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

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к строительству нефтяных, газовых и других скважин.

Цель изобретения - снизить вероятность гидроразрыва пластов и поглощения тампонажного раствора в процессе цементирования скважин.

Процесс строительства скважины вклкг чает операции, предусматривающие и не предусматривающие промывку забоя скважины. К первым относятся промывки скважины через колонну бурильных труб, через

колонну обсадных труб Ко вторым относятся спуск и подъем колонны бурильных труб, спуск обсадной колонны, геофизические работы и т.д. Во время операций без промывки в горных породах, окружающих скважину, происходит восстановление температуры вплоть до естественной геостатической, причем чем длительней операция без промывки, тем в большей степени восстанавливается температура.

Восстановление температуры приводит к возникновению в прискважинной зоне дополнительных сжимающих термоупругих

о

ч О

О

ю

напряжений. Под действием этих напряжений горная порода, проявляя пластические свойства, выдавливается в скважину, что в конечном итоге приводит к снижению горного давления в области скважины. Это, в свою очередь, снижает величину давления гидроразрыва пластов, увеличивает опасность поглощения тампонажного раствора. В случае подачи плавкого материала в при- забойную зону скважины темп восстановления температуры будет ниже. Это связано с тем, что для расплавления плавких материалов необходима дополнительная энергия, так как для расплавления 1 кг парафина требуется 35 ккал. В результате через тот же самый промежуток времени температура в скважине будет ниже на величину, вычисленную по формуле

At

п К

L-n К- р

где At - величина снижения температуры, °С:

К - содержание плавкого материала в долях единицы от массы бурового раствора:

Сп теплоемкость плавкого материала (для парафина Сп 0 0,775 ккал/кг 0С);

Ср - теплоемкость бурового раствора (для раствора плотностью 1150 кг/м , Ср 0,76 ккал/кг-°С);

г)п - открытая теплота плавления плавкого материала (для парафина /п 35 ккал/кг).

Предположим, что К 0,1. тогда при использовании в качестве плавкого материала парафина по формуле 1 получим

At

35 0.1

0,775 0,1 +076

-,-- 4,2 °С

Расчеты показывают, что в данном примере температура в скважине будет ниже, чем в аналогичной, но без добавок парафина на4,2°С.

В таблице приведены сведения о величине модуля Юнга Е, коэффициенте Пуассона i , коэффициенте температурного расширения а различных горных пород 5.

Эти параметры необходимы для вычисления термоупругих напряжений в области ствола скважины. Для этого применяется формула 6

а

00 -At

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

где OQ и (h тангенциальные и осевые термоупругие напряжения, МПа;

At - изменение температуры, °С.

Приуяв At 4.2°С по формуле 2 и используя данные таблицы, вычислены значения термоупругих напряжений (см. таблицу).

Вычисления показывают, что наиболее чувствительны к изменению температуры гипсы и ангидриды, наименее чувствительны песчаники и сланцы, но тем не менее чувствительность их достаточно велика. Так, в песчанике при восстановлении температуры дополнительно на 4,20С разобьются дополнительные сжимающие напряжения, равные 1,3 МПа, Горная порода дополнительно выдавливается в CKFOXMHV что приводит к снижению первоначальною горного давления именно на величину дополнительных термоупругих напряжений. В конечном итоге это приводит к снижению давления гидроразрыва пластов на величину дополнительных термоупругих напряжений (для песчаников на 1,3 МПа)

Такимобразом и тех скважинах кудадс цементирования обсадной колонии перед операциями, не предусматривающими промывку забоя, закачивают плавкий мггг-риал (АСПО) и где температура иерез тот же самый промежуток времени будет ниже/ь данном случае на 4,2°С) там давление гидроразрыва гмастов будет рмше (в данном случае минимум на 1.3 МП,ч; по сранне- н и ю со скважинами б г плавких материалов.

Отличительные признаки данного технического решения обеспечивают получение нового эффекта, заключающегося в положении вероятности гидрооаьрыга пластов, поглощения тампонажнг го растнооа о процессе цементирования ел ажиь что свидетельствует о соответствии критерию существенные отличия.

Предлагаемый способ ЦР .нгирсвания скважин реализуют следующим образом.

