RU2194842C2 - Method of hydraulic isolation of formations in completion of well construction - Google Patents

Abstract

FIELD: oil-gas producing industry. SUBSTANCE: method includes decolmatage of well zone of water bearing bed from contaminating materials hindering isolation; formation of watertight barrier by treatment of said zone by hydraulic jets with use of hardening plugging mortar. In so doing, well zone of waterbearing bed is subjected to decolmatage by building-up of instantaneous deep pressure differential with value of 60-100 MPa. Pressure differential is alternated with reverse circulation until coming of pure fluid. Treatment by hydraulic jets with use of plugging mortar is carried out with formation of watertight barrier 50-52 mm thick. Method is used in completion of well construction before well casing, after preliminary treatment of bottom-hole formation zone. EFFECT: higher efficiency of hydraulic isolation jobs due to higher reliability and quality of jobs.

Description

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к способам обработки призабойной зоны скважины для повышения качества изоляции притока пластовых вод, и может применяться при заканчивании строительства скважины, а также эксплуатации нефтяных скважин. The invention relates to the oil and gas industry, in particular to methods for processing a bottomhole zone of a well to improve the quality of isolation of the influx of formation water, and can be used when completing well construction, as well as operating oil wells.

Известны способы изоляции водопритоков в скважину (1) и (2) закачиванием в водоносные пласты различных гидроизоляционных материалов из-за интенсивной обводненности продукции скважины после непродолжительной ее эксплуатации. Known methods for isolating water inflows into a well (1) and (2) by pumping various waterproofing materials into aquifers due to the intense water cut of a well’s production after a short operation.

Не умаляя достоинства каждого из известных способов, отметим, что они обладают низкой эффективностью. Объясняется это тем, что в процессе первичного вскрытия водоносных пластов, а также при креплении скважины пласты сильно загрязняются фильтратами буровых и цементных растворов, а также продуктами гидратации цемента; отсюда и низкая приемистость изолируемых пластов при закачке водоизоляционных материалов и частичное попадание их в продуктивные пласты. Without detracting from the advantages of each of the known methods, we note that they have low efficiency. This is explained by the fact that during the initial opening of the aquifers, as well as during the fastening of the well, the seams are heavily contaminated with filtrates of drilling and cement solutions, as well as cement hydration products; hence the low injectivity of insulated formations during the injection of waterproofing materials and their partial penetration into productive formations.

В результате загрязнения приствольной зоны пласта возникают высокие давления при попытке продавливания в него изоляционных материалов, сопровождающиеся гидроразрывом пород, а также нарушениями целостности цементного кольца за колонной. As a result of contamination of the near-stem zone of the formation, high pressures occur when trying to push insulating materials into it, accompanied by hydraulic fracturing of the rocks, as well as violations of the integrity of the cement ring behind the column.

Указанные недостатки частично устранены в способе заканчивания нефтяных скважин (3), предусматривающем спуск и цементирование обсадной колонны, перфорацию ее против водоносного пласта, и последовательную закачку через колонну насосно-компрессорных труб нескольких порций водоизолирующих жидкостей, первая порция из которых является гидрофобизирующее вещество - ИВВ1. These drawbacks were partially eliminated in the method of completing oil wells (3), which includes running and cementing the casing, perforating it against the aquifer, and sequentially pumping several portions of waterproofing fluids through the tubing string, the first portion of which is a water-repellent substance - IVV1.

Однако этому способу присущи те же недостатки, что и было отмечено выше. However, this method has the same disadvantages as noted above.

Известен также способ заканчивания скважины (4), предусматривающий защиту пласта от загрязнений при креплении скважины. Для этого защищаемый пласт перекрывают непроницаемой оболочкой из металлического материала в предварительно расширенном стволе скважины, а затем выше зоны расширения цементируют. При реализации этого способа предотвращается загрязнение пласта фильтратами цементного раствора, а также продуктами его гидратации. Основным недостатком этого способа является то, что он для своего осуществления требует использования сложного оборудования, больших затрат времени и трудовых ресурсов (5). There is also known a method of completing a well (4), which provides for the protection of the formation from contamination when attaching the well. For this, the protected formation is covered with an impermeable sheath of metallic material in a previously expanded borehole, and then cemented above the expansion zone. When implementing this method, pollution of the formation by the filtrates of the cement mortar, as well as its hydration products, is prevented. The main disadvantage of this method is that for its implementation it requires the use of sophisticated equipment, a large investment of time and labor (5).

