Текущий ремонт скважин

Работы, выполняемые при текущем ремонте скважин, можно подразделить на следующие группы (рисунок ниже)

· подготовительные работы, туда входит переезд бригады, глушение скважины (если ремонт производиться при открытом устье), размещение комплекса оборудования на устье и его монтаж, подготовку к работе, разборку устьевого оборудования;

· непосредственно сами ремонтные работы, основной объем которых занимает спускоподъемные операции;

· заключительные работы, включающие сборку оборудования устья, запуск скважины в работу и ее сдачу в эксплуатацию, очистку оборудования и инструмента от загрязнений при ремонте скважин, демонтаж оборудования, очистку территории рабочей зоны.

 

При добыче нефти из скважин, призабойная зона которых сложена слабосцементированными породами, возможны вынос песка и образование песчаных пробок. Это приводит к нарушению режима ее эксплуатации, уменьшению или прекращению подачи нефти.

Пробки могут образовываться в НКТ и эксплуатационной колонне. В некоторых случаях их мощность может достигать нескольких сотен метров.Для удаления песчаных пробок применяют различные способы. Например, способ их удаления при помощи простой желонки, которую спускают в скважину на канате, и за 10-15 м до пробки лебедку растормаживают. В результате удара клапан открывается и некоторое количество песка входит в желонку. В процессе подъема ее клапан закрывается. Освобожденную на поверхности желонку вновь спускают в скважину.
Применяют также автоматические желонки, которые работают за счет резкого перепада давления в рабочей полости желонки. Иногда песчаные пробки разбуривают при помощи беструбного гидробура, который спускают в скважину на стальном канате.

 

Капитальный ремонт скважин

Капитальный ремонт скважин проводится в соответствии с планом-заказом и в указанной последовательности.

Капитальный ремонт скважин предполагает обследование и исследование скважин.

Обследование скважины - это работы по определению глу­бины забоя, состояния эксплуатационной колонны, местона­хождения и состояния аварийного подземного оборудования и др.

Исследование скважин - комплекс работ по: установлению интенсивности притока жидкости из пласта в скважину; опре­делению места поступления воды, притока жидкостей и газов через нарушения в эксплуатационной колонне; отбору глубин­ных проб нефти; измерению давлений и температур по стволу скважины, глубины и колебаний уровней; контролю за техни­ческим состоянием обсадной колонны и цементного кольца и др.

Обследование скважины с помощью печатей (плоских, ко­нусных и универсальных) начинают с проверки состояния эксплуатационной колонны, оставшейся в скважине НКТ, на­сосов, штанг и других предметов.

Печать представляет собой металлический корпус, покры­тый свинцовой оболочкой толщиной 8-10 мм, меньше диаметра колонны на 10-12 мм. Вместо свинцовой оболочки иногда ис­пользуют сплав АС, состоящий из 98 % алюминия и 2 % сурь­мы - для универсальной печати.

Печать спускают на трубах, НКТ или бурильных трубах и по отпечатку на печати судят о состоянии верхнего конца аварий­ного оборудования, а также о состоянии стенки эксплуатаци­онной колонны на участке нарушений, смятий, трещин и т.п.

Однако наличие дефектов в резьбе, продольных трещин в колонне печатью обнаружить невозможно. Для этого необхо­димо провести опрессовку колонны, которая проводится после установки пакера.

К числу работ капитального ремонта относятся работы по созданию каналов связи ствола скважины с пластом. Для этого применяют перфорацию (кумулятивную, пулевую, торпедную) обсадных колонн, а также гидропескоструйную.

Кумулятивный перфоратор. Кумулятивный заряд пред­ставляет собой шашку взрывчатого вещества, имеющую выемку, расположенную со стороны, противоположной месту детона­ции взрыва. Газы, образующиеся при взрыве такого заряда, движутся от поверхности выемки и встречаются на оси заряда, образуя мощную струю. Встречая на своем пути какую-либо преграду, эта струя выбивает в ней лунку глубиной, приблизи­тельно равной диаметру заряда. Если выемку в кумулятивном заряде облицевать тонким слоем металла и по­местить заряд на некотором расстоянии от преграды, то про­бивное действие кумулятивного заряда резко усилится.

