RU2775849C1 - Method for increasing tightness of annular space of oil and gas wells (options) - Google Patents
Method for increasing tightness of annular space of oil and gas wells (options) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2775849C1 RU2775849C1 RU2021135972A RU2021135972A RU2775849C1 RU 2775849 C1 RU2775849 C1 RU 2775849C1 RU 2021135972 A RU2021135972 A RU 2021135972A RU 2021135972 A RU2021135972 A RU 2021135972A RU 2775849 C1 RU2775849 C1 RU 2775849C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wells
- wellbore
- well
- annular space
- level
- Prior art date
Links
- 239000011435 rock Substances 0.000 abstract 2
- 238000005553 drilling Methods 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 abstract 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract 1
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 abstract 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к нефте-газодобывающей промышленности и может быть использовано для предотвращения потери герметичности затрубного пространства скважин при действии разрушающих нагрузок, развивающихся в процессе эксплуатации скважин на месторождениях нефти и газа, при эксплуатации скважин на подземных хранилищах газа (ПХГ), а также после процесса ликвидации отработанных скважин. Изобретение также может быть использовано для повышения устойчивости призабойных зон добывающих скважин и снижения объемов микрочастиц породы, выносимой в эти скважины с потоком добываемого пластового флюида.The invention relates to the oil and gas industry and can be used to prevent the loss of tightness of the annulus of wells under the action of destructive loads that develop during the operation of wells in oil and gas fields, during the operation of wells in underground gas storages (UGS), and also after the liquidation process abandoned wells. The invention can also be used to increase the stability of the bottomhole zones of production wells and reduce the volume of rock microparticles carried into these wells with the flow of produced formation fluid.
Крепление скважин является одной из необходимых операций при их строительстве, целью которого является, в частности, обеспечение герметичности затрубного пространства скважины. Некачественное крепление приводит к заколонным перетокам пластовых флюидов, следствием которых является потеря добываемого углеводородного сырья и обводнение продуктивных пластов водой из соседних водонасыщенных пластов. Возникают также осложнения экологического характера, обусловленные поступлением в вышерасположенные толщи пород, в том числе и насыщенные пресной водой, углеводородных флюидов, токсичных жидкостей, применяемых в технологиях стимулирования добычи пластовых углеводородов, таких, например, как гидроразрыв продуктивного пласта, кислотная обработка призабойных зон скважин и др.Well casing is one of the necessary operations during their construction, the purpose of which is, in particular, to ensure the tightness of the well annulus. Poor-quality casing leads to behind-the-casing crossflows of formation fluids, which result in the loss of produced hydrocarbons and flooding of productive formations with water from neighboring water-saturated formations. There are also environmental complications caused by the entry into the higher rock strata, including those saturated with fresh water, of hydrocarbon fluids, toxic liquids used in technologies for stimulating the production of reservoir hydrocarbons, such as, for example, hydraulic fracturing of a productive formation, acid treatment of bottomhole zones of wells and others
Для решения проблем качественного тампонирования (цементирования) скважин разработан целый ряд технических и технологических решений - применение тампонажных растворов, состав и свойства которых в полной мере соответствуют условиям тампонирования, в том числе, расширяющихся при затвердевании; выбор оптимальных режимов нагнетания тампонажного раствора и других рабочих жидкостей в скважину, обеспечивающих наиболее полное замещение бурового раствора тампонажным; применение турбулизаторов, нагнетание тампонажного раствора в затрубное пространство со скоростями течения, обеспечивающими турбулентный режим его движения; расхаживание или вращение обсадной колонны при подаче тампонажного раствора в затрубное пространство и др. (Булатов А.И., Савенок О.В. Заканчивание нефтяных и газовых скважин: теория и практика. - Краснодар: Просвещение - Юг, 2010 - 539 с.; Мильштейн В.М. Цементирование буровых скважин. - Краснодар: Просвещение - Юг, 2003 - 375 с.).To solve the problems of high-quality plugging (cementing) of wells, a number of technical and technological solutions have been developed - the use of plugging slurries, the composition and properties of which fully correspond to the conditions of plugging, including those that expand when solidified; selection of optimal modes of injection of cement slurry and other working fluids into the well, providing the most complete replacement of drilling fluid with cement slurry; the use of turbulators, the injection of cement slurry into the annulus with flow rates that ensure the turbulent mode of its movement; reciprocation or rotation of the casing when supplying cement slurry to the annulus, etc. (Bulatov A.I., Savenok O.V. Completion of oil and gas wells: theory and practice. - Krasnodar: Enlightenment - South, 2010 - 539 p.; Milshtein V.M. Cementing of boreholes. - Krasnodar: Enlightenment - South, 2003 - 375 p.).
