СПОСОБ ПРОМЫВКИ ЗАБОЯ СКВАЖИНЫ
METHOD FOR BOREHOLE BOTTOM FLUSHING

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при промывке забоя скважины.
Известны способы прямой, обратный и комбинированный промывки скважин с использованием промывочной колонны труб с пером на конце (Нифонтов Ю.А., Клещенко И.И. Ремонт нефтяных и газовых скважин. Часть 1, Санкт-Петербург, «Профессионал», 2005, с.351), которые состоят в размыве песчаных пробок, образующихся в процессе эксплуатации продуктивных пластов, сложенных песками или слабосцементированными песчаниками, когда вместе с жидкостью и газом выносится в скважину песок.
Недостатками данных способ являются:
-во-первых, низкая эффективность промывки скважин с твердыми отложениями на забое скважины;
-во-вторых, велика вероятность прихвата пера плотными слежавшимися загрязнениями на забое скважины;
-в-третьих, при заполнении загрязнениями всего среза пера невозможно осуществить прокачку промывочной жидкости и очистить забой скважины.
3
Также известен способ промывки скважины при помощи промывочного устройства ПУ-1 (Нифонтов Ю.А., Клещенко И.И. Ремонт нефтяных и газовых скважин. Часть 1, Санкт-Петербург, «Профессионал», 2005, с.353-354), который ведется в следующем порядке. В скважину спускаются промывочная колонна труб, затем к ним присоединяется промывочное устройство. В верхний конец промывочного устройства ввинчивается наращиваемая труба или двухтрубка и спускается в скважину. Башмак колонны промывочных труб в это время должен находиться на 15-20 м выше пробки. Отвод промывочной жидкости, выходящей из колонны промывочных труб, производится через отводную головку. На устье скважины устанавливается головка для обратной промывки, и через ее отвод промывочная жидкость закачивается в затрубное пространство. Так как межтрубное пространство перекрыто манжетой, жидкость через отверстия в корпусе и продольные каналы циркуляционной муфты подается по трубам к забою скважины (пробке). Смесь размытой пробки и жидкости поднимается по затрубному пространству до циркуляционной муфты и, проходя через ее поперечные каналы и патрубок, поступает в промывочные трубы и затем выносится на поверхность. По окончании размыва пробки на длину наращенной трубы, элеватор, загруженный колонной промывочных труб, сажают на промывочную головку и продолжают закачку жидкости в объеме 1-2 м (для подъема размытой пробки на безопасную высоту). За это время к устью скважин подается очередная труба, подлежащая наращиванию. После прокачки указанного количества жидкости во время короткой остановки наращивается очередная труба. Количество таких операций зависит от величины пробки. По окончании промывки с устья скважины снимается промывочная головка, поднимаются трубы и промывочное устройство. Недостатками данного способа являются:
-во-первых, сложность реализации способа, обусловленная наличием манжет, циркуляционной муфты, промывочной головки и т.д.;
-во-вторых, низкая эффективность промывки скважин с твердыми отложениями на забое скважины;
-в-третьих, велика вероятность прихвата пера плотными слежавшимися загрязнениями на забое скважины;
-в-четвертых, при заполнении загрязнениями всего среза пера невозможно осуществить прокачку промывочной жидкости и очистить забой скважины.
Наиболее близким по технической сущности является способ промывки забоя скважины (патент RU №2459925, МПК E21B 21/00, опубл. в бюл. №24 от 27.08.2012 г.), включающий спуск на забой скважины колонны насосно-компрессорных труб с пером на конце до упора пера в загрязнения зумпфа, прокачку по колонне насосно-компрессорных труб промывочной жидкости и ее отбор через межтрубное пространство скважины, при этом используют перо меньшего диаметра, чем колонна насосно-компрессорных труб, перо размещают внутри колонны насосно-компрессорных труб с выступающей нижней частью пера из колонны насосно-компрессорных труб, между колонной насосно-компрессорных труб и пером размещают манжеты уплотнений, контакт манжет уплотнений и наружной поверхности пера смазывают графитовой смазкой, манжетами и смазкой добиваются усилия сдвига пера относительно колонны насосно-компрессорных труб меньше веса колонны насосно-компрессорных труб, спуск колонны насосно-компрессорных труб и упор пера в загрязнения зумпфа производят до изменения веса подвески колонны насосно-компрессорных труб, прокачку промывочной жидкости проводят до восстановления веса подвески колонны насосно-компрессорных труб, операции по спуску колонны насосно-компрессорных труб до изменения веса и промывке до восстановления веса продолжают до полного перемещения пера в колонну насосно-компрессорных труб и прекращения восстановления веса подвески колонны насосно-компрессорных труб.