Известен способ снижения проницаемости пластов (6). Сущность этого способа заключается в том, что с целью повышения эффективности и качества изоляции пласта в процессе вскрытия проницаемого пласта бурением обработку этого пласта ведут гидромониторными струями глинистого раствора при скоростях истечения раствора из насадок 60-120 м/с. A known method of reducing the permeability of formations (6). The essence of this method lies in the fact that in order to increase the efficiency and quality of the formation insulation during the opening of the permeable formation by drilling, the treatment of this formation is carried out by jet jets of clay mud at the flow rates of the solution from the nozzles 60-120 m / s.

К его недостаткам можно отнести то, что при его использовании кольматационный слой образуется лишь пристенной зоне скважины в виде толстой глинистой корки, а в глубь пласта изоляционный материал не проникает. Its disadvantages include the fact that when it is used, the mud layer is formed only in the near-well zone of the well in the form of a thick clay crust, and the insulating material does not penetrate deep into the formation.

Причем при создании в скважине депрессии даже величиной 0,5-1,0 МПа происходит нарушение кольматационного экрана и восстановление гидравлической связи флюидонасыщенного пласта со скважиной, что является причиной повторных изоляционных работ в процессе эксплуатации скважины закачиванием в водоносную часть пласта различных реагентов. Moreover, when a depression is created in the well, even with a magnitude of 0.5-1.0 MPa, the colmatation screen is violated and the hydraulic connection of the fluid-saturated formation with the well is restored, which is the reason for repeated isolation work during the operation of the well by pumping various reagents into the aquifer of the formation.

Прототипом к предлагаемому объекту может служить "Способ гидроизоляции пластов при заканчивании строительства скважины", включающий декольматацию пристенной зоны водоносного пласта от загрязняющих материалов, препятствующих изоляции, и образование гидроизолирующего экрана путем обработки этой зоны гидромониторными струями с использованием твердеющего тампонажного раствора [7]. The prototype of the proposed facility may be the "Method of waterproofing reservoirs when completing well construction," including decolmatization of the near-wall zone of the aquifer from contaminating materials that impede isolation, and the formation of a waterproofing screen by treating this zone with water jets using a hardening grouting mortar [7].

Недостатком способа является то, что он не обеспечивает глубокую очистку пласта от загрязняющих веществ, поскольку очистка осуществляется лишь созданием локального завихрения в кольцевом пространстве скважины промывочной жидкостью. При этом глинистая корка со стенок скважины удаляется только частично, поэтому трудно создать надежный гидроизолирующий экран. The disadvantage of this method is that it does not provide deep cleaning of the reservoir from contaminants, since the cleaning is carried out only by creating a local swirl in the annular space of the well with flushing fluid. In this case, the clay crust from the walls of the well is only partially removed, so it is difficult to create a reliable waterproofing screen.

Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности водоизоляционных работ за счет повышения надежности и качества этих работ. The objective of the present invention is to increase the efficiency of waterproofing works by improving the reliability and quality of these works.

Поставленная задача решается описываемым способом, включающим декольматацию пристенной зоны водоносного пласта от загрязняющих материалов, препятствующих изоляции, и образование гидроизолирующего экрана путем обработки этой зоны гидромониторными струями с использованием твердеющего тампонажного раствора. The problem is solved by the described method, including the decolmation of the wall zone of the aquifer from polluting materials that impede isolation, and the formation of a waterproofing screen by treating this zone with water jets using a hardening grouting mortar.

