Способ проверки целостности интервалов обсадных колон для установки цементного моста в скважинах под ликвидацию
METHOD FOR INTEGRITY CHECK OF INTERVALS OF CASING STRING FOR INSTALLATION OF CEMENT BRIDGE IN WELLS FOR LIQUIDATION

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к способу определения герметичности основного и второстепенного барьеров в интервале установки цементного моста в скважине, обозначенной под ликвидацию.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известен способ определения герметичности скважины на основе акустический измерений, раскрытый в EP 2877693 А1, опубл. 03.06.2015.
Недостатком раскрытого выше способа является малый диапазон изучаемых частот (до 11 кГц), малый динамический диапазон и сложность интерпретации. Выше перечисленные признаки не позволяют оперативно произвести локацию мест негерметичности, определения типа потока и его трассирование. Согласно опубликованным ранее результатам SPE-191338-MS, резервуарный шум, как матричный, так и от трещин может характеризоваться частотой, значительно превышающей 11 кГц.
Из уровня техники известен способ определения герметичности скважины на основе регистрации данных спектральной шумометрии, раскрытый в WO 2013/162411 А1, опубл. 31.10.2013.
Недостатком раскрытого выше способа является отсутствие технологии испытания определенного участка ствола скважины.
Кроме того, известен способ определения герметичности цементного кольца на основе данных акустического каротажа, раскрытый в US 6850462 В2, опубл. 01.02.2005 (прототип).
Недостатком раскрытого выше способа является невозможность определить состояние цемента, его сцепления с колонной и горной породой в интервале 2х и более колонн или насосно-компрессорной трубы и колонны. В интервалах одной колонны, данные цементометрии не гарантируют отсутствие микро-зазоров или каналов, интерпретация цементометрии производится на качественном уровне.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задачей заявленного изобретения является разработка способа подтверждающего/ опровергающего эффективные изоляционные свойства основного и второстепенного барьеров в предполагаемом интервале установки цементного моста при ее ликвидации при уже извлеченных насосно-компрессорных труб (НКТ) и колонн, так и без их извлечения, используя пассивное акустическое и температурное сканирование. Результат подтверждает/опровергает выполнение основных требований NORSOK D-010 к интервалам установки цементного моста.
Техническим результатом изобретения является повышение точности определения герметичности барьеров в скважине. 2
Указанный технический результат достигается за счет того, что Способ диагностики герметичности интервала скважины ниже эксплуатационного пакера, включающей в себя внутреннюю обсадную и внешнюю колонны, насосно-компрессорные трубы и эксплуатационный пакер, расположенные внутри обсадной колонны, цементное кольцо и прилегающие горные породы, содержащий этапы:
a. Определение целевой зоны скважины для установки цементного моста;
b. Установка временного цементного моста ниже целевой зоны скважины;
c. Тестирование давлением и определение герметичности насосно-компрессорных труб и подпакерного пространства ствола скважины на основе данных по постоянному давлению или его изменению по времени;
d. Создание интервала перфорации в обсадной колонне и цементном кольце ниже эксплуатационного пакера в целевой зоне скважины;
e. Проведение каротажа при повторном тестировании давлением с регистрацией данных шумометрии, термометрии, дефектоскопии и расходометрии в целевой зоне скважины.;
f. Выдача заключения о целостности интервалов колонн и цементного камня для дальнейшей установки цементного моста при ликвидации скважины в том числе без применения буровой установки или ремонтных работах в определенных местах не герметичности скважины на основе данных каротажа.
