрив порід від їх охолодження, додатково в свердловину закачують гідрофобізовану алюмінієву пудру в кількості 0,050,50 від маси цемента (а.с. СРСР №1434080, 4 МПК Е21В 33/13; публ. 30.10.1988р., Бюл. №40). Введення гідрофобізованої алюмінієвої пудри приводить до підвищення температури тампонажного розчину за рахунок реакції алюмінію з гідроокисом кальцію, а наявність гідрофобної плівки приводить до затримання реакції в часі, що дозволяє доставити цементний розчин з алюмінієвою пудрою в нижню частину свердловини з визначеною заздалегідь заданою температурою, попереджуючою неприпустиме охолодження порід, схильних до гідророзриву. Розглянутий спосіб неможливо застосувати для цементування заданого інтервалу заколонного простору свердловини через те, що алюмінієву пудру потрібно вводити у весь об'єм тампонажного розчину. Помістити її у визначеній пачці та розташувати в заданому інтервалі заколонного простору дуже складно, тому що неможливо заздалегідь розрахувати об'єм тієї ділянки свердловини, де потрібно здійснити підігрів. Невеликий вміст в тампонажно (22) 21.06.2004 (24) 15.02.2005 (46) 15.02.2005, Бюл. № 2, 2005 р. (72) Зубков Євгеній Фадійович, Буняк Борис Трохимович, Матушек Ростислав Романович, Кушнарьов Валерій Леонідович, Хакімов Леонід Закирович, Мацалак Михайло Миколайович (73) ДОЧІРНЯ КОМПАНІЯ "УКРГАЗВИДОБУВАННЯ" НАЦІОНАЛЬНОЇ АКЦІОНЕРНОЇ КОМПАНІЇ "НАФТОГАЗ УКРАЇНИ" 00 со о ю О) 5038 му розчині гідроокису кальцію в результаті реакції з алюмінієвою пудрою не дає можливості отримати значне підвищення температури і достатню КІЛЬКІСТЬ тепла для прискорення термінів гідратації і твердіння тампонажного розчину Відомий спосіб запобігання газонафтоводопроявлень і міжпластових перетоків в заколонному просторі свердловини (див патент Роси № 2061169, МПК 7 Е 21 В 33/13, публ), який реалізується шляхом утворення міжпластових ІЗОЛЯЦІЙНИХ перемичок пульсуючим тиском і нагріванням тампонажного розчину за допомогою порохових зарядів або порохового генератора тиску (прототип) До недоліків способу слід віднести великі витрати часу і коштів через необхідність застосування спеціального додаткового обладнання для проведення обробки свердловини пульсуючим тиском і для нагрівання тампонажного розчину У випадках, коли обсадна колона спускається секціями або з застосуванням муфт ступінчастого цементування, процес кріплення свердловини повинен продовжуватися до повного видалення надлишків тампонажного розчину із заколонного простору свердловини Після закачування тампонажного розчину по прототипу потрібно опустити в свердловину пристрій для наступної обробки тампонажного розчину пульсуючим тиском і для його нагрівання за допомогою порохових зарядів або порохового генератора тиску, але в цей проміжок часу тампонажний розчин, що знаходиться вище муфти ступінчастого цементування, втрачає рухливість, після чого відкриття муфти для змиву надлишків тампонажного розчину стає неможливим, що виключає завершення процесу цементування свердловини і значно знижує його надійність Одночасно тампонажний розчин, який знаходиться нижче муфти ступінчастого цементування, починає або вже набрав МІЦНІСТЬ твердіння, і таким чином питання його наступної обробки за прототипом втрачає актуальність Спосіб також не придатний при відмовленні роботи зворотних клапанів, встановлених в колоні Задачею корисної моделі являється забезпечення надійності кріплення свердловин під час цементування з метою запобігання газонафтоводопроявлень і міжколонних перетоків у заданому інтервалі заколонного простору, зниження матеріальних витрат на реалізацію процесу Рішення задачі досягається тим, що в відомому способі кріплення свердловин, який включає закачування тампонажного розчину в заколонний простір, нагрівання тампонажного розчину, згідно корисної моделі функція локального джерела тепла для нагрівання і зміцнення зацементованої ділянки у заданому інтервалі заколонного простору свердловини додається продавлювальній рідині, при цьому локальним джерелом тепла є екзотермохімічна реакція взаємореагуючих речовин, які розміщені в середовищі продавлювальної рідини Залежність МІЦНОСТІ цементного каменю від температури навколишнього середовища добре ілюструється послідуючим прикладом з практики лабораторних робіт цемент марки ШПЦС-120, діапазон використання якого обмежується температурами 80-160°С, має добову МІЦНІСТЬ 3,5 МПа при t=90°C, 3,7 МПа при 120°С і 7,0 МПа при 160°С Механізм нагрівання і зміцнення зацементо ваної ділянки у заданому інтервалі заколонного простору свердловини полягає