способ изоляции пластов в скважине

Формула изобретения

Способ изоляции пластов в скважинах, включающий спуск и цементирование обсадной колонны, образование в стенке скважины каверны и горизонтальных трещин и последующее заполнение последних цементным раствором, отличающийся тем, что в скважине с продуктивным пластом цементирование обсадной колонны осуществляют вначале в нижней ее части до кровли продуктивного пласта, а образование каверны производят после цементирования нижней части обсадной колонны, при этом каверну образуют струями бурового раствора при скорости его истечения не менее 100 м/с, а заполнение каверны и горизонтальных трещин цементным раствором осуществляют с одновременным цементированием верхней части обсадной колонны.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к способам изоляции пластов.

Известен способ селективной изоляции нефтеносной части продуктивного пласта при цементировании эксплуатационной колонны труб в скважине с применением специального устройства /1/. Способ предусматривает установку пакерующих устройств, расположенных на корпусе под подошвой над кровлей продуктивного пласта, промывку бурым раствором и герметизацию затрубного пространства путем раскрытия пакерующих устройств с последующим закачиванием тампонажного раствора в затрубное пространство через кольцевой канал корпуса.

Однако применение этого способа возможно только в крепких, устойчивых коллекторах, поскольку в нем обсадная колонна в продуктивном интервале не закреплена цементом.

Известен наиболее близкий к предлагаемому изобретению способ изоляции пластовых вод в скважине, включающий спуск и цементирование осадной колонны, образование в стенке скважины каверны и горизонтальных трещин в процессе цементирования путем изменения направления движения цементного раствора в заколонном пространстве и последующее заполнение горизонтальных трещин цементным раствором /2/. Однако известный способ имеет ряд существенных недостатков.

Во-первых, он непригоден (неэффективен) для ряда месторождений, например, Западной Сибири, так как для его реализации необходимо соблюдение условий: градиент гидроразрыва в интервале предполагаемой установки перемычки должен быть не меньше градиентов гидроразрыва выше и нижележащих пластов. Эти условия на практике для указанных месторождений не соблюдаются. Другими словами, известный способ не универсален.

Во-вторых, для образования эффективных трещин гидроразрыва в заданном интервале и, следовательно, необходимой крепи пласта нужно предварительно образовать щель или каверну глубиной не менее 100 мм. При реализации известного способа образуется каверна глубиной не больше 36 мм, поскольку скорости восходящего потока ниже отклонителя и напротив отклонителя выравниваются при этой глубине образования каверны и дальнейшего разрыва каверны не происходит.

Кроме того, высокое гидростатическое давление столба цементного раствора в затрубном пространстве над продуктивным пластом, обусловленное применяемой технологией цементирования в одну ступень, может привести к его гидроразрыву и снижению потенциальной продуктивности.

И, наконец, в процессе спуска обсадной колонны с отклонителями выполняется еще один недостаток эффект поршневания, что приводит к дополнительному проникновению бурого раствора в продуктивный пласт во время спуска колонны.

Таким образом, можно сформировать следующую проблему: создание эффективного и универсального способа изоляции пластов, обеспечивающего максимальное повышение нефтеотдачи продуктивного пласта с сохранением крепи пласта.

Указанная проблема решена предлагаемым способом изоляции пластов, включающем спуск и цементирование обсадной колонны, образование в стенках скважины каверны и горизонтальных трещин с последующим заполнением последних цементным раствором, в котором согласно изобретению образование каверны производят формируемыми струями бурого раствора при скорости истечения не менее 100 м/с, причем предварительно цементируют нижнюю часть скважины до кровли продуктивного пласта, а затем образуют каверну с последующим цементированием верхней части скважины и одновременным заполнением каверны и горизонтальных трещин цементным раствором.

Формируемые струи жидкости, бьющие в стенку скважины со скоростью истечения не менее 100 м/с, образуют вращающийся в одну сторону поток жидкости, который формирует каверну глубиной до 200 мм в виде кольцевой щели, способствующей эффективному, глубокому гидроразрыву породы в этом интервале и, следовательно, надежной крепи пласта после заполнения трещин цементом.