Способ диагностики герметичности интервала скважины выше эксплуатационного пакера, включающей в себя внутреннюю обсадную и внешнюю колонны, насосно-компрессорные трубы и эксплуатационный пакер, расположенные внутри обсадной колонны, цементное кольцо и прилегающие горные породы, содержащий этапы:
a. Определение целевой зоны скважины для установки цементного моста;
b. Установка временного цементного моста ниже целевой зоны скважины;
c. Тестирование давлением и определение герметичности насосно-компрессорных труб и подпакерного пространства ствола скважины на основе данных по постоянному давлению и его изменению по времени;
d. Создание интервала перфорации одновременно в насосно-компрессорной трубе, обсадной колонне и цементном кольце выше эксплуатационного пакера в целевой зоне скважины;
e. Проведение каротажа при повторном тестировании давлением с регистрацией данных шумометрии, термометрии, дефектоскопии и расходометрии в целевой зоне скважины;
f. Выдача заключения о целостности интервалов колонн и цементного камня для дальнейшей установки цементного моста при ликвидации скважины в том числе без применения буровой установки или ремонтных работах в определенных местах не герметичности скважины на основе данных каротажа.
Способ диагностирования герметичности определенного интервала скважины, включающей в себя внутреннюю обсадную и внешнюю колонны, насосно-компрессорные трубы и эксплуатационный пакер, расположенные внутри обсадной колонны, цементное кольцо и прилегающие горные породы, содержащий этапы:
a. Определение целевой зоны скважины для установки цементного моста;
b. Тестирование давлением и определение герметичности насосно-компрессорных труб и подпакерного пространства ствола скважины на основе данных по постоянному давлению или его изменению по времени;
c. Создание интервала перфорации в обсадной колонне и цементном кольце по крайней мере в двух зонах в целевой зоне скважины, и установка между двумя интервалами перфорации проходного устройства для разобщения двух интервалов перфорации в виде расширяемого пакера с дополнительными насосно-компрессорными трубами с герметизирующим устройством на их конце, при этом интервалы перфорации расположены ниже эксплуатационного пакера;
d. Проведение каротажа при повторном тестировании давлением с регистрацией данных шумометрии, термометрии, дефектоскопии и расходометрии в целевой зоне;
e. Выдача заключения о целостности интервалов колонн и цементного камня для дальнейшей установки цементного моста при ликвидации скважины в том числе без применения буровой установки или ремонтных работах в определенных местах не герметичности скважины на основе данных каротажа.
Способ диагностирования герметичности определенного интервала скважины, включающей в себя внутреннюю обсадную и внешнюю колонны, насосно-компрессорные трубы и эксплуатационный пакер, расположенные внутри обсадной колонны, цементное кольцо и прилегающие горные породы, содержащий этапы:
a. Определение целевой зоны скважины для установки цементного моста;
b. Тестирование давлением нагнетания и определение герметичности насосно-компрессорных труб и подпакерного пространства ствола скважины на основе данных по постоянному давлению или его изменению по времени;
c. Создание интервала перфорации одновременно в НКТ, обсадной колонне и цементном кольце по крайней мере в двух зонах в целевой зоне скважины, и установка между двумя интервалами перфорации проходного устройства для разобщения двух соседних интервалов перфорации в виде расширяемого пакера с дополнительными насосно-компрессорными трубами с герметизирующим устройством на их конце, при этом один интервала перфорации расположен ниже эксплуатационного пакера, а другой – выше эксплуатационного пакера;
d. Проведение каротажа при повторном тестировании давлением с регистрацией данных шумометрии, термометрии и расходометрии в целевой зоне скважины.
e. Выдача заключения о целостности интервалов колонн и цементного камня для дальнейшей установки цементного моста при ликвидации скважины в том числе без применения буровой установки или ремонтных работах в определенных местах не герметичности скважины на основе данных каротажа.
Способ диагностики герметичности интервала скважины, включающей в себя внутреннюю обсадную и внешнюю колонны, цементное кольцо и прилегающие горные породы, содержащий этапы:
a. Определение целевой зоны скважины для установки цементного моста;
b. Установка временного цементного моста ниже целевой зоны скважины;
c. Тестирование давлением и определение герметичности ствола скважины на основе данных по постоянному давлению нагнетания или его снижению;
d. Создание интервала перфорации в обсадной колонне и цементном кольце выше целевой зоны скважины;
e. Проведение каротажа при повторном тестировании давлением с регистрацией данных шумометрии, термометрии, дефектоскопии и расходометрии в целевой зоне скважины;
f. Выдача заключения о целостности интервалов колонн и цементного камня для дальнейшей установки цементного моста при ликвидации скважины в том числе без применения буровой установки или ремонтных работах в определенных местах не герметичности скважины на основе данных каротажа.
