Методы выявления дефектов крепи скважины

Для определения дефектов первой группы обычно использу­ют шаблоны и печати, а также Шаблон представляет собой металлический цилиндр с центральным промывочным каналом; на нижнем торце шаблона имеется слой мягкого металла (как правило, свинца) толщиной до 15 мм., а на боковой поверхности — желоб, покрытый таким же металлом. Желоб служит для того, чтобы шаблон не мог заклиниться в обсадной колонне в случае попада­ния мелких металлических предметов.

Печати бывают плоские и конусные. Нижняя торцовая и бо­ковая поверхности печати покрыты слоем мягкого металла тол­щиной 15—25 мм. По оси печати имеется проходной промывоч­ный канал.

Шаблон (печать) спускают в скважину медленно при помо­щи колонны труб, непрерывно наблюдая за показаниями инди­катора веса. Перед посадкой шаблона (печати) на препятствие скважину тщательно промывают. Если шаблон под нагрузкой 20—30 кН не проходит вниз, его поднимают из скважины, осмат­ривают и намечают план дальнейших обследований,

С помощью печати, имеющей толстый слой мягкого металла, можно получить глубокий след того предмета, который является препятствием для продвижения ее вниз. По таким отпечаткам судят о форме поверхности, с которой соприкасалась печать. При помощи плоской печати выясняют положение препятствия в сква­жине. Конусная печать используется для оценки наличия и ха­рактера вмятин в обсадных трубах и в фильтре.

Более достоверные данные о состоянии обсадной колонны можно получить путем фотографирования. Для этой цели слу­жат специальные скважинные фотоаппараты, спускаемые на ка­беле. Фотографирование возможно пока только в случае, если скважина заполнена прозрачной жидкостью. Поэтому перед фо­тографированием необходимо всю скважину или, по крайней ме­ре, участок, подлежащий обследованию, заполнить прозрачной жидкостью.

Для визуального обследования состояния внутренней поверх­ности обсадной колонны может быть использована также скважинная фототелевизионная установка.

Местоположение дефектов второй группы можно определить с помощью геофизических методов: термометрии, резистивиметрия, и гидравлических методов. Гидравлические методы основаны на измерении расхода или давления жидкости в колонне выше и ниже участка с дефектами. Если наличие дефектов обнаружено после перфорации колонны или разбуривания цементного стакана в ней, предварительно выше зоны фильтра устанавливают цементный мост.

В колонну, устье которой герметизировано после спуска рас­ходомера с вертушкой, нагнетают воду. Так как в колонне име­ются негерметичности, вода движется вниз по трубам до де­фектных мест и через негерметичности вытекает в за колонное пространство. Во время нагнетания воды с постоянной подачей расходомер перемещают с постоянной скоростью по колонне труб и регистрируют объемную скорость течения жидкости. Пока при­бор находится ниже дефектного участка, его показание зависит только от скорости перемещения и остается стабильным. Выше же дефектного участка показание прибора зависит не только от скорости перемещения его, но также от расхода нагнетаемой во­ды. Местоположение дефектного участка определяют по интервалу глубин, в котором существенно из­меняются показания расходомера.

Место негерметичности можно обна­ружить также с помощью манжетной пробки. Такую пробку вставляют в об­садную колонну, в которую затем на­гнетают воду в объеме, равном внутрен­нему объему колонны. Под давлением воды манжетная пробка перемещается вниз, пока не пройдет через дефектный участок. Закончив нагнетание воды, стравливают избыточное давление и, спуская в колонну груз на мерном тро­сике, измеряют глубину, на которой остановилась пробка.

При малой негерметичности колонны дефектный участок можно обнаружить путем опрессовки с применением паке-ра. Для этого в обсадную колонну на бурильных трубах спускают пакер, уста­навливают его посередине длины колон­ны и после герметизации межколонного пространства в последнее нагнетают воду, повышая давление на устье до 5— 10 МПа. Если в течение 30 мин давление не снижается, считают, что негерметич­ный участок находится в нижней поло­вине колонны. Поэтому давление страв­ливают, пакер спускают и устанавливают посередине нижнего участка обсадной колонны, а затем вновь опрессовывают надпакерное межколонное пространство. Если давление при опрессовке падает, негерметичный участок расположен между первым и вторым сечениями, в которых устанавливали пакер. Стравливают давление в межколонном пространстве, устанавливают пакер посередине негерметичного участка и вновь опрессовывают межколонное пространство. Так, повторяя опрессовки, постепенно сокращают длину того участ­ка, в пределах которого находятся негерметичности. Операцию обычно считают законченной, когда длина участка сократится до 10—15 м.