Предварительное цементирование нижней части скважины позволяет уменьшить гидростатическое давление столба цементного раствора в затрубном пространстве, что дает возможность защитить продуктивный пласт от его гидроразрыва и тем самым сохранить потенциальную продуктивность пласта.

На фиг. 1 показано окончание процесса цементирования нижней части обсадной колонны, где 1 колонна обсадных труб, 2 муфта ступенчатого цементирования, 3 насадки на цементировочной муфте, 4 цемент, 5 - продуктивный пласт, 6 каверна, 7 водоносный пласт.

На фиг. 2 показан процесс образования каверны путем гидроразрыва; на фиг. 3 окончание процесса изоляции пластовых вод (пластов).

Способ осуществляется следующим образом.

В скважину в компоновке обсадной колонны 1 спускают муфту ступенчатого цементирования 2, оснащенную насадками 3. Насадки установлены тангенционально под углом в циркуляционных отверстиях муфты 2. Далее закачивают расчетное количество цементного раствора для цементирования нижней части обсадной колонны (нижней ступени) с таким расчетом, чтобы раствор несколько перекрыл муфту 2. Затем известными методами открывают циркуляционные отверстия муфты, оснащенные насадками, и нагнетают буровой раствор. При этом происходит формирование струй раствора с последующим образованием каверны в виде кольцевой щели. Далее цементируют верхнюю часть обсадной колонны (верхнюю ступень). При этом каверна 6 равномерно заполняется цементным раствором. По мере увеличения столба цементного раствора происходит направленный гидроразрыв породы в интервале каверны и образуются горизонтальные трещины, которые заполняются цементом.

Пример. Исходные данные:

глубина скважины, м 2000,

диаметр скважины, м 215,910^-3,

глубина залегания продуктивного пласта, м 1900-1940,

тип коллектора терригенный,

давление гидроразрыва, МПа 18,0,

глубина установки муфты, м 1900,

наружный диаметр обсадной колонны, м 14610^-3,

внутренний диаметр обсадной колонны, м 13010^-3,

количество насад. в муфте, шт. 4,

внутренний диаметр отверстия в насадке, м 810^-3,

коэффициент скорости насадки 0,95,

удельный вес цементного раствора, кг/м³ 1850,

удельный вес глинистого раствора, кг/м³ 1200,

подача бурового насоса, м³/с 3010^-3,

коэффициент, учитывающий дополнительные количества цемента для заполнения трещин и каверн, К=1,2.

В скважину глубиной 2000 м спускают обсадную колонну с цементной муфтой на глубине 1900 м. Муфта оснащена четырьмя насадками, установленными тангенциально. Затем закачивают 2,8 м³ цементного раствора для цементирования первой ступени с таким расчетом, чтобы цементный раствор несколько перекрыл муфту. Затем открывают циркуляционные отверстия муфты и закачивают буровой раствор через нее для вымывания излишков цементного раствора. После времени ОЗЦ, составляющем 24 ч, начинают процесс образования каверны. Для этого формируют струи бурового раствора из насадков таким образом, чтобы осевое динамическое давление пятна струи P_о было не менее предела прочности разрушаемой породы при одноосном сжатии _сж Конкретный пример выбран для песчаников и глинистых перемычек продуктивного интервала на глубинах до 2500 м для условий Западной Сибири, _сж которых составляет 60-90 кг/см². Осевое динамическое давление P_о с учетом параметров истечения формируемых струй составляет 418 кг/см². Скорость истечения струи 151 м/с. Время образования каверны 1 ч. Каверна благодаря действию формируемых струй имеет форму кольцевой щели. Далее закачивают через муфту цементный раствор II ступени объемом 60 м³ с учетом заполнения каверны и трещин, образующихся при гидроразрыве породы, который начинается в данном случае при высоте цементного раствора 973 м. Время ОЗЦ 24 ч.

Предлагаемый способ универсален, позволяет сохранить продуктивный пласт от проникновения цементного раствора при его гидроразрыве и повысить его нефтеотдачу, увеличить глубину проникновения цементного раствора в интервале образующейся изоляционной перемычки и тем самым обеспечить сохранность крепи призабойной части продуктивного пласта.