В определенных местах не герметичности скважины на основе данных каротажа определяют траекторию потока движения флюида в стволе скважины и за колонным пространством и цементном кольце.
В определенных местах не герметичности скважины на основе данных каротажа определяют внутри колонный поток, движение по цементному камню, потока связанного с нарушениями целостности конструкции скважины, поток по трещине и поток по пористому пласту-коллектору.
В определенных местах не герметичности скважины на основе данных каротажа определяют за колонные интервалы поглощения или притока флюида.
Перфорирование обсадной колонны и установка пакера внутри обсадной колонны осуществляют необходимое количество раз в одной и той же скважине.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Изобретение будет более понятным из описания, не имеющего ограничительного характера и приводимого со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:
Фиг. 1 – Продольный разрез скважины при определении герметичности целевой зоны при установки цементного моста ниже эксплуатационного паркера и однократном перфорировании колонны.
Фиг. 2 – Продольный разрез скважины при определении герметичности целевой зоны при установки цементного моста выше эксплуатационного паркера и однократном перфорировании колонны.
Фиг. 3 – Продольный разрез скважины при определении герметичности целевой зоны при установки цементного моста ниже эксплуатационного паркера и многократном перфорировании колонны.
Фиг. 4 – Продольный разрез скважины при определении герметичности целевой зоны при установки цементного моста выше эксплуатационного паркера и многократном перфорировании колонны.
Фиг. 5 – Продольный разрез скважины при определении герметичности целевой зоны при установки цементного моста ниже интервала перфорации (при отсутствии в исследуемой скважине НКТ и эксплуатационного пакера).
1 – обсадная коллона; 2 – внешняя колонна; 3 – расширяемый пакер; 4 – поток флюида, возникающий вне интервала целевой зоны; 5 – поток флюида, возникающий при не герметичности целевой зоны; 6 – места не герметичности элементов конструкции скважины; 7 – цементное кольцо; 8 – слабопроницаемые или непроницаемые горные породы; 9 – проницаемые горные породы; 10 – скважинный прибор; 11 – НКТ; 12 – эксплуатационный пакер; 13 – временный цементный мост; 14 –целевая зона скважины; 15 – интервал перфорации.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Заявленный способ осуществляется в соответствии с пятью вариантами.
Согласно первому варианту для осуществления способа диагностирования герметичности определенного интервала скважины, включающей в себя внутреннюю обсадною колонну (1) (1-барьер) и внешнюю колонну (2) (2-ой барьер), НКТ (11) и эксплуатационный пакер (12), расположенные внутри обсадной колонны (1), причем пакер (12) соединен с герметично с НКТ (11) и обсадной колонной (1), цементное кольцо (7), расположенное в межколонном пространстве, образованном внутренней обсадной (1) и внешней (2) колоннами и прилегающие внешней колонне (2) горные породы (слабопроницаемые или непроницаемые горные породы (8); проницаемые горные породы (9), сначала определяют целевую зону (14) скважины для установки цементного моста на основе анализа литологического разреза скважины. В качестве целевой зоны (14) выбирают интервал слабопроницаемых горных пород (8), например, глина, а также на основе данных проведенной ранее акустической цементометрии (АКЦ). При наличии АКЦ, интерпретация АКЦ должна показывать хорошее сцепление как с колонной, так и с горной породой в целевой зоне (14). Протяженность целевой зоны (14) должна быть не менее 50
м в соответствии с существующими требованиями при ликвидации скважины (РФ – РД 08-492-02, Норвегия – NORSOK D-010).
Затем осуществляют установку временного цементного моста (13) ниже целевой зоны (14) скважины. Установка временного цементного моста (13) производится с целью изоляции сообщенных со стволом скважины резервуаров, уменьшения вероятности возникновения перетоков между интервалов перфорации и ранее вскрытыми резервуарами, а также для увеличения оказываемого давления при тестировании и нагнетании в интервале перфорации (15).
