способ уплотнения нефтяных и газовых скважин

Формула изобретения

Способ уплотнения нефтяных и газовых скважин путем цементирования в них обсадной колонны, по которому по меньшей мере один участок обсадной колонны, расположенный в зоне возможного воздействия жидкой или газообразной среды, выполняют в виде одной или нескольких последовательно соединенных обсадных труб с шероховатостью на наружной поверхности, отличающийся тем, что участок обсадной колонны в зоне возможного воздействия жидкой или газообразной среды выполняют с покрытием из нержавеющей стали, имеющим толщину 0,3 - 0,5 мм и шероховатостью 40 - 80 мкм.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности.

Как известно, за счет цементирования обсадной колонны обеспечивается не только фиксация ее положения и укрепление стенок скважины, но и предотвращается перетекание жидких и газообразных сред из одного пласта в другой. Низкое качество цементирования может привести к загрязнению и обводнению продуктивной зоны, утечкам газа или нефти и загрязнению поверхностных, в частности пресноводных, зон, а также к ускорению коррозии наружной поверхности обсадных труб в пластах, содержащих агрессивную среду. Указанные явления соответственно приводят к снижению экологической безопасности скважины и качества добываемого сырья.

В настоящее время одним из наиболее существенных и распространенных недостатков уплотнения скважин является слабое сцепление между поверхностью обсадной колонны и тампонажным раствором, закачиваемым в затрубное пространство, что недопустимо для участков обсадной колонны, расположенных в зоне возможного воздействия текучей агрессивной среды. Проведенные исследования показали, что в нефтедобывающих и газодобывающих скважинах, как правило, имеются микрозазоры между обсадными трубами и цементным камнем. Указанные микрозазоры являются причиной перетекания различных жидкостей и газов из одного пласта в другой вдоль поверхности обсадной колонны.

Наиболее близким аналогом изобретения является способ уплотнения нефтяных и газовых скважин путем цементирования в них обсадной колонны, согласно которому по меньшей мере один участок обсадной колонны, расположенный в зоне возможного воздействия жидкой или газообразной среды, выполняют в виде одной или нескольких последовательно соединенных обсадных труб с шероховатостью по наружной поверхности /1/.

Однако такие оболочки имеют недостаточно высокую механическую прочность при значительной толщине. Кроме того, низкая степень адгезии эластомера со сталью не обеспечивает надежного предохранения поверхности осадной трубы от контакта с агрессивной средой.

Техническим результатом изобретения является повышение экологической безопасности нефтяных и газовых скважин и долговечности обсадных колонн.

Необходимый технический результат достигается тем, что по способу уплотнения нефтяных и газовых скважин путем цементирования в них обсадной колонны, по которому по меньшей мере один участок обсадной колонны, расположенный в зоне возможного воздействия жидкой или газообразной среды, выполняют в виде одной или нескольких последовательно соединенных обсадных труб с шероховатостью на наружной поверхности, согласно изобретению, участок обсадной колонны в зоне возможного воздействия жидкой или газообразной среды выполняют с покрытием из нержавеющей стали, имеющим толщину 0,3-0,5 мм и шероховатость 40-80 мкм.

Покрытие из нержавеющей стали, имеющее указанные характеристики, обеспечивает значительное увеличение механических характеристик сцепления применяемых при креплении нефтяных и газовых скважин цементных растворов с обсадными трубами. За счет высокой степени адгезии покрытия к поверхности обсадной трубы и к цементному раствору устраняются микрозазоры, по которым жидкая, и особенно газообразная, среда может подниматься или опускаться из одного пласта в другой. Предлагаемое покрытие является механически прочным и долговечным, что позволяет улучшить защиту контактирующих с агрессивными средами обсадных труб от коррозии. Наличие покрытия не приводит к существенному повышению их стоимости.

Для надежного предотвращения перетекания различных сред из одного пласта в другой указанным выше способом получают снабженный наружным поверхностным покрытием участок обсадной колонны, длина которого больше толщины пластов, образующих зоны воздействия жидкой или газообразной среды.

В состав обсадной колонны на участках, расположенных на разных уровнях, могут быть введены обсадные трубы с поверхностным покрытием, имеющие различную длину, что обусловлено различной толщиной пластов, содержащих жидкие и газообразные среды. При необходимости для полного перекрытия имеющих на данном уровне пластов с текучей агрессивной средой в состав обсадной колонны могут быть введены несколько последовательно соединенных обсадных труб с поверхностным покрытием, имеющих одинаковую длину.

На чертеже изображен участок скважины, уплотненной в соответствии с заявленным способом.

Скважина содержит обсадную колонну 1, состоящую из прикрепленных друг к другу с помощью резьбовых соединений (на черт. не показаны) обсадных труб 2-7, и цементный камень 8. Обсадные трубы 3, 4 и 6, расположенные на разных уровнях в зонах 9 и 10, образованных пластами с текучей агрессивной средой, например с солевыми растворами, выполнены с наружным металлизационным поверхностным покрытием 11. Длина L₁ участка обсадной колонны, выполненного в виде двух последовательно соединенных обсадных труб 3, 4 одинаковой длины, больше толщины H₁ пластов, образующих зону 9, а длина L₂ обсадной трубы 6 больше толщины H₂ пластов, образующих зону 10.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

В заводских условиях подвергают дробеструйной обработке наружную поверхность обсадных труб и методом газотермического напыления, например с помощью стандартного электродугового аппарата, наносят на них металлизационное покрытие из нержавеющей стали.

Обсадные трубы с поверхностным покрытием используют при монтаже обсадной колонны. Для цементирования скважины закачивают цементный раствор внутрь обсадной колонны и продавливают его в затрубное пространство. При схватывании раствора на поверхности его контакта с нанесенным на обсадные трубы покрытием не образуется микрозазоров.

Проведенные испытания показали, что нанесение металлизационного покрытия позволяет увеличить прочность сцепления обсадных труб с цементной смесью в 1,8-3,2 раза (в зависимости от химического состава воздействующей на трубу агрессивной среды).

Использованная литература

1. US 4607698 A, 26.08.1986.