Способ цементирования скважин

Способ цементирования скважин

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к цементированию скважин. Цель изобретения - повышение качества цементирования. Спускают в скважину обсадную колонну, закачивают и продавливают тампонажный раствор в заколонное пространство в интервал цементирования при предельно допустимых давлениях для обсадной колонны и пород стенок скважины. При этом продавку тампонажного раствора ведут с периодическими остановками с момента равновесия столбов тампонажного и бурового растворов. Продавку тампонажного раствора после каждой остановки возобновляют при давлении не более предельно допустимого давления, а суммарное время остановок и времени выполнения процесса закачки и продавки тампонажного раствора в скважинных условиях. Это позволяет процесс транспортировки тампонажного раствора искусственно удлинить во времени, сокращая тем самым период времени между окончанием цементирования и началом превращения раствора в камень. Это устраняет или сводит к минимуму отрицательные последствия процессов диффузии контракции, седиментации, эффекта зависания, доставляя тампонажный раствор в интервал цементирования в структурированном состоянии, исключающим образование каналов. 1 ил.

COOS СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

O% (11) щ) Е 21 В 33/13

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

flQ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4263018/24-03 (22) 17.06.87 (46) 30.11.90. Бкл. М- 44 (71) Туркменский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности

"ТуркменНИПИнефть" (72) В.И. Бедный и Г.А. Пахмурин (53) 622.245.42 (088.8) (56). Булатов А.И. Технология цементирования нефтяных и газовых скважин.

М.: Недра, 1973, с. 14.

Соловьев Е.M. Закачивание скважин. N. Недра, 1979, с. 138-145, 237-243, 250-258.

Авторское свидетельство СССР

9 1427058, кл. Е 21 В 33/14, 1986. (54) СПОСОБ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ СКВАЖИН (57) Изобретение относится к цементированию скважин. Цель изобретения— повышение качества цементирования.

В скважину спускают обсадную колонну, закачивают и продавливают тампонажный раствор в заколонное пространство в интервал цементирования при предельно допустимых давлениях для обИзобретение относится к строительству скважин, в частности к цементированию скважин.

Цель изобретения, — повышение ка чества цементирования.

На чертеже изображена кривая загустевания тампонажного раствора.

Способ цементирования включает спуск в скважину обсадной колонны, закачку и продавку тампонажного раст2 садной колонны и пород стенок скважины. При этом продавку тампонажного раствора ведут с периодическими остановками с момента равновесия столбов тампонажного и бурового растворов. Продавку тампонажного раствора после каждой остановки возобновляют при давлении не больше предельно допустимого давления, а суммарное время остановок и время выполнения процесса закачки и продавки тампонажного раствора не больше времени загустевания тампонажного раствора в скважинных условиях. Это позволяет искусственно удлинить во времени процесс транспортировки тампонажного раствора, сокращая тем самым период времени между окончанием цементирования и началом превращения раствора в камень. Это устраняет или сводит к минимуму отрицательные последствия процессов диффузии контракции, седиментации, эф кта.зависания, доставляя тампонажный раствор в интервал цементирования в структурированном состоянии, исключающем образование каналов. 1 ил. вора в заколонное пространство винтервал цементирования при предельно допустимых давлечиях для обсадной колонны и пород стенок скважины, выполнение остановок, которые выполняют с момента равновесия столбов тампонажного и бурового растворов, при этом продавку тампонажного раствора после каждой остановки возоб- новляют при давлении не более пре1609965 дельно допустимого давления, суммарн е время остановок и время выполнения процесса закачки и продавки тампонажного раствора не больше времеHft загустевания тампонажного раствор в скважинных условиях .

Кратковременное (на 5-30 мин) п екращение движения тампонажного р створа обеспечивает отделение своб дной жидкости эатворения и ее сос10 р оточение в присводовой части стенк скважины, а последующая фильтрация з пределы ствола скважины сопровожд ется процессом структурообразовая. При последующем движении раство15 р устраняется эффект зависания и р зрушаются сформировавшиеся каналы.

Продолжительность остановок и их к личество определяют следующим обр зом.

Испытуемый раствор помещают в монс стометр и определяют время его заг стевания в условиях моделирования режима транспортировки и воздействия температуры и давления.

На чертеже приведена кривая загустевания тампонажного раствора.

Участок 1 соответствует времени транспортировки тампонажного раство" р а в положение равновесия- столбов растворов в скважине. (времени от вкачала эатворения до первой остановки) .

Участки 2,4,6,8 соответствуют ремени прекращения вращения стака 1а консистометра (времени прекращения движения раствора в скважине

При его транспортировке в интервал цеиентирования).

Участки 3, 5, 7, 9 соответствуют 40 времени вращения стакана консистоиетра (времени продавки раствора после соответствующей остановки).

Количество и продолжительность остановок назначается на.основании 45 анализа кривой загустевания, полученйой с учетом моделирования режима транспортировки раствора и воздейстВия температуры и давления.

Предельно допустимое для данной 50 скважины давление при продавке не должно превышать давление опрессовки труб и давление гидроразрыва пластов.

Принципиальное отличие предлагаемого способа цементирования скважин от известных заключается в том, что появляется возможность воздействовать на процессы седиментацки и суффозии, прерывать их развитие, устранять эффект зависания, доставлять тампонажный раствор в интервал цементирования в структурированном состоянии, т, е. в состоянии, при котором исключается образование каналов.

