Способ технического контроля состояния крепи скважины в процессе ее эксплуатации
Владельцы патента RU 2249095:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет (RU)
Изобретение относится к эксплуатации нефтяных, газовых и гидрогеологических скважин и может быть использовано при контроле за техническим состоянием крепи скважины. Обеспечивает повышение информативности и возможности прогнозирования процессов, протекающих в тампонажном материале. Сущность изобретения: технически контролируют состояние крепи скважины в процессе ее эксплуатации путем оценки состояния цементного кольца в заколонном пространстве со временем. Согласно изобретению отбирают керн тампонажного материала из скважины. Изготавливают образцы из керна. По ним определяют прочность и газопроницаемость тампонажного материала. Изготавливают шлифы с контактных участков тампонажного материала с обсадной колонной и породой, а также с середины тампонажного материала. Проводят микроструктурный анализ шлифов с наблюдением процессов гидратации, новообразований, гелеобразования, изменения пористости и трещиноватости. Из полученных данных отобранного керна тампонажного материала определяют техническое состояние скважины и планируемый срок ее службы. Моделируют процессы, проходящие в скважине, в лабораторных условиях по эталонным образцам, по результатам которых оценивают состояние тампонажного материала в пространстве за обсадной колонной во времени. 4 ил.
Изобретение относится к эксплуатации нефтяных и газовых скважин и может быть использовано при контроле за техническим состоянием крепи скважины на нефтяных и газовых месторождениях, а также месторождениях рудных полезных ископаемых и гидрогеологических скважин.
Известен способ контроля химической обработки продуктивного пласта, включающий отбор керна, изготовление образцов керна, прокачку через образцы керна химических реагентов различной концентрации и различные промежутки времени, изготовление шлифов из образцов керна и определение оптимальной концентрации химических реагентов и последующую обработку пласта оптимальной концентрацией химреагента и соответствующим ей режимом прокачки. [Кравцов В.М. и др. Крепление высокотемпературных скважин в коррозионно-активных средах. М.: Недра, 1968, с.147-148.]
Для данного способа характерна низкая информативность, обусловленная узкой областью применения.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению относится способ контроля состояния крепи скважины, описанный в патенте РФ №2102597 (Б.И. №2, 1998 г.), включающий оценку состояния цементного кольца в заколонном пространстве со временем.
К недостатком данного способа относится сложность определения технического состояния скважин и срока их службы и недостаточная информативность
Техническим результатом является повышение информативности и возможности прогнозирования процессов, протекающих в тампонажном материале и на контактном слое скважина - тампонажный материал-порода.
Технический результат достигается тем, что в способе, включающем отбор керна тампонажного материала, изготовление образцов из отобранного керна и эталонных образцов в лабораторных условиях, определение механических свойств, изготовление шлифов и проведение микроструктурного анализа, отбирают керн тампонажного материала из скважины, изготавливают образцы из керна, определяют по ним прочность и газопроницаемость тампонажного материала, изготавливают шлифы с контактных участков тампонажного материала с обсадной колонной и породой, а также с середины тампонажного материала, проводят микроструктурный анализ шлифов с наблюдением процессов гидратации, новообразований, гелеобразования, изменения пористости и трещиноватости, из полученных данных отобранного керна тампонажного материала определяют техническое состояние скважины и планируемый срок ее службы, при этом моделируют процессы, проходящие в скважине, в лабораторных условиях по эталонным образцам, по результатам которых оценивают состояние тампонажного материала в пространстве за обсадной колонной во времени.
Сущность способа заключается в том, что в процессе эксплуатации скважины производится отбор тампонажного кернового материала и/ли изготовление кернового материала в лаборатории в условиях, с моделированием процессов, происходящих в скважине, изготовление исследуемого образца, его исследование на механические характеристики (прочность при сжатии, абсолютную и фазовую газопроницаемость), изготовление из него не менее 3 прозрачных двусторонне полированных шлифов (два с пограничных участков и один из середины кернового материала), изготовление при термобарических условиях, приближенных к пластовым эталонных образцов, и изготовление из них двусторонне полированных шлифов-эталонов. Микроструктурные исследования на механические характеристики полученных образцов и шлифов. По результатам исследования можно судить не только о процессах, происходящих с тампонажным материалом со временем и под воздействием коррозионно-активной среды как на контактном слое:
обсадной трубе - тампонажный материал - порода пласта, так и в самом тампонажном материале, а также планировать сроки службы скважины и ее межремонтные периоды. Пример выполнения способа:
Способ контроля состояния крепи скважины в процессе ее эксплуатации осуществляется следующим образом: производят отбор кернового материала из скважины, изготавливают стандартные цилиндрические испытуемые образцы, рассчитанные на стандартный кернодержатель. Определяют прочность на сжатие, абсолютную и фазовую проницаемость. После этого производится варка образцов в оптически прозрачном материале (пихтовый бальзам) и изготовление не менее 3 прозрачных двусторонне полированных шлифов. Далее производится подготовка к исследованию эталонных образцов. Они готовятся из того же состава, что и испытуемый в термобарических условиях, приближенных к пластовым. Затем производятся работы и исследования с испытуемыми образцами и шлифами.
