Изоляционно-восстановительные работы при КРС

Изоляционно-восстановительные работы при капитальном ремонте скважин производят для перекрытия путей движения посторонних вод к эксплуатацион­ному объекту.

По отношению к нефтяным горизонтам воды подразделяются на:

1) верхние,

2) нижние,

3) контурные,

4) подошвенные,

5) промежуточные,

6) тектонические,

7) смешанные

Цели и задачи ремонтно-изоляционные работы.

Назначение изоляционных работ

Изоляционные работы, проводимые при восстановлении сква­жин, преследуют разнообразные цели. Первое, основное их назначение, исправление негерметичного цементного кольца с целью изоляции посторонней воды, поступаю­щей к фильтру из нижележащих или вышележащих пластов. Второе назначение изоляционных работ состоит в том, чтобы устранить в эксплуатационной колонне дефекты, которые могут ье только обусловить поступление воды в ствол, но и явиться причиной нарушения нормальной эксплуатации скважины. Третье назначение изоляционных работ—изоляция существую­щего фильтра скважины при возврате скважины на вышележащий или нижележащий пласт. При возврате на вышележащий пласт существующий фильтр изолируют установкой искусственной пробки (обычно цементной) в интервале между верхними отверстиями существующего фильтра скважины и подошвой пласта, на который скважина возвращается. При возврате скважины на нижележащий горизонт существующий фильтр изолируют путем цементирования или с помощью дополнительной колонны-летучки.

Для изоляционных работ в скважинах применяют тампонажный цемент с различными добавками, улучшающими его свой­ства, пластические массы и некоторые другие вещества. Изоляционные работы с применением различных видов цемента называются цементированием.

Применение тампонажного цемента со свойствами, близкими. к свойствам цемента, который употребляется при цементировании эксплуатационной колонны, имеет следующие преимущества:

а) цемент, затвердевший в трещинах цементного кольца, об­разует с ним однородное по физико-химическим свойствам тело, которое хорошо сопротивляется внешнему давлению, влиянию за­бойной температуры и коррозийному действию среды; б) цемент­ный раствор не проникает в поры пласта, а образует на поверх­ности пористой среды непроницаемую цементную корку. Эта корка надежно предотвращает проникновение жидкости в породу или из породы в скважину на участке цементирования. В то же время -она препятствует снижению проницаемости призабойной зоны после цементирования.

Цементный раствор из стандартного тампонажного цемента не способен проникать в мельчайшие трещины. Однако есть осно­вания полагать, что разрушение цементного кольца во всех слу­чаях происходит с образованием каверн и трещин, которые могут заполниться цементным раствором обычной дисперсности

 Водонапорный режим эксплуатации сопровождается прогрессирующим обводнением пластов и скважин. Кроме того, скважины обводняются и посторонними водами из ниже- или вышележащих горизонтов. Поступление воды в скважины может происходить через цементный стакан на забое скважины, через отверстия фильтра вместе с нефтью, через дефекты в эксплуатационной колонне (трещины, раковины в металле, негерметичные резьбовые соединения). Эти дефекты возникают при некачественном цементировании, нарушении цементного кольца в заколонном пространстве, коррозии колонны под действием омывающих ее минерализованных пластовых вод. Нарушения могут возникнуть в процессе освоения  скважины или при текущем и капитальном ремонтах.

     Ремонтно-изоляционные работы проводят с целью изоляции верхних вод, нижних вод, поступающих через цементный стакан и по заколонному пространству, подошвенных и контурных вод, поступающих по наиболее проницаемым интервалам и трещинам пласта, т.е. обеспечивают оптимальные условия работы продуктивного пласта, для достижения запланированной  (максимальной) выборки запасов нефти.

     С учетом характера несоответствия конструкции скважины существующим условиям ее эксплуатации и требованиям рациональной выборки продуктивных пластов РИР делятся на две группы:

–       технологические,

–       аварийно-восстановительные.

     К технологическим относятся работы, обусловленные требованиями технологии разработки продуктивных пластов и месторождения в целом:

1)    РИР по отключению отдельных обводненных (выработанных) интервалов пласта в нефтедобывающих скважинах независимо от их местоположения по мощности и характера обводнения, регулированию закачки воды по мощности заводняемых пластов в водонагнетательных скважинах.

2)    РИР по отключению отдельных пластов. Необходимость проведения РИР данного вида возникает в нефтяных добывающих и водонагнетательных скважинах, одновременно эксплуатирующих несколько пластов. Различие в геологическом строении пластов обуславливает разновременность их выработки и, следовательно, необходимость отключения каждого выработанного пласта с целью обеспечения нормальных условий выработки остальных пластов.

