Тема 13. Специальные виды работ при исследовании скважин

13.1 Промыслово-геологические исследования с целью выявления причин возникновения межколонных давлений.

Межколонные газопроявления в процессе эксплуатации скважин могут привести к различным осложнениям, а при резко повышенной их интенсивности – к открытому фонтану. Поэтому возникает потребность в выявлении их причин и источников для планирования конкретных видов ремонтных работ, а также определения критериев возможности эксплуатации скважин с межколонными давлениями (МКД) и оценки степени опасности.

Для решения данных задач проводятся плановые работы по специальным исследованиям скважин, которые включают в себя ряд инструментальных и аналитических исследований – газогидродинамических, химических, гидрогеохимических, а также предусматривают проведение промысловых и лабораторных работ. Весь комплекс работ по контролю за техническим состоянием скважин описывается в технологическом регламенте (РД), утверждаемом на каждом газодобывающем предприятии. Наибольшая объективность данных достигается при совокупном анализе результатов всех видов исследований.

Для выполнения промысловых исследований межколонных газопроявленений на месторождениях ООО «Надымгазпром» применяется следующее оборудование:

1. Преобразователи давления вибростержневые частотного типа (ПДВИ - 20), класс точности 0,25;

2. Диафрагменный измеритель критического течения газа;

3. Электронный термодатчик, класс точности 0,25;

4. Полевая рабочая станция ''mPC'', которая используется в качестве регистрирующего прибора и предназначена для автоматизации газогидродинамических исследований скважин и обеспечивает одновременное измерение и обработку поступающих данных с визуализацией результатов в режиме реального времени для контроля качества выполняемых работ;

5. Малогабаритное сепарирующее устройство.

Комплекс оборудования позволяет проводить непрерывную запись динамики устьевых давлений, температуры и расхода газа с регистрацией кривой восстановления давления (КВД), кривой падения давления (КПД), кривой стабилизации давления (КСД), их хранение и обработку, а также отбор проб газа и жидкости поступающих из межколонного пространства непосредственно в процессе исследования.

При проведении специальных исследований межколонных газопроявлений МКП должно быть обвязано по схеме, изображённой на рис.13.1.

Исследования по выявлению причин межколонных газопроявлений проводятся в несколько этапов:

1. Регистрируется фон межколонного давления на рабочем режиме.

2. Регистрируется фон межколонного давления в режиме статики.

3. Проводится исследование падения, стабилизации и восстановления межколонного давления.

4. Выполняется исследование возможной связи межколонного пространства с затрубным пространством путём резкого изменения давления в ЗТП.

На первом этапе исследований возможно предположительное определение причин межколонного давления (Рмк). На основе полученных замеров Рмк скважины условно разделяются на следующие группы:

1. Скважины с негерметичностью уплотнений трубной или колонной головки (Рмк = Рзтр, где Рзтр – давление на затрубье);

2. Скважины с некачественным цементажом обсадных колонн:

а) имеющие перетоки флюида из промышленного горизонта по цементному камню в межколонное пространство. В этом случае Рб = Рмк, где Рб – давление на буфере.

б) имеющие перетоки флюида из вышележащих газонасыщенных интервалов (например Тибейсалинской (Рмк=4,5 Мпа) или Берёзовской свиты (Рмк=9 Мпа)).

На втором этапе регистрация фона межколонного давления в режиме статики проводится для сравнения и анализа данной кривой с информацией, полученной на первом этапе.

На третьем этапе исследований при записи КПД или КСД оценивается возможность постоянного притока газа из межколонного пространства (МКП). Если происходит полное стравливание, то по полученной КПД строится зависимость Рмк = f (Q_{стр.газа}) с целью определения объёма стравливаемого газа (Vстр), объёма свободного пространства в МКП (Vсв). Проводится отбор проб флюида с целью проведения дальнейших лабораторных исследований.

При записи КВД определяется скорость и характер восстановления давления. Накопленный опыт позволяет выделить три характерных типа КВД:

1. В случае не герметичности уплотнений колонной головки Рмк восстанавливается до первоначального за 5 – 20 минут. Характерный пример рассмотрен на рис.13.2.

Рис. 13.3. Кривые КПД и КВД в случае перетока газа по цементному камню.

Кривая стабилизации давления свидетельствует о вероятно небольшом объёме защемлённого газа в МКП и постоянном притоке газа из межколонного пространства. Кривые давления на затрубье и восстановления давления в МКП свидетельствуют о наличии газодинамической связи затрубного и межколонного пространства. Межколонные газопроявления, связанные с негерметичностью наземного оборудования можно ликвидировать в большинстве случаев закачкой герметика или заменой уплотнений колонной головки.

2. При поступлении газа по резьбовым соединениям эксплутационной колонны, восстановление Рмк происходит медленно (1 и более суток), характер полученной КВД имеет постоянную закономерность роста.

3. В случае, когда причиной межколонных газопроявлений является диффузионное передвижение флюида по телу цементного камня, характер КВД в межколонном пространстве имеет непостоянный, ''скачкообразный'' вид, восстановление давления происходит медленно, иногда без видимых изменений впервые 1-2 суток.

Характерный пример зависимости Рмк(t), Рз(t) представлен на рисунке 13.3. В данном примере первоначальное давление в МКП превышает давления на буфере Рб и затрубном пространстве Рзтр, что свидетельствует о перетоке газа по цементному камню из вышележащих газонасыщенных горизонтов. Кривая падения давления свидетельствует о вероятно небольшом объёме защемлённого газа в МКП. Кривые давления на затрубье и восстановления давления в МКП свидетельствуют об отсутствии газодинамической связи затрубного и межколонного пространства.

При проведении исследований нередко фиксируются гидраты в заколонном пространстве в районе устья скважины, особенно в зимний период. В качестве примера на рис. 13.4. приводятся графики КПД и КВД иллюстрирующие случаи наличия гидратов в МКП. Исследование проводилось в зимний период. Первоначально замеренное Рмк существенно ниже Рмк после исследования. Как видно из графика КВД, при стравливании газа из ЗТП, резко меняется характер накопления Рмк. Этим объясняется непостоянство значений Рмк для одной и той же скважины в разное время. Для получения более достоверных данных исследования лучше проводить в летний период, особенно на месторождениях Крайнего Севера.

Эксплуатация скважин с межколонными давлениями (МКД) является вынужденной мерой, поэтому решение об эксплуатации такой скважины должно приниматься после всестороннего изучения причины появления межколонного давления комиссией, назначаемой генеральным директором предприятия.

Скважины с МКД должны эксплуатироваться с максимально – возможной технологической производительностью. Запрещаются длительные остановки скважины во избежание появления дополнительных знакопеременных напряжений, неблагоприятно влияющих на герметичность резьбовых соединений и уплотнительных элементов.

Первоочередными скважинами, подлежащими капитальному ремонту с целью ликвидации межколонных газопроявлений, являются скважины с межколонным давлением свыше 2 Мпа и интенсивным притоком газа в межколонное пространство.