Образующаяся при взрыве кумулятивного заряда металли­ческая струя движется по оси заряда с большой скоростью, достигающей 8000 м/с. При встрече с преградой она создает давление до 30 000 МН/м², чем и достигается ее большая про­бивная сила Кумулятивные перфораторы применяются корпусные и бес­корпусные. Корпусные перфораторы имеют герметически за­крытый корпус, в котором помещаются группы зарядов. Такие перфораторы, так же как пулевые и снарядные, могут быть использованы многократно. В бескорпусных перфораторах каждый заряд закупоривается отдельно в индивидуальную гер­метическую оболочку, разрушающуюся при взрыве.

В кумулятивных перфораторах обеих конструкций заряды взрываются при помощи детонирующего шнура, а шнур в свою очередь взрывается от электродетонатора, присоединенного к кабелю, на котором перфоратор опускают в скважину.

Кумулятивный перфоратор собирается в гирлянду общей длиной до 10 м с числом зарядов до ста и более.

Пулевой перфоратор бывает селективный (выстрелы пу­лей проводятся поочередно) и залповый (одновременные выст­релы из группы стволов) Применяют пули диаме­тром 11-12,7 мм. Диаметр перфоратора 65, 80, 98 мм.

Торпедный перфоратор отличается от пулевого тем, что заряжается не пулями, а снарядами замедленного действия. Снаряд торпедного перфоратора, пробив колонну и цементное кольцо, проникает на некоторую глубину в пласт и здесь раз­рывается, в результате чего в призабойной зоне скважины со­здаются каверны и трещины. На промыслах применяются тор­педные перфораторы Колодяжного ТПК-22 и ТПК-32 (с диа­метром снарядов 22 и 32 мм).

При выборе способа перфорации руководствуются следую­щими положениями. Пули и снаряды, пробивая обсадную ко­лонну, сильно деформируют ее и вызывают образование тре­щин в колонне и цементном камне. Кумулятивная перфорация характеризуется большой пробивной способностью в твердых и плотных преградах и не вызывает повреждений обсадных колонн и цементного кольца. Поэтому кумулятивную перфорацию целесообразно приме­нять при твердых породах, снарядную - при от­носительно плотных и малопроницаемых породах, а пулевую перфорацию при неплотных породах и слабосцементированных песчаниках.

Торпедирование - взрывание зарядов взрыв­чатого вещества в скважинах для очистки призабойной зоны от посторонних предметов и улучше­ния притока нефти или газа на забое скважины.

Дефекты в эксплуатационной колонне обычно ликвидируют путем спуска дополнительной ко­лонны в случае:

· невозможности ликвидации дефекта путем це­ментирования;

· наличия нескольких дефектов на разных глу­бинах;

· возможности спуска дополнительной обсадной колонны ниже места слома основной эксплуатаци­онной колонны.

Дополнительные колонны спускают внутрь ос­новной обсадной колонны с установок ее башмака ниже дефекта (выше эксплуатационного объекта или на забое). Иногда спускаемая колонна являет­ся промежуточной, т.е. перекрывает только ин­тервал ствола с дефектом. Дополнительная ко­лонна спускается в скважину с пакером или с последующим ее цементированием.

Если по техническим причинам не удается вос­становить ствол скважины до забоя, то проводят операции по зарезке и бурению второго ствола, которые заключаются в следующем:

· обследование состояния скважины;

· цементирование колонны и устанавление отклонителя на нужной глубине;

· вскрывание окна в обсадной колонне;

· забуривание второго ствола (до нужной глуби­ны);

· проведение комплекса электрометрических работ;

· спускание колонны с последующим цементированием и опрессовкой;

· перфорирование колонны в зоне продуктивного горизонта.

Отклонитель - инструмент в виде плоского или желобообразного клина, спускаемый в скважину на бурильных трубах или кабеле. Предназначен для обеспечения необходимого от­клонения райберов при вскрытии окна в колонне и бурового инструмента при бурении второго ствола.

