RU2191886C2

RU2191886C2 - Method of isolation of beds with water flows

Info

Publication number: RU2191886C2
Application number: RU2000129690A
Authority: RU
Original assignee: Саркисов Николай Михайлович; Шишов Сергей Васильевич
Priority date: 2000-11-27
Filing date: 2000-11-27
Publication date: 2002-10-27

Abstract

FIELD: oil and gas producing industry; applicable in repair-isolation jobs for elimination of casing-borehole annulus overflows in cased oil and gas wells. SUBSTANCE: method includes lowering of perforator on tubing string into well, formation of cavern in well wall and forcing of cement slurry into bed. Said tubing string is provided with reference mark. Perforator is geophysically controlled with needed accuracy. Casing string is perforated to produce one or several through longitudinal slots over casing string to cover part of water-bearing bed facing the producing horizon, or to cover fully water-bearing bed, if it does not exceed 6-8 m. Formed in well wall, along said slots by washing with jet nozzle are through longitudinal caverns in bed rock. Then cement bridge is installed in interval of longitudinal slots with forcing of cement slurry into bed. Cement bridge is allowed to stand under pressure for setting. Then cement is drilled in interval of producing horizon. Producing horizon is perforated by hydromechanical slotting perforator to induce fluid inflow from producing horizon. Perforator is controlled with respect to roof of water-bearing bed, if it is located below producing horizon, and it is controlled relative to water-bearing bed foot, if it is located above producing horizon. EFFECT: increased reliability and service life of isolation of borehole zone in interval of beds with water flow. 3 cl

Description

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано при ремонтно-изоляционных работах по ликвидации заколонных водоперетоков в обсаженных скважинах, где между продуктивным и водоносным пластом имеются непроницаемые пропластки небольшой (2-3 м) мощности. The invention relates to the oil and gas industry and can be used in repair and insulation works on the elimination of annular water flows in cased wells, where there are impermeable layers of small (2-3 m) thickness between the productive and the aquifer.

Известны способы изоляции водопроявляющих пластов, суть которых состоит в том, что через перфорационные отверстия закачивают в пласт различные тампонирующие составы. Known methods for isolating water-producing formations, the essence of which is that various plugging compositions are pumped into the formation through perforations.

Неэффективность этих способов объединяет один существенный недостаток, заключающийся в том, что перфорационные отверстия вскрывают пласт точечно и неравномерно, поэтому они невсегда попадают во все флюидопроводящие каналы пласта и тампонирующий состав проникает только в каналы с наименьшим гидравлическим сопротивлением, закупоривая их. Те каналы, куда тампонирующий состав не проник, через некоторое время вновь начинают работать, в результате чего обводненность продукции скважин опять возрастает. Проблема осложняется еще и тем, что в случае близкого расположения водоносных пластов от продуктивного горизонта после изоляционных работ приходится осуществлять повторную перфорацию продуктивного горизонта, что неизбежно приводит к появлению новых каналов водоперетоков, в результате того, что при простреле обсадной трубы возникает внутреннее давление до 200 МПа, которое вновь нарушает герметичность заколонного пространства. The inefficiency of these methods combines one significant drawback, namely, that the perforations open the formation pointwise and unevenly, so they do not always fall into all fluid-conducting channels of the formation and the plugging composition penetrates only the channels with the least hydraulic resistance, clogging them. Those channels where the plugging compound did not penetrate begin to work again after some time, as a result of which the water cut of the well production increases again. The problem is further complicated by the fact that in the case of close proximity of aquifers from the productive horizon after insulation, it is necessary to re-perforate the productive horizon, which inevitably leads to the appearance of new channels of water flows, as a result of which an internal pressure of up to 200 MPa arises when shooting through the casing , which again violates the tightness of annular space.

Известен способ восстановления герметичности заколонного пространства скважин путем увеличения диаметра эксплуатационной колонны созданием внутреннего давления в ней, превышающего предел текучести металла обсадной трубы (RU 2108445 С1, 10.04.98). A known method of restoring the tightness of the annular space of wells by increasing the diameter of the production string by creating an internal pressure in it exceeding the yield strength of the metal of the casing pipe (RU 2108445 C1, 04/10/98).