Недостатком существующих способов повышения качества крепления скважин является их невысокая эффективность и проблема качественного крепления скважин, как в Российской федерации, так и за рубежом, к настоящему времени не считается решенной (см., например, Закиров С.Н., Закиров Э.С., Индрупский И.М., Аникеев Д.П., Лукманов А.Р., Климов Д.С. Устаревшие нефтегазовые технологии добычи как источник предстоящих экологических катаклизмов//Экологический вестник России. - 2019. - №8. - с. 20-25; Булатов А.И., Волощенко Е.Ю., Кусов Г.В., Савенок О.В. Экология при строительстве нефтяных и газовых скважин: учебное пособие для студентов вузов. - Краснодар: ООО «Просвещение-Юг», 2011. - 603 с.; Abandoned oil and gas wells are leaking methane across the USА//[Электронный ресурс]. Режим доступа: http//inhabitat.com/abandoned-oil-and-gas-wells-are-leaking-methane-across-the-USA; Plugging and abandonment of oil and gas wells// Working Document of the NPC North American Resource Development Study Made Available September 15, 2011, Paper 2-25. [Электронный ресурс]. Режим доступа http://www.npc.org/Prudent_ Development_Topic_ Papers /2-25_Well_Plugging_ and_ Abandonment_Paper.pdf.).The disadvantage of existing methods for improving the quality of well casing is their low efficiency and the problem of high-quality well casing, both in the Russian Federation and abroad, is not considered to be solved by now (see, for example, Zakirov S.N., Zakirov E.S. , Indrupsky I.M., Anikeev D.P., Lukmanov A.R., Klimov D.S. Obsolete oil and gas production technologies as a source of upcoming environmental disasters / / Ecological Bulletin of Russia - 2019. - No. 8. - p. 20 -25; Bulatov A.I., Voloshchenko E.Yu., Kusov G.V., Savenok O.V. Ecology in the construction of oil and gas wells: a textbook for university students. - Krasnodar: Prosveshchenie-South LLC, 2011. - 603 pp.; Abandoned oil and gas wells are leaking methane across the USA//[Electronic resource]. Access mode: http//inhabitat.com/abandoned-oil-and-gas-wells-are-leaking-methane -across-the-USA; Plugging and abandonment of oil and gas wells// Working Document of the NPC North American Resource Development Study Made Av ailable September 15, 2011, Paper 2-25. [Electronic resource]. Access Mode http://www.npc.org/Prudent_ Development_Topic_ Papers /2-25_Well_Plugging_ and_ Abandonment_Paper.pdf.).
Как в Российской федерации, так и за рубежом существуют и проблемы экологического характера, обусловленные недостаточно надежной герметизацией ликвидируемых отработанных скважин. Решение этих проблем осложнено тем, что при ликвидации скважин необходимо производить не только тампонирование внутреннего пространства обсадных труб, но и обеспечить герметичность затрубного пространства скважин, через которое пластовый флюид, особенно газ, способен подниматься к дневной поверхности. При этом технологическое воздействие на затрубное пространство ликвидируемых скважин затруднено из-за существования зацементированной колонны стальных обсадных труб.Both in the Russian Federation and abroad, there are also environmental problems caused by insufficiently reliable sealing of decommissioned abandoned wells. The solution of these problems is complicated by the fact that during the abandonment of wells it is necessary to carry out not only the plugging of the internal space of the casing pipes, but also to ensure the tightness of the annular space of the wells, through which the reservoir fluid, especially gas, is able to rise to the surface. At the same time, the technological impact on the annulus of abandoned wells is difficult due to the existence of a cemented steel casing string.
