Способ цементирования скважин Советский патент 1985 года по МПК E21B33/13 E21B33/14 

Изобретение относится к горной промышленности, а точнее к нефтегазодобывающей, и может быть использовано при креплении буровых скважин обсадными колоннами.

Известен способ цементирования скважин, включающий закачивание тампонажного раствора насосами в спущенную скважину обсадную колонну и продавливание его в кольцевое пространство между колонной и стенками скважины через нижний конец колонны 1.

Недостаток известного способа заключается в низком качестве цементирования.

Наиболее близким к предлагаемому является способ цементирования скважин, включающий закачку в обсадную колонну буферной жидкости и тампонажного раствора, продавливание последних в кольцевое пространство между обсадной колонной и скважиной со средней скоростью восходящего потока и одновременное расхаживание колонны вдоль оси скважины 2.

Недостатком способов цементирования скважин является недостаточно высокая изолирующая способность продавленного в кольцевое пространство скважины столба тампонажного раствора и образующегося из него камня. Этот недостаток вызван тем, что в процессе расхаживания обсадной колонны при ходе ее вверх скорость восходящего потока тампонажного раствора в кольцевом пространстве скважины снижается, поток движется в ламинарном или переходном режиме , полнота вытеснения бурового раствора уменьшается, однородность тампонажного раствора ухудшается, а проницаемость его увеличивается.

Цель изобретения - повышение качества цементирования скважин за счет исключения фильтрации газа через столб твердеющего тампонажного раствора.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу цементирования скважин, включающему закачку в обсадную колонну насосами буферной жидкости и тампонажного раствора, продавливание последних в кольцевое пространство между обсадной колонной и скважиной со средней скоростью восходящего потока и одновременное расхаживание колонны вдоль оси скважины, предварительно определяют потенциальную длину пути фильтрации газа через столб твердеющего тампонажного раствора, а длину хода расхаживания обсадной колонны выбирают, а затем выдерживают в процессе цементирования в зависимости от потенциальной длины пути фильтрации газа и соотношения скорости восходящего потока и скорости хода вниз обсадной колонны при расхаживании согласно следующему соотнощению: « .,

где Кр-коэффициент расхаживания, учитывающий вытеснение из скважины жидкости при ходе обсадной колонны вниз и увлечение жидкости внешней поверхностью труб;

Нр-длина хода расхаживания обсадной колонны, м;

- длина пути фильтрации газа через проницаемый тампонажный камень, м;

0 - скорость восходящего потока, м/с;

VH - скорость хода вниз обсадной колонны, м/с.

Цементирование скважин осуществляют , следующим образом.

На внешней поверхности обсадных труб предварительно монтируют заколонную оснастку: скребки, центраторы, турбулизаторы, и др. Привинчивают снизу к первой трубе бащмак, устанавливают над ней обратный клапан, собирают на резьбе или сварке в колонну и спускают последнюю на проектную глубину. Промывают скважину буровым раствором, прокачивая его сверху

5 через колонну насосами. Затем последовательно закачивают в колонну буферную жидкость и тампонажный раствор, разделяя последний с двух сторон цементировочными разделительными пробками, и продавливают столб жидкостей через колонну в кольцевое

0 пространство скважины продавочной жидкостью, в качестве которой обычно используют буровой раствор. При этом поддерживают скорость восходящего потока в кольцевом пространстве.

Перед выходом буферной жидкости из колонны в кольцевое пространство приступают к расхаживанию. обсадной колонны, выдерживая скорости хода UB и вниз UH , выбранные из условия недопущения осложнений.

Рабочую длину хода расхаживания колонны Нр выбирают и поддерживают в зависимости от параметров согласно соотношению.

По мере подъема столба тампонажного раствора за колонной скорость хода вниз

5 UH .В процессе расхаживания колонны уменьшают, чтобы не допустить гидроразрыва пластов, расположенных в пределах высоты подъема. Одновременно корректируют и длину хода Нр согласно условию. Допускается не изменять рабочую длину хода расхаживания.

После вытеснения в кольцевое пространство 80-90% объема тампонажного раствора расхаживание колонны прекращают. Цементирование заканчивается остановкой

5 насосов, когда весь тампонажный раствор выдавлен из колонны в кольцевое пространство, при этом верхняя разделительная пробка садится на упорное кольцо и резкое повышение давления в системе служит сигналом об окончании процесса цементирования.

Пример. Обсадная колонны диаметром Дт 168 мм спущена в скважину диаметром Дс 216 мм на глубину 3000 м. Плотности бурового и тампонажного растворов соответственно 1500 и 1800 кг/м.

