Результат интеллектуальной деятельности: Способ установки хвостовика в скважине

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к способам установки и цементирования хвостовиков (обсадных труб, не имеющих выхода на поверхность) в буровой скважине, в том числе в боковых и горизонтальных стволах.

Способ заканчивания строительства бокового ствола скважины (патент RU № 2391491, МПК E21B 33/14, E21B 7/04, опубл. 10.06.2010 Бюл. № 16), включающий спуск в боковой ствол компоновки оборудования на колонне бурильных труб через боковое «окно» обсадной колонны основного ствола скважины, закачку с устья скважины через колонну бурильных труб цементного раствора и продавку его в затрубное пространство обсадной колонны бокового ствола, удаление из скважины излишков цементного раствора, ожидание затвердения цемента, отсоединение от зацементированной обсадной колонны бокового ствола колонны бурильных труб для подъема ее на дневную поверхность, причем в боковом стволе проводят подготовительные работы перед его цементированием, затем спускают в боковой ствол скважины компоновку оборудования, в качестве которой используют компоновку, содержащую с разъединительным узлом на верхнем конце обсадную колонну бокового ствола, клапанный цементировочный узел и открытый башмак, при этом разъединительный узел в компоновке выполнен из извлекаемой и оставляемой частей, извлекаемая часть включает в себя переводник с резьбовым верхним концом для соединения с нижним концом колонны бурильных труб, на нижний резьбовой конец переводника через муфтовое соединение навернут патрубок, внутри которого на срезных штифтах установлена втулка с подвесной продавочной пробкой и внутренним каналом, выполненным под сбрасываемую сверху малую продавочную пробку, на нижний конец патрубка навернут переводник с промывочными окнами, перекрытыми диафрагмами, на нижнем конце указанного переводника выполнена левая резьба, а оставляемая часть разъединительного узла включает в себя воронку захода, выполненную в виде соединительной муфты, в которую с верхнего конца левой резьбой ввернут нижний конец переводника с промывочными окнами, перекрытыми диафрагмами, к нижней части воронки захода жестко присоединена обсадная колонна бокового ствола, на нижнем конце которой перед открытым башмаком закреплен клапанный цементировочный узел, который выполнен в виде патрубка с внутренним «стоп-кольцом» и прикрепленного к нему клапанного патрубка, по меньшей мере, с одним внутри его обратным клапаном, после спуска указанной компоновки в боковой ствол производят его промывку, после закачки цементного раствора в колонну бурильных труб сбрасывают малую продавочную пробку и продавочной жидкостью производят продавку цементного раствора в заколонное пространство бокового ствола до совместного достижения обеих продавочных пробок «стоп-кольца» и получения давления «стоп» в клапанном цементировочном узле компоновки, после чего давление продавочной жидкости повышают до величины разрушения диафрагм в переводнике с промывочными окнами, через которые производят вымывание излишков цементного раствора из зоны ствола скважины над воронкой захода, отворот колонны бурильных труб от зацементированной обсадной колонны бокового ствола производят путем вращения колонны бурильных труб по часовой стрелке по левой резьбе верхней части воронки захода извлекаемой части разъединительного узла и подъема ее на дневную поверхность вместе с колонной бурильных труб.

Недостатками данного способа являются узкая область применения из-за возможности работы только в боковых стволах и высокая вероятность прихвата переводника цементом, так как его отсоединение происходит после затвердевания цемента, а вымывание незатвердевшего цементного раствора происходит через окна переводника, перекрытые разрушаемыми давлением диафрагмами, которые разрушаются не одновременно и только частично, поэтому цемент над хвостовиком вымывается сегментально – напротив вскрытых окон.

