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

«1257 68

Изобретение относится к строительству скважин, а именно к способам

gr

ступенчатого цементирования скважин.

Целью изобретения является повышение качества цементирования за c«iieT повьшения надежности осуществления гидроразрыва в заданном интервале глубин.

Способ ступенчатого цементирования скважин осуществляют следующим образом.

Осуществляют цементирование первой ступени по традиционной технологии, т. е. закачку цементного раство- ра в обсадную колонну с поспедующей его продавкой в затрубное пространство. Затем по объему вытесненной жидкости или геофизическими методами термометрия, АКУ и пр. определяют фактический уровень цемента за колонной.

После этого в интервале цементирования второй ступени создают необходимый перепад температуры, градиент которого (grad и Т) определяется из выражения s

(grad P;grad P ,i

градиент давления

жидкости в затрубном пространстве в интервале второй ступени; grad Pj, - градиент горного давления, сформированного в области ствола скважины в интервале второй ступени;

( - термоупругая характеристика, показывающая величину измерения горного давления в области ствола скважины при изменении его температуры на

grad &Т где grad Р

.

Величина ср является более обобщенным параметром зключаюпщм н пластические деформации в горных породах и анизотропию горных пород Величину можно ориентировочно оценивать по

Е oi, формуле ((

а более точно

-р

определять экспериментально в реальной скважине путем проведения гидроразрывов при различных темпаратур- ных режимах.

Ъ частном случае перепад температур определяется по формуле

graduT.pg-(l-K,,)grad ,

s

0

5

0

5

0

$

где р - плотность бурового раствора, заполняющего скважину,кг/м ; g - ускорение свободного падения, м/сек |

Kjj - коэффициент общей пористости пород в зоне гидроразрыва;jli - коэффициент Пуассона породы

в зоне гидроразрыва; Е - модуль упругости породы; gradPj,- градиент горного давления

пород, МПа/м;

Л - коэффициент линейного темпе- ратурного расширения для породы, 1/°С.

Необходимость формирования в скважине именно такого теплового поля объясняется тем, что ранее применявшиеся приемы гидроразрыва пластов при ступенчатом цементировании не обеспечивали гарантированного схождения столбов цемента первой и второй ступени цементирования. Как правило, гидроразрыв происходит не в нижней части интервала, подлежащего цементированию второй ступенью, а в верхней и чаще всего под башмаком предыдущей колонны. Причина - снижение градиента давления жидкости в скважине с глубиной при создании избыточного давления на устье.

Определенный таким образом температурный режим приствольной зоны в интервале цементирования второй ступени создают, например, в процессе цементирования первой ступени. Для этого используют, например, прода- вочную жидкость, температура которой в интервале второй ступени имеет отрицательный градиент по глубине, т.е. TeNmepaTypa продавочной жидкости от устья к границе ступеней должна снижаться.

Далее производят гидроразрыв пласта путем создания избыточного давления на устье в затрубном пространстве. Производят закачку цемента в за- 50 трубное пространство с одновременным вытеснением жидкости, заполняющей это пространство, в разорванный пласт.

Заданное тепловое поле в прист- 5S вольной зоне перед гидроразрывом пластов может быть достигнуто и другими приемами. Например, перед цемен- .тированием второй ступени в обсадную

3

колонну может быть спущена колонна труб меньшего диаметра, через которую прокачивают охлажденную жидкост При этом нижнюю часть интервала цементирования второй ступени охлажда ют больше, чем верхнюю и таким образом создают отрицателышш. градиен по глубине.

П р и м е р. По предварительно полученным на керновом материале в лабораторных условиях данным /и , Е, oi, К, grad РП по вышеприведенному выражению вычисляют gradА Т. Пусть, например, fli 0,35; 10. МПа; ot 10 1/°С; Кр 0,20; grad Р 0,023 МПа/м; р 1150 кг/м . Следовательно, AT, - йТ, -0,0234(Zj- Z,). Пусть Zj iOOO м; Z( О м, тогда

, i- 23,. Так как

utjfTj-T CZ); AT,T,-T(Z, ), где Tj и Т, - температура горных

пород в приствольной зоне соответственно на глубинах Z 2 и Z ;

Т (Z.) и ,) -естественная температура хлорных пород соответственно на глубинах Zj и Z, по гертермичес кому градиенту.

Редактор Н.Слободяник

Заказ 4888/24

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-355 Раушская наб., д. 4/5

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

684

то получим

Tj-T(Z2)-T,+T(Z,) .. -23,4 G;

Ti T(Z)-T,(Z,) , -23,A C.

Известно, что Т определяется выражением

пЧ

+ Г Z,

где Т - многолетняя постоянная тем0

пература вблизи устья скважины;

Г - геометрический градиент. Тогда

Т гг (Z,j - г,) + Т, -23,4°С. Обычно Г близок 0,033 с/м, тогда

Tj Т, + 9,6 С

fSK как в данном случае Т, - температура приствольной зоны вблизи устья скважины, то замерив ее и прибавив к ней 9,, найдем температуру горных пород на глубине 1000 м. Если Т, 10 С, то TJ 19,6 С; если Т, 20°С, то ,6 С и так далее.

Выполнение такого условия обеспечивает гидроразрыв пласта на глубине 1000 м и, следовательно, стыковку столбов цемента за обсадной колонной первой и второй ступени.

Предложенный способ ступенчатого цементирования скважин заменяет цементирование с использованием муфты для ступенчатого цементирования.

Составитель Е.Молчанова

Техред М.Ходанич Корректор А.Тяско

Тираж 548

Подписное