способ селективной изоляции продуктивного пласта при цементировании первой ступени обсадной колонны скважины

Формула изобретения

Способ селективной изоляции продуктивного пласта при цементировании первой ступени обсадной колонны, включающий спуск в скважину обсадной колонны, оборудованной клапанами с установкой их на уровне подошвы продуктивного пласта, закачивание цементного раствора в затрубное пространство обсадной колонны и закачивание через клапана в продуктивный пласт изолирующего раствора, отличающийся тем, что над кровлей продуктивного пласта устанавливают пакерующий узел с управляющим давлением установки, меньшим, чем давление открытия у клапанов, и муфту ступенчатого цементирования, а в качестве изолирующего раствора используют высоковязкую эмульсию с углеводородной жидкостью в качестве дисперсионной среды и водой в качестве дисперсной фазы, которая закачивается в пласт после раскрытия пакерующего узла и закрепляется цементным раствором, продавливаемым технологической жидкостью с объемом, обеспечивающим оставления цементного моста перекрывающего клапана, через которые происходило закачивание.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для селективной изоляции продуктивного пласта в процессе цементирования обсадной колонны добывающей скважины.

Известен способ селективной изоляции продуктивного пласта при цементировании эксплуатационной колонны труб в скважине [патент РФ № 2087674, Е21В 33/14. Опубл. 20.08.1997]. Способ включает установку на эксплуатационной колонне до ее спуска в скважину верхнего и нижнего пакерующих узлов с возможностью их размещения под подошвой и над кровлей продуктивного пласта, промывку колонны после ее спуска, герметизацию заколонного пространства путем раскрытия пакерующих узлов и закачивание цементного раствора. Над верхним пакерующим узлом устанавливают цементировочную муфту, а герметизацию заколонного пространства осуществляют вначале под подошвой продуктивного пласта путем раскрытия нижнего пакерующего узла, а затем над кровлей продуктивного пласта путем раскрытия верхнего пакерующего узла, при этом закачивание цементного раствора осуществляют вначале под нижний пакерующий узел под давлением, а затем через цементировочную муфту. Недостатком известного способа является то, что в каналы притока воды закачивается цементный раствор только в объеме эксплуатационной колонны между нижним срезным кольцом и обратным клапаном типа ЦКОД, а этот объем мал и недостаточен для изоляции водоносных пластов.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ изоляции продуктивного пласта при цементировании обсадной колонны [патент РФ № 2189431, Е21В 33/14. Опубл. 20.09.2002 г. Бюл. № 26]. Способ включает спуск в скважину обсадной колонны, оборудованной обратными клапанами, с установкой их на уровне подошвы продуктивного пласта, закачивание цементного раствора в затрубное пространство обсадной колонны, закачивание через обратные клапаны в продуктивный пласт изолирующего раствора. При этом закачивают сначала цементный раствор, устанавливают разделительную пробку, затем закачивают гидрофобный раствор, устанавливают разделительную пробку, затем закачивают продавочную жидкость до перекрытия обратных клапанов разделительной пробкой, установленной поверх гидрофобного раствора. Недостатком известного способа является то, что при наличии в разрезе скважины выше продуктивного пласта коллекторов с хорошей приемистостью, при закачивании гидрофобного изолирующего раствора он может не пойти в продуктивный пласт, а подняться вверх по заколонному пространству вплоть до поглощающего коллектора. В результате изоляция продуктивного пласта не будет произведена. Кроме того, за эксплуатационной колонной выше продуктивного пласта не будет цементного камня, и создадутся условия для возникновения заколонных перетоков.

Технической задачей изобретения является увеличение эффективности селективной изоляции продуктивного пласта и цементирования обсадной колонны за счет создания в продуктивном пласте протяженного экрана, селективно блокирующего только обводненные пропластки, предотвращения ухода изолирующего раствора вверх по заколонному пространству и обеспечения наличия цементного камня за эксплуатационной колонной выше продуктивного пласта.

Задача решается способом селективной изоляции продуктивного пласта при цементировании первой ступени обсадной колонны, включающим спуск в скважину обсадной колонны, оборудованной клапанами, с установкой их на уровне подошвы продуктивного пласта, закачивание цементного раствора в затрубное пространство обсадной колонны и закачивание через клапаны в продуктивный пласт изолирующего раствора.

Новым является то, что над кровлей продуктивного пласта устанавливают пакерующий узел с управляющим давлением установки меньшим, чем давление открытия у клапанов, и муфту ступенчатого цементирования, а в качестве изолирующего раствора используют высоковязкую эмульсию с углеводородной жидкостью в качестве дисперсионной среды и водой в качестве дисперсной фазы, которая закачивается в пласт после раскрытия пакерующего узла и закрепляется цементным раствором, продавливаемым технологической жидкостью с объемом, обеспечивающим оставление цементного моста, перекрывающего клапаны, через которые происходило закачивание.

Сутью предлагаемого изобретения является селективная изоляция продуктивного пласта при цементировании первой ступени обсадной колонны, включающая спуск в скважину обсадной колонны, оборудованной клапанами, с установкой их на уровне подошвы продуктивного пласта, закачивание цементного раствора в затрубное пространство обсадной колонны и закачивание через клапаны в продуктивный пласт изолирующего раствора.

