Download to read offline
29631ip
- 1. РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН (19) KZ(13) A4 (11) 29631 (51) E21B 49/00 (2006.01) МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ (21) 2014/0462.1 (22) 08.04.2014 (45) 16.03.2015, бюл. №3 (72) ЦЗОУ Чжицзянь (CN) (73) Товарищество с ограниченной ответственностью "М-Техсервис" (74) Тусупова Меруерт Кырыкбаевна; Дюсенов Еркебулан Рамазанович (56) www.bakerhughes.com, 2011 г (54) СПОСОБ ПОИНТЕРВАЛЬНОГО ЗАКАНЧИВАНИЯ И ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СКВАЖИНЫ (57) Изобретение относится к области нефтегазовой промышленности и может быть использовано в технологии поинтервального заканчивания и преобразования скважины. Техническим результатом является повышение надежности подвески лифта и защиты эксплуатационной колонны от высокого давления и температуры, предотвращение разрушения стен, повышение степени совершенности нефтяной скважины, возможность проведения на каждом интервале преобразования и регулирования, осуществления поинтервального масштабного гидравлического разрыва пласта для повышения дебита одной скважины, снижение себестоимости, при этом лифт с большим диаметром должен удовлетворять требованиям продуктивности и требованиям последующих работ. Это достигается тем, что способ заканчивания и преобразования скважин поинтервального гидравлического разрыва пласта, включающий применение расширяющих пакеров и втулок гидравлического разрыва пласта с шаровыми седлами, согласно изобретению, включает следующие стадии: a) осуществляют подготовительные работы по спуску лифта, b) осуществляют сборку компоновки, включающей соединенных между собой лифтовых труб, подвески с плашками, втулки глушения скважины, расширяющих пакеров с полимерными элементами, втулок гидравлического разрыва пласта с шаровыми седлами и направляющего глухого башмака лифта, c) спускают в колонну собранную компоновку до проектной глубины, d) осуществляют пакеровку подвески с плашками с последующим сбрасыванием стального шарика в лифт, e) осуществляют соприкосновение продуктивного пласта с полимерными элементами расширяющих пакеров с последующим их произвольным расширением, f) открывают втулки гидравлического разрыва пласта с шаровыми седлами путем сбрасывания полимерных шариков в лифт с последующим сообщением продуктивного пласта с лифтом. (19)KZ(13)A4(11)29631
- 2. 29631 2 Изобретение относится кобласти нефтегазовой промышленности и может быть использовано в технологии поинтервального заканчивания и преобразования скважины. В данное время использование таких методов как заканчивание открытого ствола, заканчивание трубой с щелевидными отверстиями, заканчивание перфорированной трубой и т.п. сохраняют проблемы такие, как необдуманный контроль воды, трудности работ, нечеткую связь продуктивности и др. Технологию преобразования можно применять для различных коллекторов, тем самым получая высокий и стабильный дебит; способы поинтервального заканчивания скважины проводят с помощью различных подземных инструментов, пласт может быть разделен на сухой пласт (интервал), провести дополнительное раздельнопластовое производство, поинтервальное преобразование. На данный момент международная типичная технология поинтервального заканчивания скважины с соляно-кислотной обработкой (СКО) включает в себя технологию поинтервального гидравлического разрыва пласта (ГРП) расширяющим пакером, технологию гидроразрыва мостом быстрого бурения, технологию разрыва расширяющим пакером открытого ствола, технологию разыва гидравлическим нагнетанием. Известен способ заканчивания и преобразования скважины поинтервального гидравлического разрыва пласта (ГРП) необсаженного интервала компании Schlumberger с применением технологии RapidSTIM. Технологические компоненты RapidSTIM спускаются в процессе операции заканчивания скважины. Закачка обрабатывающих жидкостей производится в течение одной непрерывной процедуры. Кроме этого, во время нагнетания жидкостей не требуется наличие подъемной установки /брошюра компании Schlumberger с веб-сайта www.slb.com, декабрь 2006 г./. Недостатками данного аналога являются ограниченное количество появления трещин в необсаженном интервале при достижении лифта заканчивания скважины требуемой глубины, недостаточная герметичность пакера необсаженного интервала, а также высокая стоимость применяемых материалов и оборудования. Известен способ заканчивания и преобразования скважины поинтервального гидравлического разрыва пласта (ГРП) необсаженного интервала компании Baker Hughes с применением расширяющих пакеров, втулок гидравлического разрыва пласта с шаровыми