С качеством крепления скважин связана и проблема выноса песка в ствол добывающей скважины, что приводит к осложнениям при ее эксплуатации из-за образования песчаных пробок в стволе, препятствующих подъему пластового флюида на поверхность, а также к ускоренному износу скважинного оборудования. Известны способы борьбы с выносом частиц разрушенной породы в ствол скважины путем снижения ее дебита, установки противопесочных фильтров различных конструкций (Алиев З.С., Андреев С.А., Власенко А.П. и др. Технологический режим работы газовых скважин. - М: Недра, 1978. - 279 с.; Сьюмен Д., Эллис Р., Снайдер Р. Справочник по контролю и борьбе с пескопроявлениями в скважинах. – М.: Недра, 1986. - 176 с.). Недостатками этих способов является снижение производительности скважин, снижение ее продуктивности за счет роста фильтрационного сопротивления призабойной зоны при закупорке фильтров, быстрый выход фильтров из строя при интенсивном выносе песка.The quality of well casing is also associated with the problem of sand removal into the production wellbore, which leads to complications during its operation due to the formation of sand plugs in the wellbore that prevent formation fluid from rising to the surface, as well as to accelerated wear of downhole equipment. There are known ways to combat the removal of particles of destroyed rock into the wellbore by reducing its flow rate, installing sand filters of various designs (Aliev Z.S., Andreev S.A., Vlasenko A.P. and others. Technological mode of operation of gas wells. - M : Nedra, 1978. - 279 pp.; Sumen D., Ellis R., Snyder R. Handbook on the control and fight against sand in the wells. - M .: Nedra, 1986. - 176 pp.). The disadvantages of these methods are a decrease in well productivity, a decrease in its productivity due to an increase in the filtration resistance of the bottomhole zone when the filters are clogged, and a quick failure of the filters with intensive sand production.
Наиболее близким к заявляемому способу является способ крепления скважины (Свалов A.M. Способ повышения устойчивости призабойной зоны скважины к разрушению // RU №2714410, опубл. бюл. №5 от 14.02.2020, приоритет от 02.08.2019), предусматривающий на стадии ее строительства расширение участка ствола на границе продуктивного пласта с его кровлей. Согласно этому способу, для максимального снижения концентрации разрушающих напряжений в цементной оболочке скважины расширенный участок должен иметь форму конуса с определенными геометрическими параметрами. Последующее цементирование такой конической полости обеспечивает снижение интенсивности разрушающих сдвиговых напряжений на поверхности контакта цементного камня с породой и с поверхностью обсадных труб, развивающихся при эксплуатации скважины, следствием чего является и снижение интенсивности разрушающих напряжений в породе-коллекторе вокруг перфорационных каналов и объема выносимых в ствол скважины микрочастиц разрушенной породы.Closest to the claimed method is the method of well casing (Svalov A.M. The method of increasing the stability of the bottomhole zone of the well to destruction // RU No. 2714410, publ. Bull. No. 5 dated 02.14.2020, priority dated 08.02.2019), providing for expansion at the stage of its construction section of the trunk at the border of the productive formation with its roof. According to this method, in order to minimize the concentration of destructive stresses in the cement sheath of the well, the expanded section must have the shape of a cone with certain geometric parameters. The subsequent cementing of such a conical cavity provides a decrease in the intensity of destructive shear stresses on the contact surface of the cement stone with the rock and with the surface of the casing pipes that develop during well operation, which results in a decrease in the intensity of destructive stresses in the reservoir rock around the perforation channels and the volume carried into the wellbore microparticles of destroyed rock.
Недостатком способа является сложность выбуривания (размывания) в породе конической полости с заданными параметрами, а также относительно невысокие пределы прочности цементного камня внутри этой полости, что при долговременных и циклических нагрузках на цементный камень приводит к его разрушению и потере герметичности.The disadvantage of this method is the difficulty of drilling (erosion) in the rock of a conical cavity with specified parameters, as well as the relatively low tensile strength of the cement stone inside this cavity, which, under long-term and cyclic loads on the cement stone, leads to its destruction and loss of tightness.
Технической задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является радикальное повышение стойкости и прочности крепления скважин к разрушающим нагрузкам, обусловленных изменением пластового давления при их эксплуатации и проведении технологических операций, а также к нагрузкам, развивающимся в затрубном пространстве ликвидируемых скважин после их ликвидации.The technical problem solved by the invention is a radical increase in the resistance and strength of wells to breaking loads caused by changes in reservoir pressure during their operation and technological operations, as well as to loads developing in the annulus of abandoned wells after their abandonment.
