Способ тампонирования скважин вспененными растворами Советский патент 1989 года по МПК E21B33/13 E21B33/14 

Изобретение относится к горной промыпшенности и используется при креплении нефтяных и газовых скважин вcпeнeнны и тампонажными растворами.

Цель изобретения - повышение качества тампонирования скважин за счет предупреждения Дегазации вспененного раствора, предупреждение дегазации вспененного раствора при его заданной плотности, предупреждение поглощений вспененного раствора поглощающим пластом при та1 шонировании с постоянной плотностью вспененного раствора по

глубине скважины, а также предупреждение поглощений вспененного раствора поглощающим пластом при тампонировании с переменной плотностью вспененного раствора по глубине скважины.

Сущность способа заключается в следзтощем.

Вначале обычным образом приготавливают негазированный раствор, например тампонажньй, и необходимьй его объем, соответствующий высоте столба L, через цементировочную головку закачивают в обсадную колонну.

Затем, не останавливая процесса, в цементный раствор под давлением нагнетают газ (воздух, азот и пр.) с заданной постоянной или переменной Степенью газирования а и тщательно перемешивают. Приготовленную таким образом газожидкостную смесь необходимого объема закачивают в обсадную колонну и продавливают в затрубное 1пространство скважины обычным способом. Для предупреждения дегазации вспененного раствора предварительно определяют давление Рд столба негазированного раствора, щего стабильность вспененного раствора, и высоту Ь столба негазирован- ного раствора находят по следующей I формуле:

10

Z - усредненный коэффициент

сверхсжимаемости газа; Т - усредненная -температура в

скважине. К;

R - газовая постоянная, м/К. Для предупреждения поглощений вспененного раствора поглощающим пла- стом при тампонировании с постоянной плотностью вспененного раствора по глубине скважины значение давления Р столба негазированного раствора определяют по следующей формуле:

м,

L рц8

где Р - давление столба негазированного раствора, обеспечивающего стабильность вспе- 25 ненного раствора и физические параметры пенокамня, при произвольно заданном законе распределения давления по высоте столба вспененного раствора. Па;

Рд - давление над столбом негазированного раствора, Па; рц - плотность негазированной

жидкости, например тампонажстолба нега- рр

обеспечиваю- j (,0,5 ,+ZRfgp - --(Р„-Ьрц -Ро)1- 1Ьрц8 Ро- Ьтрц- ||- (Р„- j-LpuS-Po )Т ZRTg рц. Па,

ч I

g

ного раствора, кг/м - ускорение свободного падем/c

ния.

где L - расстояние от устья скважины до кровли поглощающего пласта, м;

Р - давление поглощения в кровле поглощающего пласта. Па; а - степень газирования раствора, приведенная к нормальным условиям и задаваемая с учетом стабильности вспененного раствора в скважине и соблюдения физических параметров пенокамня,

а дли предупреждения поглощений вспе ненного раствора поглощающим пластом при тa ffloниpoвaнии с переменной плотностью вспененного раствора по глубине скважины значение давления Р столба негазированного раствора опре деляют по следующей формуле:

30

35

При этом для предупреждения дегазации вспененного раствора при его заданной плотности значение давления Рд столба негазированного раствора определяют по формуле

р,. P nP-iMg. , Па, ар, +РЦ -PCW

где а

- степень газирования раствора, приведенная к нормальным условиям, а Ро/рц; QO QU - производительность газифи- кационной установки и насосов соответственно, м/с; заданная плотность вспененного раствора, при которой он сохраняет стабильность и физические параметры пенокамня, кг/м ;

50

Р

см

55

г-шпимальная степень гази рования раствора, привед ная к давлению под столб негазированного раствора обеспечивающая стабильно вспененного раствора и с блюдение физических пара ров пенокамня.