Недостатками данного способа являются:
-во-первых, низкая надежность его реализации, это обусловлено тем, что манжетами и смазкой практически невозможно добиться частичного продвижения пера вдоль манжет уплотнений колонны насосно-компрессорных труб, потому что при разгрузке колонны насосно-компрессорных труб на перо оно проскользнет внутрь колонны насосно-компрессорных труб, так как выполнено меньшим диаметром, чем колонна насосно-компрессорных труб, и дальнейшая промывка загрязнений зумпфа скважины становится невозможной, и это может привести к прихвату колонны насосно-компрессорных труб;
-во-вторых, низкая эффективность промывки скважин с твердыми отложениями, из-за того что перо имеет внизу косой срез, что не позволяет рыхлить твердые отложения;
-в-третьих, низкое качество выноса размытого шлама из скважины, что обусловлено низкой скоростью восходящего потока жидкости в межтрубном пространстве скважины, вследствие этого часть песка обратно оседает на забой скважины.
Технической задачей изобретения является повышение надежности реализации способа и эффективности промывки скважин с твердыми отложениями, а также обеспечение качественного выноса размытого шлама из скважины.
Поставленная задача решается способом промывки скважины, включающим спуск в скважину колонны насосно-компрессорных труб с пером на конце до упора пера в загрязнения забоя, прокачку по колонне насосно-компрессорных труб промывочной жидкости и ее отбор через межтрубное пространство скважины, технологические операции по спуску колонны насосно-компрессорных труб до изменения веса и промывке до восстановления веса продолжают до прекращения восстановления веса подвески колонны насосно-компрессорных труб.
Новым является то, что на нижнем конце пера выполняют рыхлитель, а внутри пера устанавливают перегородку, в которой эксцентрично над рыхлителем выполняют отверстия меньшего диаметра, а напротив отверстий меньшего диаметра в перегородке выполняют отверстие большего диаметра, в которое над перегородкой устанавливают обратный клапан, пропускающий снизу вверх, с клапанной клеткой, спускают колонну насосно-компрессорных труб с пером на конце в скважину до упора пера в загрязнения забоя, производят одновременное вращение колонны насосно-компрессорных труб и прокачку по колонне насосно-компрессорных труб через отверстия малого диаметра промывочной жидкости и подъемом промывочной жидкости через межтрубное пространство скважины, при этом обратный клапан пера закрыт, вращение колонны насосно-компрессорных труб с прокачкой промывочной жидкости по колонне насосно- компрессорных труб продолжают до разгрузки на забой веса подвески колонны насосно-компрессорных труб на 10 кН, затем прекращают вращение колонны насосно-компрессорных труб и прокачку промывочной жидкости по колонне насосно-компрессорных труб, переключают направление промывки и прокачкой промывочной жидкости по межтрубному пространству под давлением, не превышающим допустимое давление на обсадную колонну скважины, производят подъем разрыхленного размытого шлама по колонне насосно-компрессорных труб до восстановления веса подвески колонны насосно-компрессорных труб, далее повторяют технологические операции, как описано выше, от одновременного вращения колонны насосно-компрессорных труб с прокачкой промывочной жидкости по колонне насосно-компрессорных труб до восстановления веса подвески колонны насосно-компрессорных труб при прокачке промывочной жидкости через межтрубное пространство, количество технологических операций зависит от прекращения восстановления веса подвески колонны насосно-компрессорных труб после прокачки промывочной жидкости через межтрубное пространство.
Сущность изобретения
При промывке забоя скважины необходимо произвести удаление из зумпфа слежавшихся уплотнившихся загрязнений. Для их разрыхления на конце колонны насосно-компрессорных труб закрепляют перо, представляющее собой часть трубы со скошенным срезом. Под весом колонны насосно-компрессорных труб перо погружают в загрязнения забоя скважины и разрыхляют их, а при прокачке промывочной жидкости загрязнения вымывают из скважины. Однако перо со скошенным срезом не позволяет эффективно разрыхлить слежавшиеся уплотнившиеся загрязнения из зумпфа скважины и углубиться, а если увеличить величину разгрузки веса колонны насосно-компрессорных труб на перо, то перо погружается в загрязнения слишком глубоко, полностью закрывается загрязнениями, прихватывается, циркуляция промывочной жидкости становится невозможной, что приводит к прихвату колонны насосно-компрессорных труб.