Техническая задача решается способом, предусматривающим на стадии строительства скважины расширение, по крайней мере, одного участка ее ствола в интервале непроницаемых пород, установку на обсадной трубе в расширенных частях ствола центрирующих устройств с номинальным диаметром, превышающим исходный диаметр ствола скважины и использование при тампонировании расширенных участков ствола скважины тампонажных составов, обладающих свойством расширения при их затвердевании. При проведении ликвидационных работ способ предусматривает вырезание, по крайней мере, одного участка обсадной трубы в интервале непроницаемых пород, расширение ствола скважины на этих участках и установку на этих участках центрирующих устройств с номинальным диаметром, превышающим исходный диаметр ствола с последующим тампонированием этих участков, включая и ствол скважины, тампонажным составом, обладающим свойством расширения при его затвердевании.The technical problem is solved by a method that, at the stage of well construction, expands at least one section of its wellbore in the interval of impermeable rocks, installs centering devices on the casing pipe in the expanded parts of the wellbore with a nominal diameter exceeding the original diameter of the wellbore, and uses expanded sections when plugging wellbore cement compositions that have the property of expansion when they harden. When carrying out liquidation operations, the method involves cutting at least one section of the casing pipe in the interval of impermeable rocks, expanding the wellbore in these sections and installing centering devices in these sections with a nominal diameter exceeding the original diameter of the wellbore, followed by plugging these sections, including wellbore, cement composition, which has the property of expansion when it solidifies.
Новым является то, что при применении предлагаемого способа при затвердевании тампонажного материала, армированного, согласно способу, металлическими элементами центрирующих устройств, в расширенных участках ствола скважины формируются прочные объемные включения, препятствующие продольному смещению породы относительно обсадных труб при изменении пластового давления и, соответственно, снижению уровня герметичности затрубного пространства скважины на этих участках. При этом использование расширяющихся тампонажных материалов (расширяющихся цементов) после их затвердевания обеспечивает плотный контакт тампонажного материала с поверхностью непроницаемой горной породы и поверхностью обсадной трубы.What is new is that when applying the proposed method, during the hardening of the plugging material, reinforced, according to the method, with metal elements of centering devices, strong volumetric inclusions are formed in the expanded sections of the wellbore, which prevent the longitudinal displacement of the rock relative to the casing pipes when the formation pressure changes and, accordingly, reduce the level of tightness of the annulus of the well in these areas. At the same time, the use of expanding grouting materials (expanding cements) after their hardening ensures tight contact of the grouting material with the surface of the impermeable rock and the surface of the casing.
Сущность изобретения заключается в следующем.The essence of the invention is as follows.
Как показано в работе (Свалов A.M. Механика процессов бурения и нефтегазодобычи. - М.: Книжный дом «Либроком», 2009. - 256 с.), при изменении пластового давления в залежи в затрубном пространстве скважины в окрестности стальных обсадных труб, жесткость (модуль Юнга) которых на порядок и более превышает жесткость цементного камня (тампонажного материала) и горной породы, развиваются значительные сдвиговые напряжения, величина которых в полтора-два раза превышает величину изменения пластового давления. Сдвиговые напряжения приводят к разрыву связи цементного камня с колонной обсадных труб и к разрыву связи цементного камня с горной породой. При этом важно отметить, что на поверхности контакта цементной оболочки с горной породой присутствует тонкий слой глинистой корки, образовавшейся в процессе бурения скважины, снижающий прочность связи цементного камня с породой.As shown in the work (Svalov A.M. Mechanics of drilling and oil and gas production. - M .: Knizhny Dom "Librokom", 2009. - 256 p.), when changing reservoir pressure in the deposit in the annulus of the well in the vicinity of steel casing pipes, stiffness (modulus Young), which are an order of magnitude or more higher than the rigidity of cement stone (plugging material) and rock, significant shear stresses develop, the value of which is one and a half to two times higher than the change in reservoir pressure. Shear stresses lead to a break in the connection of the cement stone with the casing string and to a break in the connection of the cement stone with the rock. At the same time, it is important to note that on the contact surface of the cement sheath with the rock, there is a thin layer of clay cake formed during the drilling of the well, which reduces the bond strength of the cement stone with the rock.
Изменение пластового давления в залежи происходит в процессе ее разработки и максимальных значений это изменение достигает в воронках депрессии вокруг добывающих скважин и в воронках репрессии в окрестности нагнетательных скважин. Значительный рост давления в призабойных зонах скважин, достигающий нескольких десятков МПа (нескольких сотен атмосфер), происходит также при применении таких стимулирующих технологических операций в скважинах, как гидроразрыв пласта.Reservoir pressure changes in the reservoir during its development and this change reaches its maximum values in depression funnels around producing wells and in repression funnels in the vicinity of injection wells. A significant increase in pressure in the bottomhole zones of wells, reaching several tens of MPa (several hundreds of atmospheres), also occurs when such stimulating technological operations in wells as hydraulic fracturing are used.
