Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ ОТХОДОВ БУРЕНИЯ В ЛИКВИДИРУЕМУЮ СКВАЖИНУ

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к утилизации отходов бурения в ликвидируемую скважину, в частности, расположенную в труднодоступной местности.

После строительства скважин первоочередной задачей является утилизация отходов бурения, в частности бурового шлама (БШ) и буровых сточных вод (БСВ). Захоронение отходов в специально построенные амбары не экологично, тем более что после их заполнения необходимо вести работы по их ликвидации и рекультивации территории. Вывоз отходов в условиях труднодоступности местности в места захоронения трудоемко.

Известен способ утилизации отходов бурения, включающий обезвреживание отходов бурения методом реагентного капсулирования консолидирующего материла с отходами бурения [RU 2413835 С1, МПК Е21В 21/06 (2006.01), опубл. 2011].

Недостатком известного способа утилизации отходов бурения является дополнительные затраты на их нейтрализацию.

Известен способ утилизация отходов бурения в специально построенные амбары, включающий сооружение земляного амбара и заполнение амбара отходами бурения [RU 2162918 С1, МПК E02D 31/02, В09В 1/00, C09К 7/02 (1999.07), опубл. 2001].

Недостатком известного способа утилизации отходов бурения является дополнительные затраты на сооружение амбаров, возведение в них противофильтрационного экрана и необходимость проведения работ по нейтрализации и захоронения отходов.

Известен способ утилизация отходов бурения в специально построенные амбары, включающий сооружение земляного амбара и заполнение амбара отходами бурения и буровыми сточными водами [RU 2138612 С1, МПК Е21В 21/06, C09К 7/02 (1998.07), опубл. 1999].

Недостатком известного способа утилизации отходов бурения является дополнительные затраты на сооружение амбаров, возведение в них противофильтрационного экрана и необходимость проведения работ по нейтрализации и захоронения отходов.

По окончании периода разработки на месторождении остаются скважины, нуждающиеся в ликвидации по техническим или иным причинам, при этом стволы этих скважин, обсаженных обсадными трубами, в соответствии с требованиями правил безопасности [Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности», утвержденные 12.03.13 №101] должны быть заполнены глинистым раствором плотностью, обеспечивающим противодавление на вскрытый горизонт, либо жидкостями глушения. Также подлежат ликвидации поисково-оценочные и разведочные скважины, распложенные вблизи месторождения и выполнившие свое назначение.

Задача, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, состоит в разработке способа утилизации отходов бурения 4 класса опасности [Федеральный классификатор классов опасности ФККО 29110000000], образовавшихся после завершения строительства нефтегазовых добывающих скважин с минимальными затратами и с обеспечением экологической безопасности с учетом паспорта от Заказчика.

При осуществлении заявляемого технического решения поставленная задача решается за счет достижения технического результата, который заключается в утилизации отходов бурения в скважине, подлежащей ликвидации, в обсаженной трубами эксплуатационной колонне в интервале между нижним и верхним цементными мостами без снижения экологической безопасности и образования сопутствующих новообразований, образующихся в процессе утилизации в случае их сжигания.

Поставленная задача и технический результат достигается тем, что способ утилизации отходов бурения путем закачивания в нефтегазовую скважину, оборудованную эксплуатационной колонной и находящейся в условиях наличия многолетнемерзлых пород, характеризуется тем, что:

- первоначально готовят пульпу, состоящую из бурового шлама и буровых сточных вод;

- в скважину во внутреннюю полость эксплуатационной колонны до глубины ниже интервала перфорации спускают колонну насосно-компрессорных труб;

- после чего скважину глушат приготовленной пульпой в объеме, равном объему внутренней полости эксплуатационной колонны;

- затем во внутреннюю полость эксплуатационной колонны в интервал перфорации (в интервал продуктивного пласта) по колонне насосно-компрессорных труб закачивают цементный раствор, затворенный на технологической жидкости, с выдавливанием пульпы из интервала продуктивного пласта и забоя скважины по затрубному пространству между эксплуатационной колонной и колонной насосно-компрессорных труб;

- приподнимают колонну насосно-компрессорных труб выше уровня закаченного цементного раствора;

- оставляют скважину на период ожидания затвердевания цемента, образующего нижний цементный мост, с оставлением выше него закаченной пульпы;