Дефекты третьей и четвертой групп определяют с помощью геофизических методов: гамма-гамма контроль, акустический, термометрический методы, путем опрессовки зацементированного пространства после разбуривания цементного стакана в проме­жуточной колонне, а также путем нагнетания порции активиро­ванной воды в зацементированный интервал через специальные отверстия, простреленные в обсадной колонне против непро­ницаемой породы, и последующего прослеживания путей дви­жения этой воды с помощью геофизической аппаратуры.

7.3Способы и средства восстановления герметичности обсадных колонн

В практике бурения и эксплуатации нефтяных и газовых скважин применяются различные способы восстановления герметичности крепи, которые можно разделить на три основные группы:

1) не уменьшающие внутренний диаметр обсадной колонны:

2) незначительно уменьшающие внутренний диаметр колонны:

3) существенно уменьшающие внутренний диаметр.

К первой группе относятся:

- герметизация резьбовых соединений колонны путем докрепления их в скважине:

- повторное цементирование межтрубного пространства:

- замена поврежденной части колонны новой.

Во вторую группу входят:

- цементирование через внутритрубное пространство:

- установка металлических накладок:

- установка гофрированных пластырей.

Третья группа включает:

- спуск насосно-компрес сорных труб с отсекающими пакерами:

- установку колонн-летучек:

- спуск дополнительной колонны.

Возможность применения способа довинчивания обсадных труб оценивают по результатам предварительного расчета параметров операции, а крутящий момент на устье скважины контролируют по углу упругого закручивания довинченной колонны. Однако широкое применение этого метода сдерживает отсутствие надежных технологических средств контроля за крутящим моментом.

Повторное цементирование включает в себя следующие операции: определение места нарушения герметичности: перфорацию обсадной трубы: установку цементного моста-пробки для отделения от продуктивного горизонта (пласта): закачивание тампонирующего материала в затрубное пространство: разбуривание тампонирующего материала и мостовой пробки: опрессовку.

Замена поврежденной части колонны новой производится по существующей технологии и не представляет трудностей.

Особый интерес представляют способы второй группы.

При установке металлических накладок на поврежденный участок наружный диаметр накладки должен быть равен внутреннему диаметру обсадной трубы в интервале повреждения, края накладок имеют эластичное уплотнение. Спуск, ориентацию и установку накладок осуществляют на канате специальным устройством.

Сущность ремонта обсадных колонн стальными пластырями заключается в том. что продольно-гофрированный пластырь, изготовленный из тонкостенной стальной трубы и покрытый снаружи герметизирующим составом, спускают в скважину, в интервал ремонта, на специальном устройстве и расширяют дорнирующим узлом этого устройства до полного контакта с обсадной колонной. Этот способ включает в себя следующие операции: определение признаков и ориентировочного места нарушения герметичности электротермометрами, резистивиметрами и др.: шаблонирование и ликвидацию смятий при их наличии с применением шаблонов, оправок: определение более точного места и характера нарушения герметичности с помощью гидравлических боковых печатей: установку пластыря с использованием транспортных устройств, снабженных необходимыми узлами и элементами: опрессовку при помощи сдвоенных пакеров.

10.3 Общие принципы ремонтно-изаляционных работ (РИР) и последовательность выполнения технологических операции

Работы по ремонту крепи включают исправление негерметичности цементного кольца, наращивание цементного кольца за колонной, устранение негерметичности колонны и изоляцию подошвенных, контурных и нагнетаемых вод. План ремонта скважины должен включать геолого-технические данные, причины и цель ремонта, состояние ствола к моменту ремонта, перечень намеченных мероприятий, описание технологического цикла ремонтных работ с указанием количественных характеристик параметров операций, а также ответственных исполнителей по каждой технологической операции.