Новым является то, что пристенную зону водоносного пласта декольматируют созданием мгновенной глубокой депрессии на пласт величиной 60-100 МПа, которую чередуют с обратной промывкой скважины до поступления чистой жидкости, а обработку гидромониторными струями с использованием твердеющего тампонажного раствора ведут с формированием гидроизолирующего экрана 50-62 мм. What is new is that the near-wall zone of the aquifer is decolmated by creating an instant deep depression on the reservoir of 60-100 MPa, which is alternated with backwashing of the well until clean fluid arrives, and hydromonitor jets using a hardening grouting mortar are used to form a waterproofing screen 50-62 mm

Другим отличием является также и то, что длину гидромониторной струи выбирают равной 5÷6 диаметра гидромониторной насадки при скорости истечения струи раствора из насадка 100-150 м/с. Another difference is the fact that the length of the jet stream is chosen equal to 5 ÷ 6 diameters of the jet nozzle at a flow rate of the solution jet from the nozzle 100-150 m / s.

Анализ отобранных в процессе поиска известных технических решений показал, что на дату подачи заявки объекты, обладающие такой совокупностью существенных признаков и которые при их использовании приводили бы к достижению более высокого технического результата, отсутствуют, что позволяет сделать заключение о соответствии заявляемого объекта критериям "новизна" изобретательский уровень". An analysis of the well-known technical solutions selected in the search process showed that at the filing date of the application, objects possessing such a combination of essential features and which, if used, would achieve a higher technical result, are missing, which allows us to conclude that the claimed object meets the criteria of “novelty” inventive step ".

А промышленная применимость способа подтверждается описанием примера его осуществления. And the industrial applicability of the method is confirmed by the description of an example of its implementation.

Способ осуществляют в следующей последовательности. The method is carried out in the following sequence.

После первичного вскрытия продуктивной толщи, которое обычно сопровождается обработкой ствола скважины гидромониторными струями глинистого раствора, геофизическими исследованиями выделяются в разрезе непродуктивные флюидонасыщенные пласты для долговременной их изоляции, а также глубины проникновения кольматанта, толщины водонасыщенных пропластков. Затем до крепления скважины в интервале водоносного пласта, подлежащего гидроизоляции, создают мгновенную депрессию величиной примерно 60-100 МПа, предварительно установив у кровли этого пласта устройства для имплозионного воздействия на пласт и запакеровав затрубное пространство над этим устройством. В качестве такого устройства может быть использовано техническое решение, приведенное в описании к патенту (8), содержащее корпус с запорным элементом в виде опрессовочной манжеты, калибрующие манжеты с внешним диаметром, соответствующим внутреннему диаметру насосно-компрессорных труб, уплотнительные манжеты в верхней части корпуса. After the initial opening of the productive stratum, which is usually accompanied by the treatment of the wellbore with hydromonitor streams of clay mud, geophysical studies highlighted in the section unproductive fluid-saturated formations for their long-term isolation, as well as the penetration depth of colmatant and the thickness of water-saturated interlayers. Then, before attaching the well in the interval of the aquifer to be waterproofed, an instant depression of approximately 60-100 MPa is created, having previously installed devices for implosive stimulation of the formation at the roof of this formation and sealed the annulus above this device. As such a device, the technical solution described in the description of the patent (8) can be used, comprising a housing with a locking element in the form of a compression sleeve, calibrating sleeve with an external diameter corresponding to the inner diameter of the tubing, sealing lips in the upper part of the body.

Мгновенная депрессия на пласт при использовании этого устройства создается при посадке клапана-поршня на стоп-муфту при продавливании его с заданной скоростью и при разобщении трубного и затрубного пространства. В результате мгновенной депрессии обеспечивается эффективная декольматация пристенных зон от загрязняющих материалов, препятствующих качественной изоляции водоносного пласта. Описанное устройство позволяет при необходимости создать и повторную депрессию, чередуя с интенсивной обратной промывкой скважины до поступления чистой жидкости. Instantaneous depression on the formation when using this device is created when the valve-piston is planted on the stop clutch when it is pushed at a given speed and when the pipe and annulus are disconnected. As a result of instant depression, effective decolmation of the near-wall zones from polluting materials that impede the high-quality isolation of the aquifer is ensured. The described device allows, if necessary, to create a second depression, alternating with intensive backwashing of the well until a clean fluid arrives.

