RU2726667C1

RU2726667C1 - Well construction method

Info

Publication number: RU2726667C1
Application number: RU2019141970A
Authority: RU
Inventors: Антон Владимирович Абакумов
Original assignee: Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина
Priority date: 2019-12-18
Filing date: 2019-12-18
Publication date: 2020-07-15

Abstract

FIELD: oil and gas industry.SUBSTANCE: invention relates to oil and gas industry, particularly, to cementing of casing strings using nonmetallic pipes. Proposed method comprises drilling of well at design depth, lowering and installation of nonmetallic casing pipes with inserts out of steel pipes located opposite openings of productive formations. Preliminary analysis of adhesion of cement stone to external surface of non-metal pipes, allowable amplitude and frequency of wave action, not appealing exfoliation of cement stone and / or destruction of material of these pipes. In testing wells wave propagation and attenuation is checked during cumulative secondary formation penetration and / or during hydraulic fracturing of this formation with determination of interval, after which wave action has permissible frequency and amplitude for material of non-metallic pipe and / or integrity of cement stone. When lowering the casing, insertions from steel pipes are used with length not less than a certain interval for covering productive strata. Thereafter, the casing string is cemented to the well mouth. After process maintenance for hardening of cement mortar to produce behind-the-casing cement stone is performed secondary exposure of formation. If it is necessary to stimulate formation, it is subjected to hydraulic fracturing.EFFECT: raised efficiency of cementing of non-metal pipes due to exclusion of destruction of behind-the-casing stone and nonmetallic pipes at perforation of well and / or hydraulic fracturing of formation.1 cl

Description

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к способам цементирования обсадных колонн с использованием неметаллических труб и вторичным вскрытием пласта при строительстве скважин.The invention relates to the oil and gas industry, and in particular to methods of cementing casing strings using non-metallic pipes and secondary opening of the formation during well construction.

Известен способ строительства скважины (патент RU № 2295628, МПК Е21В 33/14, опубл. 20.03.2007 Бюл. № 8), включающий бурение скважины до проектной глубины, спуск эксплуатационной колонны со стеклопластиковым хвостовиком и цементирование скважины, причем используют заглушенный снизу стеклопластиковый хвостовик со стенкой, утонченной на 10-50% от толщины стенки эксплуатационной колонны, над стеклопластиковым хвостовиком размещают пакер и выше пакера муфту с отверстиями, эксплуатационную колонну размещают в скважине с установкой муфты напротив верхней отметки продуктивного пласта, устанавливают пакер, цементирование скважины выполняют прокачкой цементного раствора по эксплуатационной колонне и через отверстия в муфте и затрубное пространство до устья скважины, проводят выдержку для затвердения цемента, разбуривают стеклопластиковый хвостовик и осваивают скважину.There is a known method of well construction (patent RU No. 2295628, IPC E21B 33/14, publ. 03/20/2007 Bull. No. 8), including drilling the well to the design depth, lowering the production casing with a fiberglass liner and cementing the well, and using a fiberglass liner plugged from the bottom with a wall thinned by 10-50% of the production casing wall thickness, a packer is placed above the fiberglass liner and a collar with holes is placed above the packer, the production casing is placed in the well with the collar installed opposite the top mark of the productive formation, a packer is installed, the well is cemented by pumping cement slurry through the production casing and through the holes in the coupling and the annular space to the wellhead, holding is carried out to harden the cement, the fiberglass liner is drilled out and the well is developed.

Недостатками данного способа являются сложность реализации, так как цементирование проводят в несколько этапов с необходимостью разбуривания стеклопластикового хвостовика, при этом ниже пакера ствол скважины остается открытым, что может привести к несанкционированному сообщению вскрытых коллекторов.The disadvantages of this method are the complexity of implementation, since cementing is carried out in several stages with the need to drill out a fiberglass liner, while below the packer the wellbore remains open, which can lead to unauthorized communication of the exposed reservoirs.

Наиболее близким по технической сущности является способ ремонта нефтяной добывающей скважины (патент RU № 2170326, МПК E21B 29/10, опубл. 10.07.2001 Бюл. № 19), используемой для добычи нефти, включающий спуск во время ремонта дополнительной обсадной трубы, причем спускают дополнительную обсадную трубу из стеклопластиковых композиционных материалов, а в интервалы перфорации, с учетом всего периода эксплуатации при переходе с одного эксплуатируемого пласта на другой, спускают трубы из коррозионно-стойкой стали или стеклопластиковые, причем для снижения механического воздействия подвески насосно-компрессорных труб и насоса на внутреннюю поверхность обсадных стеклопластиковых труб по всей длине насосно-компрессорных труб монтируют центраторы из синтетических материалов, например полиамидных.The closest in technical essence is a method of repairing an oil production well (patent RU No. 2170326, IPC E21B 29/10, publ. 10.07.2001 Bull. No. 19), used for oil production, including lowering an additional casing during repair, and lowering additional casing pipe made of fiberglass composite materials, and in the perforation intervals, taking into account the entire period of operation during the transition from one operating formation to another, pipes made of corrosion-resistant steel or fiberglass are lowered, and to reduce the mechanical effect of the suspension of tubing and pump on Centralizers made of synthetic materials, for example, polyamide, are mounted on the inner surface of the casing fiberglass pipes along the entire length of the tubing.