Райбер-фрезер скоростного резания типа РПМ предназна­чен для вскрытия окна в колоннах диаметром 146-273 мм. Вскрытие окна производят роторным способом последовательно набором трех райберов. После вскрытия окна бурение второго ствола проводят обычным порядком.

Все скважины, пробуренные для разведки и разработки ме­сторождений нефти и газа, при ликвидации и списании за­трат делятся на шесть категорий:

1. Поисковые и разведочные скважины (а также опорные и параметрические), выполнившие свое назначение и оказавши­еся сухими или водяными, не доведенными до проектной от­метки, а также скважины с притоком нефти или газа промыш­ленного значения.

2. Эксплуатационные скважины, оказавшиеся сухими или водяными, а также оценочные, выполнившие свое назначение.

3. Скважины, подлежащие ликвидации по техническим при­чинам вследствие некачественной проводки, аварии в процессе бурения, испытания и эксплуатации, а также скважины, про­буренные для глушения открытых фонтанов.

4. Скважины основных фондов предприятия,.после обводне­ния сверх предела по проекту разработки, снижения дебитов нефти и газа до предела рентабельности, при прекращении

приемистости нагнетательных скважин.

5. Скважины в запретных зонах (полигоны, промышленные предприятия, населенные пункты), скважины, ликвидируемые после стихийных бедствий (землетрясения, оползни и т.д.) или вследствие причин геологического характера.

6. Законсервированные скважины в ожидании организации промысла (свыше 10 лет); скважины, использование которых невозможно из-за несоответствия условиям эксплуатации -конструкции, диаметра и коррозиестойкости обсадной колонны и ее цементирования.

На каждую скважину, подлежащую ликвидации, должен быть составлен план проведения работ по оборудованию устья и ствола скважины, согласованный с территориальным округом Госгортехнадзора, а также военизированной частью (отрядом) попредупреждению и ликвидации газовых и нефтяных фон­танов и утвержденный руководством объединения.

В ликвидируемых скважинах в определенном порядке должны быть установлены цементные мосты и надлежащим образом оборудовано устье скважины. Основой ликвидации яв­ляется заполнение ствола скважины землей или жидкостью плотностью, позволяющей создать на забое давление на 15 % более пластового (при отсутствии поглощения). Места распо­ложения цементных мостов высотой 50-100 м определяются в зависимости от причин ликвидации скважины и отражаются в соответствующих инструкциях.

При ликвидации скважин, в которых вскрыты нефтегазоводопроявляющие пласты не разрешается демонтировать колон­ные головки. При этом заглушки должны быть рассчитаны на давление опрессовки колонны.

После завершения работ по ликвидации скважины геологи­ческая служба организации-исполнителя обязана составить справку, в которой должны быть отражены фактическое поло­жение цементных мостов и результаты их испытаний, параме­тры жидкости в стволе, оборудование устья скважины, нали­чие и состав незамерзающей жидкости в приустьевой части ствола скважины (где это необходимо).

Ремонтно-изоляционные работы при капитальном ремонте скважин проводят для перекрытия путей движения посторон­них вод к эксплуатационному объекту. При эксплуатации неф­тяных месторождений посторонняя вода может поступать в период освоения скважины или в процессе эксплуатации.

Причиной прорыва посторонних вод являются:

· некачественное цементирование обсадной колонны в про­цессе бурения;

· разрушение цементного кольца в затрубном пространстве или цементного стакана на забое скважины;

· наличие в теле колонны слома, трещин, раковин;

· наличие соседней обводненной скважины.

При капитальном ремонте исправляют повреждения обсад­ных колонн и изолируют пути движения в скважину верхних, нижних, подошвенных и пластовых вод.

Изоляцию верхней воды, поступающей через нарушение обсадной колонны, проводят:

· заливкой цементным раствором на водной основе через на­рушение в колонне под

· давлением с последующим разбуриванием цементного кольца;

· заливкой цементным раствором с последующим вымыванием его излишков;

· спуском дополнительной колонны и ее цементированием;

· спуском специальных пакеров.

