Способ цементирования скважин

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

02526 (6!) Дополнительное к авт. свид-By (22) Заявлено 27. 07. 81 (2!) 3323650/22К 3

21 В 33/14 с присоединением заявки Мо

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий. (23) Приоритет

Опубликовано 07.03 83 Бюллетень !!о

Дата опубликования описания 07.03.8

К 622. ° 245.42 (088.8) В.С. Пупков и В.П. Гнездор

Сахалинский государственный научно-исследователье и и проектный институт газовой промышленности (72) Авторы изобретения (7!) Заявитель (54) СПАС В IJEMEHTHPOBAHH5i CKBAKHH

Изобретение относится к креплению нефтяных и газовых скважин, в частности к цементированию колонн в скважинах с неизолированными эона- 5 ми низких давлений.

Известен способ цементирования скважин, содержащих неиэолированные зоны низкого давления, заключающийся в применении тампонажных растворов пониженной плотности с использованием наполнителей, например вспученный перлитовый песок или обожженный диатомовый песок или перлит или пламилон и пр. (1).

Недостатком известного способа является то, что применение облегчающих добавок в значительной мере усложняет производство вяжущих и заготовку тампонажных смесей, кроме того, они значительно снижают прочность образующегося цементного камня.

Наиболее близким к изобретению является способ цементирования скважин, включающий спуск обсадных колонн в скважину, заполненную промывоч- 25 ной жидкостью и закачку тампонажного раствора в заколонное пространство до расчетной высоты (21.

Однако данный способ ограничен в применении, так как для осуществле- ЗО ния его все же требуется создание в затрубном пространстве гидростатического давления, превышающего допус.каемое давление при бурении. Действительно, в начальный момент цементирования, когда закачивают цементный раствор, скважина заполнена полностью и каждые 100 м цементного раствора вызывают увелич,ение статического давления примерно на

7 кгс/см, так как разность в плотностях промывочной жидкости и тампонажного раствора нормальной плотности составляет 0,7 г/смо Поэтому еще до осуществления прадавки промывочной жидкостью возможно такое превышение давления, которое может вызвать гидравлический разрыв пласта, вплоть до катастрофического поглощения. Следовательно, известный способ возможен только при небольших количествах используемого цемен- та.

Цель изобретения — повышение эффективности цементирования скважин с неиэолироваиными зонами низкого давления при применении тампонажных растворов нормальной плотности.

Поставленная цель достигается тем, что в способе цементирования

1002526

10 скважин, включающем спуск обсадных колонн в скважину, заполненную промывочной жидкостью, и закачку тампонажного раствора в заколонное пространство до расчетной высоты, перед закачкой тампонажного раствора в заколонном пространстве снижают уровень промывочной жидкости на величину гидростатического давления, равного перепаду давления, вызываемого разностью плотностей скважинной жидкости и тамнонажного раствора, причем уровень промывочной жидкости

)снижают путем ее перепуска из заколонного пространства в обсадную колонну, которую во время спуска за- 15 полняют частично с оставлением объема незаполненной части колонны эквивалентного объему заколонного пространства от устья до глубины снижения уровня промывочной жидкости, у0 при этом объем незаполненной части колонны отсекают диафрагмой, которую устанавливают в колонне во время ее спуска, а перед перепуском промывочной жидкостй из заколонного пространства в обсадную колонну диафрагму разрушают.

На фиг. 1 — 4 изображена последовательность осуществления операций по предлагаемому способу.

В скважину глубиной L спускают обсадную колонну на длину L и уста1 навливают во внутренней полости труб глухую чугунную диафрагму, разцепляющую нижнюю часть полости от

ВЬрхней. В дальнейшем остальную верх-З5 нюю часть колонны труб L2 допускают, оставляя ее незаполненной промывочной жидкостью (фиг. 1 ). При этом объем незаполненной полости должен быть равен объему скважины на длине, 40 равной необходимому снижению уровня в эатрубном пространстве (за вычетом объема тела труб на той же длине).

В порожнюю колонну сбрасывают ста-45 льной шток, который, падая на диафРагму Разрушает ее. Происходит сообщение трубного пространства с заколонным (кольцевым ) и уровень в последнем снижается до глубины Н1(фиг ° 2). 50

В затрубное пространство закачивают тампонажный раствор нормальной плотности, занимающий необходимую высоту Н2. При этом составное давление тампонажного раствора и промывочной жидкости затрубного пространства высотой - (Н + Н2) равно давлению промывочной жйдкости в полностью заполненных трубах на длине

L, т.е. равно гидростатическому дав- 60 лению, допускаемому при бурении (фиг. 3).

В эатрубное пространство закачивают продавочную жидкость, с равной прОМЫВОчнОЙ жидкОсти плОтнОстью в 65 объеме промывочной жидкости кольце. вого пространства от башмака колонны до нижней границы тампонажного раствора в его положении на фиг.3.

При этом промывочная жидкость из труб постоянно выдавливается, а уровень в затрубном пространстве поддерживается равным Н (по закону сообщающихся сосудов ).

