Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ НАРУШЕНИЙ В ОБСАДНОЙ КОЛОННЕ ДОБЫВАЮЩЕЙ СКВАЖИНЫ

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при обнаружения нарушений в обсадной колонне добывающей скважины.

Известен способ контроля технического состояния скважины, заключающийся в закачивании "меченой" жидкости и измерении радиоактивности до и после ее закачивания. В скважину последовательно закачивают осадитель радиоактивных изотопов, например водный раствор едкого натрия и "меченый" растворитель - 10%-ный водный раствор HCl, активированный радиоактивными изотопами, причем растворитель отделяют от осадителя и технической воды подушками из органической жидкости (Патент РФ №357538, опублик. 2000.01.20).

Способ требует остановки скважины и применения специальных технических средств. Способ сложен и позволяет определить нарушения обсадной колонны при их значительном размере.

Известен способ определения места повреждения обсадной колонны скважины, который содержит закачку в затрубное пространство жидкости, нерастворимой в воде и имеющей удельный вес, меньший удельного веса воды, с последующим замером установившегося избыточного давления на устье скважины в трубном и затрубном пространствах. Глубину места повреждения определяют по специальной зависимости (Патент РФ №2094608, опублик. 1997.10.27). Известный способ может быть принят за прототип.

Известный способ также требует остановки скважины и позволяет обнаружить нарушения сплошности обсадной колонны при их значительном размере и при весьма активном их проявлении.

В предложенном изобретении решается задача определения нарушений обсадной колонны добывающей скважины на ранней стадии при весьма неактивном их проявлении.

Задача решается тем, что при обнаружении нарушений в обсадной колонне добывающей скважины ведут определение качественного и количественного состава твердых взвешенных частиц и состава попутно добываемой воды на устье скважины, расчет концентрации смешения солей, содержащихся в водах, поступающих в скважину из различных источников, расчет времени окончания реакции образования твердых солей, образующихся при смешении разных вод, определение времени подъема жидкости по стволу скважины, сравнение двух этих времен, при времени окончания реакции меньшем времени подъема делают заключение о наличии нарушения в обсадной колонне, а при большем - о смешении вод на забое и отсутствии нарушения обсадной колонны, при этом расположение места нарушения оценивают по типу солей из различных горизонтов.

Признаками изобретения являются:

1) определение качественного и количественного состава твердых взвешенных частиц и состава попутно добываемой воды на устье скважины;

2) расчет концентрации смешения солей, содержащихся в водах, поступающих в скважину из различных источников;

3) расчет времени окончания реакции образования твердых солей, образующихся при смешении разных вод;

4) определение времени подъема жидкости по стволу скважины;

5) сравнение двух этих времен;

6) при времени окончания реакции меньшем времени подъема делают заключение о наличии нарушения в обсадной колонне, а при большем - о смешении вод на забое и отсутствии нарушения обсадной колонны;

7) расположение места нарушения оценивают по типу солей из различных горизонтов.

Признаки 1-7 являются существенными отличительными признаками изобретения.

Сущность изобретения

При эксплуатации нефтяных месторождений на поздней стадии разработки одна из основных проблем, которая встает перед разработчиками, - рост нарушений обсадных колон скважин. Фонд скважин с каждым годом стареет, происходит коррозионное разрушение обсадных колонн. Нарушение может привести к выходу из строя дорогостоящего глубинонасосного оборудования из-за отложения солей. При большом фонде скважин в условиях экономической целесообразности встает вопрос раннего обнаружения этих нарушений и принятия решения нужно ли срочно заниматься ремонтом или можно подождать и ремонт провести после отработки межремонтного периода.

Очевидно, что нарушение обсадной колонны далеко не всегда сопровождается отложением солей. Результатом некоторых нарушений может быть только повышение обводненности скважин. В некоторых случаях сложности могут наблюдаться на групповой замерной установке при смешении с продукцией других скважин.

В предложенном способе решается задача раннего обнаружения нарушений обсадной колонны добывающей скважины, т.е. на такой стадии, когда нарушение еще невозможно обнаружить опрессовкой, термометрией, гамма-каротажем, расходомером и прочими способами. Задача решается следующим образом.

При обнаружении нарушений в обсадной колонне добывающей скважины проводят определение качественного и количественного состава твердых взвешенных частиц и состава попутно добываемой воды на устье скважины.

Так, например, для скважин, вскрывших девонский, кыновско-пашийский горизонты, наблюдается повышенное содержание сульфат-ионов (более 0,3 г/л), бария в количествах до 0,2 г/л. Для большинства девонских скважин характерно содержание ионов бария в пределах 0,1-0,8 г/л и низкое содержание сульфат ионов в пределах 0-0,25 г/л (0,25 предел насыщения по сульфат иону для баритовых вод высокой минерализации). Скважины, находящиеся под влиянием пресных или сточных закачек, бария содержат в пределах 0-0,1 г/л. Для вод верхних горизонтов (кроме Турнейского и самых верхних пресных ярусов) характерно высокое содержание сульфат ионов (от 1 до 12 г/л). Если в попутно добываемой воде девонской скважины есть сульфат в концентрации более 0,3 г/л, эта скважина требует дополнительного изучения. По одному анализу нельзя делать заключение о нарушении, но если содержание сульфатов более 1 г/л - это почти наверняка нарушение обсадной колонны. Повышенное содержание сульфат-ионов без нарушения обсадной колонны может быть в результате мероприятий повышения нефтеотдачи пластов или геологотехнических мероприятий при вовлечении в разработку пропластков и зон, ранее подвергнувшихся влиянию сернокислотных оторочек (в результате которых были созданы зоны отложения гипса, и вода, пресная или сточная, используемая для заводнения насыщается сульфат-ионами).