На глубинах (м) пластовые давления в скважину составляют , МПа: 300 - 2900 м - 2,0; 2850 - 2750 м - 31,5; 2750 - 2600 м - 2600 - 2500 м - 33,5.

В интервале глубин 2850 - 2750 м находится пласт, склонный к г ухроразрыву и поглощению жидкости.

В интервале глубин 2900 - 2850 м м-аксимально возможный перепад пластовых давлений 9,5 МПа.

Газопроницаемость цементного камня, оцененная в лабораторных условиях на образце длиной о6 3 см при перепаде давления ДР2 1,5 МПа (15 кгс/см)., характеризуется скоростью фильтрацииУ. 3 см/сВремя максимальной интенсификации процесса контракции цементного камня составляет TK 36 ч.

Вязкость воздуха р..и газа можно принять одинаковыми. При.перепаде давлений PI- 9,5 МПа получаем 30,5 м. С учетом кавернозности ствола скважины коэффициент .составляет 1,5.

Цементирование спущенной колонны по предлагаемому способу производится следующим образом.

Закачивание в обсадную колонну буферной жидкости и тампонажного раствора производят на обычных режимах работы, соответствующих геолого-техническим условиям в скважине. Расхаживание обсадной колонны при этом допускается, но не является обязательным.

С целью недопущения гидроразрыва пластов (при различной высоте подъема цементного раствора за колонной) назначают и выдерживают определенные параметры режима продавки и расхаживания при дальнейщем проведении процесса.

В таблице приведены поинтервальные данные по цементированию скважин для предлагаемого способа и прототипа.

СПОСОБ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ СКВАЖИН, включающий закачку в обсадную колонну насосами буферной жидкости и тампонажного раствора, продавливание последних в кольцевое пространство между обсадной колонной и скважиной со средней скоростью восходящего потока и одновременное расхаживание колонны вдоль оси скважины, отличающийся тем, что, с целью повышения качества цементирования скважин за счет исключения фильтрации газа через столб твердеющего тампонажного растЮЕсоюааля «ч ПАТЕНТНО- 1 ТЕХЯИЧЕМАЙ SIMiOTBKA. вора, предварительно определяют потенциальную длину пути фильтрации газа через столб твердеющего тампонажного раствора, а длину хода расхаживания обсадной колонны выбирают, а затем .выдерживают в процессе цементирования в зависимости от потенциальной длины пути фильтрации газа и соотнощения скорости восходящего потока и скорости хода вниз обсадной колонны при расхаживании согласно следующему соотнощению; Нр „ +КР где Кр коэффициент расхаживания, учитывающий вытеснение из скважины жидкости при ходе обсадной колонны вниз и увлечение жидкости внешней поверхностью труб; Нр -длина хода расхаживания обсадной колонны, м; Рф-длина пути фильтрации газа через проницаемый тампонажный камень, м; Vo - скорость восходящего потока, м/с; VH - скорость хода вниз обсадной колонны, м/с. оо

Коэффициент расхаживания Кр во всех случаях равен 1,5. Нпр.,р .т- длина хода расхаживания, назначаемая согласно прототипу; Нр.- допустимая минимальная длина хода расхаживания, назначаемая по предлагаемому способу и обеспечивающая качественное разобшение пластов при цементировании.

Оценивая значение Нр,.. следует иметь в виду, что качественный результат цементирования обеспечивается при условии Нр.Нр., когда в затрубном пространстве высота столба чистого цементного раствора, не смешавщегося с буровым, превыщает по величине длину возможного пути фильтрации газа 1р, Это условие обязательно, так как при ходе вверх расхаживаемой колонны качество вытеснения и замещениябурового раствора тампонажным в значительной мере ухудщается и изоляционные свойства

образующегося в это время столба тампонажного раствора (а позже и камня) не обеспечивают разобщение пластов, что является причиной возникновения межпластовых перетоков флюидов.

Анализ табличных данных по цементированию наиболее ответственных интервалов, прилегающих к продуктивной зоне, показывает, что при цементировании скважины с применением традиционного способа расхаживания при длине хода Нпр..р.(по прототипу) два из рассмотренных интервала будут зацементированы некачественно. Применение предлагаемого способа во всех случаях обеспечит получение положительного результата.

Высокая техника-экономическая эффективность предлагаемого способа цементирования скважин обеспечивается тем, что для

.1134700j

9О

его применения не требуется дополнитель-странстве скважины исключает необходиных затрат, а повышение изоляционной спо-мость остановки эксплуатирующейся сквасобности тамлонажного раствора и обра-жины для проведения повторного цементизующегося из него камня в кольцевом про-рования.