В состав тампонажного материала входят следующие компоненты: ПЦТ-100+0,5%ОЕЦ+5%ЩСПК. Водоцементное отношение составляет 0,5. Из данного состава были изготовлены эталонные образцы, а также был отобран образец тампонажного материала, подвергшийся сероводородной коррозии и процессу гидратации во времени. Из полученных эталонных и исследуемых образцов были изготовлены шлифы, они были проанализированы и описаны при наблюдении под микроскопом “Термопан” при 100-кратном увеличении в проходящем поляризованном и отраженном свете. В прозрачных двусторонне полированных шлифах можно рассмотреть распределение и взаимосвязь составляющих шлифа, отдельные кристаллы основного вещества и новообразований, определить их размеры, оценить пористость, трещиноватость, объемную плотность открытых трещин, состояние поверхности. Способ иллюстрируется фиг.1-4. На фиг.1 приведена микрофотография шлифа эталонного образца тампонажного материала. Это тонкозернистая масса, состоящая из кристаллов неопределенной формы, склонных к образованию скоплений, видны участки с размытой структурой, переходящие в микрозернистую массу, включающие осколки кристаллов, поляризующих в скрещенных николях. На фото 2 приведена микрофотография шлифа испытуемого образца тампонажного материала, подвергшейся временному воздействию и воздействию коррозионно-активных сред. Видны продукты гидратации, которые образуют конгломератные скопления - пластинчатые гидроалюминаты кальция, игольчатые и кубические кристаллы гидратов, а также тонкозернистая масса, состоящая из гелеобразной составляющей и кристалликов очень мелких размеров. Петрофизические исследования процессов гидратации, происходящих в тампонажном камне, отмечает присутствие в шлифах сферолитовых образований и гелеобразной массы, характерной для АI(ОН)3.
В проходящем свете при скрещенных николях и отраженном свете представлены испытуемые шлифы образцов на фиг.3,4. В них наблюдается выпадение новообразований сульфатов - гипс, ангидрит. На фиг.3 отчетливо видны кристаллы СаSO4 с характерными оптическими признаками (обведены кружками).
Как следует из приведенных микрофотографий шлифов, достаточно отчетливо можно наблюдать такие процессы, как гидратация, выпадение новообразований, гелеобразование, изменение пористости и трещиноватости тампонажного материала. В связи с этим число задач, касающихся оценки состояния крепи скважины и влияния на сроки службы различных факторов при помощи предлагаемого способа, может быть значительно расширено, способ определяет данные о техническом состоянии как эксплуатационной колонны в целом, так и о качестве, состоянии тампонажного материала и дает возможность прогнозировать сроки службы скважины.
Способ технического контроля состояния крепи скважины в процессе ее эксплуатации, включающий оценку состояния цементного кольца в заколонном пространстве со временем, отличающийся тем, что отбирают керн тампонажного материала из скважины, изготавливают образцы из керна, определяют по ним прочность и газопроницаемость тампонажного материала, изготавливают шлифы с контактных участков тампонажного материала с обсадной колонной и породой, а также с середины тампонажного материала, проводят микроструктурный анализ шлифов с наблюдением процессов гидратации, новообразований, гелеобразования, изменения пористости и трещиноватости, из полученных данных отобранного керна тампонажного материала определяют техническое состояние скважины и планируемый срок ее службы, при этом моделируют процессы, проходящие в скважине, в лабораторных условиях по эталонным образцам, по результатам которых оценивают состояние тампонажного материала в пространстве за обсадной колонной во времени.