- осуществляют испытание нижнего цементного моста на прочность и герметичность;

- далее приподнимают колонну насосно-компрессорных труб до подошвы многолетнемерзлых пород, закачивают через нее новую порцию цементного раствора, затворенного на технологической жидкости, с выдавливанием пульпы из интервала многолетнемерзлых пород по затрубному пространству между эксплуатационной колонной и колонной насосно-компрессорных труб;

- оставляют скважину на период ожидания затвердевания цемента, образующего верхний цементный мост, с оставлением выше него закаченной порцией пульпы;

- осуществляют испытание верхнего цементного моста на прочность и герметичность;

- приподнимают колонну насосно-компрессорных труб до кровли многолетнемерзлых пород, закачивают через нее незамерзающую жидкость, в качестве которой используют водометанольный раствор, взятый в соотношении метанол:вода, равном 40:60;

- в заключении скважину герметизируют путем установки на устье скважины устьевой арматуры с задвижкой и глухим фланцем либо бетонной тумбы.

Можно в качестве технологической жидкости для затворения цементного раствора использовать водометанольный раствор (BMP), взятый в соотношении метанол:вода, равном 40:60, или буровые сточные воды (БСВ). При необходимости, можно добавить к объему приготовленной к закачке пульпе 5% углеводородного состава - нефть, дизельное топливо, отработанное масло, а также связующий состав, в качестве которого используют КМЦ в количестве не более 0,2% к 10 м³ пульпы.

Причинно-следственная связь между заявляемым техническим результатом и существенными признаками технического решения следующая.

Закачивание в скважину, подлежащую ликвидации, во внутреннюю полость эксплуатационной колонны, отходов бурения обеспечивает их утилизацию в экранированном пространстве, обсаженном обсадными трубами, без попадания их в окружающую среду (на поверхность) или с минимальным попаданием пульпы в продуктивный пласт, и надежным блокированием.

Применение цементного раствора для установки нижнего цементного моста, затворенного на BMP, обеспечивает создание в интервале продуктивного пласта незамерзающего и непроницаемого для газа экрана, обеспечивающего надежное блокирование интервала перфорации, продуктивного пласта и призабойной зоны пласта нижним цементным мостом, а верхним цементным мостом обеспечивается предотвращение растепления многолетнемерзлых пород.

Размещение на устье ликвидированной скважины, заполненной отходами бурения, устьевой арматуры с задвижкой (на случай отбора отходов для других целей или дополнительного заполнения) и глухим фланцем (для герметизации с позиции экологической и промышленной безопасности) либо установкой на устье бетонной тумбы обеспечивает надежную герметизацию скважины.

Использование BMP для затворения цементного раствора и в качестве незамерзающей жидкости позволяет устранить условия его замерзания при отрицательных температурах окружающего воздуха (в зимних условиях) как на поверхности, так и в скважине.

К преимуществам заявляемого способа утилизации отходов бурения в условиях труднодоступности местности и наличия ММП можно отнести: минимальные материально-технические ресурсы, в частности, для приготовления жидкости глушения, в качестве которой применяется уже имеющиеся буровые отходы - БШ и БСВ, образующие пульпу, способность заполнения ствола скважины отходами бурения в условиях низких температур окружающего воздуха.

В качестве водометанольного раствора (BMP) используют раствор, взятый в соотношении метанол:вода, равном 40:60. Экспериментально установлено, что именно такое пропорциональное соотношение обеспечивает требуемые свойства водометанольного раствора и его безопасность при производстве работ.

Заявляемый способ утилизации буровых отходов иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 схематично показан процесс глушения скважины путем закачки пульпы 4 в эксплуатационную колонну 1 ликвидируемой скважины, на фиг. 2 схематично показан процесс установки нижнего цементного моста 7, на фиг. 3 схематично показана скважина с установленным верхним цементным мостом и с герметизацией устьевой арматурой 13 с задвижкой 14 и глухим фланцем 15, на фиг. 4 схематично показана скважина с герметизацией тумбой 16.

Способ утилизации отходов бурения осуществляют следующим образом.