Данные для расчета:

1. Высота верхнего уровня перфорации, Н_к, м.

2. Глубина спуска насоса, Н_н, м.

3. Дебит скважины по жидкости, Q_ж, м³/сут.

4. Диаметр эксплуатационной колонны, D_эк, м.

5. Содержание хлоридов, в пересчете на хлорид натрия, С_NaCl, г/дм³.

6. Содержание сульфат ионов (SO₄ ^2-), C_SO4, г/дм³.

7. Содержание ионов бария (Ва²⁺), С_Ba, г/дм³.

8. Содержание сульфата бария (BaSO₄) в твердых взвешенных частицах (С_BаSO4), г/дм³.

1. Выполняют расчет концентрации смешения солей, содержащихся в водах, поступающих в скважину из различных источников

(все параметры смешения обозначены - *)

С_Ba ^*=С_Ba+1,1×0.588×С_BаSO4

C_SO4 ^*=C_SO4+1,1×0.414×С_BаSO4

где 1,1 - эмпирический коэффициент, учитывающий отложения сульфата бария на стенках глубинно-насосного оборудования;

0,588 и 0,414 - коэффициенты пересчета сульфата бария на ионы бария и сульфата соответственно.

2. Проверяют соотношение:

если (С_SO4 ^*)/96≤(С_Ba ^*)/137

то С_BаSO4=С_SO4 ^*×2,43

иначе С_BаSO4 ^*=С_Ba ^*×1,7

по значениям С_NaCl и С_BаSO4 ^* по графикам чертежа определяют время окончания реакции т_р.

Для значений концентраций хлорида натрия в промежуточных значениях можно использовать стандартные формулы интерполирования.

3. Определяют время подъема жидкости по стволу до насоса:

площадь сечение обсадной колонны, м²

S_эк=(π×D² _эк)/4

время подъема, мин

т_н=(1440×S_эк×(Н_к-Н_н))/Q_ж

где 1440 - коэффициент пересчета м³/сут в м³/мин

4. Сравнивают время окончания реакции образования твердых солей, образующихся при смешении разных вод, и время подъема жидкости по стволу скважины. При времени окончания реакции меньшем времени подъема делают заключение о наличии нарушения в обсадной колонне, а при большем - о смешении вод на забое и отсутствии нарушения обсадной колонны. Расположение места нарушения оценивают по типу солей из различных горизонтов.

Пример конкретного выполнения

На скважине №2335 были определены состав и концентрация взвешенных частиц:

Сульфат бария - 0,110 г/дм³

Сульфиды отсутствуют, содержание карбонатов - незначительно.

Состав попутно добываемой воды:

1. Содержание хлоридов, в пересчете на хлорид натрия, С_NaCl, - 57,66 г/дм³.

2. Содержание сульфат ионов (SO₄ ^2-), C_SO4, - 0,18 г/дм³.

3. Содержание ионов бария (Ва²⁺), С_Ba, - 0,15 г/дм³.

Параметры скважины:

1. Высота верхнего уровня перфорации, Н_к - 1582,8, м.

2. Глубина спуска насоса, Н_н - 1456,7, м.

3. Дебит скважины по жидкости, Q_ж - 30 м³/сут.

4. Диаметр эксплуатационной колонны, D_эк - 0,146 м, толщина стенки 5 мм.

Расчет концентрации смешения солей:

С_Ba ^*=0,15+1,1×0.588×0,11=0,221 г/л (г/дм³)

C_SO4 ^*=0,18+1,1×0.414×0,11=0,23 г/л (г/дм³)

Так как 0,23/96>0,221/137, то концентрация смешения С_BаSO4 ^*=0,221×1,7=0,357 г/л

Время окончания реакции по графику на фиг.1. кривая «60 г/л» (минерализация по хлориду) около 4-х минут.

Время подъема жидкости по стволу скважины определяют следующим образом.

S_эк=(π×D² _эк)/4,

S_эк=(3,14×(0,146-0,01)²)/4=0,0145 м²,

время подъема, мин:

т_н=(1440×S_эк×(Н_к-Н_н))/Q_ж,

т_н=(1440×0,0145×(1582,8-1456,7))/30=87,76 мин.

Сравнивают время окончания реакции образования твердых солей, образующихся при смешении разных вод (т_р=4 мин), и время подъема жидкости по стволу скважины (т_н=87,76 мин)

т_р<<т_н

Время окончания реакции много меньше времени подъема жидкости, в случае отложения солей на электроцентробежном насосе причина отложения - нарушение ЭК. Так как в составе твердых взвешенных частиц отсутствует сульфид железа и карбонат кальция вероятное место нарушения - верхние горизонты (в интервале от 360 до 430 м - Сакмарский ярус) с сульфатно-натриевым типом воды и с малым содержание в воде гидрокарбонатов.

Таким образом удается решить задачу определения нарушений обсадной колонны добывающей скважины на ранней стадии при весьма неактивном их проявлении.

Применение предложенного способа позволит провести обнаружение нарушений обсадной колонны добывающей скважины на ранней стадии.