В предложенном изобретении решается задача повышения эффективности очистки забоя скважины, за счет разрыхления твердых отложений забоя скважины путем частичного погружения пера в загрязнения зумпфа скважины с последующим выносом размытого шлама из скважины, обеспечивается возможность циркуляции промывочной жидкости и исключаются прихваты пера загрязнениями.
На фиг.1 и 2 схематично и последовательно изображен процесс реализации предлагаемого способа промывки скважины.
Предлагаемый способ реализуют следующим образом.
Перед спуском в скважину 1 (см. фиг.1) колонны насосно-компрессорных труб 2 с пером 3 производят изготовление пера 3. При изготовлении пера 3 на его нижнем конце выполняют рыхлитель 4, например, в виде шести зубьев высотой 50 мм каждая.
Внутри пера 3 устанавливают перегородку 5, в которой эксцентрично над рыхлителем 4 выполняют отверстия 6 меньшего диаметра - d, а напротив отверстий 6 меньшего диаметра - d в перегородке выполняют эксцентрично отверстие 7 большего диаметра - D. Площадь проходных сечений отверстий 6 и 7 должно соответствовать следующему условию:
<mrow><mi>k</mi><mo>⋅</mo><mi>n</mi><mo>⋅</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>π</mi><mo>⋅</mo><msup><mi>d</mi><mn>2</mn></msup><mo>/</mo><mn>4</mn></mrow><mo>)</mo></mrow><mo><</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>π</mi><mo>⋅</mo><msup><mi>D</mi><mn>2</mn></msup><mo>/</mo><mn>4</mn></mrow><mo>)</mo></mrow><mtext> </mtext><mo>,</mo><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>
где k - коэффициент, обеспечивающий гидромониторное воздействие на твердые отложения загрязнения забоя 10 через отверстия 6 меньшего диаметра - d. Опытным путем получено, что k=10-12, примем k=10.
d - отверстия 6 меньшего диаметра - d, например, диаметр d=8 мм;
n - количество отверстий диаметром d, выполняемых над рыхлителем 4, например, над рыхлителем 4 выполняют три отверстия диаметром d;
D - отверстие 7 большего диаметра - D, например, диаметр D=45 мм.
В отверстие 7 над перегородкой 5 устанавливают обратный клапан 8, выполненный в виде шара и пропускающий снизу вверх, с клапанной клеткой 9.
Условие (1) получено опытным путем и обеспечивает эффективную работу рыхлителя 4 за счет гидромониторного воздействия на твердые отложения загрязнения забоя 10 через отверстия 6 меньшего диаметра - d.
На устье скважины 1 оснащают колонну насосно-компрессорных труб 2 снизу пером 3 и спускают ее в скважину 1 до упора пера 3 в загрязнения забоя 10. Например, в скважину 1 с диаметром обсадной колонны, равным 168 мм, спускают колонну насосно-компрессорных труб диаметром 89 мм и с диаметром пера 3, равным 118 мм, с косым срезом, например, под углом 35° к его оси до упора в загрязнения забоя 10 в интервале 1150 м.
Производят одновременное вращение колонны насосно-компрессорных труб 2, например, по часовой стрелке со скоростью 20 об/мин и осуществляют прокачку по колонне насосно-компрессорных труб 2 через отверстия 6 малого диаметра - d промывочной жидкости, например, с расходом 12 л/с под давлением 5 МПа, при этом подъем промывочной жидкости происходит через межтрубное пространство 11 скважины 1.
3
Вращение колонны насосно-компрессорных труб 2 производят, например, с помощью подвесного гидравлического ключа (на фиг.1 и 2 не показано) с устья скважины 1 (см. фиг.1). В процессе прокачки промывочной жидкости по колонне насосно-компрессорных труб 2 обратный клапан 8 пера 3 закрыт, так как шар прижат к отверстию 7 большего диаметра под действием давления промывочной жидкости в колонне насосно-компрессорных труб 2. В качестве промывочной жидкости, например, используют сточную воду плотностью 1100 кг/м.