Пример, Требуется выполнить цементирование обсадной колонны диаметром 245 мм в скважине глубиной

2000 м с подъемом тампонажного раствора до устья. Пластовое давление

32 МПа. Температура на забое Т = о

= 64 С. Плотность бурового раствора

1 — 1500 кг/мэ, плотность тампонажного раствора = 1800 кг/м 5, Объем тампонажного раствора = 47,5 м, объем продавочной жидкости Q и

= 80 м . Уровень тампонажного раствора для условия равновесия находится на глубине 1280 м от устья скважины, чем соответствует объем продавочной жидкости 48,7 м . Процесс цементирования выполняется шестью цементировочными агрегатами, которые обеспечивают производительность до условия равновесия 30 л/с, а на заключительной стадии продавки — 520 л/с.

Время, необходимое для закачки

47,5 м тампонажного раствора и

48,7 м продавочной жидкости до положения равновесия столбов тампонажного и бурового растворов, составит (47,5 + 48,7) : 0,03 = 53 мин 26 с.

Расчетное время цементирования

Т = 92 мин. Тогда расчетное время начала зат устевания тампонажного раствора T> = Т . 0,75 = 92: 0,75 = — 1 23 мин.

Суммарное время остановок:

Т =Т -Тц,= 123-92 =31 мин.

Предварительно назначаем три остановки по 10 мин каждая.

Объем тамн раствора, находящегося в трубах в положении равновесия, равен 80-48,7=31,3 м .

После первой остановки следуе закачать 16 м с производительностью

20 л/с, после второй остановки—

8 м с производительностью 15 л/с, после третьей остановки — весь остаток 31,3-(16+8) = 7,3 м с производительностью 10 л/с.

Время, необходимое для продавки раствора после первой остановки, 16:0,02 = 13 мин 20 с, после второй остановки — 8:0,015 = 9 мин, после третьей остановки - 7,3 : 0,01

12 мин 10 с.

1609965 вого растворов на момент, когда тампонажный раствор поднят до устья, Р р 1, 1 (Р„„О 1 /).„ Н) где Р = 320 кгс/см — пластовоепп давление на забое; к — 1, 0 — плотность жидкости затвор ения;

Н = 2000 м — глубина забоя;

1 оп 1, 1 (320 — О,! x1, 0r 2000) = — 132 кгс/см2;

Р = 0,1(() - () )Н;

53 мин 26 с + 13 мин 20 с + 30

9 мин + 12 мин = 87 мин 46 с.

С учетом остановок процесс цементирования будет длиться

87 мин 46 с + 10 минх3 = 117 мин Формула изобретения

46 с.

Рр = Poo +hP, ир оп

50 максимальное давление продавки тампонажного раствора; давление опрессовки колон55 ны в скважине; разность давлений, возникающая за счет разности плотностей тампонажного и буро е Рир

Роп

ДР

P ежим раб оты консистометра при определении времени загустевания там-, понажного раствора с остановками сл едующий. 5, Время вращения стакана консистометра до первой остановки 53 мин 26 с, после первой — 13 мин 20 с, после второй — 9 мин, после третьей—

12 мин. Время вращения после каждой 10 последующей остановки до получения загустевания 5 мин. Продолжительность каждой остановки 10 мин.

При испытании тампонажного раствора в консистометре в заданном дина- 15 мическом режиме и условиях воздействия температуры 64еC и давления

32 МПа получена диаграмма, приведенная на чертеже. Время загустевания составило 2 ч 10 мин с учетом четырех остановок по 10 мин каждая.

На основании полученной диаграммы окончательно назначаем три остановки по 10 мнн каждая. Окончательное машинное время, необходимое на транспортировку тампонажного раствора в интервал цементирования, составит

В процессе выполнения способа время остановок количество продавочной жидкости, закачиваемой в каждый прием, скорость закачивания следует корректировать с учетом изменения гидросопротивлений в процессе продавки.

Определим максимальное давление продавки тампонажного раствора, исходя из условия опрессовки колонны. где и = 1800 кг/м — плотность тампо Ц кажного раствора.; р = 1500 кг/м — плотность бурового раствора;

$ P = О, 1 (1800-1500) 2000 ° 10

= 60 кгс/см, P „= 132 + 60 = 192 кгс/cMr.

Полученная величина давления является контрольной по условиям опрессовки колонны. Давление гидроразрыва, определенное по формуле Гаврилкевича, для принятых условий составляет Р,.р = 417,2 атм.

Технико-экономический эффект от использования способа цементирова-, ния получен за счет ликвидации факторов, вызывающих осложнения при цементировании обсадных колонн в скважинах.

Способ цементирования скважин, включающий спуск в скважину обсадной колонны, закачку и продавку тампонажного раствора в эаколонное пространство в интервал цементирования при предельно допустимых давлениях для обсадной колонны и пород стенок скважины, выполнение остановок, отличающийся тем, что, с целью повышения качества цементирования остановки выполняют с момента равновесия столбов тампонажного и бурового растворов, причем продавку тампонажного раствора после каждой остановки возобновляют при давлении не более предельно допустимого давления, а суммарное время остановок и времени выполнения процес1 са закачки и продавки тампонажного раствора не более времени загустевания тампонажного раствора в скважинных, условиях.

1609965

100 720

8рею, вк

Составитель Е. Молчанова

Редактор А. Маковская Техред Л.Олийнык Корректор Т. Малец

Заказ 3713 Тираж 472 Подписное фНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Йроизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101