седлами и саморастворяющейся шариковой продукции Frac- Point. Способ включает стадию спуска саморастворяющейся шариковой продукции Frac- Point, стадию пакеровки с параллельным процессом растворения шариковой продукции Frac- Point/брошюра компании Baker Hughes с веб-сайта www.bakerhughes.com. 2011 г./. Недостатками данного аналога являются отсутствие возможности повторного проведения работы в горизонтальном интервале, ограниченное количество появления трещин в необсаженном интервале при достижении лифта заканчивания скважины требуемой глубины, недостаточная плотность пакера необсаженного интервала, а также высокая стоимость применяемых материалов и оборудования. Задачей изобретения является разработка способа поинтервального заканчивания и преобразования скважины с улучшенными техническими характеристиками. Техническим результатом является повышение надежности подвески лифта и защиты эксплуатационной колонны от высокого давления и температуры, предотвращение разрушения стен, повышение степени совершенности нефтяной скважины, возможность проведения на каждом интервале преобразования и регулирования, осуществления поинтервального масштабного гидравлического разрыва пласта для повышения дебита одной скважины, снижение себестоимости, при этом лифт с большим диаметром должен удовлетворять требованиям продуктивности и требованиям последующих работ. Это достигается тем, что способ заканчивания и преобразования скважин поинтервального гидравлического разрыва пласта, включающий применение расширяющих пакеров и втулок гидравлического разрыва пласта с шаровыми седлами, согласно изобретению, включает следующие стадии: a) осуществляют подготовительные работы по спуску лифта, b) осуществляют сборку компоновки, включающей соединенные между собой лифтовые трубы, подвески с плашками, втулки глушения скважины, расширяющие пакеры с полимерными элементами, втулки гидравлического разрыва пласта с шаровыми седлами и направляющего глухого башмака лифта, c) спускают в колонну собранную компоновку до проектной глубины, d) осуществляют пакеровку подвески с плашками с последующим сбрасыванием стального шарика в лифт, e) осуществляют соприкосновение продуктивного пласта с полимерными элементами расширяющих пакеров с последующим их произвольным расширением, f) открывают втулки гидравлического разрыва пласта с шаровыми седлами путем сбрасывания полимерных шариков в лифт с последующим сообщением продуктивного пласта с лифтом. На стадии а) проводят бурение вертикальной скважины до продуктивного пласта, бурение горизонтальной скважины по продуктивному пласту, геофизические работы с уточнением интервалов установки элементов компоновки, очистку места установки подвески с плашками в колонне.
- 3. 29631 3 На стадии b)сборку компоновки осуществляют в следующей последовательности: лифтовые трубы, наращиваемые до устья скважины - подвеска с плашками - лифтовые трубы - втулка глушения скважины - расширяющие пакеры - лифтовые трубы-втулки гидравлического разрыва пласта с шаровыми седлами - лифтовые трубы - направляющий глухой башмак. На стадии с) путем прямой промывки производят циркуляцию в скважине. На стадии d) осуществляют повышение давления в колонне с последующим испытанием на герметичность затрубного пространства выше подвески с плашками. На стадии е) расширенные полимерные элементы расширяющих пакеров перекрывают ствол в затрубном пространстве. На стадии f) нефтепродукты продуктивного пласта поднимают вверх по лифту и осуществляют пробную добычу. В качестве лифтовых труб используют насосно- компрессорные трубы. Основные принципы заканчивания вертикальной и горизонтальной скважин: - эффективно предотвращают обрушения стен скважины, для нефтяных пластов с рыхлым песчаником применяют эффективную борьбу с песком, для обеспечения долгого стабильного производства и долгой службы скважины; - способствуя раздельнопластовому производству, в отношении нефтяных пластов с трудными интервалами, при заканчивании скважины применяют эффективное разделение, эффективно отделяя нефтяной газовый водяной пласты, предотвращают межпластовую взаимную интерференцию, способствуют контролированию селективной разработки; - удобно повторно спускать лифт или насосно- компрессорные трубы (НКТ) во время капитального ремонта скважин (КРС); можно осуществлять закачку воды, ГРП, СКО и другие методы по повышению дебита; - заканчивание горизонтального интервала защищает коллектор, уменьшает сопротивление потоку нефти и газа в ствол скважины, в большей степени выявляет дебит, достигает цели высокоэффективной добычи; - долговечность инструментов заканчивания скважины удовлетворяет