Способ установки цементных мостов в поглощающих скважинах Советский патент 1993 года по МПК E21B33/134 E21B33/13 

Изобретение относится к нефтегазодо- бывающей промышленности и может быть использовано при изоляционных тампонаж- ных работах в глубоких скважинах.

Известны способы установки цементных мостов в поглощающих скважинах с по- мощью разделительного пакера и цементировочной желонки; с предварительным созданием в стволе баритовой пробки с последующей закачкой цементного раствора на искусственную пробку; с предварительной ликвидацией поглощений с помощью специальных составов с последующей закачкой цементного раствора по известным технологиям 1.

Известен также способ установки цементных мостов по статическомууровню 2, включающий промывку скважины водой и определение статического уровня, проведение исследований поглощающего пласта с построением графиков зависимости динамического уровня от производительности

закачки воды в поглощающий пласт ha f(q) и от времени ha f(t), закачку первой порции цементного раствора при определенной производительности насосного агрегата, остановку процесса на время, определяемое по зависимости h (t) при h d, найденному по графику hd f(q) закачку второй порций цементного раствора, закачку про- давочной жидкости, при подъеме труб на 150-200 м с доливом скважины водой в объеме равном объему труб, извлеченных из жидкости, ожидание твердения цемента.

Недостатком способа является необходимость проведения специальных исследований пласта с закачкой в него воды, возможность схватывания цементного раствора во время остановки, отсутствие постоянного контроля за уровнем жидкости в стволе скважины, априорное условие о неприемлемости пластом цементного раствора, что гарантирует точность установки цементного моста в нужном интервале.

Цель изобретения - предотвращение поглощения пласта и повышение точности установки разделительного моста.

Ожидаемый от использования изобретения положительный эффект заключается в сокращении времени и затрат на проведение операции.

Способ установки цементных мостов в поглощающих скважинах включает спуск заливочных труб, промывку скважины водой, определение статического уровня, закачку цементного раствора и вязкоупругого разделителя, продавку цементного раствора в интервал установки моста, смыв кровли моста, подъем заливочных труб и ожидание затвердения цемента, причем закачку цементного раствора и вязкоупругого разделителя осуществляют порционно, при этом первоначально закачивают первую порцию цементного раствора и первую порцию вязкоупругого разделителя, а затем вторую порцию вязкоупругого разделителя и вторую порцию цементного раствора, кроме того между первой и второй порциями вязкоупругого разделителя закачивают воздух или газ, соотношение между объемами первой и второй порции цементного раствора и вязкоупругого разделителя выбирают пропорционально соотношению площадей сечения затрубного пространства и внутренней полости заливочных труб, а объем закачиваемого воздуха или газа определяют из соотношения:

v

hp ( Ртр + Рзатр ) + Увур (Рвур Р ) + Уц (рц Р ) р-рв

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

где V - объем воздуха в скважинных условиях,

h0 - статический уровень воды в скважине,

VByp, /ц- объем вязкоупругого разделителя и цементного раствора,

FTp Рзатр. - соответственно площадь сечения внутренней полости заливочных труб и затрубные пространства;

р,рвур,рц,рв - соответственно плотность воды вязкоупругого разделителя, цементного раствора, воздуха или газа.

На фиг. 1 приведено состояние процесса после промывки скважины и определение статического уровня.

На фиг. 2 приведено состояние процесса после завершения закачки всех рабочих агентов.

На фиг. 3 приведено состояние процесса в период ожидания затвердевания цемента.

Способ осуществляют следующим образом. В скважину 1, имеющую поглощающий пласт 3, спускают заливочные трубы 2. Промывают скважину водой и прослеживают за установлением статического уровня. После определения статического уровня при известных значениях интервала установки моста, плотности рабочих агентов (воды, цементного раствора, вязкоупругого разделителя, воздуха или газа) геометрических размерах скважины и заливочных труб (площадь сечения ствола скважины, площадь сечения затрубного пространства, площадь сечения внутренней полости заливочных труб), температуры на устье скважины и у башмака заливочных труб производят расчеты и определяют:

- общий объем цементного раствора,

-общий объем вязко-упругого разделителя,

-.объем воздуха или газа в скважинных условиях,

- глубину спуска заливочных труб,

-.давление у башмака заливочных труб,

- объем воздуха или газа в устьевых условиях,

-объем первой порции цементного раствора,

- объем первой порции вязко-упругого разделителя,

- объем второй порции вязко-упругого разделителя,

- объем второй порции цементного раствора,

- объем продавочной жидкости.