П р и м е р 1 по п. 2 способа. ходные данные: плотность негазиров ного раствора (цементньй раствор)р 1690 кг/м ; плотность газа (азота ,25 кг/м, плотность вспененно раствора рс„ 1180 кг/м ; степень га

р, - плотн;сть raU при нормаль- i . 29,27. м/К;

Hbfx условиях, кг/м ;

Z - усредненный коэффициент

сверхсжимаемости газа; Т - усредненная -температура в

скважине. К;

R - газовая постоянная, м/К. Для предупреждения поглощений вспененного раствора поглощающим пла- стом при тампонировании с постоянной плотностью вспененного раствора по глубине скважины значение давления Р столба негазированного раствора определяют по следующей формуле:

I

где L - расстояние от устья скважины до кровли поглощающего пласта, м;

Р - давление поглощения в кровле поглощающего пласта. Па; а - степень газирования раствора, приведенная к нормальным условиям и задаваемая с учетом стабильности вспененного раствора в скважине и соблюдения физических параметров пенокамня,

а дли предупреждения поглощений вспененного раствора поглощающим пластом при тa ffloниpoвaнии с переменной плотностью вспененного раствора по глубине скважины значение давления Р столба негазированного раствора определяют по следующей формуле:

EalEs-ZliiiiS

Po-Pa+bpuS-pugZRTgln -

Р Pми„ZRTgpц

где а,

Рмнн

5

50

55

г-шпимальная степень газирования раствора, приведенная к давлению под столбом негазированного раствора, обеспечивающая стабильность вспененного раствора и соблюдение физических параметров пенокамня.

П р и м е р 1 по п. 2 способа. Исходные данные: плотность негазированного раствора (цементньй раствор)рц 1690 кг/м ; плотность газа (азота) ,25 кг/м, плотность вспененного раствора рс„ 1180 кг/м ; степень газиf J J. 29,27. м/К;

,5-10 Па, .#

,9 м.

Г1ример2поп, 3 способа в сравнении с прототипом.

Исходные данные прототипа: L 3500 м; кг/м ; ,25 кг/м ; ,0; ,27 м/К; KJ ,0«

Определим по прототипу давление на глубине м:

3000 3500 455- 10 Па,

1859

где q - градиент давления столба

вспененного раствора на глубине м, кПа/м. Обозначим X Lpng+Po+ZRfgpn- A(), ,ZRfgp

. l 690-9,81 + 10 + 1,0 29,27 ,0 X290.9,81.1690- °

-3500.,81-10)20,96-10® Па; Y 45540. 1,0-29,27.290-9,81-1690 6,

Изобретение относится к горной промышленности и используется при креплении нефтяных и газовых скважин. Цель - повышение качества тампонирования скважин за счет предупреждения дегазации вспененного раствора. Предварительно определяют давление столба негазированного раствора, обеспечивающего стабильность вспененного раствора. Закачивают в скважину негазированный раствор. Высоту столба негазированного раствора вычисляют по формуле. Приготавливают газожидкостную смесь и закачивают ее в скважину. Для предупреждения дегазации вспененного раствора при его заданной плотности значение давления столба негазированного раствора вычисляют по формуле. Способ обеспечивает подъем тампонажного раствора до проектных отметок и разобщение пластов в условиях низких значений градиентов поглощения и разрыва горных пород без дегазации раствора. 3 з.п.ф-лы.

X--Jxu7 20 96JJ J jJi20,96ilj3 lt Jt:Oi64j j.g

30,610 Па;

30, .,„ ,. „ -Т690Т978Г- ° P°™- типу M, что значительно меньше

Следовательно, в прототипе имело место разгазирование цементного раствора,

П р и м е р 3 по п. 4 способа в сравнении с прототипом.

Исходные данные прототипа: L 3500 м; Па; ()ц 1550 ,0; ,27 м/К; К; р

Р„ 455

10 Па.

1,25 кг/м

Решая уравнения, получим Рд 136,8 х10 Па; а„р,„„ 0,639; ,98; L 893,2 м. По прототипу , что значительно меньше и не соответствует данным по предлагаемому способу.