Изоляцию верхней воды, поступающей через отверстия фильтра, осуществляют:

заливкой цементным раствором через отверстие фильтра с последующим разбуриванием цементного кольца или вымыва­нием излишков цементного раствора;заливкой нефтецементным раствором через отверстия фильтра с последующим вымыванием излишков раствора. Для изоляции верхних вод через нарушение в колонне за­качивают под давлением цементный раствор. Предварительно отверстия фильтра затрамбовывают песком и, если необходи­мо, создают цементный стакан под насыпной пробкой ниже дефекта в колонне.

После затвердения раствора колонну испытывают на герме­тичность опрессовкой, а затем разбуривают цементный стакан и песчаную пробку с промывкой скважины до забоя.

При наличии в колонне нескольких дефектов ремонт их проводят в таком же порядке, начиная сверху.

Верхнюю воду, поступающую через отверстия фильтра, изолируют закачкой нефтецементного раствора. Изоляцию нижних вод проводят созданием нового цементного стакана разбуриванием до прежнего забоя и последующей промывкой. Процесс цементирования осуществляют способом "сифона" с помощью желонки (в неглубоких скважинах) или заливочного агрегата (в глубоких скважинах). При этом раствор подается небольшими порциями без давления.

Технология проведения изоляции подошвенных вод анало­гична технологии при изоляции нижних вод. Цементирование проводят нефтенасыщенным раствором, а раствор нагнетается под давлением. Иногда перед этим предварительно производят гидравлический разрыв пласта.

Для перекрытия доступа воды из одной скважины в другую проводят цементирование обводненной скважины под давлени­ем через отверстия фильтра водо- или нефтецементным рас­твором. В процессе цементирования и затвердения цемента необходимо провести испытания обеих скважин на закрытие вод опрессовкой или при максимально возможном снижении уровня раствора в колонне.

Цементирование под давлением через отверстие в фильтре или через дефект в колонне проводится с целью продавлива-ния цементного раствора. Изоляция будет более эффективной, чем выше давление и чем медленнее будет проводиться продавка цементного раствора.

Используются основные технологии:

1. Цементирование под давлением через трубы с последую­щим разбуриванием цементного стакана. Спущенные трубы устанавливаются на 5-10 м выше места ввода цементного рас­твора. Цемент ниже конца заливочных труб после твердения разбуривается.

2. Цементирование под давлением через заливочные трубы с вымыванием излишнего

цементного раствора. После продавки цементного раствора производится наращивание колонны заливочных труб для вымывания цементного раствора из зоны его ввода.

3. Комбинированный способ цементирования при необходи­мости оставлять скважину под давлением до конца схватыва­ния цемента. При этом нижний конец заливочных труб уста­навливается в пределах нижних отверстий фильтра. После вытеснения цементного раствора из заливочных труб послед­ние поднимаются выше уровня раствора, устье скважины гер­метизируется, цементный раствор продавливается жидкостью, закачиваемой в трубы или одновременно в трубы и в кольцевое пространство. Затем скважина оставляется герметически за­крытой под давлением до конца затвердения цемента.

Цементирование без давления производится для создания нового цементного забоя, цементного стакана или перекрытия нижней части фильтра. Цементирование с помощью заливочного агрегата осуществ­ляется путем спуска заливочных труб, нижний конец которых устанавливается у нижней границы предполагаемого цементно­го стакана. Через заливочную головку закачивается расчетное количество цементного раствора, который вытесняется в коль­цевое пространство до выравнивания столба в трубах и коль­цевом пространстве. Затем трубы поднимаются на высоту це­ментного стакана, а излишний цементный раствор вымывается способом обратной промывки.

Цементирование по способу "сифона" проходит по следую­щей технологии. В скважину спускается колонна заливочных труб и через вертлюг промывается водой для полного заполне­ния ствола. Нижний конец заливочных труб устанавливается у нижней кромки цементного стакана. На верхний конец зали­вочных труб монтируются воронка с сеткой, через которую подается цементный раствор, после чего через вертлюг зака­чивается вода.

Движение жидкости происходит до равновесия столбов цементного раствора в трубах и кольцевом простран стве. Затем заливочные трубы поднимаются на высоту цемент­ного стакана, а излишний цементный раствор вымывается спо­собом прямой промывки.

Цементирование с помощью желонки применяют в скважи­нах глубиной до 800-900 м. При этом цементный раствор не­большими порциями подается на забой специальной желонкой.