в використанні тепла екзотермохімічної реакції взаємореагуючих речовин, які виявляються складовою частиною продавлювальної рідини, і розміщення їх проти заданого інтервалу заколонного простору свердловини, де необхідно прискорити термін гідратації і твердіння тампонажного розчину В якості поділяючої рідини між взаємореагуючими речовинами в продавлювальній рідині використовується вода, хоча можливим може бути варіант безпосереднього контакту взаємореагуючих речовин, які беруться з запасом на їх витрати під час транспортування до заданого інтервалу заколонного простору свердловини При досягненні продавлювальної рідини з взаємореагуючими речовинами глибини, ВІДПОВІДНІЙ заданому інтервалу заколонного простору свердловини, процес закачування і продавлювання тампонажного розчину закінчується - починається екзотермохімічна реакція Маса взаємореагуючих речовин розраховується по їх стехіометричному відношенню, а кількість тепла - по закону Гесса Так наприклад, широко відома реакція між їдким натром і соляною кислотою відбувається при їх молекулярному відношенні 0,91 з виділенням тепла у КІЛЬКОСТІ 9,28 МДж на один м 3 суміші і збільшенням температури на 225°С Зростання температури в заданому інтервалі заколонного простору свердловини від екзотермохімічної реакції взаємореагуючих речовин являється гарантом ранішого терміну гідратації і твердіння тампонажного розчину в зоні заданого інтервалу кріплення свердловини з утворенням непроникнених для пластових флюїдів перемичок Приклад реалізації процесу кріплення свердловини 1 Глибина свердловини Н 3000 м Обсадна колона 0 140 мм Внутрішній діаметр колони D 120мм Продуктивний горизонт 2950-2920 м Градієнт пластового тиску 0,01 ЗМПа/м Густина бурового розчину уе Р =1,4 г/см3 Густина тампонажного розчину утр =1,85 г/см3 Аналіз даних про аномальність пластового тиску свідчить, що в період гідратації і твердіння тампонажного розчину, коли його тиск на вибій може стати рівним гідростатичному і спровокувати таким чином приток пластового флюїду, необхідно максимально швидко створити в заданому інтервалі заколонного простору свердловини герметичну перемичку при збереженні тиску тампонажного розчину, який розташовано вище цієї перемички Місце розміщення взаємореагуючих речовин в середовищі продавлювальної рідини визначається проти продуктивного пласта При загальному об'ємі продавлювальної рідини 7T.D' х Н = 0,785 х 0,1202 х 3000 = 33,9м3 Перші 1-2 м продавлювальної рідини (в залежності від потрібної КІЛЬКОСТІ тепла) займають в середовищі продавлювальної рідини взаємореагуючі речовини Приклад реалізації процесу кріплення свердловин 2 Глибина свердловини Н 3000м 5038 буде знову буровий розчин об'ємом Обсадна колона 0245мм 2 3 Внутрішній діаметр колони D 223мм У2 V2 = 0,785 х 0,223 х 2400) = 93,68м Продуктивний горизонт 2500-2400 м предРезультатом застосування запропонованого ставлений породами, які схильні до течи Щоб процесу кріплення свердловин являється забезпеуникнути деформації обсадної колони течією чення надійності кріплення свердловин під час гірських порід одним з технологічних рішень явцементування та запобігання газонафтоводопроляється створювання умов для раннього терміну явлень і міжколонних перетоків у заданому гідратації і твердіння тампонажного розчину в заінтервалі заколонного простору, зниження маданому інтервалі заколонного простору свердлотеріальних витрат В порівнюванні з прототипом вини, яким в даному випадку є зона розміщення має наступні переваги забезпечується текучих порід Сумарний об'єм взаємореагуючих прогрівання в заданому інтервалі заколонного речовин в середовищі продавлювальної рідини простору одночасно з проведенням робіт по закабуде складати чуванню та продавлюванню тампонажного розчи2 3 V = 0,785 х 0,223 (2500 - 2400) = 3,9м ну в свердловину результатом цього є прискорення терміну гідратації і твердіння тампонажного Цей об'єм взаємореагуючих речовин порозчину, виключаються витрати часу і використандається в середовище продавлювальної рідини ня спеціальної техніки для доставки теплової (буровий розчин) після закачування її першої енергії у заданий інтервал свердловини, запорції побігаються виправні і ремонтні роботи для V, V, =0,785 х0,223 2 (3000- 2500) = 19,5м3 відновлювання технічного стану свердловини Останньою порцією продавлювальної рідини Комп ютерна верстка М Клюкін Підписне Тираж 37 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності вул Урицького 45 м Київ МСП 03680 Україна ДП Український інститут промислової власності вул Глазунова 1 м Київ-42 01601