RU2155261C2 - Method of testing gas well casing strings for tightness - Google Patents

Abstract

FIELD: oil-and-gas producing industry; applicable in testing of casting strings of gas and oil wells for tightness after drilling in completion and repair, and isolation operations. SUBSTANCE: essence of invention consists in that with tubing and drilling pipes run down to well bottom and after replacement of drilling mud with process water, pressure in annular space is gradually raised by injection of air by compressor with discharge of displaced water into measuring vessel up to casing test pressure value. Variations of pressure in annular space and level in measuring vessel are observed for 12 h, then pressure is released and level change is controlled over by downhole instrument every two hours. EFFECT: higher level of control over casing string defects due to high permeability of gas. 2 dwg

Description

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для испытания обсадных колонн газовых, газоконденсатных и нефтяных скважин на герметичность после бурения при освоении и ремонтно-изоляционных работах. The invention relates to the oil and gas industry and can be used for testing casing strings of gas, gas condensate and oil wells for leaks after drilling during development and repair and insulation works.

За прототип приняты используемые в настоящее время способы испытания обсадных колонн газовых и нефтяных скважин на герметичность в соответствии со справочником А.Е. Сарояна "Трубы нефтяного сортамента", 1987, стр. 284-286. Согласно справочнику способы включают спуск бурильных труб до искусственного забоя зацементированной обсадной колонны скважины, замену бурового раствора на техническую воду. Предусмотрено испытание водой на избыточное давление или снижением уровня воды компрессором колонн ответственных скважин; приустьевая часть колонны до 50 м испытывается воздухом. The prototype used currently used methods for testing casing strings of gas and oil wells for leaks in accordance with the reference A.E. Saroyan's "Oil Assortment Pipes", 1987, pp. 284-286. According to the reference methods, the methods include lowering drill pipes to the artificial bottom of a cemented well casing, replacing the drilling fluid with process water. It is envisaged to test water for excessive pressure or to reduce the water level by the compressor of the columns of critical wells; the mouth section of the column up to 50 m is tested by air.

Однако в процессе эксплуатации газовых скважин на месторождениях севера Тюменской области установлено, что на многих скважинах имеются межпластовые перетоки по негерметичному зацементированному заколонному и межколонному пространству, и в более чем 50% газовых скважин между кондуктором и обсадной колонной выявлены межколонные газопроявления. However, during the operation of gas wells in the fields of the north of the Tyumen region, it was found that many wells have interstratal flows along the leaky cemented annular and intercolumn space, and intercolumn gas manifestations were detected in more than 50% of gas wells between the conductor and the casing.

Одной из причин появления негерметичности цементного кольца за обсадной колонной является образование микротрещин в камне, возникающих при опрессовке высоким избыточным давлением технической жидкостью по всей протяженности колонны от забоя до устья. One of the reasons for the leakage of the cement ring behind the casing string is the formation of microcracks in the stone that occur during pressure testing with high overpressure by the technical fluid over the entire length of the casing from the bottom to the mouth.

Для выявления причин негерметичности затрубного пространства газовых скважин на кафедре бурения РГУ им. И.М. Губкина выполнены расчеты и проведены лабораторные эксперименты с целью выявления величины повышенного внутреннего давления в обсадных трубах, при котором образуются трещины в цементном кольце. Выяснилось, что сформированное цементное кольцо разрушается при избыточном давлении 5-6 МПа, в то время, как по действующей инструкции допускается превышение около 12,6 МПа для сеноманских и 30 МПа для неокомских скважин на всем протяжении зацементированной эксплутационной колонны от устья до забоя при опрессовке водой, что является основной причиной нарушения герметичности цементного кольца и межколонных газопроявлений. To identify the causes of leaks in the annular space of gas wells at the Department of Drilling, Russian State University THEM. Gubkin performed calculations and conducted laboratory experiments to identify the magnitude of the increased internal pressure in the casing, at which cracks in the cement ring are formed. It turned out that the formed cement ring collapses at an overpressure of 5-6 MPa, while according to the current instructions, an excess of about 12.6 MPa for Cenomanian and 30 MPa for Neocomian wells is allowed throughout the entire cemented production string from the mouth to the bottom during pressure testing water, which is the main reason for the violation of the tightness of the cement ring and annular gas.

Предлагаемый способ испытания позволяет избежать вышеуказанных проблем, повысить точность и полноту испытания. The proposed test method avoids the above problems, improve the accuracy and completeness of the test.

Это достигается тем, что в предлагаемом способе испытания обсадных колонн газовых скважин на газогерметичность, включающем спуск бурильных труб до искусственного забоя зацементированной обсадной колонны, замену бурового раствора на техническую воду, опрессовку производят столбом газообразного агента, проникающая способность которого через негерметичности в колонне существенно выше, чем у любой жидкости, плавным поднятием давления в затрубном пространстве до давления испытания колонны на герметичность с помощью компрессора при изливе воды по бурильным трубам в мерную емкость, наблюдают за изменением объема воды в мерной емкости и давления в затрубном пространстве в течение 12 ч в репрессионном режиме, затем стравливают давление в затрубном пространстве до атмосферного и прослеживают изменение сниженного уровня жидкости в трубах глубинными приборами в депрессионном режиме через каждые 2 ч. This is achieved by the fact that in the proposed method for testing gas well casing strings for gas tightness, including lowering the drill pipes to the artificial bottom of the cemented casing strings, replacing the drilling fluid with industrial water, crimping is carried out with a gaseous agent column, the penetrating capacity of which through leaks in the string is much higher, than any liquid, by smoothly raising the pressure in the annulus to the pressure of the column test for leaks using a compressor with water through the drill pipes into the measuring tank, observe the change in the volume of water in the measuring tank and the pressure in the annulus for 12 hours in the repression mode, then bleed off the pressure in the annulus to atmospheric pressure and trace the change in the reduced level of fluid in the pipes with depth instruments in the depression every 2 hours