В отработанных истощенных месторождениях углеводородов с низким пластовым давлением после ликвидации скважин также происходит постепенное, в течение нескольких лет (десятков лет), изменение пластового давления, а именно, его восстановление практически до своей начальной величины за счет гидродинамической связи залежи с окружающим водоносным бассейном.In depleted depleted hydrocarbon fields with low reservoir pressure, after the abandonment of wells, a gradual change in reservoir pressure also occurs over several years (tens of years), namely, its recovery almost to its initial value due to the hydrodynamic connection of the deposit with the surrounding aquifer.
Таким образом, изменение пластового давления, как при эксплуатации скважин, так и после их ликвидации приводит к развитию разрушающих напряжений в затрубном пространстве скважин, что способствует потере прочности цементного камня и продольному смещению горной породы относительно колонны жестких обсадных труб, то есть, к нарушению герметичности затрубного пространства скважин.Thus, a change in reservoir pressure, both during the operation of wells and after their liquidation, leads to the development of destructive stresses in the annulus of wells, which contributes to the loss of strength of the cement stone and the longitudinal displacement of the rock relative to the string of rigid casing pipes, that is, to a violation of tightness well annulus.
Важно отметить, что эта ситуация усугубляется процессом усадки цементных растворов, применяемых в подавляющем большинстве случаев в качестве тампонажных материалов, при их затвердевании. В результате уменьшения удельного объема цементного камня происходит потеря его сплошности, что может приводить к образованию флюидопроводящих каналов, главным образом, вблизи поверхности контакта цементной оболочки с горной породой, то есть, в зонах с ослабленной связью между цементным камнем и породой.It is important to note that this situation is aggravated by the process of shrinkage of cement slurries, which are used in the vast majority of cases as grouting materials, during their hardening. As a result of a decrease in the specific volume of the cement stone, its continuity is lost, which can lead to the formation of fluid-conducting channels, mainly near the contact surface of the cement sheath with the rock, that is, in areas with a weakened bond between the cement stone and the rock.
Из изложенного следует, что повышение прочности связи между обсадной колонной и цементным камнем, а также между цементным камнем и породой-коллектором будет препятствовать продольному смещению породы вдоль обсадной трубы и потере герметичности затрубного пространства скважины. Кроме того, при прочной связи цементной оболочки с колонной обсадных труб и горной породой в непосредственной близости от продуктивного пласта обсадная колонна, в силу большей жесткости в сравнении с цементным камнем и горной породой, будет принимать на себя значительную часть напряжений, развивающихся в призабойной зоне скважины при изменении пластового давления и действующих на перфорационные каналы. При разрушении цементной оболочки горная порода приобретает возможность продольного смещения вдоль обсадной трубы и вследствие этого вся избыточная нагрузка, обусловленная изменением пластового давления, будет воздействовать на породу-коллектор, с концентрацией в окрестности перфорационных каналов, вызывая их разрушение, что является одной из основных причин выноса больших объемов частиц разрушенной породы в ствол скважины (Свалов A.M. Механика процессов бурения и нефтегазодобычи. - М.: "Книжный дом «Либроком», 2009. - 256 с.).It follows from the foregoing that an increase in the strength of the connection between the casing string and the cement stone, as well as between the cement stone and the reservoir rock will prevent the longitudinal displacement of the rock along the casing and the loss of tightness of the annular space of the well. In addition, with a strong connection of the cement sheath with the casing string and rock in the immediate vicinity of the productive formation, the casing string, due to its greater rigidity in comparison with the cement stone and rock, will take on a significant part of the stresses developing in the bottomhole zone of the well when changing reservoir pressure and acting on perforation channels. With the destruction of the cement sheath, the rock acquires the possibility of longitudinal displacement along the casing pipe and, as a result, all the excess load due to changes in reservoir pressure will affect the reservoir rock, with a concentration in the vicinity of the perforation channels, causing their destruction, which is one of the main reasons for the removal large volumes of broken rock particles into the wellbore (Svalov A.M. Mechanics of drilling and oil and gas production processes. - M .: "Book House" Librocom ", 2009. - 256 p.).
На основании вышеизложенного способ повышения уровня герметизации нефтяных и газовых скважин описывается следующим образом.Based on the foregoing, a method for improving the sealing level of oil and gas wells is described as follows.
