Способ обратного цементирования обсадных колонн Советский патент 1990 года по МПК E21B33/14 E21B47/00 

Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин и может быть использовано в нефтегазодобывающей промышленности.

Целью изобретения является повышение достоверности определения момента поступления тампонажного раствора в обсадную колонну.

Как следует из экспериментальных данных (таблица), rtpn объемном газосодержании растворов 0,5$ и более акустические волны, возбуждаемые в обсадной колонне аппаратурой АКЦ, полностью затухают. Поэтому преднамеренное аэрирование буферной жидкости позволяет определить момент

поступления тампонажного раствора в обсадную колонну по уменьшению амплитуд акустических волн и дать точную команду для окончания процесса цементирования.

Способ осуществляют следующим образом.

В обсадную колонну, подготовленную к цементированию и снабженную лубрикатором, на каротажном кабеле спускают скважинный прибор аппаратуры АКЦ и устанавливают его в нижней части обсадной колонны на расстояний 15-20 м от ее башмака. В затрубное пространство закачивают пачку мечесл

со

4

ОС

ос

ной путем аэрирования буферной жидкости объемом 1,0-1,5 м3. Степень аэрации должна быть такой, чтобы в буферной жидкости, приведенной к условиям забоя данной скважины, было не менее 0,5 об.% газа. После этого начинают закачивать тампонажный раствор. Одновременно с этим включают и настраивают аппаратуру АКЦ согласно инструкции на ее применение, после чего возбуждают и регистрируют непрерывно акустические волны с амплитудой Лц с помощью каротажного фоторегистратора. Контроль за процессом цементирования осуществляют визуально путем наблюдения за значениями амплитуды А„.

В процессе цементирования промывочная жидкость, вытесняемая из за- трубного пространства, проходит в обсадную колонну и движется мимо скважинного прибора аппаратуры ЛКЦ. При этом значения амплитуды А к остаются на уровне, близком к их максимальным значениям. При поступлении аэрированной буферной жидкости в обсадную колонну значения амплитуды Ak резко снижаются до нулевого уровня, что служит сигналом о поступлении в обсадную колонну буферной жидкости Последующее возрастание этой амплитуды свидетельствует о том, что в обсадную колонну начала поступать смесь буферной жидкости и тампонаж- ного раствора. Дальнейшее увеличение Ак до значения, близкого к максимальному, означает, что в обсадную колонну начал поступать чистый тампонажный раствор. Этот момент и будет служить сигналом для окончания цементирования.

Пример. При проведении экспериментов по изучению качества цементирования в скважине, ствол которой на глубину 3900 м обсажен 25 мм колонной, проводили цементирование 506 м колонны НКТ диаметром 60,3 мм, спущенной в обсадную мм колонну длиной 5Ю.М. Нижняя часть обсадной колонны была заглушена, а ее полость заполнена буровым раствором плотностью 1,35 г/см3. Устьевое оборудование содержало специальную головку, позволяющую осуществлять обратную циркуляцию.

В колонне НКТ, снабженной лубри- кагором, на каротажном кабеле на глубину 91 м был спущен скважинный при0

5

0

бор аппаратуры АКЦ-Зб. После этого в пространство между обсадной колонной и колонной НКТ закачали аэрированную буферную жидкость в количестве 0,5 м3 со степенью аэрации ,5, рассчитанной по следующей методике.

Плотность газовой фазы в забойных условиях определяется приближенно как отношение массы 1 кмоль воздуха к мольному объему воздуха, равному 0,2 м3/кмоль:

Ь- 572 й5 кг/м3

где 29 кг/кмоль - масса 1 кмоль воздуха.

Растворимость воздуха в воде определяется

С

МгС Р.

где « - масса 1 кмоль воздуха;

G - максимальный объем растворенного воздуха в 1 м3 воды;

-забойное давление;

-газовая постоянная;

-абсолютная температура;

о - плотность воды в буферной 1 жидкости.

Р R

Т

Известно, что максимальная растворимость газа в 1 м3 воды в термобарических условиях составляет Ц м3/м3. Объем воды р, 1000 кг/м3 берется при Т 15,55°С и Р 1 кгс/ем2.

40

29 - - 1 Т6обг289гб7Й§2

0,005.