Наличие рыхлителя 4 позволяет повысить эффективности промывки скважины 1 с твердыми отложениями за счет предварительного рыхления твердых отложений забоя 10 скважины 1.
Вращение колонны насосно-компрессорных труб 2 с прокачкой промывочной жидкости по колонне насосно-компрессорных труб 2 продолжают до разгрузки на забой 10 скважины 1 веса подвески колонны насосно-компрессорных труб 2 на 10 кН, после чего прекращают вращение колонны насосно-компрессорных труб 2 и прокачку промывочной жидкости по колонне насосно-компрессорных труб 2.
Например, вес подвески колонны насосно-компрессорных труб 2 в скважине перед упором пера 3 в загрязнения забоя 10 составляет 120 кН, поэтому вращение колонны насосно-компрессорных труб 2 и прокачку промывочной жидкости по колонне насосно-компрессорных труб 2 продолжают до разгрузки на забой 10 скважины 1 веса подвески колонны насосно-компрессорных труб 2 на 10 кН, т.е. при достижении веса подвески колонны насосно-компрессорных труб 2, равного 110 кН, после чего процесс вращения колонны насосно-компрессорных труб и прокачку через нее промывочной жидкости прекращают. Изменение веса колонны насосно-компрессорных труб 2 фиксируют по индикатору веса на подъемном агрегате (на фиг.1 и 2 не показано).
Разгрузка колонны насосно-компрессорных труб на 10 кН позволяет избежать возможного прихвата пера в процессе промывки скважины 1 (см. фиг.2).
Переключают направление промывки и прокачкой промывочной жидкости по межтрубному пространству 11, например, с расходом 8 л/с под давлением, не превышающим допустимое на обсадную колонну скважины 1, например под давлением 5 МПа, при допустимом давлении на обсадную колонну 7 МПа производят подъем разрыхленного размытого шлама по колонне насосно-компрессорных труб 2 до восстановления веса подвески колонны насосно-компрессорных труб 2, т.е. до 120 кН.
В процессе прокачки промывочной жидкости по межтрубному пространству 11 скважины 1 обратный клапан 8 пера 3 открывается, так как шар под действием напора жидкости поднимается вверх под действием давления промывочной жидкости и прижимается к клапанной клетке, при этом размытый шлам с промывочной жидкостью перепускается снизу вверх через отверстие 7 большего диаметра и обратный клапан 8 в колонну насосно-компрессорных труб 2.
Далее последовательно повторяют технологические операции, как описано выше, начиная от одновременного вращения колонны насосно-компрессорных труб 2 с прокачкой промывочной жидкости по колонне насосно-компрессорных труб 2 до восстановления веса подвески колонны насосно-компрессорных труб 2 при прокачке через межтрубное пространство. Количество циклов технологических операций зависит от прекращения восстановления веса подвески колонны насосно-компрессорных труб 2 после промывки.
Например, технологические операции осуществляют начиная от одновременного вращения колонны насосно-компрессорных труб 2 с прокачкой промывочной жидкости по колонне насосно-компрессорных труб 2 до восстановления веса подвески колонны насосно-компрессорных труб 2 при прокачке через межтрубное пространство 11.
Выполняют четыре цикла технологических операций, после чего прекращается восстановление веса подвески колонны насосно-компрессорных труб 2 после промывки, т.е. при разгрузке на забой 10 веса подвески колонны насосно-компрессорных труб 2 на 10 кН, т.е. при достижении веса подвески колонны насосно-компрессорных труб 2, равного 110 кН, с последующей прокачкой промывочной жидкости по межтрубному пространству 11 прекращается восстановление веса подвески колонны насосно-компрессорных груб до 120 кН.
Последовательное выполнение технологических операций по разрыхлению твердых отложений забоя скважины с частичным углублением и последующим выносом размытого шлама из скважины позволяет повысить надежность реализации способа.
При промывке скважины 1 прокачкой промывочной жидкости по межтрубному пространству вследствие меньшего поперечного сечения колонны насосно-компрессорных труб относительно межтрубного пространства создается большая скорость восходящего потока, что обеспечивает качественный вынос размытого шлама с меньшим объемом промывочной жидкости, чем при прокачке промывочной жидкости по колонне насосно-компрессорных труб 2.
Предлагаемый способ промывки забоя скважины позволяет повысить надежность реализации способа и эффективность промывки скважин с твердыми отложениями, а также обеспечивает качественный вынос размытого шлама из скважины.