Как показано на фиг. 1, где цифрой 1 отмечена горная порода, в которой пробурена скважина, в интервалах непроницаемых пород, по меньшей мере, на одном участке расширяется ствол скважины. На фиг. 1 расширенный участок ствола отмечен цифрой 2. На колонне обсадных труб 3 жестко устанавливается прочное (стальное) центрирующее устройство 4 с номинальным диаметром, превышающим исходный диаметр ствола скважины. Затрубное пространство скважины, включая и расширенный участок 2, тампонируется тампонажным материалом, обладающим свойством расширения при затвердевании. При этом уровень тампонирования затрубного пространства скважины расширяющимся составом должен превышать месторасположение верхнего расширенного участка ствола скважины.As shown in FIG. 1, where the
Практически в качестве центрирующих устройств могут быть использованы стандартные пружинные стальные центраторы с номинальным диаметром, превышающим исходный диаметр ствола скважины, а в качестве тампонирующего материала могут использоваться расширяющиеся цементные растворы.In practice, standard spring steel centralizers with a nominal diameter exceeding the original diameter of the wellbore can be used as centering devices, and expanding cement slurries can be used as plugging material.
Как следует из фиг. 1, после затвердевания тампонажного материала, армированного металлическими элементами центрирующего устройства, в расширенном участке ствола скважины формируется прочное объемное включение большого диаметра, препятствующее продольному смещению горной породы вдоль колонны обсадных труб под действием нагрузок, обусловленных изменением пластового давления. Использование расширяющегося тампонажного материала обеспечивает его плотный контакт как с непроницаемой горной породой, так и с поверхностью обсадных труб, что будет препятствовать образованию флюидопроводящих каналов при затвердевании тампонажного материала. Непроницаемость горной породы исключает возможность фильтрации флюидов через эту породу в обход расширенного участка ствола скважины.As follows from FIG. 1, after hardening of the plugging material reinforced with metal elements of the centering device, a strong volumetric inclusion of large diameter is formed in the expanded section of the wellbore, which prevents the longitudinal displacement of the rock along the casing string under the action of loads caused by changes in reservoir pressure. The use of an expanding plugging material ensures its tight contact with both the impermeable rock and the surface of the casing, which will prevent the formation of fluid-conducting channels during the hardening of the plugging material. The impermeability of the rock excludes the possibility of fluids filtering through this rock bypassing the expanded section of the wellbore.
Оптимальным является вариант, когда нижний расширенный участок ствола скважины будет расположен в кровле продуктивного пласта, непосредственно над пластом. Этим достигается сохранение высокого уровня герметичности затрубного пространства скважины при ее эксплуатации, а также при проведении технологических операций, сопровождающихся изменением величины пластового давления, таких как гидроразрыв пласта. Кроме того, невозможность продольного смещения породы вдоль колонны обсадных труб в этом случае обусловит перераспределение значительной части избыточных нагрузок с породы вокруг перфорационных каналов на обсадные трубы, что снизит интенсивность разрушения породы-коллектора в призабойной зоне скважины.The optimal option is when the lower expanded section of the wellbore is located in the roof of the productive formation, directly above the formation. This achieves the preservation of a high level of tightness of the annular space of the well during its operation, as well as during technological operations, accompanied by a change in the formation pressure, such as hydraulic fracturing. In addition, the impossibility of longitudinal displacement of the rock along the casing string in this case will cause the redistribution of a significant part of the excess loads from the rock around the perforations to the casing pipes, which will reduce the intensity of destruction of the reservoir rock in the bottomhole zone of the well.
Способ повышения уровня герметичности затрубного пространства ликвидируемых отработанных скважин описывается следующим образом.The way to increase the level of tightness of the annulus of abandoned wells is described as follows.
