Глава V

Глава V.

ТЕХНОЛОГИЯ КАПИТАЛЬНОГО РЕМОНТА

СКВАЖИН

Капитальный ремонт скг„_ „1П — комплекс работ, связанный с восстановлением работоспособности обсадных колонн, цементного кольца, призабойной зоны, ликвидацией аварий, а также со спуском и подъемом оборудования для раздельной эксплуатации и закачки; пакеров-отсекателей, клапанов-отсе-кателей, газлифтного оборудования.

В зависимости от объема работ, их характера и степени сложности капитальные ремонты скважин подразделяются на две категории сложности:

1) ремонты при глубине скважины до 1500 м; 2) ремонты в скважинах глубиной более 1500 м.

Ко второй категории также относят независимо от глубины скважины все виды наиболее сложных и трудоемких работ, связанных с ликвидацией аварий и осложнений, исправлением смятий или заменой участков поврежденных обсадных колонн, проведением гидроразрыва пласта; работы в скважинах с сильными нефтегазопроявлениями; ремонты в наклонно-направленных скважинах; все виды ремонтно-изоляционных работ и работ по закачке изотопов в пласт; и технологически необходимые неоднократные цементные заливки.

Виды работ по капитальному ремонту скважин приведены в табл. V.I.

ПОДГОТОВКА СКВАЖИН К РЕМОНТУ

Любому из видов ремонта (см. табл. V.1) предшествуют

подготовительные работы.

Наземные сооружения, оборудование, инструменты и контрольно-измерительные приборы должны быть проверены и приведены в соответствие с действующими требованиями, обеспечивающими безопасное проведение работ.

К началу капитального ремонта скважин база производственного обслуживания (БПО) по заказу промысла выполняет следующие подготовительные работы:

а) прокладывает водяную и световую линии, ремонтирует подъездные пути, фундамент под ноги вышки или мачты и подготавливает площадку для трактора-подъемника или подъемной установки;

б) сооружает новые и ремонтирует имеющиеся вышки или мачты; проверяет состояние оттяжек у вышки или мачты и заменяет пришедшие в негодность; устанавливает оттяжной ролик;

201

Таблица V.I

Шифр

Виды работ по капитальному ремонту скважин

Технико-технологические требования к сдаче

КР1 Ремонтно-изоляционные работы

KPJ-1 Отключение отдельных обвод-

ненных интервалов пла~"~ f

КР1-2 Отключение отдельных пластов

КР1-3 Исправление негерметичности

цементного кольца

КР1-4 Наращивание цементного коль-

ца за эксплуатационной колонной

КР-2 Устранение негерметичности

эксплуатационной колонны

КР-3 Крепление слабосцементирован-

ных пород призабойной зоны

КР-4 Устранение аварий, допущен-

ных в процессе эксплуатации скважин и в процессе ремонта (извлечение ЭЦН, НКТ, очистка ствола и т. д.)

КР-5 Переход на другие горизонты

и приобщение пластов

КР5-1 Переход на другие горизонты

КР5-2 Приобщение пластов

КР6 Перевод скважин из категории

в категорию по назначению

КР7 Ремонты скважин, оборудован-

ных пакерами-отсекателями ОРЗ, ОРЭ

КР8

Зарезка и бурение ствола скважин

второго

Выполнение запланированного Объема работ.

Снижение обводненности продукции

Герметичность колонны, цементного кольца в интервале отключаемого пласта или герметичность пакерующего устройства. Снижение обводненности, продукции j

Выполнение запланированного объема работ, подтвержденных промыслово-геофизическим исследованием. Снижение обводненности продукции при сохранении или увеличении дебита нефти

Отсутствие поверхностных выходов жидкости и газа и перетоков за колонной (кондуктором), подтвержденное промыслово-геофизическим исследованием

Герметичность колонны при опрессовке

Отсутствие (снижение) выноса песка при эксплуатации скважины

Выполнение запланированного объема работ, прохождение шаблона до необходимой глубины. Уменьшение потерь нефти

Выполнение заданного объема работ, подтвержденных про-мыслово-геофизическими исследованиями

Снижение обводненности продукции и увеличение дебита нефти

Выполнение запланированного объема работ, подтвержденных промыслово-геофизическими исследованиями

