Способ цементирования скважин

Способ цементирования скважин

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин. Цель - предотвращение проникновения флюида в затрубное пространство за счет закупорки флюидопроявляющего пласта дисперсной фазой неотвердеющей суспензии В скважину последовательно закачивают тампонажный раствор и нетвердеющую суспензию и доставляют их в затрубное пространство выше кровли флюидопроявляющого пласта В качестве нетвердеющей суспензии используют суспензию пониженной седиментационной устойчивости с временем оседания дисперсной фазы меньше времени схватывания тампонажного раствора. При этом плотность суспензии 1800 3000 кг/м . В качестве нетвердеющей суспензии м.б. использована буферная жидкость В качестве утяжелителя могут быть использованы барит, гематит, соединения свинца 1 табл СП С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Е 21 В 33/13

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4228422/03 (22) 13.04.87 (46) 30.05.91. Бюл. N 20 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт по креплению скважин и буровым растворам (72) В,Н.Баринов, В.И.Матыцын и M.Н.Мокроносов (53) 622.245.42 (088,8) (56) Дюков Л.М. и др. Бурение газовых и газоконденсатных скважин. М.; Недра, 1979, с.127-129.

Измайлов Л.Б. О повреждениях обсадных колонн в скважинах. — Труды СевКавНИИ, вып.1, М.: Недра, 1975, с,106-107. (54) СПОСОБ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ СКВАЖИН (57) Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин. Цель — предотвраИзобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, к цементированию обсадных колонн при наличиии газопроявляющих пластов.

Цель изобретения — предотвращение проникновения флюида в затрубное пространство за счет закупорки флюидопроявляющего пласта дисперсной фазой нетвердеющей суспензии.

Способ цементирования скважин осуществляют следующим образом.

Закачивают в скважину последовательно твердеющий тампонажный раствор и нетвердеющую суспенэию таким образом, чтобы указанная суспензия была размещена выше кровли флюидопроявляющего пласта. При этом нетвердеющая суспензия должна обладать пониженной седимента„„5U„„1652508 Al щение проникновения флюида в затрубное пространство за счет закупорки флюидопроявляющего пласта дисперсной фазой неотвердеющей суспензии. В скважину последовательно закачивают тампонажный раствор и нетвердеющую суспензию и доставляют их в затрубное пространство выше кровли флюидопроявляющего пласта. В качестве нетвердеющей суспензии используют суспензию пониженной седиментационной устойчивости с временем оседания дисперсной фазы меньше времени схватывания тампонажного раствора.

При этом плотность суспензии 1800-3000 кг/м . В качестве нетвердеющей суспензии з м.б. использована буферная жидкость. В качестве утяжелителя могут быть использованы барит, гематит, соединения свинца.

1 табл. ционной устойчивостью и имеет время оседания дисперсной фазы меньше времени схватывания тампонажного раствора при плотности 1800 — 3000 кгlм . Происходит выЭ падение частиц дисперсной фазы в осадок под действием сил гравитации и закупорка флюидопроявляющего пласта до момента, соответствующего началу снижения гидростатического давления столба тампонажного раствора в процессе времени ожидания затвердевания цемента (ОЗЦ). Таким образом предотвращаются флюидопроявления, вызываемые образованием каналов в тампонажном камне в процессе цементирования.

В качестве нетвердеющей суспензии может быть использована буферная жидкость. В качестве утяжелителя могут быть

1652508 использованы барит, гематит, соединения

1 свинца.

В таблице приведены свойства суспензий с различным утяжелителем в сравнении со свойствами тампонажного раствора. 5

Высокая плотность буферной жидкости (1800 — 3000 кг/M ) и ее повышенная седиментационная неустойчивсть обеспечивает турбулентный режим ее течения в скважине, что улучшает вытеснение бурового рас- 10 твора из затрубного пространства при цементировании.

Последовательность выполнения способа.

Рассчитывают объем q одного погонно- 15 го метра эатрубного пространства скважины выше флюидопроявляющего пласта.

Определяют потребный объем V6® буферной жидкости повышенной седиментационной неустойчивости, который в зависимости 20 от используемой дисперсной среды (барита. гематита, нерастворимых солей окиси свинца и др) будет не менее (60 — 100) q, м . Рассчитывают объем V< кольцевого пространства скважины в интервале от про- 25 ектной высоты подъема цементного раствора до расчетной глубины нахождения верхнего уровня столба буферной жидкости. Рассчитывают объем Чг кольцевого пространства скважины от башмака обсад- 30 ной колонны до расчетной глубины нахождения нижнего уровня столба буферной жидкости, Рассчитывают внутренний объем

Чз обсадной колонны от башмака до упора кольца. Закачивают в скважину последова- 35 тельно цементный раствор объемом V>, буферную жидкость повышенной неустойчивости в объеме Чвк, цементный раствор в объеме (Ч2+Чз).

