Способ цементирования скважин Советский патент 1990 года по МПК E21B33/13 E21B33/14 

Изобретение относится к строительству скважин, в частности к цементированию скважин.

Цель изобретения .- повьшение ка- чества цементирования.

На чертеже изображена кривая за- густевания тампонажного раствора.

Способ цементирования включает спуск в скважину обсадной колонны, ; закачку и продавку тампонажного раствора в заколонное пространство в интервал цементирования при предельно допустимых давлениях для обсадной колонны и пород стенок скважины, выполнение остановок, которые выполняют с момента равновесия столбов тампонажного и бурового растворов, при этом продавку тампонажного раствора после каждой остановки возоб- новляют при давлении не более пре

д1ельно допустимого давления, суммар- н|ое время остановок и время вылолне- нря процесса закачки и продавки там- п|онажного раствора не больше време- н|и эагустевания тампонажного раство- р|а в скважинных условиях .

I Кратковременное (на 5-30 мин) прекращение движения тампонажного раствора обеспечивает отделение свободной жидкости затворения и ее сосредоточение в присводовой части стен кя скважины, а последующая фильтраци за пределы ствола скважины сопровождается процессом структурообразова- . При последующем движении раство р а устраняется эффект зависания и разрушаются сформировавщиеся каналы.

Продолжительность остановок и их количество определяют следующим образом.

Испытуемый раствор помещают в «он- систометр и определяют время его за- густевания в условиях моделирования р|ежима транспортировки и воздействи я т1емпературы и давления.

На чертеже приведена кривая загус тевания тампонажного раствора.

Участок 1 соответствует времени т|ранспортировки тампонажного раство- р1а в положение равновесияг столбов placTBopoB в скважине, (времени от н|ачала затворения до первой остановф) .

Участки 2,4,6,8 соответствуют времени прекращения вращения стака- ||а консистометра (времени прекращения движения раствора в скважине При его транспортировке в интервал цментирования) .

Участки 3, 5, 7, 9 соответствуют йремени вращения стакана консистометра (времени продавки раствора йосле соответствующей остановки). Количество и продолжительность остановок назначается на.основании анализа кривой загустевания, получен йой с учетом моделирования режима транспортировки раствора и воздействия температуры и давления.

Предельно допустимое для данной скважины давление при продавке не .должно превьш1ать давление опрессов- ки труб и давление гидроразрыва пластов.

Принципиальное отличие предлагае мого способа цементирования скважин от известных заключается в том, что появляется возможность воздействова на процессы седиментации и суффозии

0

5

0

5

4045

прерывать их развитие, устранять эф- факт зависания, доставлять тампонаж- ный раствор в интервал цементирования в структурированном состоянии, т.е. в состоянии, при котором исключается образование каналов.

Пример. Требуется выполнить цементирование обсадной колонны диаметром 245 мм в скважине глубиной 2000 м с подъемом тампонажного раствора до устья. Пластовое давление 32 МПа. Температура на забое Т 64°С. Плотность бурового раствора р 1500 кг/м J плотность тампонажного раствора 0 1800 кг/м. Объем тампонажного раствора Q 47,5 м, объем продавочной жидкости Q , 80 м. Уровень тампонажного раствора для условия равновесия находится на глубине 1280 м от устья скважины, чем соответствует объем продавочной жидкости 48,7 м. Процесс цементирования выполняется шестью цементировочными агрегатами, которые обеспечивают производительность до условия равновесия 30 л/с, а на заключительной стадии продавки - 5- 20 л/с.

Время, необходимое для закачки 0 47,5 м тампонажного раствора и

48,7 м продавочной жидкости до положения равновесия столбов тампонажного и бурового растворов, составит (47,5 + 48,7) : 0,03 53 мин 26 с.

Расчетное время цементирования Тц 92 мин. Тогда расчетное время начала загустевания тампонажного

3

35

раствора Т Ту, : 0,75 92 : 0,75

123 тн.

Суммарное время остановок:

Т

123 - 92 31 мин.

Предварительно назначаем три остановки по 10 мин каждая.

Объем тампонажного раствора, находящегося в трубах в положении равновесия, равен 80-48,,3 м.

После первой остановки следует закачать 16 м с производительностью 20 л/с, после второй остановки - 8 м с производительностью 15 л/с, . после третьей остановки - весь остаток 31,3-(l6-t-8) 7,3 м с производительностью 10 л/с.