5

0

Находим мольную долю водяного пара в забойных условиях. По формуле Осборна-Майерса давление насыщения паров принято 1 кгс/см2. При забойном давлении 51 кг/см2 имеем (ф

1

51

Концентрация воды в газовой фазе определяется по формуле

-Ел )

р

v

0,02.

1

1 +

-- -

ft Kj

где u, масса 1 кмоль смеси газов;

---Г-д-бГ 2§ -° 0125 + о,02 Т8

к

Объем газа в забойных условиях должен составить 0,5% от объема жилкой фазы, т.е. 0,0025 м3.

Итого: объем буфера V 6 0,5 + « 0,0025 « 0,5025 м3; вес воздуха Gr 0,0025 0,38 кг; вес воды G e - 0,5 1000 500 кг.

Плотность буферной жидкости в забойных условиях должна быть

Г--Ы--995 кг/м5

Отношение объема воздуха к объему воды с учетом взаимного перехода фаз под действием Т и Р

л, ,.Ъ:л Ш-ЩЛ

о - Р, П . ibc

P-PI

0,005,

Р, Pt Р

где р4 - плотность жидкой фазы; плотность газовой фазы; плотность буферной жидкости. Отношение массы воздуха к массе

жидкой фазы

. /эрг (1-К) + С

ри:сГ: 7ПькУ

О (1 - 0А0125ЯООО-01005

TooeTT - o oosT - oToos TlsTT-o oTIs

лась на этом уровне примерно 30 с, после чего быстро (5-6 с) увеличилась до прежнего, максимального значения . В этот момент времени процесс цементирования был остановпен. Сразу же после этого скважинный прибор АКЦ-Зб был поднят до глубины 250 м от устья скважины, после чего зацементированные колонны были оставлены на ОЗЦ.

Через 2k ч скважинный прибор АКЦ- 36 начали спускать вниз. Прибор остановился на глубине 81 м от устья, вследствие посадки его на цементный стакан. После окончания экспериментов зацементированные колонны были подняты и разработаны. При этом наличие цементного стакана было уста0 новлено ниже глубины 83 м от устья скважины.

Применение описываемого способа позволит осуществлять процесс обратного цементирования с остановкой его

5 точно в требуемый момент времени. Это позволит значительно сократить затраты времени и средств, связанные с разбуриванием излишних цементных стаканов в обсадных колоннах.

5

Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин и может быть использовано в нефтегазодобывающей промышленности. Цель изобретения - повышение достоверности определения момента поступления тампонажного раствора в обсадную колонну. Закачивают в затрубное пространство перед тампонажным раствором меченую путем аэрирования пачку буферной жидкости. При этом объемное содержание в буферной жидкости газа для условий забоя скважины поддерживают не менее 0,5%. На забое в обсадной колонне скважины возбуждают и регистрируют акустические волны. Момент прохождения пачки буферной жидкости определяют по нулевым значениям амплитуды акустических волн. Использование данного способа позволяет осуществить процесс обратного цементирования с остановкой его точно в требуемый момент времени. Это позволяет значительно сократить затраты времени и средств. 1 табл.

- 0,0058 или

ft ЈiYi РГ

где Va - расход газовой фазы; V, - расход жидкой фазы,

1Л29 -V

Тобб -v,

т.е.

0,0058

Минимальная степень аэрации dтогдаV

v

ҐiV,

1000 Ог058

TTzV

Затем начали закачивать расчетный объем цементного раствора 5200 л. Одновременно с этим включили и отка- либровали аппаратуру АКЦ-36. При этом амплитуда Ак имела максимальное значение. Через 8 мин после начала цементирования амплитуда A k быстро (2-3 с) снизилась до нуля и остава40

45

,5.

50

7153М838

Формула изобретениямента поступления тампонажного раствора в обсадную колонну, буферную

Способ обратного цементированияжидкость метят путем аэрирования,

обсадных колонн, включающий закачкупричем объемное содержание в ней

в затрубное пространство перед там-газа для условий забоя скважины подпонажным раствором пачки меченой бу-держивают не менее 0,5%, на забое

ферной жидкости и последующую регист-в обсадной колонне скважины возбужрацию момента поступления тампонаж-дают и регистрируют акустические

ного раствора за буферной жидкостью .Q волны, а момент прохождения пачки

в обсадную колонну по показаниям гео-буферной жидкости определяют по нуфизической аппаратуры, о т л и ч а -левым значениям амплитуды акустичесю щ и и с я тем, что, с целью повы-ких волн, шения достоверности определения мо