В процессе цементирования можно использовать пакеры, как извлекаемые, так и неизвлекаемые.

Применение пакеров имеет ряд преимуществ:

· на участок обсадной колонны от пакера до устья не переда­ется высокое давление в заливочных трубах в процессе продавливания цементного раствора;

· возможно цементирование под давлением при негерметич­ности верхней части обсадной колонны;

· исключается возможность попадания цементного раствора в затрубное пространство.

После окончания цементировочных работ обычно проводятся испытания обсадной колонны на герметичность. При испыта­нии колонны на герметичность способом опрессовки устье скважины оборудуется опрессовочной головкой и манометром. Жидкость нагнетается в колонну с плавным увеличением дав­ления. Давление на устье скважины должно на 20 % превы­шать ожидаемое максимальное устьевое давление, но не менее 8—10 МПа (для колонн 168—140 мм). Возможна опрессовка от­дельных участков колонны с помощью пакера. Проверка на герметичность заключается в том, что после амены глинистого раствора на воду не должно происходить перелива жидкости или выделения газа, а также в течение 30 мин давление не должно снижаться более чем на 0,5 (при давлении выше 7,0 МПа) или 0,3 МПа (при давлении 7,0 МПа).

При испытании колонны на герметичность способом сниже­ния уровня с помощью компрессора и откачки жидкости доби­ваются, чтобы остающийся в скважине столб жидкости был на высоте на 20 % менее столба при вызове притока в процессе опробования. В скважинах, пробуренных глинистым раствором с плотностью не более 1,4 г/см³, проверка на герметичность заключается в замене этого раствора на воду. При этом в те­чение часа не должно быть перелива или выделения газа.

Испытания колонны на герметичность оформляются специ­альным актом.

При капитальном ремонте скважин для транспортировки и приготовления цементного раствора используется цементосмесительная машина СМ-4М на базе автомобиля ЗИЛ-131А. Эта машина имеет вместимость бункера 3,2 м³ и обеспечивает по раствору плотностью 1,7-2,0 г/см³ подачу 0,4-0,6 м3/мин. В состав СМ-4М входят редуктор, бункер со шнеком, смеситель­ное устройство, система контроля и регулирования. Редуктор (одноступенчатый) соединен с коробкой отбора мощности ав­томобиля. Шнек представляет собой винт, а валом шнека слу­жит труба 114х6 мм. Смесительное устройство - гидроэлеватор в виде приемной воронки с диффузором, переходящим в вы­кидную трубу с соплом.

Для проведения цементировочных работ (включая опрессовку) используются цементировочные агрегаты на базе авто­мобиля большой грузоподъемности.

К капитальному ремонту относятся и работы по устранению аварий, допущенных в процессе эксплуатации и ремонта.

Наиболее часто встречаются следующие аварии:

1. Аварии, связанные с трубами НКТ и бурильными труба­ми.

К ним относятся:

а) прихват колонн НКТ и бурильных труб. Прихваты мо­гут быть механического происхождения (прихват при смятии обсадной колонны, при большой деформации колонны по той или иной причине, при применении двух рядов труб и т.д.), в цементном растворе, при потере циркуляции (связанной с ка­чеством бурового раствора);

б) "полет" (обрыв) насосно-компрессорных и бурильных труб. "Полет" НКТ может быть также со скважинным насосом и штангами, при этом верх штанговой колонны может остаться внутри колонны НКТ или же торчать наружу. При "полете" бурильных труб в скважине остается и бурильный инстру­мент.

2. Аварии, связанные со скважинными насосами, пакерами, якорями, забойными двигателями, приборами и др.

К ним от­носятся:

а) прихват пакера, погружного насосного агрегата центро­бежного, винтового и диафрагменных насосов;

б) оставление в скважине погружного насосного агрегата с кабелем или без него;

в) оставление в скважине штангового насоса и штанг;

г) оставление в скважине насосных штанг вследствие обры­ва;

д) оставление в скважине винтобуров, турбобуров и других элементов забойной компоновки;

е) оставление в скважине приборов, устройств для исследо­вания скважин и пластов, геофизических приборов.