По окончании полной очистки призабойной зоны пласта (ПЗП) в скважину спускают компоновку бурильного инструмента с гидромониторным долотом и наддолотным переводником с гидромониторными насадками, аналогично приведенной в описании к а. с. (6). Устанавливают ее примерно на 2-3 м ниже подошвы гидроизолируемого пласта. Далее в трубу закачивают расчетный объем тампонажного раствора с твердеющими свойствами, например цементного и т.п. К моменту выхода тампонажного раствора из долота инструменту придают вращательно-поступательное движение вверх, а регулированием подачи насоса создают расчетный расход жидкости. At the end of the complete cleaning of the bottom-hole formation zone (PZP), the assembly of a drilling tool with a hydraulic drill bit and an over-bit sub with hydraulic monitor nozzles, similar to that described in a. from. (6). Install it about 2-3 m below the sole of the waterproofing layer. Then, the calculated volume of cement slurry with hardening properties, such as cement, etc., is pumped into the pipe. By the time the cement slurry exits the bit, the tool is given a rotational-translational movement upward, and by adjusting the pump flow, the calculated fluid flow is created.

Тампонажный раствор, истекающий из гидромониторных насадок переводника, с большой скоростью проникает в пласт, образуя гидрозащитный экран. The grouting fluid flowing out of the hydraulic nozzles of the sub penetrates the formation at a high speed, forming a hydroprotection screen.

Широкие промысловые испытания способа показали, что наибольшее проникновение кольматационного слоя в пласт достигается при скорости истечения струи из насадок 100-150 м/с, при длине гидромониторной струи равной 5-6 диаметров насадки. Эффект гидроизоляции повышается, если две насадки расположить под углом друг другу так, что истекающие струи встречаются в одной точке, находящиеся на стенке скважины. Extensive field tests of the method have shown that the greatest penetration of the mud layer into the formation is achieved at a flow rate of nozzles of 100-150 m / s, with a jet stream of 5-6 nozzle diameters. The effect of waterproofing is increased if two nozzles are placed at an angle to each other so that the flowing jets meet at one point located on the wall of the well.

При использовании способа обеспечивается надежная гидроизоляция декольматированного водоносного пласта, а формирование гидроизолирующего экрана достигает 50-52 мм, что предотвращает фильтрацию жидкости из пласта даже при перепадах давления в скважине 15-22 МПа. When using the method, reliable waterproofing of the decolmatized aquifer is provided, and the formation of a waterproofing screen reaches 50-52 mm, which prevents the filtration of fluid from the reservoir even with pressure drops in the well of 15-22 MPa.

По окончании операции гидроизоляции пласта излишки цементного раствора вымывают путем создания циркуляции жидкости и далее инструмент поднимают на поверхность. При необходимости гидроизоляционных работ следующего объекта комплекс описанных операций повторяют. Если количество изолируемых объектов в разрезе не превышает четырех, то операции проводят последовательно. Вначале производят декольматацию всех пластов, а затем их гидроизоляцию по вышеописанной схеме. At the end of the waterproofing operation, excess cement slurry is washed out by creating a fluid circulation and then the tool is raised to the surface. If necessary, the waterproofing of the next object, the complex of the described operations is repeated. If the number of isolated objects in the context does not exceed four, then the operations are carried out sequentially. First, decolmatization of all the layers is carried out, and then their waterproofing according to the above scheme.

Технико-экономические преимущество предложения заключается в следующем:
Использование способа в процессе заканчивания скважины, а именно до ее крепления исключает повторное загрязнение изолируемого пласта в процессе цементирования фильтратами цементного раствора и продуктами гидратации цемента, затрудняющие проведение гидроизоляционных работ, что позволяет сократить затраты времени на очистку ПЗП, осуществить более глубокую декольматацию наряду с использованием более совершенных технических средств и способов, создавая тем самым благоприятные условия для проведения эффективной гидроизоляции пласта. В результате обеспечивается более глубокое проникновение гидроизоляционого материала в пласт, например в 2 раза, и более в сравнении с базовыми и достигается надежная гидроизоляция. В конечном итоге это дает возможность повысить продуктивность скважины, предотвратить преждевременное обводнение продукции пласта и исключить повторные гидроизоляционные работы в процессе эксплуатации скважины.The technical and economic advantage of the proposal is as follows:
Using the method in the process of completing a well, namely, prior to its fastening, eliminates repeated contamination of the insulated formation during cementing by the filtrates of the cement mortar and cement hydration products, which impede the performance of waterproofing operations, which reduces the time required to clean the PPP and to carry out deeper decolmatization along with the use of more perfect technical means and methods, thereby creating favorable conditions for effective formation waterproofing. The result is a deeper penetration of the waterproofing material into the formation, for example 2 times, and more than the base and reliable waterproofing is achieved. Ultimately, this makes it possible to increase well productivity, prevent premature flooding of formation products and eliminate repeated waterproofing operations during well operation.