После чего производится тест ствола скважины давлением, для чего осуществляют создание давления нагнетания или отрицательного давления и определение герметичности НКТ (11) и подпакерного пространства ствола скважины на основе данных по постоянному давлению или его изменению. Изменение давления создают за счет закачивания или уменьшения гидростатического давления путем замещения менее плотной жидкостью внутри НКТ (11) во внутреннюю обсадную трубу (1) и циркуляции жидкости в межколонном пространстве. При создании давления нагнетания, оно должно соответствовать давлению 34 от максимально допустимого давления в межколонном пространстве, при этом давление должно превышать давление эксплуатируемых или потенциальных резервуаров. Тест с изменением давления осуществляется в течение 30 мин, если давление по истечение указанного времени не изменяется более чем на 5 % делается предварительный вывод о герметичности НКТ (11) и подпакерного пространства обсадной колонны (1). Если давление нагнетания по истечение указанного времени снижается более чем на 5 % делается предварительный вывод о не герметичности обсадной колонны (1).
Затем создают интервал перфорации (15) в обсадной колонне (1) и цементном кольце (7) ниже эксплуатационного пакера (12) в целевой зоне (14) скважины. Один интервал перфорации (15) используется при наличии проницаемых пластов, уровня подъема цемента, потенциальных зон ухода закачиваемой жидкости вблизи целевой зоны (14) скважины.
После чего, если тест ствола скважины давлением подтверждает герметичность, осуществляют каротаж при повторном тесте давлением с регистрацией данных шумометрии, термометрии, дефектоскопии и расходометрии в целевой зоне (14) скважины, для этого скважинный прибор (10) опускают в скважину в зону интервала перфорации для регистрации данных электромагнитной дефектоскопии, термометрии, спектральной шумометрии и расходометрии. Если по данным каротажа не выявлены перетоки флюида и места не герметичности ствола скважины, целостность целевой зоны скважины считается подтвержденной и процесс проверки повторяется со следующим интервалом установки цементного моста или в следующей скважине. При успешной
верификации всех целевых интервалов, скважина подвергается ликвидации без применения буровой установки.
Если при тесте ствола скважины давлением, давление изменяется более чем на 5% осуществляют каротаж с регистрацией данных шумометрии, термометрии и дефектоскопии в целевой зоне (14) скважины, для этого скважинный прибор (10) опускают в скважину в зону интервала перфорации (15) для регистрации данных электромагнитной дефектоскопии, термометрии, спектральной шумометрии и расходометрии. Если по данным каротажа выявлено, что происходит движение флюида в цементном кольце, то принимается решение о ремонтных работах.
Скважина по данным электромагнитной дефектоскопии, термометрии, спектральной шумометрии и расходометрии исследуется на двух режимах – в режиме статики, до и после начала воздействия давлением. В режиме статики происходит замер температурного градиента скважины, естественного шума, что при интерпретации позволяет определить зоны циркуляции и перетоков флюида, как в стволе, так и за колонным пространством. При нагнетании замеры термометрии, расходометрии и шумометрии регистрируют аномалии, свойственные зонам утечек, за колонных движений флюида и активности резервуаров, поглощающих закачиваемы флюид. По данным электромагнитной дефектоскопии определяют наличие коррозии и другие дефекты НКТ (11), обсадной колонны (1) и внешней колонны (2). Происходит также регистрация движения флюида во время нагнетания в стволе скважины и за колонной (данные расходометрии).
Методика исследования скважины актуальна для всех заявленных вариантов.
Способ диагностирования герметичности определенного интервала скважины согласно второму варианту осуществляется аналогично первому варианту, только интервал перфорации (15) в обсадной колонне (1), цементном кольце (7) и дополнительно в НКТ (11) создают выше эксплуатационного пакера (12) в целевой зоне (14) скважины.