Как показано на фиг. 2, в колонне зацементированных обсадных труб в интервалах непроницаемых пород вырезается, по меньшей мере, один участок трубы и в пределах этого участка производится расширение ствола скважины. В колонне обсадных труб на уровне расширенного участка ствола устанавливается центрирующее устройство 5 с номинальным диаметром, превышающим исходный диаметр ствола скважины. Внутренний объем обсадных труб и расширенный участок ствола скважины тампонируются тампонажным материалом, обладающим свойством расширения при затвердевании. Центрирующее устройство должно обеспечивать гидродинамическую связь ствола скважины с ее затрубным пространством. При этом уровень тампонирования 6 в стволе скважины должен превышать месторасположение верхнего расширенного участка ствола скважины. В оптимальном варианте при установке центрирующего устройства 5 должен быть обеспечен контакт его расширяющейся части с верхним срезом обсадной трубы для обеспечения непосредственной передачи нагрузок с элементов центрирующего устройства на обсадные трубы.As shown in FIG. 2, at least one section of tubing is cut in a string of cemented casing in impermeable rock intervals and the wellbore is reamed within that section. In the casing string at the level of the expanded section of the wellbore, a centering
В отличие от описанного выше способа, относящегося к случаю повышения уровня герметичности скважины при ее строительстве (фиг. 1), при ликвидации скважин центрирующее устройство должно спускаться в скважину через колонну обсадных труб и должно иметь достаточно малый диаметр для беспрепятственного прохождения через эти трубы. В этом случае величина номинального диаметра стандартных пружинных центраторов может быть недостаточной для расширения элементов таких центраторов до размеров расширенных участков ствола скважины. В этом случае целесообразно использовать центрирующие устройства зонтичного типа 7, изображенные на фиг. 3. Устройства такого типа позволят раскрывать их раздвигающиеся металлические элементы для фиксирования в расширенных участках ствола скважины.Unlike the method described above, which relates to the case of increasing the level of tightness of the well during its construction (Fig. 1), during well abandonment, the centering device must be lowered into the well through the casing string and must have a small enough diameter to pass through these pipes without obstruction. In this case, the value of the nominal diameter of standard spring centralizers may be insufficient to expand the elements of such centralizers to the dimensions of the expanded sections of the wellbore. In this case, it is expedient to use the umbrella-
Формирование такого, по меньшей мере, одного прочного объемного включения в затрубном пространстве ликвидируемой скважины позволит существенно повысить уровень ее герметичности при воздействии разрушающих нагрузок, обусловленных ростом пластового давления за счет гидродинамического взаимодействия пласта с окружающим водоносным бассейном.The formation of such at least one strong volumetric inclusion in the annulus of the abandoned well will significantly increase the level of its tightness under the influence of destructive loads caused by an increase in formation pressure due to the hydrodynamic interaction of the formation with the surrounding aquifer.
Пример применения предлагаемого способа.An example of the application of the proposed method.
После завершения бурения скважины, перед спуском колонны обсадных труб, в интервале непроницаемых пород расширяется участок ствола скважины. На уровне этого участка в колонне обсадных труб жестко устанавливается пружинный центратор с номинальным диаметром, превышающим исходный диаметр ствола скважины. После спуска обсадной колонны в скважину производится тампонирование ее затрубного пространства при соблюдении условия обеспечения тампонированием расширяющимся при затвердевании материалом до уровня, превышающего, по меньшей мере, верхний уровень расширенного участка ствола. Далее процесс строительства скважины производится традиционным образом.After completion of well drilling, before running the casing string, a section of the wellbore is expanded in the interval of impermeable rocks. At the level of this section, a spring centralizer with a nominal diameter exceeding the original wellbore diameter is rigidly installed in the casing string. After the casing string is lowered into the well, its annular space is plugged, subject to the condition of providing plugging with material expanding upon solidification to a level exceeding at least the upper level of the expanded section of the wellbore. Further, the well construction process is carried out in the traditional way.
Применение предлагаемого способа позволит уменьшить негативные последствия, обусловленные снижением уровня герметичности затрубного пространства как эксплуатируемых, так и ликвидируемых отработанных нефтяных и газовых скважин, а также позволит повысить устойчивость призабойных зон скважин к разрушающим нагрузкам.The application of the proposed method will reduce the negative consequences caused by a decrease in the level of tightness of the annulus of both operated and abandoned oil and gas wells, and will also increase the resistance of the bottomhole zones of wells to destructive loads.