Недостаток этого способа заключается в том, что он не приводит к положительному результату в случае, когда цементное кольцо в заколонном пространстве не является сплошным или расположено с одной стороны по стволу скважины. Устранить флюидопроводящий канал увеличением диаметра колонны в данном случае не представляется возможным. The disadvantage of this method is that it does not lead to a positive result when the cement ring in the annulus is not continuous or is located on one side of the wellbore. Eliminate the fluid channel by increasing the diameter of the column in this case is not possible.

Известен способ изоляции пластовых вод, заключающийся в том, что при спуске и цементировании обсадной колонны против водоносного пласта гидромонитором в стенке скважины вымывают каверну с образованием горизонтальной трещины и последующим заполнением ее цементным раствором (RU 2095542 С1, 10.11.97). A known method of isolating formation water, which consists in the fact that when lowering and cementing the casing against the aquifer, a cavern is washed out in the borehole wall with the formation of a horizontal crack and then filled with cement mortar (RU 2095542 C1, 10.11.97).

Недостатки этого способа заключаются в следующем: во-первых, при спуске эксплуатационной колонны не всегда удается с высокой точностью в нужном интервале установить гидромониторное устройство, в результате чего горизонтальная щель не перекрывает все флюидопроводящие каналы и операция не даст ожидаемого эффекта; во-вторых, этот способ нельзя применить при ремонте обсаженных скважин. The disadvantages of this method are as follows: firstly, when lowering the production casing, it is not always possible to install a hydromonitor device with high accuracy in the required interval, as a result of which the horizontal slit does not block all fluid-conducting channels and the operation will not give the expected effect; secondly, this method cannot be applied when repairing cased wells.

Известен наиболее близкий к предлагаемому изобретению способ изоляции водопроявляющих пластов, включающий спуск в скважину гидропескоструйного перфоратора на колонне труб, образование вокруг ствола скважины дискообразной каверны и задавливание цементного раствора в пласт (Авторское свидетельство СССР N 1206431 А, Е 21 В 33/138, 23.01.1986). Known closest to the proposed invention is a method of isolating water-producing formations, including the descent into the well of a sandblasting perforator on a pipe string, the formation of a disc-shaped cavity around the wellbore, and the crushing of cement mortar into the formation (USSR Author's Certificate N 1206431 A, E 21 B 33/138, 23.01. 1986).

Недостатком этого способа является то, что его также невозможно реализовать в обсаженных скважинах потому, что выполнить горизонтальную дискообразную каверну в приствольной зоне с помощью гидропескоструйного перфоратора значит разрезать по периметру обсадную колонну, что недопустимо. Кроме того, спуск гидропескоструйного перфоратора на колонне бурильных труб не обеспечивает точную установку его относительно водонефтяного контакта, от чего зависит положительный результат изоляции пластовых вод. The disadvantage of this method is that it is also impossible to implement in cased wells because to perform a horizontal disk-shaped cavity in the near-wellbore zone using a sandblasting punch means to cut the casing around the perimeter, which is unacceptable. In addition, the descent of the sandblasting perforator on the drill pipe string does not ensure its exact installation relative to the oil-water contact, which determines the positive result of formation water isolation.