После закачки расчетного количества продавочной жидкости тампонажный ° раствор входит в башмак обсадной колонны, равенство давлений в трубном (промывочной жидкости) и в затрубном (составного столба тампонажного раствора и промывочной жидкости) сохраняется и процесс цементирования заканчивается (фиг. 4).

Если требуется подъем тампонажного раствора до устья, то.после тверения цементного камня, эакаченного первой стадии, но без продавки промывочной жидкостью, проводят вторую стадию цементирования, при которой в открытое и незаполненное кольцевое пространство эакачивается недостающее количество тампонажного раствора.

Пример . Цементируют экс.плуатационную колонну диаметром

146 мм, перекрывающую в стволе диаметром 215,9 мм пласт низкого давления, находящийся в призабойной зоне на глубине 1500 м и выдерживающий при бурении гидростатическое давление промывочной жидкости плотностью 1,15 г/см . Цементирование проводят тампонажным раствором из портландцемента плотностью

1 85 г/см 3 с подъемом его на 500 м от башмака колонны.

Определяют перепад давления от разности плотностей тампонажного раствора и промывочной жидкости на высоте подъема тампонажного раствора за колонной аР = 0,1(1,85 — 1,15) 500 = 35 кгс/см2, 1

Определяют снижение уровня промывочной жидкости в эатрубном пространстве, компенсирующее перепад давления от заполнения 500 м эатрубного пространства тампонажным раствором

Н.= = 300 м.

10 ° 35

1, 5

Определяют длину верхней части обсадной колонны (выше диаграммы), внутреннюю полость которой не заполняют промывочной жидкостью при спуске в скважину (толщина стенки обсадных труб 10 мм).

2 2 2

300 0,2159 †(0,146 — 0,126 )

О, 780 м.

1002526

Следовательно, после спуска 720 м обсадных труб (L ) в их внутренней полости устанавлйвают диафрагму, а верхние 780 м спускают порожними.

После спуска колонны до забоя

1500 м сбрасывают шток, диафрагма разрушается,и жидкость из затрубного пространства перетекает в трубное. Уровень в затрубном снижается на 300 м.

Затворяют 12,4 тс цемента, не обходимых для заполнения 500 м кольцевого пространства из расчета, что для приготовления 1,мЗ тампонажного раствора плотностью 1,85 г/смЗ требуется примерно 1,25 тс цемента. ((= 9.,785 (0,2159 — 0,146 ) 500 1,25

12,4 тс.

Закачивают тампонажный раствор в затрубное пространство и верхняя граница его занимает уровень в затрубном на расстоянии 300 м от устья..

При этом в процессе всей закачки ,гидростатическое давление в затрубном не превышает гидростатическое давление промывочной жидкости в трубах и, следовательно, то, что было при бурении.

Закачивают в затрубное пространство 14 мЭ продавочной жидкости плотностью 1,15 г/смЗ из расчета

30

Тампонажный раствор при этом перемещается в затрубном в необходимый интервал (нижняя граница в башмак колонны, а верхняя — иа высоту

500 м от башмака). Уровень промывочной жидкости в затрубном пространстве остается на глубине 300 м от устья, гидростатическое давление в трубах и в кольцевом пространстве становится равным,и процесс цементирования заканчивается.

Таким образом, применение предлагаемого способа позволяет проводить цементирование без превышения гидростатического давления на пласт низкого давления против имевшего место при бурении скважин. В свою

45

V = 0,785 (0,2159 — 0,146 ) 700

2 2

14 м

35 очередь это позволяет исключить осложнения (поглощения, гидрораэрывы) при цементировании пластов с низким давлением с использованием тампонажных растворов нормальной плотности и способствует повышению, качества крепления.

Формула изобретения

1. Способ цементирования скважин, включающий спуск обсадных колонн в скважину, заполненную промывочной жидкостью, .и закачку тампонажного раствора в заколонное.пространство до расчетной высотл, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения эффективности цементирования скважин с неизолированными зонами низкого давления при применении тампонажных растворов нормальной плотности, перед закачкой тампонажного раствора в заколонном пространстве снижают уровень промывочной жидкости на величину гидростатического давления, равного перепаду давления, вызываемого разностью плотностей скважинной жидкости и тампонажного раствора, причем уровень промывочной жидкости снижают путем ее перепуска из эаколонного пространства в обсадную колонну, которую во время спуска заполняют частично с оставлением объема незаполненной части колонны, эквивалентного объему заколонного пространства от устья до глубины снижения уровня промывочной жидкости

2. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что объем незапол-. няемой части колонны отсекают диафрагмой, которую устанавливают,в колонне во время ее спуска, а перед перепуском промывочной жидкости из заколонного пространства в об садную колонну диафрагму разрушают.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Луценко Н.A. и др. Тампонажные растворы пониженной плотности.

М., "Недра", 1972, с. 5-13.

2. Авторское свидетельство СССР, Р 594300, кл. E 21 В 33/14, 1978 (прототип ).

1002526

Составитель Е. Молчанова

Реакторы Т. Парфенова Техред М.Коштура Корректор И. Ватрушкина

Заказ 1485/4 Тираж 601 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул.Проектная, 4