После выполнения всех расчетов приготавливают на устье необходимый объем воздуха или газа в специальных баллонах или сосуде. Затем допускают заливочные трубы

на расчетную глубину и начинают закачку рабочих агентов. В трубы закачивают: первую порцию цементного раствора, первую порцию вязко-упругого разделителя, подго товленный воздух или газ, вторую порцик вязкоупругого разделителя, вторую порцш цементного раствора, продавочную жидкость. После закачки продавочной жидкости заливочные трубы приподнимают до глубины расположения башмака на 2-3 м выше кровли устанавливаемого моста и обратным прокачиванием воды производят смыв кровли моста. Затем заливочные трубы поднимают на безопасное расстояние, закрывают устьевые задвижки на трубах и затрубном пространстве и ожидают твердения цементного раствора. Процесс завершают определением прочности и герметичности установленного моста.

Практический пример реализации способа.

В скважине, вскрывшей поглощающий горизонт, необходимо установить цементный мост в интервале 1400-1415 м.

Скважину промыли водой и определили статическ ийуровень на глубине20м(1 Ом).

Исходные данные.

Плотность используемых составов:

- воды,р 1000 кг/м ;

скв 20(0,003 + 0.010 )х 1000 +0.

VB

0

3

10

15

20

25

- воздуха, рв 29 кг/м ;

- вязко-упругого разделителя, р&ур 1150 кг/м3;

- цементного раствора, /Эц 1750 кг/м3. Площадь сечения:

- скважины, FCKB 0,0129 м2;

- заливочных труб, FTp 0,003 м2;

- затрубного пространства, 0,010 м2.

Температура на устье скважины, Ту 280°К;

Температура у башмака заливочных труб, Т3 345°К.

Порядок расчетов.

Объем цементного раствора с учетом К 1,1

Vu (1415-1400) -FCKB- К,

V4 (1415-1400) -0,0129 -1,1 0,210(м3) Объем вязко-упругого разделителя рассчитывается с учетом минимальной толщины столба в стволе скважины -10м.

VByP 10(FTp + F3Tp)

VByP 10(0,003+ 0,010) 0,130 (м3) Объем воздуха в скважинных условиях

VCKBB- .

h0 (Ftp + F3Tp) р + Увур (Рвур -р) + Уц (Рц -р ) р-рв

(1150-1000)4-0,210(1750- 1000)

1000-29 45 (м3)

Использование: для предотвращения поглощения и повышение точности установки моста. Сущность изобретения: после промывки скважины водой и определения статического уровня жидкости в стволе рассчитывают глубину спуска заливочных труб по формуле; Н НКрм + Ьц + hByp + hB, где НКрм - глубина расположения кровли цементного моста; гщ, hByp, hB - высота столба цементного раствора, вязко-упругого разделителя и воздуха, а затем последовательно закачивают первую порцию цементного раствора, первую порцию вязко-упругого разделителя, воздух или газ, вторую порцию вязко-упругого разделителя, вторую порцию цементного раствора, при этом соотношение между объемом первой и второй порциями цементного раствора и вязко-упругого разделителя пропорционально соотношению площадей сечения затрубного пространства и внутренней полости заливочных труб, а объем воздуха или газа определяют по формуле: VB VCKB -т- гэ 8I у 3 Т3 Ро где Ту, Т3 - абсолютное значение температуры на устье и у башмака заливочных труб, Ро, Рз нормальное давление и давление у башмака заливочных труб, VBCKB - объем воздуха или газа в скважинных условиях, VBCKB ho (FTp + F3Tp) p + VByp Oeyp - р + Vu (pn - p)/p - рв: FTp, F3Tp - площадь сечения внутренней полости заливочных труб и за- трубного пространства;/, рвур./Эц, рв плотность воды, вязко-упругого разделителя, цементного раствора, воздуха; VByp, VM -t объем вязко-упругого разделителя и цементного раствора.4 ил. СО

Глубина спуска заливочных труб

Н Н

крм

Н 1400 +

Уц + Увур + Ув СКВ

FTP + Рзтр 0,210 +0,130 +0,45

0,003 +0,10 1461(м)

Давление у башмака заливочных труб (H-hcm)lO e, Рз 1000хЮ(1461-20) 14,41 (МПа) бъем воздуха в устьевых условиях