Устранить эти недостатки позволяет предложенный способ изоляции водопроявляющих пластов, включающий спуск в скважину перфоратора на колонне труб, образование в стенке скважины каверны и задавливание цементного раствора в пласт, причем перфоратор спускают на колонне насосно-компрессорных труб, которую оборудуют реперным элементом, геофизическим методом осуществляют точную привязку перфоратора, выполняют перфорацию обсадной колонны в виде одной или нескольких сплошных продольных щелей, расположенных по периметру обсадной трубы и своей протяженностью перекрывающих часть водоносного пласта, обращенную к продуктивному горизонту, или полностью водоносный пласт, если он превышает 6-8 метров, в стенке скважины вдоль щелей образуют вымыванием гидромонитором сплошные продольные каверны в горной породе пласта, затем в интервале продольных щелей устанавливают цементный мост с задавливанием цементного раствора в пласт, оставлением его под давлением на время затвердевания, после чего разбуривают цементный мост в интервале продуктивного горизонта, перфорируют продуктивный горизонт гидромеханическим щелевым перфоратором и вызывают приток жидкости из продуктивного горизонта, привязку перфоратора осуществляют к кровле водоносного пласта, если он расположен ниже продуктивного горизонта, привязку перфоратора осуществляют к подошве водоносного пласта, если он расположен выше продуктивного горизонта. The proposed method for isolating water-producing strata allows to eliminate these drawbacks, including lowering a perforator into a well on a pipe string, forming cavities in the well wall and crushing a cement slurry into the formation, and the perforator being lowered on a tubing string equipped with a benchmark, using the geophysical method, the exact binding of the perforator, perforation of the casing is performed in the form of one or more continuous longitudinal slots located around the perimeter of the casing and with a length of overlapping part of the aquifer facing the productive horizon, or a completely aquifer, if it exceeds 6-8 meters, in the borehole wall along the slots form continuous longitudinal caverns in the formation rock by washing with a hydraulic monitor, then a cement bridge is installed in the interval of longitudinal slots with crushing the cement mortar into the reservoir, leaving it under pressure for the time of solidification, after which they drill a cement bridge in the interval of the productive horizon, perforate the productive horizon with a hydromechanical slotted perforator and cause the flow of fluid from the productive horizon, the perforator is anchored to the roof of the aquifer, if it is located below the productive horizon, the perforator is anchored to the bottom of the aquifer, if it is located above the productive horizon.

Этот способ был осуществлен на нескольких нефтяных скважинах с положительным результатом. Так, например, скважина 7 Восточно-Горинской площади в Калининградской области пробурена в августе 1998 года. После кумулятивной перфорации продуктивного горизонта получили приток нефти при 70% обводненности. Было установлено, что пластовая вода поступает по заколонному пространству из нижележащего водоносного пласта большой мощности, который отделен от продуктивного горизонта непроницаемым пропластком мощностью 1,5-2 метра. Кровля водоносного пласта находилась на глубине 1646,0 м. На насосно-компрессорных трубах, оборудованных свинцовой реперной муфтой, спустили гидромеханический щелевой перфоратор, геофизическим способом привязали его к кровле водоносного пласта и прорезали три продольных щели в стенке обсадной колонны по два метра каждая в интервале 1645,5 - 1652,0 метра, расположив их по периметру трубы на 120^o друг от друга с последующим намывом гидромонитором вдоль этих щелей в горной породе продольных каверн. В этом интервале поставили цементный мост под давлением, при этом скважина приняла 0,3 м³ цементного раствора. После ожидания затвердевания цемента разбурили голову моста в районе продуктивного горизонта и проперфорировали его гидромеханическим щелевым перфоратором, а затем вызвали приток. Анализы показали полное отсутствие воды в полученой нефти. В таком режиме скважина работает более двух лет. Только в 2000 году в продукции этой скважины появилась вода в незначительном количестве.This method was carried out at several oil wells with a positive result. So, for example, well 7 of the East Gorinsky Square in the Kaliningrad Region was drilled in August 1998. After cumulative perforation of the productive horizon, an oil flow was obtained at 70% water cut. It was found that formation water flows through the annulus from the underlying aquifer of high power, which is separated from the productive horizon by an impermeable layer with a thickness of 1.5-2 meters. The roof of the aquifer was at a depth of 1646.0 m. On the tubing equipped with a lead reference sleeve, a hydromechanical slotted perforator was lowered, geophysically tied to the roof of the aquifer and cut three longitudinal slits in the casing wall two meters each in the interval 1645.5 - 1652.0 meters, placing them along the perimeter of the pipe 120 ^o from each other, followed by washing with a hydraulic monitor along these slots in the rock of longitudinal caverns. In this interval, a cement bridge was put under pressure, while the well received 0.3 m ^{3 of} cement. After waiting for the hardening of cement, we drilled the head of the bridge in the region of the productive horizon and perforated it with a hydromechanical slotted puncher, and then caused an influx. Analyzes showed a complete absence of water in the resulting oil. In this mode, the well has been operating for more than two years. Only in 2000, a small amount of water appeared in the production of this well.