На фиг. 1 и 2 показано распределение давлений в эксплутационной колонне сеноманской и неокомской скважин,
где 1 - распределение давления столба газа по глубине в освоенной скважине; 2 - минимальное давление, которое необходимо создать для проверки герметичности обсадной колонны; 3 - распределение внутреннего давления в обсадной колонне при опрессовке водой согласно инструкции; 4 - распределение гидростатического давления, при котором в скважине происходит затвердевание тампонажного камня после цементирования; 5- распределение внутреннего избыточного давления в обсадной колонне, выше которого может происходить разрушение цементного кольца за колонной.In FIG. 1 and 2 show the distribution of pressure in the production string of the Cenomanian and Neocomian wells,
where 1 is the distribution of pressure of the gas column in depth in the well; 2 - the minimum pressure that must be created to check the tightness of the casing; 3 - distribution of internal pressure in the casing string when pressure testing with water according to the instructions; 4 - distribution of hydrostatic pressure at which hardening of the cement stone after cementing occurs in the well; 5 - distribution of internal overpressure in the casing, above which the destruction of the cement ring behind the column may occur.

Способ осуществляют следующим образом. The method is as follows.

Cпускают бурильные или насосно-компрессорные трубы до искусственного забоя в зацементированной обсадной колонне; заменяют буровой раствор на техническую воду; последнюю плавно выдавливают из затрубного пространства газообразным агентом по бурильным или насосно-компрессорным трубам в мерную емкость; нагнетание газа от компрессора или из соседней эксплуатационной скважины продолжается до поднятия давления в затрубном пространстве до давления испытания колонны на герметичность; наблюдают за изменением объема воды в мерной емкости и давления в затрубном пространстве в течение 12 ч в репрессионном режиме; уменьшают давление в затрубном пространстве до атмосферного; прослеживают изменение сниженного уровня жидкости в трубах через каждые 2 ч. Drill or tubing pipes are lowered to artificial bottom in a cemented casing; replace drilling fluid with process water; the latter is gently squeezed out of the annulus by a gaseous agent through drill or tubing into a measuring container; gas injection from the compressor or from a neighboring production well continues until the pressure in the annulus rises to the pressure of the leak test string; observe the change in the volume of water in the measuring tank and the pressure in the annulus for 12 hours in the repression mode; reduce the pressure in the annulus to atmospheric; track the change in the reduced liquid level in the pipes every 2 hours

Из фиг. 1 и 2 видно, что при опрессовке обсадных колонн технической водой создается внутреннее избыточное давление, которое превышает гидростатическое давление за колонной на давление опрессовки (128 атм в сеноманских и 290 атм в неокомских скважинах Заполярного ГНКМ) по всей протяженности колонны от забоя до устья. Образование микротрещин в цементном кольце и, как следствие, межколонных газопроявлений происходит при избыточном давлении в колонне 50-70 атм, по данным кафедры бурения РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина. From FIG. Figures 1 and 2 show that when pressure testing the casing strings with technical water, an internal excess pressure is created that exceeds the hydrostatic pressure behind the string by the pressure of the test (128 atm in the Cenomanian and 290 atm in the Neocomian wells of the Zapolyarnoye oil and gas condensate field) over the entire length of the string from the bottom to the mouth. The formation of microcracks in the cement ring and, as a result, intercolumnar gas occurrences occurs at overpressure in the column of 50-70 atm, according to the Department of Drilling of the Russian State University of Oil and Gas. THEM. Gubkin.

Таким образом, при опрессовке заявленным способом столбом газообразного агента внутреннее избыточное давление по стволу скважины распределяется в соответствии с линией 2 и ниже точки пересечения линии 2 с линией 5 образование микротрещин, и разрушения цементного кольца не происходит. Thus, when crimping the inventive method by a column of a gaseous agent, internal excess pressure is distributed along the wellbore in accordance with line 2 and below the point of intersection of line 2 with line 5, microcracks are formed, and the cement ring does not break.

Claims (1)

Способ испытания обсадных колонн газовых скважин на газогерметичность, включающий спуск бурильных труб до искусственного забоя зацементированной обсадной колонны газовой скважины, замену бурового раствора на техническую воду, отличающийся тем, что опрессовку производят столбом газообразного агента, проникающая способность которого через негерметичности в колонне существенно выше, чем у любой жидкости, плавным поднятием давления в затрубном пространстве до давления испытания колонны на герметичность с помощью воздушного компрессора при изливе воды по бурильным трубам в мерную емкость, наблюдая за изменением объема воды в мерной емкости и давления в затрубном пространстве в течение 12 ч в репрессионном режиме, затем стравливают давление в затрубном пространстве до атмосферного и прослеживают изменение сниженного уровня жидкости в трубах глубинными приборами в депрессионном режиме через каждые 2 ч. A method of testing gas tightness of casing strings of gas wells, including lowering drill pipes to the artificial bottom of the cemented casing strings of a gas well, replacing the drilling fluid with industrial water, characterized in that the pressure test is carried out with a column of a gaseous agent, the penetrating capacity of which through leaks in the string is significantly higher than in any liquid, by a smooth increase in pressure in the annulus to the pressure of the column test for leaks using an air compressor and when water is poured through the drill pipes into the measured tank, observing the change in the volume of water in the measured tank and pressure in the annulus for 12 hours in the repression mode, then the pressure in the annulus is vented to atmospheric pressure and the change in the reduced liquid level in the pipes is monitored by depth devices in depressive mode every 2 hours

Images