Недостатками данного способа являются узкая область применения из-за применения только добывающих скважин и для ремонта, при этом производят установку труб из коррозионностойкой стали только напротив интервалов перфорации, что может привести к разрушению заколонного цементного камня или стеклопластиковых труб после перфорации или гидроразрыва выбранного пласта соответственно из-за низкой адгезии цементного камня к стеклопластику и хрупкости самого стеклопластика.The disadvantages of this method are a narrow area of application due to the use of only production wells and for repair, while installing pipes made of corrosion-resistant steel only opposite the perforation intervals, which can lead to the destruction of the annular cement stone or fiberglass pipes after perforation or hydraulic fracturing of the selected layer, respectively from - due to the low adhesion of the cement stone to fiberglass and the fragility of the fiberglass itself.

Технической задачей предполагаемого изобретения является создание способа строительства скважины, позволяющей расширить функциональные возможности за счет применения также при строительстве также нагнетательных скважин, и гарантировано исключить разрушение заколонного камня и неметаллических труб в ходе строительства, перфорации и/или гидроразрыва продуктивного пласта.The technical objective of the proposed invention is to create a well construction method that allows expanding the functionality due to the use of injection wells also during construction, and it is guaranteed to exclude the destruction of the annulus and non-metallic pipes during construction, perforation and / or hydraulic fracturing of the productive formation.

Техническая задача решается способом строительства скважины, включающим бурение скважины на проектную глубину, спуск и установку неметаллических обсадных труб с вставками из стальных труб, располагаемых напротив вскрываемых продуктивных пластов.The technical problem is solved by the method of well construction, including drilling a well to the target depth, lowering and installing non-metallic casing pipes with inserts of steel pipes located opposite the productive formations being exposed.

Новым является то, что предварительно проводят анализ адгезии цементного камня к наружной поверхности неметаллических труб, допустимой амплитуды и частоты волнового воздействия, не взывающего отслоение цементного камня и/или разрушение материала этих труб, в тестовых скважинах проверяют распространение и затухание волн при кумулятивном вторичном вскрытии пласта и/или при гидроразрыве этого пласта с определением интервала, за которым волновое воздействие имеет допустимые частоту и амплитуду для материала неметаллической трубы и/или целостности цементного камня, во время спуска вставки вставками из стальных труб применяют длиной не менее определённого интервала для его перекрытия с последующим цементированием до устья скважины, после технологической выдержки для отверждения цементного раствора с получением заколонного цементного камня производят вторичное вскрытие пласта, а при необходимости стимуляции – гидравлический разрыв пласта.The novelty is that the adhesion of cement stone to the outer surface of non-metallic pipes, the permissible amplitude and frequency of the wave action, which does not cause delamination of the cement stone and / or the destruction of the material of these pipes, are preliminarily carried out, the propagation and attenuation of waves during cumulative secondary opening of the formation are checked in test wells. and / or in case of hydraulic fracturing of this formation with the determination of the interval beyond which the wave action has an acceptable frequency and amplitude for the material of the non-metallic pipe and / or the integrity of the cement stone, during the lowering of the insert by inserts from steel pipes, a length of at least a certain interval is used to cover it, followed by by cementing to the wellhead, after technological exposure to solidify the cement slurry to obtain a casing cement stone, the formation is reopened, and if stimulation is required, hydraulic fracturing is performed.

Новым является также то, что вставки труб из металла снабжены снаружи по концам как минимум одним заколонным пакером, пропускающим цементный раствор при цементировании снизу-вверх.It is also new that pipe inserts made of metal are provided on the outside at the ends with at least one casing packer that allows the cement slurry to pass through during bottom-up cementing.

Способ реализуется в следующей последовательности.The method is implemented in the following sequence.

При строительстве скважин часто применяют неметаллические трубы из композиционных материалов (полимерные пластики, стеклопластик, углепластик, армированный полиуретан и т.д.), которые обладают высокой прочностью, коррозионной стойкостью и небольшим весом, что облегчает их перевозку, спуск в скважину и обслуживание, так как на них практически не скапливаются отложения. Однако эти же материалы обладают низкой адгезией к цементному раствору и хрупкостью при больших поперечных нагрузках. Перед использованием подобных материалов их исследуют в лабораторных условиях, определяя граничные - допустимые значения амплитуды и/или частоты волнового воздействия, при которых гарантированно не происходит отсоединение (нарушение целостности) цементного камня (образованного из затвердевшего цементного раствора) от стенок труб, изготовленных из этого материала, и/или нарушение целостности (герметичности) стенок этих труб. В исследовательских - тестовых скважинах, оборудованных датчиками давления (по данным которых определяют амплитуду воздействия) и частотомерами, определяют интервалы (определённый интервал), в которых происходит превышение допустимых значений амплитуды и/или частоты волнового воздействия, возникающего при кумулятивной перфорации (вторичном вскрытии пласта) и/или гидроразрыве пласта (ГРП).During well construction, non-metallic pipes made of composite materials (polymer plastics, fiberglass, carbon fiber, reinforced polyurethane, etc.) are often used, which have high strength, corrosion resistance and low weight, which facilitates their transportation, running into the well and maintenance, so how deposits practically do not accumulate on them. However, these same materials have low adhesion to cement slurry and brittleness at high lateral loads. Before using such materials, they are examined in laboratory conditions, determining the boundary - permissible values of the amplitude and / or frequency of the wave action, at which it is guaranteed that the detachment (violation of the integrity) of the cement stone (formed from the hardened cement mortar) from the walls of pipes made of this material does not occur. , and / or violation of the integrity (tightness) of the walls of these pipes. In research - test wells, equipped with pressure sensors (according to which the amplitude of the impact is determined) and frequency meters, the intervals (a certain interval) are determined in which the permissible values of the amplitude and / or frequency of the wave impact occurring during cumulative perforation (secondary opening of the formation) are exceeded and / or hydraulic fracturing (hydraulic fracturing).