Наиболее близким по технической сущности является способ установки хвостовика обсадной колонны в скважине (патент RU № 2167273, МПК E21B 43/10, опубл. 20.05.2001 Бюл. № 14), включающий спуск хвостовика с подвеской в скважину, установку хвостовика на подвеске в скважине, цементирование, отсоединение бурильных труб, промывку ствола выше хвостовика, подъем бурильных труб сразу после цементирования перед ожиданием твердения цемента и ожидание твердения цемента, причем перед спуском хвостовика с подвеской в скважину, прорезают окно в обсадной колонне с последующим бурением бокового ствола, в который спускают хвостовик с подвеской, выполненный в виде центратора расчетного диаметра со скошенными ребрами для заклинивания в заданном по данным кавернометрии участке бокового ствола скважины, причем подвеску размещают ниже прорезанного окна в боковом стволе скважины.

Недостатками данного способа являются узкая область применения из-за возможности работы только в боковых стволах, высокая вероятность нарушения целостности вскрытого продуктивного пласта из-за отсутствия после установки хвостовика контроля давления при промывке, а также необходимость разбуривания отвердевшего цемента над хвостовиком перед дальнейшей эксплуатацией, так одноэтапное вымывание незатвердевшего цемента оставляет над хвостовиком до 40 м цемента.

Технической задачей предполагаемого изобретения является создание способа установки хвостовика в скважине, позволяющего расширить функциональные возможности способа за счет возможности работы в скважина с любым зенитным углом, проводить промывку скважины после установки хвостовика без нарушения целостности вскрытого пласта за счет контроля нагнетания промывочной жидкости по давлению и обеспечить максимальное удаление цемента над хвостовиком за счет обеспечения минимально возможного расстояния между хвостовиком и технологическими трубам с отцепным механизмом при промывке

Техническая задача решается способом установки хвостовика в скважине, включающего спуск в скважину на колонне технологических труб с отцепным механизмом хвостовика, установку его в требуемом интервале, промывку интервала установки, цементирование хвостовика, отсоединение при помощи отцепного механизма технологических труб с подъемом перед ожиданием твердения цемента, промывку ствола выше хвостовика и ожидание твердения цемента.

Новым является то, что предварительно определяют критическое давление, выше которого происходит нарушение целостности вскрытого продуктивного пласта, и объем закачиваемой промывочной жидкости за единицу времени – требуемой скорости закачки, обеспечивающей скорость подъёма жидкости из скважины, превосходящую скорость осаждения нерастворенных в жидкости частиц, вымываемых из скважины, после установки хвостовика производят промывку ствола скважины с нарастанием скорости закачки с контролем давления, не превышающим критическое давление, о достижения требуемой скорости закачки промывочной жидкости, при которой прокачивают жидкость объемом, составляющим как минимум один объем скважины от низа хвостовика до устья, после отсоединения колонны технологических труб их приподнимают до возникновения циркуляции промывочной жидкости при обратной промывке скважины, промывочную жидкость прокачивают с требуемой скоростью закачки до отсутствия вкраплений разрушаемого цемента в прокачиваемой жидкости.

Новым является также то, что при не достижении требуемой скорости закачки при достижении критического давления во время промывки ствола скважины перед цементированием хвостовик расхаживают вверх-вниз с вращением в сторону, исключающим отворот спускаемого в скважину оборудования по соединительным резьбам, до достижения как минимум требуемой скорости закачки промывочной жидкости с последующей установкой хвостовика в требуемом интервале.

Новым является также то, что при возникновении циркуляции после подъема колонны технологических труб более 15 м от верха хвостовика промывку обратной продолжают с постоянным или периодическим спуском колонны труб до хвостовика, при этом спуск колонны технологических труб могут производить с вращением в сторону, исключающим отворот спускаемого в скважину оборудования по соединительным резьбам.