Claims (3)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2775849C1 true RU2775849C1 (en) | 2022-07-11 |
Family
ID=
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU23455U1 (en) * | 2001-08-08 | 2002-06-20 | Альметьевское управление буровых работ ООО "Татнефть-Бурение" | COMPREHENSIVE EQUIPMENT FOR EXTERNAL EQUIPMENT OF A CASING COLUMN |
| RU2272890C1 (en) * | 2004-07-30 | 2006-03-27 | ООО "Ямбурггаздобыча" | Method for air-tightness recovery in casing annulus of well drilled in gas pool or in deposit containing gas |
| RU2333346C1 (en) * | 2007-01-09 | 2008-09-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" | Method of liquidation of leakiness of working string of oil and gas recovery well |
| US7669653B2 (en) * | 2003-02-20 | 2010-03-02 | Schlumberger Technology Corporation | System and method for maintaining zonal isolation in a wellbore |
| RU2431033C1 (en) * | 2010-03-01 | 2011-10-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" (ООО "Газпром ВНИИГАЗ") | Method to restore tightness of borehole annulus in well of gas field or field that contains natural gas in its produce |
| RU2484241C2 (en) * | 2011-09-21 | 2013-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" | Gas well completion method |
| RU2534548C1 (en) * | 2013-07-10 | 2014-11-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий-Газпром ВНИИГАЗ" | Method of gas well completion |
| RU2714410C1 (en) * | 2019-08-02 | 2020-02-14 | Публичное акционерное общество "Газпром" | Method of increasing well bottomhole resistance to destruction |
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU23455U1 (en) * | 2001-08-08 | 2002-06-20 | Альметьевское управление буровых работ ООО "Татнефть-Бурение" | COMPREHENSIVE EQUIPMENT FOR EXTERNAL EQUIPMENT OF A CASING COLUMN |
| US7669653B2 (en) * | 2003-02-20 | 2010-03-02 | Schlumberger Technology Corporation | System and method for maintaining zonal isolation in a wellbore |
| RU2272890C1 (en) * | 2004-07-30 | 2006-03-27 | ООО "Ямбурггаздобыча" | Method for air-tightness recovery in casing annulus of well drilled in gas pool or in deposit containing gas |
| RU2333346C1 (en) * | 2007-01-09 | 2008-09-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" | Method of liquidation of leakiness of working string of oil and gas recovery well |
| RU2431033C1 (en) * | 2010-03-01 | 2011-10-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" (ООО "Газпром ВНИИГАЗ") | Method to restore tightness of borehole annulus in well of gas field or field that contains natural gas in its produce |
| RU2484241C2 (en) * | 2011-09-21 | 2013-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" | Gas well completion method |
| RU2534548C1 (en) * | 2013-07-10 | 2014-11-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий-Газпром ВНИИГАЗ" | Method of gas well completion |
| RU2714410C1 (en) * | 2019-08-02 | 2020-02-14 | Публичное акционерное общество "Газпром" | Method of increasing well bottomhole resistance to destruction |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ПОДГОРНОВ В.М. Заканчивание скважин. Часть 1. Формирование крепи скважины: учебник для вузов. М.: МАКС Пресс, 2008, с.159-161. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2359115C2 (en) | Control by several azimuths by vertical cracks, appearing at hydraulic fracturing in friable or slightly cemented sediments | |
| CA2970650C (en) | Establishing control of oil and gas producing well bore through application of self-degrading particulates | |
| US7640983B2 (en) | Method to cement a perforated casing | |
| RU2630519C1 (en) | Method for well construction in complicated conditions | |
| RU2393320C1 (en) | Slim hole well construction method | |
| Yuan et al. | Technical difficulties in the cementing of horizontal shale gas wells in Weiyuan block and the countermeasures | |
| RU2320849C2 (en) | Well construction and operation method | |
| RU2410514C1 (en) | Method for well construction | |
| RU2344263C1 (en) | Method of incompetent rocks driving in well drilling | |
| RU2320854C1 (en) | Well operation method | |
| WO2018200735A1 (en) | Non-fracturing restimulation of unconventional hydrocarbon containing formations to enhance production | |
| RU2775849C1 (en) | Method for increasing tightness of annular space of oil and gas wells (options) | |
| Dehghani | Oil well sand production control | |
| RU2427703C1 (en) | Procedure for construction of wells of multi-pay oil field | |
| RU2510456C2 (en) | Formation method of vertically directed fracture at hydraulic fracturing of productive formation | |
| RU2386776C1 (en) | Method of opening of waterbearing stratum in unstable rocks by upward borehole and device for its implementation | |
| RU2196878C2 (en) | Method of shutoff of water inflow over cementing annular space in operation of oil and gas wells | |
| RU2225938C1 (en) | Methods for exploiting oil extracting wells | |
| TEODORIU et al. | Can Geothermal Wells Go Cementless? | |
| RU2793351C1 (en) | Completion method for a production well that has opened a transitional zone of a gas deposit | |
| RU2520033C1 (en) | Method of horizontal oil well construction | |
| RU2295628C1 (en) | Well construction method | |
| Sabaa et al. | Effective zonal isolation using organic crosslinked polymer maximized production of mature fields | |
| RU2295627C1 (en) | Well construction method | |
| RU2236567C1 (en) | Method for extracting non-homogenous multibed oil deposit |