Прежде, чем приступить к ремонтному цементированию с целью ликвидации трещин и каналов в цементном камне, необ­ходимо определить положение дефектного участка и направление движения жидкости в нем, очистить каналы и трещины от гря­зи и оставшейся промывочной жидкости и оценить возможную интенсивность течения жидкости по ним. Если необходимость ремонтного цементирования выявлена до перфорации обсадной колонны в зоне продуктивного пласта, для очистки каналов в цементном камне и последующего заполнения их тампонажным раствором против непроницаемой породы немного выше кровли пласта, из которого жидкость движется вверх по дефектному участку, пробивают кумулятивным перфоратором несколько десятков отверстий на участке длиной 1—2 м. Если негерметичность цементного камня обнаружена при опрессовке зацементи­рованного пространства за промежуточной колонной (см. § 70), простреливать специальные отверстия в колонне часто не тре­буется: очистку каналов и заполнение их тампонажным раство­ром можно осуществить через открытый нижний конец этой ко­лонны. Если необходимость ремонтного цементирования выявле­на после перфорации эксплуатационной колонны против про­дуктивного пласта, в ней приходится пробивать дополнительно несколько десятков отверстий, через которые можно будет очи­стить каналы в дефектном участке и зацементировать их. Такие отверстия пробивают против непроницаемой породы несколько выше кровли продуктивного пласта, из которого пластовая жид­кость (газ) движется вверх по заколонному пространству или в который притекает вода из верхнего водоносного горизонта, ли­бо несколько выше кровли нижнего водоносного горизонта, из которого вода поступает в продуктивный пласт. В случае необ­ходимости прострела таких отверстий выше эксплуатационного фильтра, участок эксплуатационной колонны в зоне фильтра обычно заполняют песком, а над фильтром устанавливают це­ментный мост.

Ремонтное цементирование, как правило, связано с необходи­мостью создания высокого давления в период нагнетания там-понажного раствора в каналы дефектного участка и поддержа­ния такого давления в период твердения раствора. Существует несколько способов ремонтного цементирования. Рассмотрим не­которые из них.

Цементирование без пакера. В эксплуатационную колонну до нижних отверстий (или на 5—7 м ниже их) спускают колонну насосно-компрессорных труб; на верхний конец этой колонны навинчивают цементировочную головку с показывающим и ре­гистрирующим манометрами, а межколонное пространство гер­метизируют превентором. В насосно-компрессорные трубы зака­чивают воду, промывают скважину а затем, закрыв кран на выки-де превентора, нагнетают воду через отверстия, пробитые в обсад­ной колонне, в заколонное пространство и тщательно промыва­ют трещины и каналы в цементном камне; при этом регистри­руют объемную скорость нагнетания воды и давление на устье. Если интенсивность циркуляции очень мала, иногда вместо воды закачивают порцию водного раствора ингибированной соляной кислоты, дают возможность ей прореагировать с породой и це­ментным камнем в трещинах и каналах, а затем через 10—15 ч тщательно удаляют продукты реакции из пласта в скважину, вызвав для этого приток из водоносного горизонта. В некоторых случаях очистку каналов в цементном камне начинают с вызо­ва притока из водоносного горизонта.

После очистки каналов в цементном камне определяют ин­тенсивность заколонной циркуляции по скорости нагнетания во­ды и давлению на устье и в зависимости от нее решают вопрос о

необходимом объеме тампонажного раствора и режиме вытесне­ния его в заколонное пространство.

Затем в колонну насосно-компрессорных труб при открытом кране на выкидной линии превентора закачивают расчетный объем тампонажного раствора с малой водоотдачей; при этом скорость выхода жидкости из межколонного пространства кра­ном регулируют так, чтобы избыточное давление в цементиро­вочной головке не падало ниже 0,2—0,5 МПа. Как только ниж­няя граница тампонажного раствора подойдет на 100—150 м к нижнему концу насосно-компрессорных труб, кран на выкиде превентора закрывают, а тампонажный раствор через отверстия в обсадной колонне вытесняют в заколонное пространство. При вытеснении тампонажного раствора давление в цементировочной головке быстро растет; по мере роста давления скорость закач­ки продавочной жидкости в насосно-компрессорные трубы уменьшают так, чтобы давление не превышало допустимого для обсадной колонны. Процесс вытеснения прекращают, как только верхняя граница тампонажного раствора приблизится на 100— 150 м к нижнему концу насосно-компрессорных труб либо давле­ние поднимается до предельно допустимого для обсадной колон­ны. После этого насосно-компрессорные трубы поднимают так, чтобы нижний конец их оказался на 10—15 м выше верхних от­верстий в обсадной колонне, и способом обратной циркуляции вымывают из скважины излишний объем тампонажного раство­ра. После затвердения тампонажного раствора разбуривают це­ментный стакан в обсадной колонне и проверяют ее герметич­ность.