Таким образом, предложенный способ позволяет решить одновременно несколько задач. Во-первых, имеется возможность с высокой точностью (±20 - 30 см) привязать перфоратор и произвести перфорацию обсадной колонны в заданном интервале. Это имеет большое аначение для многопластовых залежей с близко расположенными к продуктивному горизонту водоносными пропластками небольшой мощности, потому что в данном случае ошибка в привязке перфоратора может существенно повлиять на эффективность операци. Во-вторых, использование безвзрывного метода образования шелей и продольных каверн сохраняет целостность изоляции заколонного пространства за пределами интервала перфорации, в результате чего исключается гидродинамическое сообщение между пропластками по заколонному пространству после проведения этой операции. В-третих, сплошные вертикальные щели и образованные вдоль них сплошные вертикальные каверны в горной породе позволяют обнажить все флюидопроводящие каналы водоносного пласта, а расположение этих каверн по периметру ствола скважины обусловливает полное заполнение цементным раствором всей приствольной зоны скважины в интервале водоносного пласта, в результате чего резко повышается качество и надежность ее изоляции. Дальнейшее вскрытие продуктивного пласта методом гидромеханической щелевой перфорации не нарушает эту изоляцию, поэтому значительно возрастает продолжительность устойчивой работы изолированной зоны. Thus, the proposed method allows to solve several problems simultaneously. Firstly, it is possible with high accuracy (± 20 - 30 cm) to bind a punch and perforate the casing in a given interval. This has a large extent for multilayer deposits with aquifers of small thickness close to the productive horizon, because in this case, an error in the attachment of the perforator can significantly affect the efficiency of the operation. Secondly, the use of the non-explosive method for the formation of gaps and longitudinal cavities preserves the integrity of the annular space isolation outside the perforation interval, as a result of which hydrodynamic communication between the interlayers through the annular space is excluded after this operation. Thirdly, the continuous vertical slots and the continuous vertical cavities formed along them in the rock make it possible to expose all fluid-conducting channels of the aquifer, and the location of these caverns along the perimeter of the wellbore causes the cement to completely fill the entire near-wellbore zone in the interval of the aquifer, as a result of which sharply increases the quality and reliability of its insulation. Further opening of the reservoir by the method of hydromechanical slotted perforation does not violate this isolation, therefore, the duration of the stable operation of the isolated zone increases significantly.

Claims

1. The method of isolation of water-producing strata, including the descent into the borehole of a perforator on a pipe string, the formation of a cavity in the borehole wall and the crushing of cement in the formation, characterized in that the perforator is lowered onto a tubing string that is equipped with a benchmark, using the geophysical method to accurately binding of the perforator, perforation of the casing is performed in the form of one or several continuous longitudinal slots located around the perimeter of the casing and their length overlapping the part of the aquifer facing the productive horizon, or the completely aquifer, if it does not exceed 6-8 m, form continuous longitudinal caverns in the rock of the formation along the slots along the slots with a hydraulic monitor, then install a cement bridge with crushing of the cement in the interval of longitudinal slits solution into the reservoir, leaving it under pressure for the time of solidification, after which the cement bridge is drilled in the interval of the productive horizon, the productive horizon is perforated with a hydromechanical slit perforator and cause the flow of fluid from the productive horizon.

2. The method according to claim 1, characterized in that the binding of the perforator is carried out to the roof of the aquifer, if it is located below the productive horizon.

3. The method according to claim 1, characterized in that the binding of the perforator is carried out to the sole of the aquifer, if it is located above the productive horizon.