Выполнение запланированного объема работ, герметичность пакера. Увеличение дебита нефти. Увеличение, сокращение объемов закачки воды Выполнение запланированной] объема работ

202

Продолжение табл V.I

Виды работ по капитальному ремонту скважин

Технико-технологические требования к сдаче

Ремонт нагнетательных скважин

Ремонт поглощающих и артезианских скважин Изучение характера насыщенности и выработки продуктивных пластов, уточнение геологического разреза в скважинах, оценка технологического состояния эксплуатационной колонны

Увеличение и восстановление производительности и приемистости скважин

Проведение кислотной обработки

Проведение ГРП Проведение ГПП

Виброобработка призабойкоп

зоны

Термообработка призабойной

зоны

Промывка призабойнои зоны

растворителями

Промывка призабойнои зоны растворами ПАВ

Выравнивание профиля приемистости

Обработка суспензиями Обработка коагулянтами Обработка полимерами и смолами

Дополнительная перфорация и торпедирование

Выполнение запланированного объема работ, герметичность колонны и кондуктора. Охрана недр и окружающей среды. Увеличение, сокращение приемистости скважин То же

Выполнение запланированного объема работ

Выполнение запланированного объема работ

Увеличение продуктивности нефтяных скважин и приемистости нагнетательных скважин То же

Выполнение запланированного

объема работ. Увеличение продуктивности нефтяных скважин и приемистости нагнетательных скважин Выполнение запланированного объема работ. Увеличение продуктивности нефтяных скважин Выполнение заданного объема работ

Уменьшение степени неравномерности закачки воды по мощности пласта

Выполнение заданного объема работ

в) доставляет на скважину необходимый комплект бурильных или насосно-компрессорных труб.

Все остальные работы по подготовке рабочего места выполняет цех по капитальному ремонту скважин.

Мастер по капитальному ремонту обязан до подхода бригады осмотреть скважину и заблаговременно устранить недостатки в ее подготовке. По прибытии на скважину бригада устанавливает трактор-подъемник, передвижной агрегат (установку) с последующей подготовкой рабочего места в со-

203

ответствии с существующими требованиями. Если на скважине смонтирован оттяжной ролик, то трактор-подъемник устанавливают на расстоянии, превышающем на 10 м высоту наземного сооружения. При работе без оттяжного ролика для предотвращения опрокидывания вышки или мачты трактор-подъемник устанавливают вплотную к рамному брусу так, чтобы исключить трение ходового конца талевого каната о фермы вышки.

В дневное время необходимо проводить работы по оснастке талевой системы; смонтировать промывочное оборудование; соединить шланг с промывочной линией через стояк, снабженный манометром; собрать машинные ключи и на специальных подвесках через блоки с противовесами отрегулировать для! свободной работы ими. Верхний машинный ключ должен быть свободно подвешен, а нижний привязан канатом к ноге вышки или мачты.

Подготовка труб

Подготовка труб заключается в следующем.

Для перевозки труб на скважину используют специальный транспорт. При разгрузке и укладке их необходимо следить за тем, чтобы муфтовые концы были обращены к устью. Не допускается сбрасывать их, ударять друг о друга, перекатывать или волоком и т. д. Кроме того, с помощью рулетки измеряют длину свободного торца трубы до конца безрезьбовой ее части.

При визуальном осмотре на скважине определяют состояние наружной поверхности трубы, муфты и их резьбовых частей. При подъеме с мостков для спуска в скважину трубы шабло-нируют. Если шаблон задерживается в трубе, то ее бракуют, делают красной краской пометку «брак» и относят в сторону.

Подготовленные трубы укладывают штабелями на стел л а.-жи в порядке очередности их спуска в скважину, а между рядами помещают деревянные прокладки. Торцы муфт каждого ряда должны находиться на общей прямой линии, а последующие, вышележащие ряды — ступенчато отступать от каждого уложенного ряда на длину муфты. Резервные трубы укладывают отдельно.