Источники информации
Широкое применение способа на промыслах даст ощутимые экономические выгоды.Sources of information
The widespread use of the method in the fields will provide tangible economic benefits.

1. Патент РФ 2088746, Е 21 В 33/13, опубл. в Б.И. 24, 1997 г. "Способ изоляции водопритоков в нефтяной скважине". 1. RF patent 2088746, E 21 B 33/13, publ. in B.I. 24, 1997. "A method of isolating water inflows in an oil well."

2. Патент РФ 2097528, Е 21 В 33/13, опубл. в Б.И. 13, 1997 г. "Способ обработки ПЗП скважины". 2. RF patent 2097528, E 21 B 33/13, publ. in B.I. 13, 1997, the "Method of processing PZP wells."

3. Патент РФ 2059788, Е 21 В 33/13, опубл. В Б.И. 13, 1996 г. "Способ заканчивания нефтяной скважины". 3. RF patent 2059788, E 21 B 33/13, publ. In B.I. 13, 1996, "Method for completing an oil well."

4. Патент РФ 639120, Е 21 В 33/13, опубл. В Б.И. 33, 1996 г. "Способ заканчивания скважины". 4. RF patent 639120, E 21 B 33/13, publ. In B.I. 33, 1996. "Completion Method".

5. Патент РФ 1.782079, 6 Е 21 В 29/10, 33/13, опубл. В Б.И. 2,1995 г. "Устройство для перекрытия зоны осложнения в скважине". 5. RF patent 1.782079, 6 E 21 V 29/10, 33/13, publ. In B.I. 2.1995, the "Device for blocking the zone of complications in the well."

6. Прототип 819306, Е 21 В 33/138, опубл. В Б.И. 13, 1981 г. "Способ снижения проницаемости пластов". 6. Prototype 819306, E 21 B 33/138, publ. In B.I. 13, 1981, "A method of reducing the permeability of formations."

7. А.С. СССР 939732, Е 21 В 37/02, 1980 г. "Устройство для разглинизации и кольматации стенок скважины". Прототип. 7. A.S. USSR 939732, Е 21 В 37/02, 1980. "Device for wedging and mudding of the walls of the well." Prototype.

8. Патент РФ 2114290, Е 21 В 43/25, опубл. В Б.И. 18, 1998 г. "Способ обработки ПЗП методом мгновенной депрессии и устройство для его осуществления". 8. RF patent 2114290, E 21 V 43/25, publ. In B.I. 18, 1998, "Method for processing PZP by instant depression and device for its implementation."

Claims (1)

Способ гидроизоляции пластов при заканчивании строительства скважины, включающий декольматацию пристенной зоны водоносного пласта от загрязняющих материалов, препятствующих изоляции, и образование гидроизолирующего экрана путем обработки этой зоны гидромониторными струями с использованием твердеющего тампонажного раствора, отличающийся тем, что пристенную зону водоносного пласта декольматируют созданием мгновенной глубокой депрессии на пласт величиной 60-100 МПа, которую чередуют с обратной промывкой скважины до поступления чистой жидкости, а обработку гидромониторными струями с использованием твердеющего тампонажного раствора ведут с формированием гидроизолирующего экрана 50-52 мм. A method of waterproofing reservoirs when completing well construction, including decolmating the near-wall zone of the aquifer from contaminating materials that impede isolation, and forming a waterproofing screen by treating this zone with water jets using a hardening cement slurry, characterized in that the near-wall zone of the aquifer is decolmated by creating instant deep depression to a reservoir of 60-100 MPa, which is alternated with backwashing of the well until clean liquid, and the treatment with jet jets using a hardening grouting mortar is carried out with the formation of a waterproofing screen of 50-52 mm.