 К аварийно-восстановительным относятся РИР, обусловленные аварийными ситуациями в процессе эксплуатации и ремонта скважин, недостатками в конструкции.

1)    РИР по исправлению некачественного цементного кольца. Необходимость проведения этого вида работ обусловлена несоответствием качества тампонирования обсадной колонны условиям эксплуатации и является следствием как получения некачественного цементного кольца при проведении тампонирования, так и разрушения кольца в процессе эксплуатации скважины.

2)    РИР по ликвидации нарушений обсадных колонн. Необходимость проведения обусловлена нарушением герметичности обсадной колонны.

3)    РИР по наращиванию цементного кольца за обсадной колонной и кондуктором. Необходимость их применения в первую очередь диктуется требованиями охраны недр и окружающей среды: предотвращением перетока пластовых и закачиваемых жидкостей из пласта в пласт и выхода их на поверхность. В ряде случаев эти работы проводят одновременно с ликвидацией нарушений обсадной колонны.

4)     РИР по креплению слабоцементировочных пород в призабойной зоне пласта. Необходимость проведения обусловлена разрушением  призабойной зоны пласта и нарушением нормального режима эксплуатации.

5)     К наиболее ответственным и важным РИР относятся работы по ликвидации скважин.

     Если работы по ликвидации скважин произведены некачественно, со временем возникает серьезная опасность сообщения пластов, практически со всеми вышележащими пластами, в том числе, с городскими водозаборными скважинами.

Условия проведения РИР при ликвидации заколонных перетоков пластовых флюидов.

При не герметичности цементного кольца возможны следующие ос­ложнения :

– перетоки воды, нефти и газа по заколонному пространству между невскрытыми перфорацией пластами, грифоны;

– обводнение продуктивных пластов;

– прорыв газа в перфорированную зону нефтяного пласта.

     Эффективность изоляционных работ во многом зависит от инфор­мации о причине и местоположении источника перетока, а технологи­ческие схемы и приемы при цементировании под давлением во всех слу­чаях практически одинаковы и могут отличаться по выбору зоны вво­да тампонажного состава в заколонное пространство.

I. Воды нефтяных месторождений по отношению к продуктивным коллекторам разделяют на чуждые (верхние и нижние), контурные, по­дошвенные и промежуточные (рис.4).

1.1. Чуждые воды залегают в водоносных горизонтах, расположен­ных выше или ниже нефтяных пластов. В естественных условиях нефте­носные и водоносные горизонты отделены друг от друга плотными, ча­ще глинистыми, разделами. При бурении скважины непроницаемые пере­мычки между пластами разрушаются, создавая тем самым потенциальные условия для межпластового перетока. Если кольцевое пространство в зоне плотного раздела зацементировано некачественно, то при освое­нии или эксплуатации обводнение скважины чуждой водой неизбежно.

1.2. Подошвенная вода залегает в одном пласте с нефтью и за­нимает его нижнюю часть.

Нефтяные пласты, как правило, литологически неоднородны и ха­рактеризуются слоистым строением с включением различных по мощнос­ти алевролитовых и глинистых пропластков. Последние по простиранию могут вклиниваться, поэтому пласт представляет единую гидродинамическую систему. Однако профиль большинства участков продуктивного пласта включает один или несколько плотных разделов, которые в ус­ловиях скважины выполняют роль естественных экранов, отделяющих подошвенные воды от нефтенасыщенной части. Поэтому подошвенная вода может быть надежно изолирована, если качественно зацементи­рованы участки заколонного пространства против плотных разделов, залегающих между водонефтяным контактом и нижними перфорационны­ми отверстиями.

1.3. Воды, находящиеся в нефтяном пласте на крыльях складок и подпирающие нефть, называются контурными.

1.4. В нефтяном пласте со слоистым строением некоторые пропластки могут быть водоносными. Кроме того, по высокопроницаемым пропласткам продуктивного горизонта нередко наблюдаются прорывы контурных или закачиваемых для поддержания пластового давления вод. Указанные воды называются промежуточными. Данный вид ослож­нения не связан с качеством крепи скважин, поэтому технология его ликвидации в настоящем РД не рассматривается.

 2. Каналами перетока могут служить дефекты в цементном коль­це или зона контакта последнего с обсадной колонной или плотным разделом. Мощность непроницаемых перегородок, а следовательно и протяженность каналов перетока, изменяются по скважинам в широких пределах. Однако, как установлено, их поперечные размеры характе­ризуются зачастую долями миллиметра. В то же время расчеты свидетельствуют о том, что нередко режимы течения флюида в таких кана­лах близки к ламинарной зоне. Вследствие этого трудно ожидать очистки изолируемых каналов от глинистой корки или продуктов её разрушения. Тампонажный же материал, доставленный в неочищенный канал перетока, часто не выполняет своего назначения.

