Способ цементирования скважин Советский патент 1991 года по МПК E21B33/13 E21B33/14 

Изобретение относится к промышленности, точнее к нефтегазодобывающей, и используется при цементировании обсадных колонн.

Цель изобретения - обеспечение герметичности заколонного пространства и предотвращение гидроразрыва пластов путем формирования зоны уплотнения тампонажного раствора в интервале проницаемых пластов при создании противодавления на изолируемый пласт

Сущность способа заключается в том, что после спуска обсадной колонны в скважину заколонное пространство заполняют тампонэжным раствором и воздействуют на него ступенчато повышаемым давлением в начальный период ОЗЦ Предварительно определяют величину избыточного давления в начальный момент фильтрации жидкости затворения тампонажного раствора в проницаемый пласт и оптимальную величину избыточного давления для каждой ступени, причем величину начального

О VJ

О О Ч) О

и «TIM точною давления для каждой ступени ранной величине давления в началь- мни момент фильтрации жидкости затворе- н п а из тампонажного раствора в проницаемый пласт на данной ступени, а перолод на следующую ступень производят ПГКЛР прекращения отфильтровывания жидком и затворения тампончжного раствора в проницаемый пласт под избыточным давлением предыдущей ступени.

Способ осуществляют следующим об- рзчом

В промысловых условиях производится щ ментирование скважины. После продав- пения тампонажного раствора в заколонное пространство и получения сигнала Стоп превентор промывается буровым раствором от остатков тампонажного раствора и закрывается. К коренным задвижкам пре- вентора или линии ПВО подключается цементировочный агрегат, в мерник которого набирается 1,5 - 2,0 м бурового раствора. Затем открывают кран на цементировочной головке Насосом агрегата плавно поднимают давление в заколонном пространстве на 0,5 - 1 0 атм, после чего насос выключают и осуществляют наблюдение за показаниями манометра. При отсутствии снижения давления в заколонном пространстве (фиксируется по показаниям манометра) насосом повышают давление на следующие 0,5 - 1,0 атм, и так порциями повышают давление до тех пор, пока на манометре на зафиксируется снижение давления. Это свидетельствует о том, что тампонажный раствор под действием перепада давления обезвоживается в проницаемый пласт, его структура уплотняется в интервале обезвоживания и уровень тампонажного раствора в скважине снижается. Фиксируется величина давления, при котором наблюдается отфильтровывание жидкости затворения из тампонажного раствора, после чего по мере снижения давления восстанавливают давление до исходной величины и так до тех пор, пока давление полностью не стабилизируется, что свидетельствует о прекращении отфильтровывания жидкости затворения в пласт и формировании экранирующей перемычки, выдерживающей действующий на нее перепад давления на данной ступени. Таким образом происходит формирование экранирующей перемычки при заданном перепаде давления и последующее испытание перемычки на герметичность приложенным давлением,

После стабилизации давления на данной ступени вновь увеличивают избыточное давление (частями) до наступления процесса отфильтровывания жидкости затворения

из тампонажного раствора в пласт, после чего опять выдерживают это давление до его стабилизации на новой ступени и таким образом продолжают наращивать давление

в заколонном пространстве В результате осуществления этих операций производится постепенное уплотнение структуры тампонажного раствора в интервале формирования экранирующей перемычки и

0 увеличение мощности перемычки

Процесс формирования экранирующей перемычки продолжается до тех пор, пока величина„избыточного давления на устье скважины не достигнет расчетной величи5 ны.

Затем, убедившись, что давление в заколонном пространстве не снижается и сформированная таким образом экранирующая перемычка выдерживает действую0 щий на нее перепад давления, закрывают коренные задвижки превентора и оставляют заколонное пространство под давлением на 12 ч. В течение этого времени т 1мпонаж- ный раствор превращается в камень с до5 статочными прочностными споиствами После истечения 12 ч ОЗЦ коренные задвижки на превенторе открываются и давление в заколонном прос гран стае снижается до гидростатического Как пока0 зывает практическая работа объем ваемой в заколонное пространство жидкости незначителен и составляет 200 - 250 л. Процесс создания избыточного давления в заколонном пространстве закончен.

5

Пример. При цементировании нефтяных скважин глубиной 3500 м постоянно наблюдаются газопроявления после цементирования из непродуктивного газового го0 ризонта, расположенного на глубине 3000 м. Аномальность пластового давления 1,6. Давление газа в изолируемом гопизонте 48,0-106 Па. Скважины цементу уются там- понажным раствором плст.тью 2200

5 кг/м . Плотность жидкости оатпорения 1100 кг/м . Интервал заполнения заколонного пространства тампонажным раствором 1000 - 3000 м. Буровой раствор - плотность 1700 кг/м3, интервал заполнения 1000 м,

0 Необходимо исключить возникновение за- колонных проявлений с помощью предлагаемого способа.