Согласно третьему варианту для осуществления способа диагностирования герметичности определенного интервала скважины, включающей в себя внутреннюю обсадною колонну (1) (1-барьер) и внешнюю колонну (2) (2-ой барьер), НКТ (11) и эксплуатационный пакер (12), расположенные внутри обсадной колонны (1), причем расширяемый пакер (3) соединен с трубой, расположенной внутри обсадной колонны ниже эксплутационного пакера (12), цементное кольцо (7), расположенное в межколонном пространстве, образованном внутренней обсадной (1) и внешней (2) колоннами и прилегающие к обсадной колонне (1) горные породы (слабопроницаемые или непроницаемые горные породы (8); проницаемые горные породы (9), сначала определяют целевую зону (14) скважины для установки цементного моста на основе анализа литологического разреза скважины. В качестве целевой зоны (14) выбирают интервал слабопроницаемых горных пород (8), например, глина, а также на основе данных
проведенной ранее акустической цементометрии (АКЦ). При наличии АКЦ, интерпретация АКЦ должна показывать хорошее сцепление как с колонной, так и с горной породой в целевой зоне (14). Протяженность целевой зоны (14) должна быть не менее 50 м в соответствии с существующими требованиями при ликвидации скважины (РФ – РД 08-492-02, Норвегия – NORSOK D-010).
Затем производится тест ствола скважины давлением, для чего осуществляют создание давления нагнетания или отрицательного давления и определение герметичности НКТ (11) и двух подпакерных пространств ствола скважины на основе данных по постоянному давлению или его изменению аналогично первому варианту способа осуществления изобретения.
После чего создают два интервала перфорации (15) в обсадной колонне (1) и цементном кольце (7) в двух зонах в целевой зоне (14) скважины ниже эксплуатационного пакера. Далее устанавливают между двумя интервалами перфорации (15) проходное устройство для разобщения двух интервалов перфорации (15) в виде расширяемого пакера (3) с дополнительными НКТ с герметизирующим устройством на их конце, который опускают в скважину с несколькими сочлененными трубами НКТ и устанавливают расширяемый пакер (3) внутри обсадной трубы (1) между соседними интервалами перфорации (15), при этом дополнительные трубы НКТ должны перекрывать нижний интервал перфорации (15). Использование двух и более интервалов перфорации (15) целесообразно при отсутствии данных АКЦ, малой протяженности зон непроницаемых пластов.
Затем, если при тесте ствола скважины давлением, давление не изменяется осуществляют каротаж при повторном тесте давлением с регистрацией данных шумометрии, термометрии, дефектоскопии и расходометрии в целевой зоне (14) скважины, для этого скважинный прибор (10) опускают в скважину в зону интервалов перфорации (15) для регистрации данных электромагнитной дефектоскопии, термометрии, спектральной шумометрии и расходометрии. Если по данным каротажа не выявлены перетоки флюида и места не герметичности ствола скважины, целостность целевой зоны (14) скважины считается подтвержденной и процесс проверки повторяется со следующими целевым интервалом или в следующей скважине. При успешной верификации всех целевых интервалов скважина подвергается ликвидации без применения буровой установки.
Если при тесте ствола скважины давлением, давление изменяется осуществляют каротаж с регистрацией данных шумометрии, термометрии и дефектоскопии в целевой зоне (14) скважины, для этого скважинный прибор (10) опускают в скважину в зону интервалов перфорации (15) для регистрации данных электромагнитной дефектоскопии, термометрии, спектральной шумометрии и расходометрии. Если по данным каротажа
выявлено, что происходит движение флюида в цементном кольце, то принимается решение о ремонтных работах,
При использовании в скважине трех и более интервалов перфорации (15) дополнительно используются спущенный расширяемый пакер (3) и дополнительные трубы НКТ после проведения теста давлением и осуществления каротажа, последовательно смещаются в интервал между следующими соседними интервалами перфорации (15), с последующим повторением проведения теста давлением и осуществления каротажа.
Способ диагностирования герметичности определенного интервала скважины согласно четвертому варианту осуществляется аналогично третьему варианту, единственное два интервала перфорации (15) в обсадной колонне (1), цементном кольце (7) и дополнительно в НКТ (11) создают таким образом, чтобы один интервал перфорации (15) был расположен выше эксплуатационного пакера (12) в целевой зоне (14) скважины, а другой – ниже.