При обратной промывке и в последующий период твердения тампонажного раствора в обсадной колонне поддерживают дав­ление, лишь примерно на 0,5 МПа ниже наивысшего давления при вытеснении тампонажного раствора (способ Н. К. Байба­кова).

Иногда при открытом кране на выкиде превентора в насосно-компрессорные трубы закачивают не только всю порцию тампо­нажного раствора, но и часть объема продавочной жидкости (воды). После выравнивания уровней тампонажного раствора, в трубах и межколонном пространстве закачку прекра­щают, трубы приподнимают выше уровня тампоуаж-ного раствора и, закрыв превентор, нагнетают про-давочную жидкость одновременно в трубы и межколон­ное пространство. Вытеснение тампонажного раствора заканчи­вают, когда в обсадной колонне над верхними отверстиями оста­нется лишь небольшой столб его (~10 м) либо давление достиг­нет предельного для обсадных труб. После этого способом об­ратной циркуляции скважину тщательно промывают и оставля­ют в покое для твердения тампонажного раствора. При промыв­ке и твердении поддерживают такое же давление, как и при це­ментировании по способу Н. К. Байбакова.

Цементирование с извлекаемым пакером. В обсадную колон­ну спускают колонну насосно-компрессорных (или бурильных) труб с пакером, например, гидравлико-механическим, внизу. Ес­ли горизонт, из которого вода поступает в продуктивный пласт, расположен ниже последнего, пакером герметизируют участок обсадной колонны в сечении между эксплуатационным фильтром и верхними отверстиями, пробитыми над водоносным горизонтом. После пакеровки в насосно-компрессорные трубы нагнетают во­ду, которая проходит через отверстия в обсадной колонне ниже пакера, поднимается по каналам в цементном камне до продук­тивного пласта и через отверстия эксплуатационного фильтра по­ступает в межколонное пространство выше пакера. После тща­тельной промывки каналов в цементном камне в насосно-ком­прессорные трубы закачивают необходимый объем тампонаж-ного раствора и вытесняют последний в заколонное пространст­во. Затем освобождают пакер, приподнимают его на 15—20 м выше эксплуатационного фильтра и способом обратной циркуля­ции тщательно промывают скважину. В период промывки и по­следующего схватывания и твердения тампонажного раствора на устье поддерживают избыточное давление несколько ниже максимального в период цементирования.

Если целью ремонтного цементирования является ликвида­ция притока в продуктивный пласт воды из верхнего горизонта или каналов и трещин, по которым перетекает газ в верхние го­ризонты или в атмосферу, отверстия в обсадной колонне проби­вают несколько выше кровли продуктивного пласта против не­проницаемых пород, а пакер устанавливают выше верхних от­верстий. В случае газовой скважины глубина участка обсадной колонны, в котором пробивают отверстия, должна удовлетво­рять условию

где р_с — давление в закрытой скважине, заполненной газом.

При ремонтном цементировании с пакером наибольшее давле­ние в период вытеснения тампонажного раствора не должно пре­вышать предельно допустимого для насосно-компрессорных труб; оно всегда должно быть меньше давления разрыва пород на уча­стке перфорации.

После затвердения тампонажного раствора трубы с пакером поднимают на дневную поверхность, цементный камень разбу­ривают, а обсадную колонну испытывают на герметичность.

Цементирование с неизвлекаемым пакером. Операция отли­чается от рассмотренной выше тем, что после вытеснения тампо­нажного раствора через перфорационные отверстия в заколонное пространство пакеровку не нарушают, а колонну насосно-компрессорных труб вращением вправо отделяют от пакера, приподнимают и после тщательной промывки скважины способом обратной циркуляции извлекают на дневную по-веохность.

При движении по трещинам и каналам в цементном камне тампонажный раствор под воздействием большого избыточного давления обезвоживается и превращается в труднопрокачивае-мую массу. Чтобы добиться максимально полного заполнения каналов и трещин в цементном камне, следует использовать тампонажные растворы с малой водоотдачей при всех способах ремонтного цементирования.

При ремонтном цементировании разделительные пробки, как поавило, не применяют; поэтому тампонажный раствор перемешивается с промывочной и продавочной жидкостями, что нужно учитывать приопределении потребного объема раствора.

Дата добавления: 2015-07-13