Способ определения высоты подъема цементного раствора в заколонном пространстве скважины Советский патент 1985 года по МПК E21B33/13 

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин и процес су их крепления, а именно к области цементирования обсадных колонн. Цель изобретения - повьшение эффективности определения высоты подъ ема цементного раствора путем учета фильтрационных свойств цементного раствора. В предлагаемом способе интервал заполнения рассчитывают из условия создания непроницаемой перемычки, в сота которой определяется начальным градиентом фильтрации тампонажного раствора, измеренного в момент поло вины времени начала его схватывания. Это время выбрано потому, что оно ориентировочно соответствует моменту падения давления столба тампонажного раствора до гидростати ческого, когда создаются наиболее благоприятные условия для образования флюидопроводящих каналов.т.е. возникает максимальный перепад давл ния между пластами при еще неустойчивой структуре тампонажного раство Способ осуществляют следующим об разом. Перед цементированием обсадных колонн в скважинах определяют необходимый объем цементного раствора для заполнения расчетного интервала скважины. ,Тля этого приготовляют порцию цементного раствора из цемента, который намечают к использованию. В лабораторных условиях опре деляют в ней снижение гидростатичес кого давления до гидростатического давления жидкости затворения. Существуют установки и методы, позволяющие определить время падения давления столба тампонажного ра твора до гидростатического в лабораторных условиях, Анализ кривых падения давле«ия тампонажного раствора (измерение давления и температуры в зацементированной части заколонного пространства скважины), записанных с п мощью скважинных приборов, позволяет установить закономерность, показывающую, что время падения давлени столба тампонажного раствора до гид ростатического всегда меньше начала схватывания тампонажного раств ра и ориентировочно соответствует его половине. -ii2 После падения давления тампонажного раствора до гидростатического при наличии аномальности пластового давления могут создаваться условия для фильтрации пластового флюида через структуру тампонажного раствора. При этом, очевидно, первоначально пластовый флюид вытесняет по поррвым каналам жидкость затворения.тампонажного раствора. Во всех случаях (также и при измерении начального градиента фильтрации) речь идет о фильтрации жидкости (газа) через структуру тапонажного раствора. С помощью известной установки для измерения начального градиента фильтрации тампонажного раствора измеряют давление, при котором начинается фильтрация жидкости через поровое пространство формирующейся структуры тампонажного раствора. Процесс . измерения производится непрерывно (автоматически) с момента заливки тампонажного раствора в установку и определяется начальный градиент фильтрации для любого момента заданного промежутка времени. Для расчета минимально необходимого интервала заполнения тампонажным раствором затрубного пространства скважины используются значения начального градиента филг трации в момент половины времени начала схватывания раствора. Начальный градиент определяется следующим образом. Измеряют максимальные значения давления , . соответствующие началу фильтрации поровой жидкости в направлении снизу вверх через исследуемую пробу тампонажного раствора, и минимальные наоборот. Первая величина есть сумма порового давления и давления, обусловленного сопротивлением порового пространства, т.е. . ; а вторая - разность этих величин. Рин-Рр- оЬ, где Pf, - поровое давление. Па , ti - высота исследуемой пробы раствора, м. Из этих формул получают начальньй градиент фильтрации

Разность давлений фильтрации и инфильтрации, отнесенная к удвоенной длине фильтрации, дает максимальное значение начального градиента фильтрации для измеряемого промежутка времени. У

Затем используя информацию о величинах пластовых давлений и глубинах залегания пластов, по формуле, приведенной вьпие, определяют необходимый интервал заполнения заколоя:ного пространства цементным раствором .

Пример.

Р, 24-10 Па; Р2 1-10 Па; 2300 м; Jos2000 Па/м-, ,81 м/с i Яж.З кг/м. Следовательно, Н 668,5 м.

Таким образом, в рассматриваемом периоде флюидопроявления по зацементированному заколонному пространству скважины предотвращаются при высоте

столба цементного раствора не менее 668,5 м.

В противном случае меязду разобща. емыми пластами или пластом и дневной поверхностью необходимо разметить дополнительные средства герметизации, например, пакерующие устройства, так как в противном случае возможно затрубное проявление.

Применение предлагаемого способа при цементировании нефтяных и газовых скважин позволит повысить качество разобщения пластов, а также регламентировать размещение на колонне пакетирующих средств.

Экономическая эффективность .:: т от применения предлагаемого способа образуется за счет сокращения ремонтно-изоляционных работ по ликвидации межпластовых перетоков, а также уменьшения расхода цемента за счет сокращения высоты подъема, цементного раствора за колонной.

1. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЫСОТЫ ПОДЪЕМА ЦЕМЕНТНОГО РАСТВОРА В ЗАКОЛОННОМ ПРОСТРАНСТВЕ СКВАЖИНЫ путем определения давления в пластах, вскрьгааемых скважиной, и собственно определения высоты подъема цементного раствора по необходимому давлению в скважине, противодействующему пластовьм давлениям, отличающийся тем, что, с целью повьшения эффективности определения высоты подъема цементного раствора путем учета фильтрационных свойств цементного раствора, после определения давления в пластах приготовляют порцию цементного раствора, отмечают в ней снижение гидростатического давления до гидростатического давления жидкости затворения, после чего определяют начальный градиент фильтрации флюида пласта в порции цементного раствора, а высоту подъема цементного раствора определяют дополнительно по полученному начальному градиенту фильтрации флюида пласта из выражения ..LlVln И м где Р - давление в нижележащем пласте. Па; Р - давление в вышележащем (Л пласте (на устье скважины) , Па; Р - расстояние между пластами или между пластом и устьем скважины, м; р - плотност-ь жидкости ,затворения цементного раствора, кг/м , q,- - ускорение свободного падения , м/с J JP - начальньм градиент фильтрации флюида через цементный раствор, Па/м; 2. Способ ПОП.1, отличающийся тем, что начальный градиент фильтрации флюида пласта в порции цементного раствора определяют в момент половины времени начала схватывания цементного раствора.