требованиям долгого производства; - простая технология, низкая себестоимость. Требующие рассмотрения геологические факторы коллектора прямой и горизонтальной скважине: - состояние сцепления пород и стабильность коллектора; - степень вертикальной неоднородности коллектора (пласт с аномальным давлением, обводненностью, газовый тпромежуточный слой, др.); - в горизонтальной скважине обращать внимание на газовую шапку и глубинные воды; - коэффициент давления коллектора; - коэффициент проницаемости горизонтального и вертикального коллекторов. Применяемые в заявленном изобретении инструменты с функциями: - Подвеска. Функция: перед пакеровкой применяет лифт, после пакеровки подвешивает лифт, и изолирует затрубное пространство; - НКТ. Функция: нижняя НКТ выполняет функцию стабилизации стенок скважины, а также выступает в качестве производственного лифта и лифта ГРП; - Втулка глушения скважины. Функция: перед подъемом производственного лифта открывает оседающую втулку и проводит глушение скважины; - Подвеска с плашками. Функция: подвешивает весь лифт, изолирует верхнее кольцевое пространство НКТ обсадной колонны и защищает обсадную колонну; - Расширяющий пакер. Функция: проводит межпластовое изолирование, осуществляет поинтервальное заканчивание скважины и поинтервальное преобразование, при соприкосновении с нефтью пакер начинает расширяться, при этом нет необходимости задействовать забой или поверхность. Недостатком является необратимость процесса расширения, т.е. одноразовость; - Втулка ГРП с шаровым седлом. Функция: после открытия соединяет продуктивный пласт и лифт, а после закрытия осуществляет выборное селективное планирование и выборное КРС, осуществляет выброс смолянистого шарика низкой плотности; - Поплавковый клапан. Функция: как обратный клапан одновременно играет противовыбросовую роль в лифте скважины. Основной частью лифта является расширяющий пакер, подвеска с плашками и втулка ГРП с шаровыми седлами: 1) Расширяющий пакер необсаженного интервала состоит из полимерного основания, который саморасширяется в нефтяной или газовой среде (при соприкосновении с углеводородом), при этом жидкие углеводороды входят в высокомолекулярное строение и расширительная резина непрерывно расширяется, тем самым изолируя кольцевое пространство за обсадной колонной или НКТ. Таким образом, достигается изолирование пласта. Расширяющий пакер не имеет движущихся элементов и нет необходимости в задействовании забоя или поверхности. В данный момент, данный инструмент получил широкое применение при цементировании и заканчивании скважин. На двух концах расширяющего резинового элемента используется защитное строение расширения, в целях защиты герметичности оси при повышении давления. Внешний диаметр и герметичную длину можно регулировать согласно состоянию скважины, условиям работы и другим особым случаям. Особенностями расширяющего пакера являются: - антикоррозийность резинового элемента, как и у обсадной колонны;
- 4. 29631 4 - возможность примененияв необсаженной или обсаженной скважинах; - возможность установки на конце стопорной муфты; - возможность основываться на необходимых параметрах (герметичная длина, внутренний диаметр резинового элемента и др.), возможность изменения длины резинового элемента; - возможность подачи номинального перепада давления; - крепительная сила достигает 125 т; - возможность расширения резинового элемента до 200 %, и эффективно герметизировать затрубное пространство и изолировать пласт; - номинальная температура 70°/160 °С; - изменение пласта и саморегулирование, поддержка его герметичной целостности вследствие расширения резинового элемента; - продолжительное расширение, саморемонт, не занимает время бурения; простое использование, не нужно спускное оборудование. Возможность выдерживания давления расширяющего пакера связана с длиной резинового элемента, на данный момент максимальная выдержка давления расширяющего пакера достигает 70 МПа. 2) Подвеска с плашками. Наверху и внизу пакера используют клинья типа С, данные клинья изготовлены из низкоинтерсивной углеродистой стали марки AISI, поэтому они устойчивы к излому и износу. Также на зубьях была проведена особая закалка для повышения прочности. У подвески имеется три резиновых элемента, прочность средней подвески ниже краевых, при посадке две краевые с большой прочностью резиновых элемента полностью предохраняют среднюю, а ее особая геометрия помогает трем резиновым элементам свободно двигаться, тем самым достигая наилучшей герметизации. Термопласт, металлическая сетка и вложенное опорное кольцо создают поддерживающую систему высокого давления, при высоком давлении резиновый элемент не может быть вытолкнут. Особенностями подвески с плашками являются: - возможность для использования при высоком давлении и высокой температуре, в нефтегазовых и нагнетательных скважинах с большим наклоном и т.