VB,

/ СКВ . Т . р

VBI у гз

VB

Т3 Ро

0.45 х 280 х 14,41 „ к , з ---345x0,1--- 52,6(м

Объемы первой и второй порций: а) цементного раствора - I /Рзтр

VM VN

Frp + Рзтр

0,010

0,16

VM -0,210 -Оооз+0,010

Уц 0,210-0,160 0,050 (м3);

б) вязко-упругого распределителя - /Рзтр

V

вур

Vi

вур FTD + F

зтр

0,010

5

0

5

0

5,

V°VP 0.130 0.003+о.ою- °-100 (м3)

VByp 0,130-0,100 0,030 (м3) Объем продавочной жидкости (воды)

Vnp Ртр Нкр.м,

Vnp 0,003 х 1400 4,2 (м3).

Перед началом процесса установки моста подготавливают необходимый объем сжатого воздуха в специальном сосуде. В данном случае в качестве специального сосуда использована обсадная труба (диаметр 219 м, толщина стенки 9 мм, длина 12 м) с внутренним объемом Vc 0,38 м3, оборудованная с обеих сторон заглушками и обвязанная с компрессором, промывочным агрегатом и нагнетательной линией.

Необходимая величина давления воздуха в специальном сосуде

р VB

Рн w

Рн ,1 13,84 (МПа).

После промывки скважины водой, определения статического уровня жидкости в стволе, выполнения всех расчетов и подготовки необходимого объема сжатого воздуха в специальном сосуде допустили заливочные трубы на глубину 1461 м и начали процесс закачки рабочих жидкостей. Обвязка технологического оборудования со скважиной выполнена согласно приведенной на фиг. 4 схемы.

При открытых задвижках 1,2,3 и закрытых 4, 5 в скважину закачали первую порцию цементного раствора - 0,16 м и первую пооцию вязко-упругого разделителя - 0,10 м , После этого закрыли задвижку З1 и открыли задвижки 41 и 51. Затем закачали в скважину вторую порцию вязко-упругого разделителя - 0,03 м3 и вторую порцию цементного раствора - 0,05 м и далее 4,2 м продавочной жидкости -технической воды.

Формула изобретения Способ установки цементных мостов в поглощающих скважинах, включающий спуск заливочных труб, промывку скважины водой, определение статического уровня, закачку цементного раствора и вязко-упругого разделителя, продавку цементного рас твора в интервал установки моста, смыв кровли моста, подъем заливочных труб и ожидание затвердения цемента, о т л и ч а- ю щ и и с я тем, что, с целью предотвращения поглощения пласта и повышения точности установки разделительного моста, в скважину закачку цементного раствора и вязкоупругого разделителя осуществляют порционно, при этом первоначально закачивают первую порцию цементного раствора и первую порцию вязкоупругого разделителя, а затем вторую порцию вязко- упругого разделителя и вторую порцию Цементного раствора, причем между первой и второй порциями вязкоупругого разделителя закачивают воздух или газ, соотношение

-

0

5

После закачки рабочих составов заливочные трубы приподняли с установкой башмака на глубине 1398 м и обратным про- качиванием воды провели смыв кровли цементного моста, объем прокачиваемой воды при смыве кровли не менее 4,2 м .

Заливочные трубы приподняли с установкой башмака на глубине 1350 м, задвижки 11 и 21 закрыли.

После твердения цементного раствора допуском заливочных труб кровля моста определена на глубине 3402 м. Прочность моста проверена частичной разгрузкой веса заливочных труб, герметичность-опрессов- кой давлением 12 МПа.

20

25

30

35

40

между объемами первой и второй порций цементного раствора и вязкоупругого разделителя выбирают пропорционально соотношению площадей сечения затрубного пространства и внутренней полости заливочных труб, а объем закачиваемого воздуха или газа определяют из соотношения

V hp ( FTp + Рзатр ) + УВур (рвур -р ) + Уц (рц -р ) Р-РВ

где V - объем воздуха в скважинных условиях;

h0-статический уровень воды в скважине;

VByp, Уц-объем вязкоупругого разделителя и цементного раствора;

Ftp, Рзатр - соответственно площадь сечения внутренней полости заливочных труб и затрубное пространство;

р, Рвур, РЦ. РВ - соответственно плотность воды, вязкоупругого разделителя, цементного раствора, воздуха или газа.