При использовании труб разных диаметров и конструкций необходимо группировать их по типам и размерам. Рекомендуется переводник соединить заранее с муфтой последней трубы спускаемой секции,

Исследование скважин

Исследование скважины проводят с целью установления интенсивности притока жидкости из пласта через фильтр в зависимости от забойного давления, определения характера

204

притока жидкостей и газов через нарушения в эксплуатационной колонне и пройденных скважиной пластов (по каротажной характеристике), а также контроля технического состояния обсадной колонны и цементного кольца в заколонном и межколонном пространствах (радиоактивные методы исследования).

Скважины исследуют для:

выявления и выделения интервалов негерметичности обсадных колонн и цементного кольца за ними;

изучения гидродинамических и температурных условий ремонтируемого участка ствола;

контроля положения муфт обсадной колонны, интервалов перфорации, искусственного забоя, инструмента, спущенного для ремонтных операций, вспомогательных мостов, лзолирую-щих патрубков;

оценки качества промежуточных операций и ремонта в целом.

Перед началом ремонта необходимо остановить скважину, замерить затрубное /Ьат и межколонное рмк давление на устье скважины. Затем открыть выкидную линию из межколонного пространства, уменьшить давление до атмосферного или (для ускорения операции) до некоторого значения р'Мк, закрыть викидную линию из межколонного пространства и определить время восстановления 7"в давления в этом пространстве от атмосферного или от р'мк до рмк. После этого следует заглушить скважину промывочной жидкостью, необходимой плотности и следить за изменением рмк. Продолжение межколонных газо-чроявлений укажет на наличие перетоков газа по негерметич-JOMV заколонному пространству. Если газопроявления прекратятся, то негерметичность колонны подтверждается однозначно.

Местоположение каналов утечки флюидов определяют геофизическими и гидродинамическими методами. Данные исследования используют при подборе композиций тампонажных^ растворов, резко реагирующих на изменения температуры и для определения сроков проведения отдельных операций в процессе тампонирования скважин.

Обследование и подготовка ствола скважины

Обследование скважины проводят после установления герметичности колонной головки с целью определения глубины забоя и уровня жидкости, проверки состояния эксплуатационной колонны и ствола скважины, чтобы установить наличие в нем дефектов, аварийного подземного оборудования и посторонних предметов.

Перед капитальным ремонтом по геолого-технической документации и результатам обследования необходимо выяснить текущее техническое состояние эксплуатационной колонны.

205

Предварительное обследование колонны до ремонтно-изоля-ционных и ловильных работ и при переходе скважин на ни-жезалегающие горизонты обязательно, так как необнаруженные дефекты в колонне идя фильтровой части до тампонажа скважины могут привести к серьезным осложнениям.

Состояние колонны и фильтровой части скважины, местонахождение и состояние оставшихся в скважине НКТ, подземного оборудования, а также посторонних предметов устанавливают печатями.

Печать — специальное устройство, корпус которого снизу и с боков покрыт свинцовой оболочкой толщиной 8—10 мм. По оси корпуса предусмотрено сквозное продольное отверстие,, через которое прокачивается жидкость. В верхней части имеется резьба для присоединения к бурильным и насосно-компрес-сорным трубам, на которых печать спускают в скважину.

Для обследования скважин применяют плоские, конусные,, универсальные и гидравлические печати.

Плоская печать предназначена для определения глубины находящегося в скважине аварийного подземного оборудования, состояния его концов и переходных воронок обсадных колонн. Диаметр цилиндрической части свинцовой оболочки печати должен быть меньше внутреннего диаметра обследуемой колонны на 10—12 мм.

Конусная печать предназначена для получения отпечатков стенки эксплуатационной колонны, фильтровой части* участков сложных нарушений, смятий, трещин и т. п. Свинцовую оболочку этой печати изготавливают так, чтобы диаметр широкой части был бы на б—10 мм меньше внутреннего диаметра обследуемой колонны, а нижняя часть конуса была бы на 50—55 мм меньше широкой части.

Универсальная печать ПУ-2 (рис. V.1) в отличие or свинцовых печатей имеет алюминиевую оболочку и состоит из-корпуса, зажимного устройства и переводника. Корпус 3 представляет собой цилиндрическое тело, на верхнем конце которого имеется конусная резьба под переводник 9. На утолщенную часть корпуса снизу надевают сменные резиновый стака» ] и алюминиевую оболочку 2. Стакан удерживается четырьмя винтами, пропущенными через боковые отверстия стакана и ввинченными в корпус. К цилиндрической части корпуса приварена шпонка 4, а несколько выше нарезана трапецеидальная резьба, в которую ввинчивается гайка 6.

