3.3. Установка разделительных мостов и искусственных забоев в скважинах
Мостом называют искусственное сооружение, полностью перекрывающее поперечное сечение скважины (или обсадной колонны) на участке сравнительно небольшой длины, удаленном, как правило, от забоя. Мосты могут быть резиновые, пластмассовые, металлические, цементные и из других материалов.
Мосты устанавливают для решения следующих задач:
временного или постоянного разобщения нижезалегающих проницаемых пластов от вышезалегающих (например, при опробовании методом «снизу вверх», при переходе от эксплуатации нижнего истощенного продуктивного горизонта к эксплуатации верхнего горизонта и т.п.);
устранения опасности излива пластовых жидкостей в атмосферу после ликвидации скважины или при ее временной консервации;
создания прочной опоры для колонны труб в период пакеровки скважины при опробовании перспективных горизонтов;
создания прочной опоры при забуривании бокового ствола;
укрепления неустойчивых, осыпающихся или размываемых потоком промывочной жидкости пород.
Наиболее эффективным является следующий способ создания цементного моста. В скважине немного ниже нижней границы участка, в котором требуется создать мост, устанавливают разбуриваемый пакер или манжетную пробку, исключающие возможность оседания вниз столба тампонажного раствора. До нижней границы этого участка спускают колонну труб и тщательно промывают скважину. Если в пределах участка имеются каверны, в состав колонны включают приспособление с боковыми гидромониторными насадками и сильными струями вымывают из каверн загустевшую промывочную жидкость и шлам. Во время промывки во всех случаях целесообразно вращать и расхаживать колонну труб. При наличии каверн расхаживать следует на такую длину, чтобы струи, вытекающие из гидромониторных насадок, могли поражать всю поверхность кавернозных интервалов.
После промывки в колонну труб последовательно закачивают первую порцию буферной жидкости, порцию тампонажного раствора возможно более жесткой консистенции, вторую порцию буферной жидкости и порцию продавочной жидкости. Тампонажный раствор отделяют от обеих порций буферной жидкости двумя разделительными пробками. По окончании закачки порции продавочной жидкости колонну труб приподнимают с небольшой скоростью несколько выше верхней границы будущего моста и тщательно промывают скважину. Затем трубы поднимают на дневную поверхность, а скважину оставляют в покое для твердения тампонажного раствора.
Вытеснение тампонажного раствора продолжают до момента достижения равенства давлений в кольцевом пространстве и в колонне труб у башмака (балансовый принцип). Чтобы облегчить решение задачи определения момента прекращения цементировочной операции, плотности обеих порций буферной жидкости делают одинаковыми, так же как и плотности промывочной и продавочной жидкостей. Объем второй порции буферной жидкости рассчитывают так, чтобы высота ее столба в колонне труб была равна высоте столба первой порции в кольцевом пространстве, а объем порции продавочной жидкости так, чтобы в момент окончания закачки уровни тампонажного раствора в кольцевом пространстве и в колонне были одинаковыми.
Тампонажную смесь для создания моста следует выбирать с учетом температуры и давления в заданном интервале скважины. Раствор должен иметь меньшее относительное водосодержание, короткие сроки загустевания и схватывания, достаточные для выполнения цементировочной операции; камень должен иметь более высокую прочность, быть практически непроницаемым при тех перепадах давлений, которые могут действовать на мост. Весьма желательно, чтобы твердение шло с расширением камня.
После образования цементного камня достаточной прочности в скважину спускают колонну труб с долотом, уточняют положение верхней границы моста, разбуривают слабую верхнюю часть и проверяют герметичность моста путем уменьшения давления на него сверху либо с помощью пластоиспытателя, спускаемого на колонне труб, либо посредством аэрации и снижения уровня жидкости. Если мост оказался негерметичным, разрушился или сместился вверх при такой проверке, его разбуривают и операцию повторяют заново.
1
Рис.22.
Забойный дозатор-смеситель
конструкции ВНИИБТ
Забойный дозатор-смеситель (рис.22) состоит из специального переводника 1, трубчатого контейнера 10, внутренней трубы 4, эжекционной насадки 6, смесителя 7 и нижней пробки 9. Перед спуском приспособления в скважину при помощи эжекционной насадки и регулировочной гайки задают необходимую скорость истечения ускорителя из контейнера 10.
Дозатор спускается на колонне бурильных труб. По достижении дозатором зоны цементирования в скважину начинают закачивать цементный раствор. В процессе изливания раствора из трубы 4 после выдавливания пробки 9 ускоритель эжектируется из контейнера 10, образуя в интервале перекрытия ствола быстросхватывающуюся смесь, после твердения которой создается цементный мост.
В США разработан снаряд с резиновым пакером (рис.23) для установки цементных мостов в нефтяных и газовых скважинах. Снаряд состоит из двух секций: пакерной 16 и рабочей 8, соединенных между собой срезающейся шпилькой. В верхней рабочей секции расположен заряд ВВ с детонатором 4 и поршнем 5. Контейнер секции 8 заполняют цементным раствором, который разделен на два объема подвижным плунжером 9. Цементный раствор отделен от канала 13, соединяющего верхнюю и нижнюю секции, диском 11, который изготовлен из низкопрочного материала. Секция 16 состоит из эластичного пакера 17, раздвижных распорных рычагов 15 с пластинчатыми пружинами 19, шарнирно соединенных с корпусом 14.
а
б
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
5
9
12
13
2
1
8
6
Рис.23. Снаряд с
резиновым пакером для нефтяных и газовых
скважин: а
–
до
срабатывания, б
– после
срабатывания
По достижении снарядом зоны перекрытия ствола скважины по кабелю с поверхности подается электрический ток на детонатор 4, который взрывает заряд ВВ. Образовавшийся от сгорания взрывчатого вещества газ 18 перемещает поршень 5, который воздействует на цементный раствор 10 и 7 и плунжер 9. При возрастании давления в контейнере 8 диск 11 разрушается и цементный раствор 10 через канал 13 нагнетается в пакер 17. После заполнения под давлением цементным раствором пакер перекрывает ствол скважины. Плунжер 9, двигаясь вниз, садится в седло 12 и предотвращает перетекание цементного раствора 7 в пакер 17.
При дальнейшем движении поршня 5 и возрастании давления в контейнере 8 разрушается срезающаяся шпилька, которая соединяет верхнюю и нижнюю секции. В результате этого секции разъединяются и пружина 19 раздвигает рычаги 15, которые удерживают пакер на заданной глубине. Излившийся из контейнера цементный раствор 7 образует после затвердевания цементный мост. Мощность моста регулируется длиной контейнера 1. После перекрытия ствола скважины верхнюю секцию извлекают на поверхность.