Из этого следует, что перед проведением изоляционных работ в скважине необходимо создать условия, обеспечивающие очистку каналов перетока от глинистой корки. С этой целью скважину перед остановкой на ремонт необходимо несколько дней отработать при максимально допускаемых депрессиях.

          3. При выборе тампонажных материалов исходят из следующих положений.

               3.1. Расстояние  от перфорационных отверстий в колонне до плотных разделов по скважинам изменяется в широких пределах. По пути к непроницаемой перегородке цементный раствор, ввиду высокой водоотдачи и больших перепадов давления при нагне­тании  интенсивно отфильтровывает воду в окружающий коллектор. Снижение водоцементного отношения уменьшает подвижность тампонажной смеси вследствие загустевания и приводит к резкому сокращению сроков схватывания вяжущего. При определенных условиях тампонажная смесь может не достигнуть непроницаемой перегородки или пере­крыть её незначительную часть, что снизит эффективность изоляции каналов перетока. Указанное явление в значительной мере устраня­ется при использовании цементных растворов с пониженной водоотда­чей.

            3.2. Каналы перетока характеризуются исключительно малыми по­перечными размерами. Это накладывает жесткие требования на прони­кающую способность тампонажных растворов.

            3.3. Мощность непроницаемых разделов (см. рис. 4) также раз­лична. Поэтому тампонажный материал должен обладать высокими изо­лирующими свойствами, в частности, повышенной адгезией к стенкам канала перетока.

             3.4. С момента приготовления до окончания процесса цементи­рования под давлением проходит значительное время, часть которого закачанный в скважину тампонажный раствор не может находиться в покое. Поэтому необходимо предусмотреть мероприятия по обеспече­нию стабильности и сохранению исходной подвижности тампонирующей системы.

4. В качестве тампонирующих материалов следует применять со­ставы на основе минеральных вяжущих, подвергнутые специальной об­работке.

4.1. Для снижения водоотдачи цементных растворов рекомендует­ся использовать реагенты ММЦ-БТР и ПВС-ТР, выгодно отличающиеся от известных: не влияют на сроки схватывания и подвижность цементных растворов, соответственно до 50 и 70 °С, а затвердевший камень об­ладает улучшенными физико-механическими показателями.

4.2. Для улучшения реологических свойств цементного раствора и их стабилизации во времени, а также повышения прочности тампонажного камня необходимо при приготовлении суспензии использовать гидроактиватор и применять добавки, облагораживающие смесь: окэил, KCGB, полимер ТЭГ с отвердителем ПЭПА, тонкодисперсные окислы кремния и др. Для обеспечения надежного контроля за плотностью це­ментного раствора при приготовлении суспензии целесообразно ис­пользовать осреднительную емкость.

4.3. В качестве составов смесей с высокой проникающей способ­ностью могут использоваться фильтрующиеся системы с ограниченным содержанием твердой фазы – отверждаемые глинистые раствор (ОГР), водные растворы фенолформальдегидных смол, водонерастворимые ГГШ, а также гелеобразующие составы (ВУС, гипан и др.). Наиболее желательно их применение в скважинах с низкой приемистостью. Однако ^пользование перфорационных отверстий в качестве зоны ввода филь­трующейся смеси в каналы перетока нежелательно, так одновременно южно закупорить часть продуктивного пласта. В данном случае сле­зет использовать специальные перфорационные отверстия в колонне выполненные напротив плотного раздела. При этом весь интервал перфорации предварительно перекрывают пробкой или изолируют.

5. Схема проведения операции и используемые при этом технологические приемы определяются результатами исследований по выявлению причины обводнения скважины.

6. При любом способе цементирования, если не достигнуто тре­буемое давление нагнетания, следует всю тампонажную смесь задавить в пласт, а затем операцию повторить.

7. После разбуривания цементного моста, к которому приступа­ют после 24 ч ОЗЦ, качество изоляционных работ проверяют геофизи­ческими исследованиями, опрессовкой колонны и вызовом притока жид­кости.

8. В комплексе геофизических исследований включение записи кривой А1Щ обязательно, так как сравнение её с записью до изоляци­онных работ дает ценную информацию.

9. Опрессовка колонны сама по себе не является достаточным критерием оценки качества изоляции каналов перетока. Однако при этом могут быть выявлены существенные дефекты крепления скважины.

10. Вызов притока – основной при контроле за качеством изо­ляции каналов перетока, которое считается удовлетворительным, ес­ли после создания депрессии в колонне приток постороннего флюида не превышает нормативного значения.

Величину депрессии, а также допускаемый объем притока уста­навливают местные геолого-технические службы в зависимости от ус­ловий скважины и способа эксплуатации.