Зажимное устройство состоит из гайки и нажимной втулют 5, имеющей с внутренней стороны шпоночную канавку и свободно надетой на корпус печати. Гайка и нажимная втулка 5 присоединены винтами, концы которых входят в кольцевую канавку нажимной втулки. При вращении гайки 6 последняя толкает своим внутренним торцом нажимную втулку вдоль шпонки и тем самым приводит ее в поступательное движение».

Для удержания алюминиевой оболочки, надетой на рези-

206

Рис. V.I. Универсальная печать ПУ-2 Рис. V.2. Гидравлическая печать ПГ-146-1

/ — гайка 2 — корпус 3 — поршень 4 — стопорная гайка, 5 — гайка, 6—конусный узел, 7 — втулка S — резиновый элемент, 9 ~- пластичный слой, 10 — штуцер

ФИО

-10

новый стакан, имеющиеся на ее конце перья сгибают и вращением гайки 6 зажимают зажимное устройство между торцами корпуса и нажимной втулкой 5. Для предотвращения самопроизвольного отвинчивания гайки 6 и освобождения алюминиевой оболочки предусмотрена контргайка 8 с шайбой 7

Печать в собранном виде спускают в скважину па бурильных трубах или НКТ в обычном порядке. Не доводя до верхнего конца обследуемого объекта спуск печати замедляют, и при необходимости дальнейший спуск и посадку ее производят с промывкой скважины. Сжимающая нагрузка, передаваемая на печать, должна составлять 15—20 кН, что вполне достаточно для получения довольно отчетливого оттиска на

207

алюминиевом торце верхнего конца оставшегося в скважине

предмета.

Под действием сжимающей нагрузки алюминиевая оболочка и резиновая подушка деформируются. После снятия нагрузки по оттиску на алюминиевой оболочке получают представление о деформациях колонны и о форме и размерах находящегося в скважине предмета.

После подъема печати из скважины алюминиевую оболочку с оттиском снимают; при необходимости тут же на устье печать оснащают новой алюминиевой оболочкой для очередного использования.

Гидравлическая печать ПГ-146-1 (рис. V.2), предназначенная для обследования эксплуатационных колонн диаметром 146 мм, отличается от аналогичных устройств тем, что позволяет получить более четкое представление о характере и конфигурации поврежденной колонны на всей площади соприкасающихся поверхностей резинового элемента и обсадной колонны (длина резинового элемента 4 м). В трубы, на которых спускают печать в скважину, нагнетают жидкость. Проходя через отверстия Л, просверленные во внутренней трубе,. жидкость попадает под резиновый элемент, который плотно* прижимается к внутренней стенке колонны. Давление доводят до 1,2 МПа, выдерживают в течение 5 мин, а затем уменьшают до атмосферного. После этого печать поднимают на поверхность.

При ловильных работах необходимо обследовать концы аварийных труб для правильного выбора ловильного инструмента и последующей работы по извлечению аварийного подземного оборудования.

Осмотр печати перед спуском и после ее подъема и посадка ее на обследуемое место или на конец аварийного оборудования при нагрузке не более 20 кН должны производиться под контролем мастера. Посадка дважды не допускается, так как это дает неточный и искаженный отпечаток. После подъема печати из скважины нельзя ударять по свинцовой оболочке или перьям металлическими предметами, зажимать цепными или другими ключами, бросать ее и т. д. Все эти нарушения могут привести к искажениям отпечатка и к ошибкам при составлении дальнейшего плана работ.

В скважинах глубиной до 800 м допускается спуск печати на стальном канате. Отпечатки следует внимательно изучать и фиксировать в соответствующей документации, а при необходимости фотографировать.

