Способ цементирования скважин Советский патент 1986 года по МПК E21B33/14 

«

Изобретение относится к бурению скважин, в частности к способам цементирования скважин.

Целью изобретения является повышение эффективности цементирования за счет снижения возможности образования гидроудара в скважине и загус тевания тампонажного раствора.

На фиг. 1 показана скважина в разрезе, момент продавки пачки утяжеленного бурового раствора до низа обсадной колонны буровым раствором; на фиг. 2 - то же, момент начала закачки тампожного раствора и продавки пачки утяжеленного бурового раствора в заколонное пространство; на фиг. 3 - то же, момент начала продавки тамлонажного раствора в заколонное пространство и выход утяжеленного бурового раствора на устье; на фиг. 4 - то же, момент заполнения заколонного пространства тампонажным раствором; на фиг. 5 - зависимость продолжительности (Т) разрыва струи тампонажного раствора от величины объема утяжеленного бурового раствора, закачиваемого до нижней части обсадной колонны до начала закачки тампонажного раствора; на фиг. 6 - зависимость отношения высоты (h) столба утяжеленного бурового раствора к интервалу (Н) цементирования от отношения разности плотностей цементного, утяжеленного и рабочего бурового растворов р

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

В скважину спускают обсадную колонну.

Закачивают определенный объем утяжеле нного бурового раствора 1 до низа Обсадной колонны рабочим буровым раствором 2 (фиг. 1). Нагнетают тампонажный раствор 3 расчетного объема в обсадную колонну (фиг. 2). Продавливают тампонажный раствор 3 рабочим буровым раствором 2 в кольцевое пространство в интервал цементирования и начинают наблюдать выход утяжеленного бурового раствора 1 на устье (фиг. З). Скважину оставляют в покое на время затвердения цемента

В скважину закачир ают утяжеленные пачки бурового раствора объемами 3,5; 7,0; 15 м (фиг. 5). Ось абсцис представляет собой объем утяжеленного бурового раствора, закачиваемого в скважину перед закачкой тампо1240871J

нажного раствора, а ось ординат - продолжительность разрыва струи тампонажного раствора при цементировании по предлагаемому способу, определяе- 5 по отсутствию и снижению давления на устье.

Объем утяжеленного бурового раствора (V) определяют по формуле

10

V h-S,

.П7

(О

где h - высота столба утяжеленного

бурового раствора, м; .п - длощадь сечения кольцевого пространства скважины, м,

образована разностью площадей сечений скважины и колонны обсадных труб.

Величина противодавления опреде- ляется столбом утяжеленного бурового раствора h, величину которого необходимо иметь для определения необходимого объема утяжеленного раствора.

Высоту столба утяжеленного бурового раствора определяют по формуле

h m-p .Н,

(2)

где m - коэффициент, учитывающий отношение диаметров скважины

и диаметра обсадной коскрлонны d которьш равен

35

m - 1 m Д5-- 1 ,

Р - отношение разности плотностей тампонажного раствора р„ , утяжелен ного раствора f р и бурового раст- вора pgp , которьм равен Pn.p-Ps.p

РЧ.Р в,р

Н - интервал цементирования скважины, м..

Значения Н, d , d , и fgp задаются условиями бурения и крепления в соответствии с геолого-техническим нарядом на строительство скважины.

в общем случае формула (1) имеет вид . а

V (-Jf- - ,)(-&.-.I-Pji)H.S,, Ч.Р .p

Плотность утяжеленного бурового раствора обычно рекомендуется принимать, например, 2000-2200 кг/м.

Для определения объема утяжеленного бурового раствора можно вое

пользоваться графиком (фиг. 6), построенным по уравнению (2), на ко- тором определяют высоту утяжеленного бурового раствора h для скважины с интервалом цементирования Н. Ось абсцисс (фиг. 6) представляет собой отношение разности плотностей цементного, утяжеленного и рабочего бурового растворов, а ось ординат- отношение столба утяжеленного буро- . вого раствора к интервалу цементирования скважин Н. Зная р , поднимается параллельно оси абсцисс до пересечения с графиком, затем параллельно оси ординат на оси абсцисс

h находим отношение -. Зная это

п

отношение и величину интервала цементирования Н, определяем необходимую высоту столба утяжеленного бурового раствора h. После этого по уравнению (1) определяют необходимый обьем утяжеленного раствора .

Конкретный пример осуществления способа.

Глубину скважины принимают, например, З бОО м, внутренний диаметр открытой части ствола скважины - 0,1950 м, интервал открытой части - 144 м.

тт „

Первую секцию обсадной колонны внутренним диаметром 0,195 м спускают в интервале 3456-656 м, а вторую - внутренним диаметром 0,211 м в интервале 656 -Ом.

Эксплуатационную колонну диамет- ром 0,140 м спускают в интервале 3600-750 м, а диаметром 0,168 м - в интервале 750 -Ом. При этом объем затрубного кольцевого пространства составляет 7,50,1 м , а средняя площадь ,0139 м. Плотность там понажного раствора принимают, например, 1700 кг/м, плотность утяжег ленного бурового раствора - 2100 кг/

В скважине принимают буровой раствор с плотностью, например, 1480 кг/м. Объем тампонажногр раст-вора (V.f , необходимого для цементирования, сос

тавляет 65 м. До формуле (2) определяют необходимую высоту столба утяжеленного бурового раствора (1079 м)

./dri-tx,, . - ,. /df

( )p.н( ).- - ---f -.

dl „ d „„ У - PS.P

K,OCP

Сравнивают данные, полученные расчетным путем, и по графику (фиг. 6), они совпадают. Соответственно необходимый объем утяжеленного бурового раствора Уцр определяют по формуле (1):

„„ 3„

h 0,0139. м.

Это соответствует значению объема утяжеленного раствора, найденного по графику (фиг. 5), при котором время разрыва струи минимально.

В скважину закачивают расчетньй утяжеленный буровой раствор . 15 м. Продавливают этот раствор до нижней части обсадной колонны буровым раствором. После этого начинают закачку тампонажного раствора с производительностью, например, 18- 20 л/с. Давление в начале тампонажного раствора ожидается ,5 МПа (фиг. 2), -затем - снижение и последующий плавный рост давления. Закачку тампонажного раствора заканчивают через 70 мин после начала, затем осуществляют продавку его рабочим буровым раствором плотностью 1480 кг/м с той же производительностью. Давление при продавке растет до давления Стоп (18 МПа). В конце продав- ки на устье ожидается появление смеси тампонажного раствора с буровым, а затем - тампонажного раствора плотностью 1700 кг/м, что свидетельствует о равномерном расположении тампонажного раствора по всему кольцевому пространству за колонной обсадных труб. Процесс цементирования не сопровождается разрывом струи тампонажного раствора со снижением давления на устье ниже атмосферного.

/// /// /// /

Фиг, Г

фиг. 2

Фи9. 3

фцг.

Т, мин

50

О

М. Келемеш

0,2S

Составитель Е. Молчанова Техред Л.Олейник

Заказ 3464/26

Тираж 548

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

f.S

Корректор В. Бутяга

Подписное