Способ крепления скважин Советский патент 1985 года по МПК E21B33/14 

1

Изобретение относится к бурению скважин, в частности к способам крепления газовьк и газоконденсатных скважин с аномально высокими пластовь ш давлениями (АВПД).

Цель изобретения - повышение качества крепления скважин с аномально высокими пластовыми давлениями за счет возможности уменьшения на пряжений в цементном камне и повышения герметичности колонны и заколонного пространства.

На фиг. 1 изображена схема крепления скважины после цементирования нижней ступени колонны; на фиг. 2 распределение давления в колонне на различных этапах крепления.

Кровля I (фиг.2) показывает распр 2деление давления в колонне опрессовочной жидкостью (водой), кровля 2 - распределение давления в колонном (заколонном) пространстве от продавочной жидкости (бурового раствора) , а кровля 3 - распределение давления в колонне при ее.опрессовке.

Способ осуществляют следующим образом.

Подлежащий цементированию интервал разбивают на два участка таким образом, что нижний участок находится в области допустимых напряжений, возникающих в цементном кольце при опрессовке внутритрубного пространства колонны.

Длину нижнего участка (ступени) цементирования выбирают из сравнения эпюр давления в колонне в периоды твердения цементного раствора в ее нижней части (кривая 2) и при опрессовке внутритрубного пространства колонны (кривая 3) и рассчитывают ее по формуле

.

i L ( )

(1)

L - длина колонны, м;

Р. - допустимое давление в колонне. Па;

Р - давление на устье скважины при опрессовке обсадной колонны и в период твердения цементного раствора в нижней части заколонного пространства. Па;

9906

РО„ яр - ПЛОТНОСТИ опрессовочной

жидкости и раствора в колонном и заколонном -пространствах5 g 9,81 м/с2.

Рддд определяется по методике МИНХ и ГП им. М.Губкина, как наибольшее допустимое давление в колонне, при котором не разрушается цементное кольцо и нет нарушений контакта его с обсадными трубами.

После определения наибольшего значения Z по формуле (1) эту величину корректируют в соответствии с 15 геолого-технологическими требованиями крепления скважины

Спускают в скважину колонну обсадных труб. Если спуск осуществляется двумя секциями,то длина нижней секции должна быть равна Zj. При односекционном спуске в колонне на расстоянии ZK от ее низа устанавливается муфта ступенчатого цементирования.

Закачивают в колонну расчетный объем цементного раствора нижйей ступени, продавливают его в заколонное пространство и ожидают затвердевания цемента. После этого закачивают расчетный объем цементного раствора второй ступени и продавливают его в верхнюю часть затрубного пространства.

Разбуривают разделительные пробки, производят смену продавочной жидкости в колонне на опрессовочную и осуществляют опрессовку обсадной колонны. Если колонна герметична, сразу же после этого уплотняют цементный раствор в заколонном пространстве, например, путем создания давления на устье скважины.

При обнаружении негерметичности внутриколонного пространства производят докрепление резьбовых соедине НИИ колонны путем приложения к верхней части колонны крутящего момента, после чего колонну опрессовывают повторно.

По достижении герметичности внут0 ритрубного пространства приступают к. уплотнению цементного раствора в заколонном пространстве.

Рецептуру цементного раствора вто.рой ступени подбирают таким образом,

5 что его индукционный период твердения, в течение которого отсутствует или очень незначителен рост структурной прочности раствора, превьш1ает суммарное время, необходимое для проведения операций цементирования верхней части межтрубного пространства, разбуривания разделительных пробок, опрессовку внутритрубного П15остранства, возможные операции по докреплению резьбовых соединений с повторной опрессовкой в колонны,а также опрессовку межтрубного пространства.

Преимущества предлагаемого способа позволяют достичь плотного контакта цементного камня с обсадной колонной, уменьшить проницаемость цементного раствора и камня вследствие его уплотнения под действием давления в заколонном пространстве и исключить возможность разрушения цементного кольца при опрессовке колонны:

Пример. В скважину глубиной L 2400 м, которой вскрыт пласт с АБПД, необходимо спустить, зацементировать до устья и опрессовать водой (роп 1000 кг/мз при Р„ 40 МПа колонну обсадных труб диаметром 168 мм и толщиной стенки 12 мм. Давление на устье в период твердения цементного раствора нижней ступени Р О, а плотность жидкости в колонне р 1800 кг/м. Допустимое давление для данной колон199906

ны расчитанное по методике МИНХ и ГП им. И.М.Губкина, составляет Р. 33 МПа.

Подставив исходные данные в формулу (1),получают, что для предотвращения цементного кольца при опрессовке внутритрубного пространства необходимо, чтобы длина нижнего участка цементирования была не более 1525 м.

I

Гидравлический расчет цементирования показьшает, что в одну ступень цементный раствор можно поднять лищь

t5 на высоту 1300 м от забоя. Башмак технической колонны находится на глубине 1800 м. Учитьшая, что с увеличением длины верхнего интервала цементирования увеличивается число

20 докрепляемых резьбовых соединений колонны, целесообразно установить верхний уровень цементного раствора нижней ступени на 50-100 м вьщте бащмака технической колонны, т.е. принять длину нижнего участка цементирования, равной Z 650-700 м. Для этого значения Z рассчитывают объем тампонажного раствора нижнего интервала и производят его цементи3Q рование.

В дальнейшем осуществление способа вьшолняется описанными приемами.

1. СПОСОБ КРЕПЛЕНИЯ СКВАЖИН, включающий ступенчатое цементирование обсадной колонны с разрьтом во времени и опрессовку обсадной колонны, отличающийся тем, что, с целью повьппения качества крепления скважин с аномально высокими пластовыми давлениями за счет повышения герметичности колонны и заколонного пространства, длину нижней ступени цементирования (Z) определяют по выражению Z L - - Р ()8 где L - длина всей обсадной колонны, м; PQP - давление на устье скважины при опрессовке обсадной колонны. Па; Аоп допустимое давление в колонне из условия предотвращения разрушения цементного камня в заколонном пространстве. Па; Р - давление на устье скважины при затвердевании цементного раствора в нижней части заколонного пространства. Па; Роп Р плотности, соответственно, опрессовочной жидкости и раствора в колонном (заколонном) пространстве, . g - ускорение свободного падения, 9,81 м/с, с $ а прессовку обсадной колонны осущест(Л вляют после закачки цементного раствора верхней ступени цементирования, после чего осуществляют уплотнение цементного раствора в заколонном пространстве, причем опрессовку обсадной колонны и уплотнение цементного раствора в заколонном пространстве осуществляют в течение индукционного периода твердения цементного раствора верхней ступени цементиро00 вания . 2.Способ ПОП.1, отличающийся тем, что уплотнение О) цементного раствора в заколонном пространстве осуществляют путем создания давления в заколонном пространстве с устья скважины. 3.Способ поп.1,отличаю щ и и с я тем, что, с целью повьшения герметичности колонны с резьбовыми соединениями, перед уплотнением цементного раствора в заколонном пространстве соединения обсадной колонны докрепляют с устья скважин.