Жидкие и твердые отходы бурения завозят к месту расположения ликвидируемой скважины, скачивают в осреднительную установку для создания однородной массы. На устье скважины, оборудованной эксплуатационной колонной 1 и предназначенной для ликвидации, готовят пульпу 4, состоящую из бурового шлама (БШ) и буровых сточных вод (БСВ), обеспечивающей требуемую вязкость и плотность в зависимости от пластовых условий: давления и температуры. Например, при давлении 14 МПа, температуре 30°C, плотность пульпы не более 1400 кг/м³, при этом вязкость пульпы не должна превышать 120-140 секунд, что позволит обеспечить сохранение реологических свойств закачиваемой пульпы в скважину. Для предотвращения замерзания бурового раствора в зимний период можно добавить к объему приготовленной к закачке пульпе 5% имеющийся в наличии углеводородный состав (нефть, дизельное топливо, отработанное масло и т.д.). Для предотвращения оседания/расслаивания твердой фазы буровых отходов можно произвести обработку пульпы связующим составом (например, КМЦ, в количестве не более 0,2% к 10 м³ пульпы).

Затем в скважину во внутреннюю полость эксплуатационной колонны 1 до глубины ниже интервала перфорации 2 спускают колонну насосно-компрессорных труб (НКТ) 3.

После чего скважину глушат приготовленной пульпой 4 в объеме, равном объему внутренней полости эксплуатационной колонны 1 (фиг. 1).

Затем во внутреннюю полость эксплуатационной колонны 1 в интервал перфорации 2 (в интервал продуктивного пласта 5) по колонне НКТ 3 закачивают цементный раствор 6, затворенный на технологической жидкости (BMP или БСВ), с продавливанием его пульпой 4, с образованием нижнего цементного моста 7 (фиг. 2) и с выдавливанием пульпы 4 из интервала продуктивного пласта 5 и забоя 8 скважины по затрубному пространству 9 между эксплуатационной колонной 1 и колонной НКТ 3 в специальную емкость (не показано).

После этого приподнимают колонну НКТ 3 выше на 1-2 м уровня закаченного цементного раствора и оставляют скважину на период ожидания затвердевания цемента, образующего нижний цементный мост 7, с оставлением выше него закаченной в процессе глушения пульпы 4 (фиг. 2).

Затем осуществляют испытание нижнего цементного моста 7 на прочность и герметичность в соответствии с известной технологией.

Далее приподнимают колонну НКТ 3 до подошвы многолетнемерзлых пород (ММП) 10, закачивают через нее цементный раствор 6, затворенный на технологической жидкости, с продавливание цементного раствора пульпой 4 и с выдавливанием по затрубному пространству 9 между эксплуатационной колонной и колонной НКТ 3 пульпы 4 из интервала ММП 10 в специальную емкость (не показано).

Затем оставляют скважину на период ожидания затвердевания цемента (ОЗЦ), образующего верхний цементный мост 11, с оставлением выше него закаченной пульпы 4, используемой при продавке цементного раствора.

После чего осуществляют испытание верхнего цементного моста 11 на прочность и герметичность (известным способом).

Далее приподнимают колонну НКТ 3 до кровли ММП 10 (выше зоны ММП), закачивают через нее незамерзающую жидкость 12, например водометанольный раствор, взятый при соотношении метанол:вода, равном 40:60.

В заключении скважину герметизируют, например, на устье скважины размещают устьевую арматуру 13 с задвижкой 14 и глухим фланцем 15 либо устанавливают на устье бетонную тумбу 16 известным способом [РД 08-492-02. Инструкция о порядке ликвидации, консервации скважин и оборудования их устьев и стволов. - М.: ГУЛ «Научно-технический центр по безопасности в промышленности Госгортехнадзора России», 2002].

Использование заявляемого способа утилизации отходов бурения строящейся нефтегазовой скважины позволит утилизировать получаемые в процессе строительства отходы бурения в выведенные из эксплуатации и подлежащие к ликвидации скважины, сократить продолжительность утилизации, повысить экологическую безопасность и эффективность процесса утилизации в условиях труднодоступности местности при наличии ММП, окружающих нефтегазовые скважины.

Заявляемое техническое решение предназначено для утилизации отходов бурения при строительстве нефтегазовых скважин, в том числе в труднодоступной местности при наличии многолетнемерзлых пород в ликвидируемую скважину.