После бурения ствола скважины до проектной глубины, производят спуск обсадной колонны из неметаллических обсадных труб, оснащаемых перед спуском вставками из металлических обсадных труб длиной, гарантированно перекрывающих определённые интервалы. Осуществляют цементирование заколонного пространства обсадной колонны. После технологической выдержки для отверждения цементного раствора с получением заколонного цементного камня производят вторичное вскрытие пласта с последующим вводом скважины в эксплуатацию (использование скважины в качестве добывающей или нагнетательной). При необходимости стимуляции пласта, имеющего низкую проницаемость, находящегося на поздней стадии выработки или т.п., выполняют ГРП. Наличие вставки из металлических труб при технологических операциях, проводимых в скважине, исключает нарушение целостности заколонного камня и/или обсадных неметаллических труб.After drilling the wellbore to the target depth, the casing string is lowered from non-metallic casing pipes, equipped with inserts of metal casing pipes with a length that are guaranteed to overlap certain intervals before running. Cementing of the casing annulus is carried out. After technological exposure to solidify the cement slurry to obtain a casing cement stone, a secondary opening of the formation is performed, followed by putting the well into operation (using the well as a production or injection well). If it is necessary to stimulate a formation with low permeability, at a late stage of production, or the like, hydraulic fracturing is performed. The presence of an insert of metal pipes during technological operations carried out in the well excludes the violation of the integrity of the annulus and / or casing of non-metallic pipes.

При необходимости проведения нескольких операций по кумулятивному вскрытию и/или нескольких ГРП рекомендуется оснащать вставки из металлических труб заколонными пакерами (например, патенты на ПМ RU №№ 99813, 125247, 156735 или т.п.), которые при цементировании снижают гидравлической воздействие на нижние обсадные трубы и являются демпферами, гасящими волновое воздействие (амплитуду и частоту), распространяющееся при вторичном вскрытии и ГРП.If it is necessary to carry out several cumulative opening operations and / or several hydraulic fracturing operations, it is recommended to equip inserts from metal pipes with annular packers (for example, patents for PM RU No. 99813, 125247, 156735, etc.), which, when cementing, reduce the hydraulic effect on the lower casing pipes are the dampers that damp the wave effect (amplitude and frequency) propagating during the secondary opening and hydraulic fracturing.

При ремонте скважины ремонтную обсадную колонну формируют перед спуском в скважину аналогичным образом.When repairing a well, the repair casing is formed before running into the well in the same way.

Предлагаемый способ строительства скважины позволяет расширить функциональные возможности за счет применения также при строительстве в том числе и нагнетательных скважин и гарантировано исключить разрушение заколонного камня и неметаллических труб в ходе строительства, перфорации и/или гидроразрыва пласта.The proposed method of well construction allows expanding the functionality due to the use also during construction, including injection wells, and it is guaranteed to exclude the destruction of the annulus and non-metallic pipes during construction, perforation and / or hydraulic fracturing.

Claims

1. A method of well construction, including drilling a well to the design depth, lowering and installing non-metallic casing pipes with inserts of steel pipes, located opposite to the exposed productive formations, characterized in that a preliminary analysis of the adhesion of cement stone to the outer surface of non-metallic pipes, the allowable amplitude and the frequency of wave action that does not cause delamination of cement stone and / or destruction of the material of these pipes, in test wells, the propagation and attenuation of waves during cumulative secondary opening of the formation and / or during hydraulic fracturing of this formation is checked with the determination of the interval over which the wave action has an acceptable frequency and amplitude for the material of a non-metallic pipe and / or the integrity of the cement stone, during the running of casing pipes, inserts of steel pipes are used with a length of at least a certain interval to overlap the productive formations, the subsequent cementing is carried out to the wellhead, after the technol For the curing of the cement slurry to obtain the annular cement stone, cumulative secondary opening of the formation is performed, and, if necessary, its stimulation, hydraulic fracturing of the formation.

2. The well construction method according to claim 1, characterized in that the steel pipe inserts are supplied from the outside at the ends with at least one annular packer, which allows the cement slurry to pass through during cementing from the bottom up.