Следовательно, в npOTOTime из-за малого значения а будет иметь место поглощение вспененного раствора

Данный способ обеспечит подъем тампонажного раствора до проектных отметок и разобщения пластов в з сло- виях низких знах1ений градиентов поглощения и разрыва горных пород без его дегазации и отказ от облегченных тампонажных растворов -в условиях поглощений и ступенчатого цементирования тампонал :ными растворами нормальной плотности и облегченными.

Формула изобретения

ния качества тампонирования скважин за счет предупреждения дегазации вспененного раствора, предварительно определяют давление Р столба негазированного раствора, обеспечивающего стабильность вспененного раствора, и высоту L столба негазированного раствора находят по следукщей формуле:

0

5

0

0

м.

Р 5

L

рцВ

где Р - давление столба негазированного раствора, обеспечивающего стабильность вспененного раствора и физические параметры пенокаъшя, при произвольно заданном законе рас- пределення.давления по высоте столба вспененного раствора. Па;

давление над столбом негазированного раствора. Па; плотность негазированной жидкости, например тампонажного раствора, кг/м ; ускорение свободного падения, м/с .

55

Па,

S ci-AfRIS.

Зро +РЦ-РСМ

где а - степень газирования раство- ра, приведенная к нормальным условиям, a Qo/Qц;

в

цРСМпроизводительность газифи- кационной установки и насосов соответственно, заданная плотность вспененного раствора, при которой ; он сохраняет стабильность и

физические параметры пенокам- ня,

ро - плотность газа при.нормаль- -Q ных условиях; Z - усредненный коэффициент сверх- ; сжимаемости газа; j R - газовая постоянная, м/К; I Т - усредненная температура в I скважине, К. I 3. Способ по пп. I и 2, о т л и- ающийся тем, что, с целью предупреждения поглощений вспененно- го раствора поглощающим пластом при 20 |тампонировании с постоянной плотно- |стью вспененного раствора по глубине

Р„ - давление погл ле поглощающе а - степень газир ра, приведенн ньпч условиям учетом стабил ного раствора соблюдения фи метров пенока 4. Способ по пп. 1чающийся тем, предупреждения поглоще го раствора поглощающи тампонировании с перем стью вспененного раств скважины, значения дав ба негазированного рас ляют по следующей форм I

.Pn.-Po.

скважины.

значе шя давления Р стол-Р,,-Рд Lpцg-pцgZRTln -РЙ

j6a негазированного раствора определя- т по следующей формуле:

.5 Lpug Po ZRfgpц- (P |-ьрцй-Ро.). i 25

где а

Рмии

минимальная рования рас денная к да столбом нег раствора, об стабильност раствора и 4ecKtnc пара ня.

j-Lpug-Po )У - ZRf g рцТ|, Па,

где L - расстояние от устья скважины до кровли поглощающего пласта, м;

Редактор М.Бандура

Составитель Е.Молчанова Техред А.Кравчук

Заказ 6902/29

Тираж 514

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская иаб., д. 4/5

Р„ - давление поглощения в кровле поглощающего .пласта. Па; а - степень газирования раствора, приведенная к нормаль- ньпч условиям и задаваемая с учетом стабильности вспененного раствора в скважине и соблюдения физических параметров пенокамня. 4. Способ по пп. 13, отличающийся тем, что, с целью предупреждения поглощений вспененного раствора поглощающим пластом при тампонировании с переменной плотностью вспененного раствора по глубине скважины, значения давления Рд столба негазированного раствора определяют по следующей формуле I

.Pn.-Po.

-Рд Lpцg-pцgZRTln -РЙ %мин SRfg pl4,

где а

Рмии

0

минимальная степень газирования раствора, приведенная к давлению под столбом негазированного раствора, обеспечивающая стабильность вспененного раствора и соблюдение физи- 4ecKtnc параметров пенокам- . ня.

Корректор Э.Лоичакова

Подписное