Согласно пятому варианту (при отсутствии в исследуемой скважине НКТ и эксплуатационного пакера) для осуществления способа диагностирования герметичности определенного интервала скважины, включающей в себя внутреннюю обсадною колонну (1) (1-барьер) и внешнюю колонну (2) (2-ой барьер), цементное кольцо (7), расположенное в межколонном пространстве, образованном внутренней обсадной (1) и внешней (2) колоннами и прилегающие к внешней колонне (2) горные породы (слабопроницаемые или непроницаемые горные породы (8); проницаемые горные породы (9), сначала определяют целевую зону (14) скважины для установки цементного моста на основе анализа литологического разреза скважины. В качестве целевой зоны (14) выбирают интервал слабопроницаемых горных пород (8), например, глина, а также на основе данных проведенной ранее акустической цементометрии (АКЦ). При наличии АКЦ, интерпретация АКЦ должна показывать хорошее сцепление как с колонной, так и с горной породой в целевой зоне (14). Протяженность целевой зоны (14) должна быть не менее 50 м в соответствии с существующими требованиями при ликвидации скважины (РФ – РД 08-492-02, Норвегия – NORSOK D-010).
Затем осуществляют установку временного цементного моста (13) ниже целевой зоны (14) скважины. Установка временного цементного моста (13) производится с целью изоляции сообщенных со стволом скважины резервуаров, уменьшения вероятности возникновения перетоков между интервалов перфорации и ранее вскрытыми резервуарами, а также для увеличения оказываемого давления при тестировании и нагнетании в интервале перфорации (15).
После чего создают интервал перфорации (15) в обсадной колонне (1) и цементном кольце (7) выше временного цементного моста (13) в целевой зоне (14) скважины.
Затем производится тест ствола скважины давлением, для чего осуществляют создание давления нагнетания или отрицательного давления и определение
герметичности ствола скважины на основе данных по постоянному давлению или его изменению. Изменение давления создают путем закачки жидкости во внутреннюю обсадную трубу (1) или изменение гидростатического давления путем замещения менее плотной жидкостью и циркуляции жидкости в межколонном пространстве. Тест осуществляют в течение 30 мин, если давление не изменяется по истечение указанного времени более чем на 5 % делается предварительный вывод о герметичности обсадной колонны (1). Если давление изменяется по истечение указанного времени более чем на 5 % делается предварительный вывод о не герметичности обсадной колонны (1).
После теста ствола скважины давлением в случае если давление не изменяется осуществляют каротаж при повторном тесте давлением регистрацией данных шумометрии, термометрии, дефектоскопии и расходометрии в целевой зоне (14) скважины, для этого скважинный прибор (10) опускают в скважину в зону интервала перфорации для регистрации данных электромагнитной дефектоскопии, термометрии, спектральной шумометрии и расходометрии. Если по данным каротажа не выявлены перетоки флюида и места не герметичности ствола скважины, целостность целевой зоны скважины считается подтвержденной и процесс проверки повторяется со следующим интервалом установки цементного моста или в следующей скважинной. При успешной верификации всех целевых интервалов скважина подвергается ликвидации без применения буровой установки.
После теста ствола скважины давлением в случае если давление изменяется осуществляют каротаж с регистрацией данных шумометрии, термометрии и дефектоскопии в целевой зоне (14) скважины, для этого скважинный прибор (10) опускают в скважину в зону интервала перфорации (15) для регистрации данных электромагнитной дефектоскопии, термометрии, спектральной шумометрии и расходометрии. Если по данным каротажа выявлено, что происходит движение флюида в цементном кольце, то принимается решение о ремонтных работах.
Изобретение было раскрыто выше со ссылкой на конкретный вариант его осуществления. Для специалистов могут быть очевидны и иные варианты осуществления изобретения, не меняющие его сущности, как она раскрыта в настоящем описании. Соответственно, изобретение следует считать ограниченным по объему только нижеследующей формулой изобретения.