Время, необходимое для продавки раствора после первой остановки, 16:0,02 13 мин 20 с, после второй остановки - 8:0,015 9 мин, после третьей остановки - 7,3 : 0,01 12 мин 10с.

516

Режим работы консистометра при определении времени загустевания там понажного раствора с остановками следующий.

Время вращения стакана консистометра до первой остановки 53 мин 26 с после первой - 13 мин 20 с, после второй - 9 мин, после третьей - 12 мин. Время вращения после каждой последующей остановки до получения эагустевания 5 мин. Продолжительност каждой остановки 10 мин.

При испытании тампонажного раствора в консистометре в заданном дина- мическом режиме и условиях воздействия температуры 64 С и давления 32 МПа получена диаграмма, приведенная на чертеже. Время загустевания составило 2 ч 10 мин с учетом четы- рех остановок по 10 мин каждая.

На основании полученной диаграммы окончательно назначаем три остановки по 10 мин калщая.

Окончательное машинное время, не- обходимое на транспортировку тампонажного раствора в интервал цемен- тир ова ния, с ос та вит

53 мин 26 с + 13 мин 20 с + 9 мин + 12 мин 87 мин 46

С учетом.остановок процесс цементирования будет длиться

87 мин 46 с + 10 минхЗ 117 мин 46 с.

В процессе вьтолнения способа время остановок количество продавоч- ной жидкости, закачиваемой в каждый прием, скорость закачивания следует корректировать с учетом изменения гидросопротивлений в процессе про- давки.

Определим максимальное давление продавки тампонажного раствора, исходя из условия опрессовки колонны.

Р

Р

on

ЛР,

де Р

Р

оп

АР

-максимальное давление продавки тампонажного раствора; ч

-давление опрессовки колонны в скважине;

-разность давлений, возникающая за счет разности плотностей тампонажного и буро

где Р

пл

вого растворов на момент, когда тампонажный раствор поднят до устья,

РПР - Ы (РПЛ - 0,1.), 320 кгс/см - пластовое давление на забое;

плотность жидкости

Р затворения; Н 2000 м - глубина забоя; РОП 1,1(320 - 0,1X1,)

132 кгс/см ; Р О.Ирц-руЖ;

где Г) 1800 кг/м - плотность тампо нажного раствора.; Og 1500 кг/м - плотность бурового раствора; АР О, К1800-1500) 2000-10

60 кгс/см ; Рпр 132 + 60 192 кгс/см..

Полученная величина давления является контрольной по условиям опрессовки колонны. Давление гидроразрыва, определенное по формуле Гаврил кевича, для принятых условий состав25

-

.

30

35

40

45

50

55

ляет РГО 417,2 атм.

Технико-экономический эффект от использования способа цементирова-, ния получен за счет ликвидации факторов, вызьюающих осложнения при цементировании обсадных колонн в скважинах.

Формула изобре-пения

Способ цементирования скважин, включающий спуск в скважину обсадной колонны, закачку и продавку тампонажного раствора в заколонное пространство в интервал цементирования при предельно допустимых давлениях для обсадной колонны и пород стенок скважины, выполнение остановок, отличающийся тем, что, с целью повышения качества цементирования остановки выполняют с момента равновесия столбов тa ffloнaж- ного и бурового растворов, причем продавку тампонажного раствора после каждой остановки возобновляют при давлении не более предельно допустимого давления, а суммарное время остановок и времени выполнения процесса закЗчки и продавки тампонажного раствора не более времени загустевания тампонажного раствора в скважин- ных, условиях.

Bpenff, мин.

Изобретение относится к цементированию скважин. Цель изобретения - повышение качества цементирования. Спускают в скважину обсадную колонну, закачивают и продавливают тампонажный раствор в заколонное пространство в интервал цементирования при предельно допустимых давлениях для обсадной колонны и пород стенок скважины. При этом продавку тампонажного раствора ведут с периодическими остановками с момента равновесия столбов тампонажного и бурового растворов. Продавку тампонажного раствора после каждой остановки возобновляют при давлении не более предельно допустимого давления, а суммарное время остановок и времени выполнения процесса закачки и продавки тампонажного раствора в скважинных условиях. Это позволяет процесс транспортировки тампонажного раствора искусственно удлинить во времени, сокращая тем самым период времени между окончанием цементирования и началом превращения раствора в камень. Это устраняет или сводит к минимуму отрицательные последствия процессов диффузии контракции, седиментации, эффекта зависания, доставляя тампонажный раствор в интервал цементирования в структурированном состоянии, исключающим образование каналов. 1 ил.