Способ реализуют следующим образом (совмещено с примером практического применения). В скважину 1 спускают эксплуатационную колонну 2, оборудованную стандартным башмачным патрубком 3 с обратным клапаном 4, клапанами одностороннего действия 5 для закачивания в продуктивный пласт 6 изолирующего раствора 7, проходным заколонным пакерующим узлом 8 (показан схематически) и муфтой ступенчатого цементирования 9 (показана схематически). В качестве клапанов одностороннего действия могут быть использованы клапаны различных конструкций, например, подпружиненный шарик, перекрывающий отверстие в обсадной колонне с давлением открытия, превышающим управляющее давление установки пакерующего узла. В качестве пакерующего узла могут быть использованы проходные заколонные гидравлические или гидромеханические пакеры различных конструкций, например пакер ПГП производства ООО НТЦ «ЗЭРС», г.Рязань. Муфта ступенчатого цементирования может быть различных конструкций с условием обеспечения прохождения через нее цементировочной (разделительной) пробки 10, например, известная [Басарыгин Ю.М., Булатов А.И., Проселков Ю.М. Бурение нефтяных и газовых скважин: Учеб. пособие для Вузов. - М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2002. - С.500-501]. Место установки клапанов одностороннего действия и пакерующего узла выбирается на основе результатов геофизических исследований скважины, с учетом того, чтобы при спуске эксплуатационной колонны клапаны располагались в интервале подошвы продуктивного пласта, а пакерующий узел - над кровлей продуктивного пласта. После спуска эксплуатационной колонны в нее последовательно закачивают воду 11 в объеме, необходимом для вымывания глинистого раствора из заколонного пространства в интервале от забоя скважины до пакерующего узла, цементный раствор 12 в объеме, необходимом для герметизации заколонного пространства в интервале от забоя скважины до пакерующего узла, изолирующий раствор, представляющий собой высоковязкую эмульсию, приготовленную, например, из нефти, пластовой минерализованной воды и эмульгатора «Ялан», цементный раствор 12 в объеме 0,5-1,5 м³ для закрепления и предотвращения вытеснения изолирующего раствора из пласта и продавочную жидкость 13 в объеме, необходимом для продавливания закачиваемого в последнюю очередь цементного раствора в пласт. Цементный раствор используют плотностью 1700-1900 кг/м³, затворенный при водоцементном отношении 0,5 из цемента марки ПЦТ по ГОСТ 1581-96. При этом первую порцию цементного раствора и изолирующий раствор разделяют цементировочной пробкой 10 (см. фиг.1). Объем эмульсии составляет 20,0-40,0 м ³, его определяют в зависимости от геолого-технических условий с учетом создания в продуктивном пласте протяженного водоизоляционного экрана. После вытеснения первой порции цементного раствора в заколонное пространство разделительная пробка 10 садится в седло обратного клапана 4 и перекрывает его. В результате дальнейшего повышения давление в эксплуатационной колонне до величины управляющего давления установки пакерующего узла 6 (для пакера ПГП давление установки не менее 1,5 МПа), происходит раскрытие последнего с перекрытием заколонного пространства выше продуктивного пласта. При повышении давления в эксплуатационной колонне на еще большую величину, например, до 3,5 МПа, происходит открытие клапанов одностороннего действия и через них в продуктивный пласт закачивается изолирующий раствор и вторая закрепляющая порция цементного раствора, которые продавливаются расчетным объемом продавочной жидкости (см. фиг.2). Объем продавочной жидкости определяется с учетом оставления в скважине цементного моста перекрывающего клапана 5.

Закачивание изолирующего раствора после раскрытия пакера исключает уход эмульсии по заколонному пространству в вышележащие поглощающие коллекторы. Используемая в качестве изолирующего раствора высоковязкая эмульсия с углеводородной жидкостью в качестве дисперсионной среды и водой в качестве дисперсной фазы имеет свойство увеличивать вязкость при контактировании с водой и разжижаться при контактировании с нефтью. Таким образом, закачивание эмульсии в продуктивный пласт обеспечивает селективность изоляции, тампонируя пути притока воды, а в нефтеносных пропластках эмульсия разжижается и в дальнейшем при освоении скважины вымывается. Закачиваемая за эмульсией порция цементного раствора предотвращает вытеснение водоизоляционного экрана из эмульсии в ствол скважины при освоении, кроме того, цементный раствор после отверждения перекрывает обратные клапаны, через которые происходило закачивание, чем достигается герметичность эксплуатационной колонны.

После окончания герметизации заколонного пространства в интервале от забоя скважины до пакерующего узла (цементирование первой ступени), производят герметизацию заколонного пространства в интервале от пакерующего узла до устья скважины (цементирование второй ступени).

Цементирование второй ступени производят с использованием муфты ступенчатого цементирования общеизвестными методами [Басарыгин Ю.М., Булатов А.И., Проселков Ю.М. Бурение нефтяных и газовых скважин: Учеб. пособие для Вузов. - М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2002. - с.500-501]. Процесс включает сбрасывание в скважину падающей пробки, которая при посадке на муфту приводит в действие механизм, открывающий отверстия в эксплуатационной колонне, через которые пространство до устья скважины промывают и, после затвердевания цемента в первой ступени, цементируют. В дальнейшем, при необходимости, цементировочные пробки и цементный мост в интервале клапанов 5 разбуривают.

В предложенном способе достигается увеличение эффективности селективной изоляции продуктивного пласта и цементирования обсадной колонны за счет создания в продуктивном пласте протяженного экрана, селективно блокирующего только обводненные пропластки, предотвращения ухода изолирующего раствора вверх по заколонному пространству и обеспечения наличия цементного камня за эксплуатационной колонной выше продуктивного пласта.