На трубной базе, где производят очистку насосно-компрессорных труб :у асфаль- тосмолопарафиновых отложении, работы организуют таким образом, чтобы АСПО накапливались в специальных емкостях. Накопленные АСПО с помощью пара ли иных источников тепла разогревают до пластического состояния и с помощью перфорированных вальцев гранулируют. 8 гранулированном виде АСПО отправляют на буровую.

На буровой в глиномешалке готовят смесь глинистого раствора и гранулированных АСПО. Соотношение и количестьо тличипогсок мп -3 ПО выбирают в завм

-f CTi О Hu tl- tX1 11ЛггтОО г КЛОНИМ К

.и/ юра .рыву ц renr a . которых необхо димо зака 1 зть r IP h 1 31 ( Пуемоч за держки с-ю. т новлония температуры Если мощное. пч TCI зв ск/ v- Hbtx г гидроразры ву окот) 100 м, то у-и-ывая, что i iior м стволт ; «ДУЙ ш имеет оПьем 47 л. объем готовой смг-с должен ыть не мечее 4,7 м3

Затцр гю Формупе

V -v ri

Г| К до п П

опреет jriflfjr i ;ебуемый о ть м глинистого .ociBOpa При К- 01 ,-,р - ,15г/с«-Г рп - О В г/см3 Vn, 7 м3 V,P - 4 1 v3

Таким о .разом, в д.нсм (лучае епб ходимо л м тинистого раствора 4iO по масс 1 сгт 4 ,

Далге пг формуле

к- Al

Л

tr

ют при этом порция бурового раствора со дер ащмо АС ПО вытесняется из с к ва кики на поверхность и закачивается в спеичал. ную емкость для хранения до повторного применения

Предлагаемый г-пособ цементирования скважич найдет применение на тех месторождениях, где при цементировании имеют гидроразрывы пластов

Формула изобретения

1 Способ цементирования скважин путем подачи в заколонное пространство там

понажного раствора и плавких материалов, имеющих температуру плавления в диапазоне забойной температуры, отличающийся тем, что, с целью снижение вероятности гидроразрыва пластов и поглощения

та шонажного раствора в процессе цементит-нация скважин плавкие материалы подай,т в скважину до ее цементирования пррр j. операциями, не предусриатривающи- ми промывку забоя скважины, причем содержание плавких материалов в долях единицы от массы бурового раствора К определяют из следующего выражения

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для строительства нефтяных, газовых и других скважин. Цель изобретения - снижение вероятности гидроразрыва пластов и поглощение тампонажного раствора в процессе цементирования скважин. Для этого плавкие материалы подают в скважину до ее цементирования перед операциями, не предусматривающими промывку забоя скважины, содержание плавких материалов в долях единицы от массы бурового раствора (K) определяют из соотношения K = ΔТ^.C_р/R_п - ΔтС_п, где ΔТ - величина снижения температуры, °С

C_п - теплоемкость плавкого материала, ккал/кг^.°С

C_р - теплоемкость бурового раствора ккал/кг^.°С

R_п - открытая теплота плавления плавких материалов, ккал/кг. Для снижения затрат на реализацию способа в качестве плавкого материала используют асфальтосмолопарафиновые отложения. Восстановление температуры приводит к возникновению в прискважинной зоне дополнительных сжимающих термоупругих напряжений. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

злдаг зясь треЬуегий снижения гемпррату ы At чсг- деп;,от i РО&ХОДИ- ИОР содержание пг.аоко.с материала с долях единицы от мзссы бурового раствора. При 4т 4.2°С к- 0 1

После окончание при. ствола скоа- чины перед подоерлом бурильного инструмента в интерпат, склонный к гидроразрыву, зактчивают приготовленную Пооизводят подъем бурильного инс- тоуменгг ос /щепвляют с шпации, не пре- п,усмс1тс.1взю1дмо промывку забоя с рэжины (каротажные и ремонтные работы, спуск обсадной солон.im) После спуска обсадной iio/iobjo или нового спуска бу- рильного инструмента скважину промыва Породы

Песчаник Известной

Доломит Гипс

Ангидрид ГЛУНИСТЬ и сланец

30

К

At

r)n Сп

где At - величина снижения темпера

теплоемкость плавкого материала, °С,

туры (

С, ккал/кг

Ср - теплоемкость бурового раствора. ккал/кг °С,

//п- скрытая теплота плавления плавких материалов, ккал/кг

2 Способ поп.1,отличающийся тем что с целью снижения затрат на реализацию способа, в качестве плавкого материала используют асфальтосмолопарафиновые отложения