Способ установки хвостовика в скважине включает предварительное определение критического давления, выше которого происходит нарушение целостности вскрытого продуктивного пласта, и объема закачиваемой промывочной жидкости за единицу времени – требуемою скорость закачки, обеспечивающую скорость подъёма жидкости из скважины, которая превосходит скорость осаждения нерастворенных в жидкости частиц, вымываемых из скважины, для обеспечения гарантированной очистки скважины. Требуемая скорость закачки определяется из состава выносимых жидкостью частиц и диаметра самой скважины и диаметра колонны технологических труб. После доставки необходимого скважинного и устьевого оборудования на скважину производят спуск в скважину на колонне технологических труб (насосно-компрессорных труб, бурильных труб и т.п.) с отцепным механизмом хвостовика (см. патент на ПМ RU № 72715, патент RU № 2595122 или т.п. – авторы на конструкции отцепного устройства и вид хвостовика не претендуют), установку его в требуемом интервале. Осуществляют промывку ствола скважины в интервале установки хвостовика с нарастанием скорости закачки с контролем давления, не превышающим критическое давление, до достижения требуемой скорости закачки промывочной жидкости, при которой прокачивают жидкость суммарным объемом, составляющим как минимум один объем скважины от низа хвостовика до устья. При не достижении требуемой скорости закачки при достижении критического давления, что бывает часто в наклонных и/или горизонтальных стволах скважины, хвостовик расхаживают вверх-вниз (на месторождениях Татарстана величина «расхаживания» от места установки обычно находится в интервале ± 10 – 20 м) с вращением в сторону, исключающим отворот спускаемого в скважину оборудования по соединительным резьбам, до достижения как минимум требуемой скорости закачки промывочной жидкости, что свидетельствует о промывке ствола скважины в интервале установки хвостовика. Хвостовик располагают в требуемом интервале и производят цементирование любым известным способом (см. патент на ПМ RU № 72715, патент RU № 2595122 или т.п. – авторы на конструкции отцепного устройства и вид хвостовика не претендуют). Отсоединяют хвостовик от колонны технологических труб при помощи отцепного механизма технологических труб с подъемом перед ожиданием твердения цемента и промывают ствол выше хвостовика. После отсоединения колонны технологических труб их приподнимают до возникновения циркуляции промывочной жидкости при обратной промывке скважины, промывочную жидкость прокачивают с требуемой скоростью закачки до отсутствия вкраплений разрушаемого цемента в прокачиваемой жидкости (например, определяют визуально, при помощи прогона изливающейся из скважины жидкости через сито с контролем наличия твердых частиц или т.п.). При возникновении циркуляции после подъема колонны технологических труб более 15 м от верха хвостовика (определяется, например, путем измерения извлекаемых труб технологической колонны, эхолотом или т.п.) промывку обратной продолжают с постоянным или периодическим спуском колонны труб до хвостовика (например, оправляется измерением спускаемых в скважину труб технологической колонны или т.п.), обеспечивая промывку ствола скважины от незатвердевшего цемента сверху хвостовика полностью. В случаях затруднения промывки ствола скважины при помощи промывки (определяется снижением веса колонны технологических труб на устьевом индикаторе веса при спуске) спуск колонны технологических труб производят с вращением в сторону, исключающим отворот спускаемого в скважину оборудования по соединительным резьбам. Так как соединение труб технологической колонны н предполагает их точное центрирование, то при достаточной длине трубы (обычно 8 – 10 м) при соосном вращении верхней трубы конец нижней трубы вращается орбитально, а не соосно. Поэтому при соединении нескольких труб в технологическую колонну орбитальное вращение низа этой колонны ее гарантировано, что приводит при промывке еще и к механическому разрушению незатвердевшего цемента нижним концом колонны технологических труб или отцепного механизма, которые по твердости превосходят твердость незатвердевшего цемента. После промывки ствола скважины колонну технологических труб с отцепным механизмом извлекают из скважины, которую останавливают на ожидание твердения цемента. После чего скважину запускают в эксплуатацию без разбуривания затвердевшего над хвостовиком цемента.

Предлагаемый способ установки хвостовика в скважине позволяет расширить функциональные возможности способа за счет возможности работы в скважина с любым зенитным углом, проводить промывку скважины после установки хвостовика без нарушения целостности вскрытого пласта за счет контроля нагнетания промывочной жидкости по давлению и обеспечить максимальное удаление цемента над хвостовиком за счет обеспечения минимально возможного расстояния между хвостовиком и технологическими трубам с отцепным механизмом при промывке.