Иногда наличие в колонне дефектов (продольных трещин,, незначительных протертостей колонны, пропусков в резьбовых соединениях и т. д.), через которые в скважину поступают посторонние воды, не удается обнаружить с помощью печатей. В таких случаях обследование скважин осуществляют другими способами. Один из таких способов — перекрытие фильт-

208

ровой части песком, глиной или установкой пакера с последующим испытанием верхней части колонны на герметичность. В этом случае после обследования скважины печатями фильтровую часть ее затрамбовывают песком или глиной с таким расчетом, чтобы искусственно созданная насыпная пробка была на 5—10 м выше верхних отверстий фильтра. Затем колонну испытывают на герметичность опрессовкой. Если она герметична, то скважину промывают для удаления искусственной пробки, вскрывают фильтровую часть и проводят тампонаж под давлением через отверстия фильтра. Если колонна негерметична, то следует определить место и характер дефекта и устранить его. Верхнюю часть колонны можно обследовать с помощью пакера, без трамбовки фильтра песком и глиной. Фильтр перекрывать можно также установкой мостов из различных пластических материалов.

Ремонт и герметизация устья скважины

До начала работ по капитальному ремонту скважины необходимо обследовать оборудование устья и в случае неисправности отремонтировать его. Нельзя приступать к капитальному ремонту при неисправности устья. Особенно это важно перед ремонтом газовой скважины, когда давление в верхней части эксплуатационной колонны и на устье может быть значительным.

Сначала обследуют состояние колонной головки: проверяют герметичность соединения пьедестала с эксплуатационной колонной и осматривают внутреннюю поверхность пьеде-стального патрубка. Если патрубок сильно протерт, разъеден песком или же через резьбу просачивается жидкость (газ), то его заменяют. Для этого разбирают фланцевое соединение на колонной головке. На бурильных трубах спускают внутреннюю освобождающуюся труболовку и захватывают ею обсад- • ную трубу ниже пьедестального патрубка, затем с помощью подъемного механизма натягивают колонну и отвинчивают от нее патрубок с пьедесталом.

На устье скважины устанавливают разъемное лафетное кольцо, на клиньях — бурильную трубу. С верхней муфты бурильной трубы снимают элеватор и изношенный пьедесталь-ный патрубок, после чего устанавливают пьедестал в обратной п о ел едо в ател ь ности.

Если устье скважины оборудовано колонной головкой с клиновой подвеской труб, то герметичность сальниковых уплотнений и сварных соединений головки необходимо проверить опрессовкой скважины сжатым воздухом.

При обследовании клиньевых колонных головок (ГКК) проверяют герметичность сальникового уплотнения в колонном фланце и соединения колонны с катушкой. По прижатию катушки к колонному фланцу определяют: не сорвалась ли ко-

14—572 209

.лонна с клиновой подвески в колонном фланце. Лишь после этого и приведения в надлежащее состояние колонной головки (устьевого фланца) можно приступать к ремонтно-испра-вительным работам.

Исправление дефектов в колонне

К дефектам, которые можно исправить, относят смятие и слом обсадной колонны. Смятие колонны оценивают по изменению внутреннего диаметра колонны. Если смятие по длине равно одному-двум наружным диаметрам обсадной колонны, в результате чего внутренний диаметр сузился до 0,85 номинального значения, то его считают незначительным.

Если смятия по длине равны трем и более диаметрам эксплуатационной колонны, в результате чего сузился ее внутренний диаметр до 0,8 номинального значения, то смятие считают значительным.

Места смятий исправляют справочными долотами, грушевидными и конусными фрезерами. Обычно эти работы проводят инструментом диаметром на 4—5 мм больше минимального диаметра в смятой части, спускаемым до необходимой глубины. Затем с помощью ротора начинают вращать его с частотой 40—80 об/мин. Осевую нагрузку на справочный инструмент поддерживают согласно следующим данным:

диаметр обсадной колонны, мм . . 114 127—146 168 219—273 диаметр бурильных труб, мм ... 60 73 89 114

осевая нагрузка, кН .... 5—10 10—20 20—40 30—50

Обработав смятый участок обсадной колонны первым справочным долотом, инструмент поднимают, заменяют долото на другое диаметром на 5 мм больше предыдущего. По мере расширения места смятия используют несколько долот. Если при этом не получают положительных результатов, а место смятия протирается, то его фрезеруют грушевидными или колонными фрезерами, спускаемыми поочередно и поразмерно так, чтобы образовался свободный проход для пропуска шаблона под номинальный диаметр обсадной колонны. Образовавшийся дефект изолируют от возможного проникновения вод и осыпания породы.