Доставляют весь закачанный объем в 40 кольцевое пространство, причем буфеоную жидкость плотностью 1800 — 3000 кг/м располагают над пластом, потенциально склОнном к флюидопроявлению, Скважину оставляют в покое на время, 45 необходимое для затвердевания цемента. В это время дисперсная среда (например частицы барита, гаматита, нерастворимых солей свинца и др.) под действием сил гравитации выпадает иэ буферной жидко- 50 сти и закупоривает флюидопроявляющий пласт, делая затрубное пространство непроницаемым для пластового флюида, Пример 1, Скважина глубиной 600 м и диаметром 245 мм обсажена до глубины 55

200 м кондуктором диаметром 324 мм. Флю-. идосодержащий пласт находится на глубине 220-250 м, т .е. 20 — 50 м ниже башмака кондуктора. Объем 1 пог.м эатрубного пространства q=0,0236 м /м.

Для получения буферной жидкости 1 м з плотностью 2500 кгlм понадобится 200 кг з барита и 200-300 л дисперсионной среды.

В этом случае потребуется Чвж — 2,4 м

3 буферной жидкости для размещения ее в затрубное пространство по высоте 100 м: для приготовления ее потребуется 4800 кг барита и 480 — 720 л дисперсионной среды.

Рассчитаем объем затрубного пространства V> от устья скважины до верхнего уровня столба буферной жидкости в кольцевом пространстве

Ч)=150м 0,0236 м /м = 3,54 м

В зависимости от проекта скважины этот объем может быть представлен как тампонажным раствором, так и буровым раствором.

Рассчитаем объем затрубного пространства Vz от нижнего уровня столба буферной жидкости в затрубном пространстве до башмака обсадной колонны

V2=350 м 0,0236 м /м = 8,26 м .

Объем Vz представлен тампонажным раствором, Рассчитаем внутренний объем обсадной колонны Чэ от башмака до упорного кольца, учитывая, что последний расположен на 20 м выше башмака

Чэ=-20 м 0,0484 с /м=0.97 м .

Объем Чэ представлен тампонажным раствором.

Таким образом, после последовательной закачки в скваижну указанных выше обьемов(Ч, Чь, Vg и Чз, размещают буферную жидкость в кровле флюидосодержащего пласта, который находится на глубине

250 м, В процессе ОЗЦ твердые частицы дисперсионной среды выпадают иэ буферной жидкости, образуя слой осадка, который блокирует и закупоривает флюидосодержащий. пласт на глубине 250 м.

Пример 2, Для получения буферной жидкости 1 м плотностью 1800 кг/м понадобится 1100 кг барита и 600 л дисперсионной среды.

Пример 3, Для получения буферной жидкости 1 м плотностью 3000 кгlм пона3 добится более 2000 кг гематита и 300 — 350 л дисперсионной среды, Буферную жидкость можно расположить как в открытом стволе, так и в обсаженной части эатрубного пространства.

Способ цементирования скважин целесообразно применять в пластах, потенциально склонных к газопроявлению, но не имеющих промышленных запасов, что обеспечит сокращение простоя скважин вследствие некачественного разобщения пластов и охрану недр и окружающей среды.

1652508

Формула изобретения

Способ цементирования скважин, включающий последовательную закачку твердеющего тампонажного раствора и нетвердеющей суспенэии и доставку их в затрубное пространство выше. кровли флюидопроявляющего пласта, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью предотвращения проникновения флюида в затрубное проВремя оседания утяжелителя иэ буферной жидкости и реологические свойства ее в сравнении с временем ОЗЦ тампонажного раствора

В емя начала В

Наименование раствора

Предельное динамическое напряжение сдига, МПа

Пластическая вязкость, сПз

Время осаждения (при высоте столба 100 м), час.

P схватывания,ч ремя окончания схватывания, ч

13

38

67

125

13

29

39

14,2

7,5

2,7

* Может менятся в зависимости от тонины помола утяжелителя

**Плотность 1500-2000 обеспечивается баритом; плотность 2000-2500 обеспечивается гематитом; 2500 — 3500 нерастворимые соли свинца и др.

Составитель Л.Бестужева

Техред М.Моргентал Корректор Л.Бескид

Редактор В.Ковтун

Заказ 1753 Тираж 367 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по.изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Тампонажный раствор

Буферная (седиментирующая) жидклсть с

p33ltичной

ПЛОТНОстью**, кг/м

3000 странство за счет закупорки флюидопроявляющего пласта дисперсной фазой нетвердеющей суспенэии, в качестве нетвердеющей суспенэии используют сус5 пензию пониженной седиментационной устойчивости с временем оседания дисперсной фазы меньше времени схватывания тампонажного раствора, причем плотность суспензии 1800 — 3000 кгlм .