Скважина цементируется по обычной технологии. После окончания процесса це5 ментирования превентор промывается от остатков тампонажного раствора и закрывается. К коренной задвижке превентора подключается манифольдная линия от цементировочного агрегата ЦА-320, в мерник которого предварительно закачивается

приблизительно 2,0 м бурового раствора Рассчитывается предельное значение устьевого давления по формуле:

А Р Р.чл h рь р g - (Н - h) /V g .

где Д Р - предельная величина избыточного давления нл устье скважины. Па;

Н - расстояние от устья скважины до кровли изолируемого горизонта, м;

h - высота подьема бурового раствора в заколонном пространстве, м;

Рпп пластовое давление в изолируемом горизонте, Пз;

/Обр - плотность бурового раствора. кг/м ;

РЖ - плотность жидкости загворения, кг/м3:

р - ускорение свободного падения, м/сг

Даипыедля расчета: Н 3000м; h 1000м; Р11л48,0-106Пз

рьр 1700 кг/м3, р 1100 кг/м3

g Юм/с2.

По формуле рисе итывЈрм Д Р.

А Р 9.0МПа.

Давление в заколонном пространстве повышают ступенями, с переходом на следующую ступень ори прекращении фильтрации жидкости затворения на предыдущей ступени. После окончания программы повышения давления в заколонном пространстве до заданного давления (9,0 МПа) задвижки превентора закрываются, давление в мэнифольдной линии агрегата снижается до атмосферного и схважш.а остается под давлением на половину времени ОЗЦ, т.е. на 12 ч.

В интервале каждой ступени давление постоянно снижается, поэтому его периодически повышают до заданной величины, до его стабилизации

Давление в закслонном пространстве

5

0

5

0

5

0

5

0

осущостчляется при чткрытпм кране на ц, монтировочной головке; с цепью более u/ioi ного сжатия обсадной колонны и улушгн п контакта цементного клмня с оогяднои ко лонной.

Давление на тампонажный раствор ре комендуется осуществлять буровым раствором с целью предотвращения Фильтрации закачиваемой воды (при поддавливании водой) через столб тампонажного раствора и создания условий для сдвига структуры тампонажного раствора

Формула изобретения

Способ цементирования скважин, включаюший спуск обсадной колонны в скважину, заполнение пространства тампо- нажным раствором и воздействие на ного ступенчато повышаемым избыточным давлением в начальный период ОЗЦ. отличающийся тем, что. с целью обеспечения герметичности заколонного пространства и предотвращения гидроразрыва пласгов путем формирования зоны уплотнения тампонажного раствора в интервале проницаемых пластов при создании противодавления на изолируемый пласг, определяют величину избыточного давления в начальный момент фильтрации жидкости затаорения тампонажного раствора в проницаемый пласт и оптимальную величину избыточного давления для каждой ступени. причем величину начального избыточного давления для каждой ступени берут равной величине давления в начальный моментфиль- трации жидкости затворения из тампонажного раствора в проницаемый пласт на данной ступени, а переход на следующую ступень производят после прекращения отфильтро- вывания жидкости затворения тампонажного раствора в проницаемый пласт под избыточным давлением предыдущей ступени.

Изобретение относится к горной промышленности, точнее к нефтегазодобывающей, и используется при цементировании обсадных колонн. Цель - обеспечение герметичности заколонного пространства и предотвращение гидроразрыва пластов путем формирования зоны уплотнения тампонажного раствора в интервале проницаемых пластов при создании противодавления на изолируемый пласт. Сущность способа заключается в том, что после спуска обсадной колонны в скважину заколонное пространство заполняют тампонажным раствором и воздействуют на него ступенчато повышаемым избыточным давлением в начальный период ОЗЦ. Определяют величину избыточного давления в начальный момент фильтрации жидкости затворения тампонажного раствора в проницаемый пласт и оптимальную величину избыточного давления для каждой ступени, причем величину начального избыточного давления для каждой ступени берут равной величине давления в начальный момент фильтрации жидкости затворения из тампонажного раствора в проницаемый пласт на данной ступени, а переход на следующую ступень производят после прекращения отфильтровывания жидкости затворения тампонажного раствора в проницаемый пласт под избыточным давлением предыдущей ступени.