п., температура может достигать 160 °С, максимальное давление может достигать 70 МПа; - гидравлическая пакеровка, простота и надежность работ; - большой внутренний диаметр, подходит для заканчивания скважин с большим НКТ и высокими требованиями к малому диаметру; - передовое крепежное уплотнение, обладает свойствами ввода и вывода; - меньше элементов упругого уплотнения, максимальная ограниченность уменьшает утечку; - низкое давление пакеровки, легкое использование; - многолетнее применение доказывает ее надежность; 3) Втулка ГРП с шаровым седлом содействует системе изолирования расширяющим пакером, применяется для поинтервального преобразования горизонтальных и вертикальных скважин. После окончания работ, согласно необходимой выборности закрыть один или несколько оседающих втулок, для достижения открытия или закрытия продуктивного пласта и гарантии успешного проведения заканчивания скважины. Особенностями втулки ГРП с шаровым седлом являются: - уменьшение периода заканчивания скважины, повышение дебита отдельной скважины; - после бурения шарика можно осуществлять полную внутреннюю проходимость; - точный контроль за установкой оборудования, осуществлением изоляции продуктивного пласта; - непрерывность работы по преобразованию пласта; - изоляция каждого водоносного пласта; - экономия расходов на перфорацию; - повышение эффективности добычи. Изобретение осуществляется следующим образом. Настоящее изобретение поясняется конкретным примером, который наглядно демонстрирует возможность достижения приведенной совокупностью признаков требуемого технического результата, однако не является единственно возможным. Пример. Поинтервальное заканчивание горизонтальной скважины. Подвеску с плашками (с выдержкой давления 70 МПа) устанавливают в обсадной колонне, расширяющий пакер устанавливают в необсаженном стволе (с выдержкой давления 70 МПа), после открытия втулки ГРП с шаровым седлом осуществляют разделение в нижней части пласта для проведения преобразования снизу вверх. Осуществляют следующие стадии работ: 1) каротаж; 2) возврат обсадной колонны и ожидание цементирования; 3) согласно проекту шаблонирования проведение бурения заглушки и моделируемого шаблонирования винтового центратора, шаблонирование и чистка стен обсадной колонны, моделируемое шаблонирование трехвинтового центратора; 4) спуск лифта для заканчивания скважины поинтервального ГРП и газлифта: - согласно строению лифта по очередности спускаемого инструмента, перед спуском подвески с плашками, каждую 15 бурильную трубу у устья заполняют буровым раствором 1 раз; - на буровой площадке подсоединяют комплект подвески с плашками и спускают в скважину. Комплект подвески с плашками осторожно подвешивают (буровой бригаде рекомендуется работать краном). При подвешивании комплекта подвески с плашками необходимо завязывать веревкой, при этом необходимо внимательно следить за тем, чтобы резиновый элемент, клинья не
- 5. 29631 5 зацепились на буровойплощадке и т.п. Далее закрепляют элеватор и поднимают с осторожностью; - внутренную резьбу бурильных труб не смазывают смазкой, а лишь немного смазывают край наружней резьбы, во избежания влияния на вход шарика в гнездо. Буровая бригада отвечает за шаблонирование (54 мм шаблоном) всех бурильных труб, переводников перед спуском в скважину, а также за шаблонирование (74 мм шаблоном) НКТ на поверхности; - замеряют вес при подъеме и спуске глухой заглушки с круглой головкой. Проводят пробную циркуляцию, записывают давление насоса при входе и выходе; - лифт спускают до проектной глубины. Прямую циркуляцию проводят 1 раз. 5) замена жидкости, согласно подсчитанной замещенной жидкости поочередно заменяют дизельное топливо и жидкость заканчивания скважины; 6) пакеровка подвески с плашками: - в скважину бросают 36,51 мм пакеровочный стальной шарик, ожидают некоторое время (1 час), чтобы шарик вошел в гнездо. Повышают давление на 5 МПа, затем проверяют установки шарика в гнезде и его герметичность. Постепенно повышают давление до 26 МПа для пакеровки подвески с плашками; - после стравливания давления поднимают лифт 10 m, наблюдают за изменением веса, а затем увеличивают нагрузку 10 т и наблюдают за изменением веса, после убеждаются в пакеровке подвески с плашками; - в затрубном пространстве повышают давление на 15 МПа и выдерживают 15 мин, проверяют герметичность затрубного пространства