Разбуривание цементных пробок, очистка колонны от цементной корки

Цементные пробки разбуривают роторным способом, турбобуром или забойным винтовым двигателем.

При разбуривании их роторным способом применяют пико-образные долота, а в интервале фильтра и в местах нарушения эксплуатационной колонны — пикообразные долота в ком-

210

бинации с райбером: долото разбуривает цементную корку, а райбер центрирует долото и оправляет колонну.

При разбуривании цементных мостов используют также секционные трубобуры и забойные винтовые двигатели Д1-54, Д-85 в сочетании с долотами соответствующих диаметров. Для промывки применяют техническую воду или буровой раствор.

Цементную корку со стенок эксплуатационной колонны очищают пикообразным или трехшарошечным долотом, грушевидными фрезерами, ступенчатыми фрезерами и скребками с режущими лезвиями, роторным или турбинным способом.

РЕМОНТНО-ИЗОЛЯЦИОННЫЕ РАБОТЫ

Ремонтно-изоляционные работы (РИР)—работы по перекрытию путей проникновения вод в эксплуатационный объект скважины и отключение от нее отдельных пластов и обводненных интервалов. РИР — одно из основных средств реализации мероприятий по увеличению степени извлечения нефти из пласта, охране недр, и окружающей среды.

Тампонажные материалы и технологические схемы цементных работ выбирают в зависимости от целей РИР, геолого-технических и гидротермальных условий в изолируемой зоне скважины.

Тампонирование скважин проводят в случаях, когда необходимо:

а) обеспечить изоляцию продуктивных объектов от вод;

б) создать цементный стакан на забое скважины или цементный мост в колонне;

в) перекрыть фильтр при переводе скважины на выше-или нижезалегающий горизонт;

г) создать цементные пояса в призабойной зоне скважины для надежной изоляции от высоконапорных чуждых нижних вод;

д) перекрыть дефекты в эксплуатационной колонне;

е) изолировать продуктивные горизонты друг от друга к от чуждых вод в интервале спуска эксплуатационной колонны или хвостовика при зарезке и бурении второго ствола;

ж) закрепить призабойную зону скважины с целью предотвращения или уменьшения пробкообразования.

Основное требование к технологии РИР— обеспечение закачки рабочих растворов изоляционного агента в скважину к продавливание в изолируемый интервал с сохранением их изолирующих свойств, т. е. предупреждение или ограничение до минимума дополнительного разбавления растворов. Это достигается прежде всего за счет исключения из технологии условий и операций, способствующих разбавлению рабочих растворов, а также в результате заполнения скважины однородной по> плотности жидкостью; применения рабочих растворов изоля-

14* 211

ционного реагента плотностью, большей, чем плотность жидкости, заполняющей скважину; использования разбуриваемых пакеров и др.

Тампонажные материалы

Цементы и другие вяжущие вещества, применяемые для тампонирования скважин, называются тампонажными материалами.

Тампонажный цемент — продукт, состоящий из смеси вяжущих веществ {портландцемента, шлака, извести, пластмасс и др.), минеральных (кварцевого песка, асбеста, глины, шлака и др.) или органических (отходов целлюлозного производства и др.) добавок, способствующих образованию после затворения водой или другой жидкостью раствора, затвердевающего в прочный цементный камень.

В зависимости от жидкости затворения различают следующие тампонажные растворы: водные, водно-эмульсионные (во-донефтяные), нефтецементные (дизельное топливо, предельный керосин, безводные нефти и др.), а по времени начала схватывания— быстро схватывающиеся со сроком схватывания менее 40 мин; ускоренно схватывающиеся (от 40 мин до 1 ч 20 мин), нормально схватывающиеся (от 1 ч 20 мин до 2 ч), медленно схватывающиеся (более 2 ч).

Для цементирования скважин используют различные сорта тампонажного портландцемента, показатели которых определяются техническими условиями.

Тампонажные цементы должны обладать: замедленным началом схватывания; ускоренным началом твердения с соответствующей этому моменту высокой прочностью; низкой проницаемостью после схватывания и твердения; большой текучестью; высокой плотностью.