подвески с плашками, а затем стравливают давление в затрубном пространстве; - отсоединяют и поднимают лифт до 1 т, поворачивают лифт на 15-20 оборотов, в процессе вращения с начала и до конца поддерживают вес 1 т до подъема без увеличения, для обеспечения успешного отсоеденинения. Поднимают лифт на 2 м, чтобы пакеровочные инструменты подняли уплотнительную часть подвески с плашками, а затем в бурильных трубах продолжают повышать давление до 31 МПа и наблюдают за изменением давления, в случае если давление внезапно понизится, то это означает, что гнездо шарика успешно отсоединено; - при подъеме каждую 15 трубу заполняют жидкостью для глушения скважины 1 раз; - приготовление к последующим работам. В период работ необходимо гарантировать контролирование оборудования, установку оборудования согласно требованиям контроля скважины, а также хорошо провести противовыбросовые работы; 7) возврат лифта заканчивания скважины: - согласно строению лифта соединяют и спускают инструменты в скважину, перед достижением места измеряют вес; - проводят ввод, отсоединение, увеличение длины, возврат, проверку лифта заканчивания скважины; - демонтируют превентор, устанавливают и опрессовывают фонтанную арматуру. 8) переставляют буровую вышку; 9) приготовление к ГРП; 10) работы по раздельнопластовому ГРП; 11) работы по газлифту; 12) замер дебита; 13) заканчивание скважины и ввод в эксплуатацию. Данную технологию можно применять для преобразования коллекторов с различными свойствами, добиться высокого и стабильного дебита, основные трудности следующие: - инструменты с лифтом заканчивания скважины нужно успешно спустить на намеченную глубину, очень важна подготовка ствола и инструментов; - выбор пакера является важнейшей частью всей технологии, тип и модель пакера; - втулка ГРП с шаровым седлом должна успешно открыться как указано в проекте. После ГРП, через фонтанирование подземный многоступенчатый шарик должно выбросить на поверхность, для образования производственного канала. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ заканчивания и преобразования скважин поинтервального гидравлического разрыва пласта, включающий применение расширяющих пакеров и втулок гидравлического разрыва пласта с шаровыми седлами, отличающийся тем, что a) осуществляют подготовительные работы по спуску лифта, b) осуществляют сборку компоновки, включающей соединенные между собой лифтовые трубы, подвески с плашками, втулки глушения скважины, расширяющие пакеры с полимерными элементами, втулки гидравлического разрыва пласта с шаровыми седлами и направляющего глухого башмака лифта, c) спускают в колонну собранную компоновку до проектной глубины, d) осуществляют пакеровку подвески с плашками с последующим сбрасыванием стального шарика в лифт, e) осуществляют соприкосновение продуктивного пласта с полимерными элементами расширяющих пакеров с последующим их произвольным расширением, f) открывают втулки гидравлического разрыва пласта с шаровыми седлами путем сбрасывания полимерных шариков в лифт с последующим сообщением продуктивного пласта с лифтом. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на стадии а) проводят бурение вертикальной скважины до продуктивного пласта, бурение горизонтальной скважины по продуктивному пласту, геофизические работы с уточнением интервалов установки
- 6. 29631 6 элементов компоновки, очисткуместа установки подвески с плашками в колонне. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что на стадии b) сборку компоновки осуществляют в следующей последовательности: лифтовые трубы, наращиваемые до устья скважины - подвеска с плашками - лифтовые трубы-втулка глушения скважины - расширяющие пакеры - лифтовые трубы-втулки гидравлического разрыва пласта с шаровыми седлами -лифтовые трубы - направляющий глухой башмак. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что на стадии с) путем прямой промывки производят циркуляцию в скважине. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что на стадии d) осуществляют повышение давления в колонне с последующим испытанием на герметичность затрубного пространства выше подвески с плашками. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что на стадии е) расширенные полимерные элементы расширяющих пакеров перекрывают ствол в затрубном пространстве. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что на стадии f) нефтепродукты продуктивного пласта поднимают вверх по лифту и осуществляют пробную добычу. 8. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве лифтовых труб используют насосно- компрессорные трубы. Верстка А. Сарсекеева Корректор К. Нгметжанова