Способ цементирования скважин
СПОСОБ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ СКВАЖИН, включающий закачку в обсадную колонну насосами буферной жидкости и тампонажного раствора, продавливание последних в кольцевое пространство между обсадной колонной и скважиной со средней скоростью восходящего потока и одновременное расхаживание колонны вдоль оси скважины, отличающийся тем, что, с целью повышения качества цементирования скважин за счет исключения фильтрации газа через столб твердеющего тампонажного растЮЕсоюааля «ч ПАТЕНТНО- 1 ТЕХЯИЧЕМАЙ SIMiOTBKA. вора, предварительно определяют потенциальную длину пути фильтрации газа через столб твердеющего тампонажного раствора, а длину хода расхаживания обсадной колонны выбирают, а затем .выдерживают в процессе цементирования в зависимости от потенциальной длины пути фильтрации газа и соотнощения скорости восходящего потока и скорости хода вниз обсадной колонны при расхаживании согласно следующему соотнощению; Нр „ +КР где Кр коэффициент расхаживания, учитывающий вытеснение из скважины жидкости при ходе обсадной колонны вниз и увлечение жидкости внешней поверхностью труб; Нр -длина хода расхаживания обсадной колонны, м; Рф-длина пути фильтрации газа через проницаемый тампонажный камень, м; Vo - скорость восходящего потока, м/с; VH - скорость хода вниз обсадной колонны , м/с. оо
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК ц51) Е 21 В 33/13
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ где
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3461155/22-03 (22) 01.07.82 (46) 15.01.85. Бюл. № 2 (72) В. В. Еременко (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт по креплению скважин и буровым растворам (53) 622.245.42 (088.8) (56) 1. Справочник инженера по бурению.
Под ред. В. И. Мищевича и др. Т. 1, M., «Недра», 1973, с. 395 — 398
2. Булатов А. И. Технология цементирования нефтяных и газовых скважин. М., «Недра», 1973, с. 245-247. (54) (57) СПОСОБ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ
СКВАЖИН, включающий закачку в обсадную колонну насосами буферной жидкости и тампонажного раствора, продавливание последних в кольцевое пространство между обсадной колонной и скважиной со средней скоростью восходящего потока и одновременное расхаживание колонны вдоль оси скважины, отличающийся тем, что, с целью повышения качества цементирования скважин за счет исключения фильтрации газа через столб твердеющего тампонажного раст„„5U„„1134700 А вора, предварительно определяют потенциальную длину пути фильтрации газа через столб твердеющего тампонажного раствора, а длину хода расхаживания обсадной колонны выбирают, а затем, выдерживают в процессе цементирования в зависимости от потенциальной длины пути фильтрации газа и соотношения скорости восходящего потока и скорости хода вниз обсадной колонны при расхаживании согласно следующему соотношению:
Кр- коэффициент расхаживания, учитывающий вытеснение из скважины жидкости при ходе обсадной колонны вниз и увлечение жидкости внешней поверхностью труб;
11р -длина хода расхаживания обсадной колонны, м;
8q — длина пути фильтрации газа через проницаемый тампонажный камень, м;
Vp — скорость восходящего потока, м/с;
Чц — скорость хода вниз обсадной колонны, м/с.
1134700 тенциальной длины пути фильтрации газа и соотношения скорости восходящего потока и скорости хода вниз обсадной колонны при расхаживании согласно следующему соотношению:
Кр — — — т — +. К
VH P
Изобретение относится к горной промышленности, а точнее к нефтегазодобывающей, и может быть использовано при креплении буровых скважин обсадными колоннами.
Известен способ цементирования скважин, включающий закачивание тампонажного раствора насосами в спущенную скважину обсадную колонну и продавливание его в кольцевое пространство между колонной и стенками скважины через нижний конец колонны (1).
Недостаток известного способа заключается в низком качестве цементирования.
Наиболее близким к предлагаемому является способ цементирования скважин, включающий закачку в обсадную колонну буферной жидкости и тампонажного раствора, продавл и ва ние последних в кол ьцевое пространство между обсадной колонной и скважиной со средней скоростью восходящего потока и одновременное расхаживание 20 колонны вдоль оси скважины (2).
Недостатком способов цементирования скважин является недостаточно высокая изолирующая способность продавленного в кольцевое пространство скважины столба тампонажного раствора и образующегося из него камня. Этот недостаток вызван тем, что в процессе расхаживания обсадной колонны при ходе ее вверх скорость восходящего потока тампонажного раствора в кольцевом пространстве скважины снижается, поток движется в ламинарном или переходном режиме, полнота вытеснения бурового раствора уменьшается, однородность тампонажного раствора ухудшается, а проницаемость его увеличивается.
Цель изобретения — повышение качест- 35 ва цементирования скважин за счет исключения фильтрации газа через столб твердеющего тампонажного раствора.
Поставленная цель достигается тем, что согласно способу цементирования скважин, 4о включающему закачку в обсадную колонну насосами буферной жидкости и тампонажного раствора, продавливание последних в кольцевое пространство между обсадной колонной и скважиной со средней скоростью восходящего потока и одновремен- 45 ное расхаживание колонны вдоль оси скважины, предварительно определяют потенциальную длину пути фильтрации газа через столб твердеющего тампонажного раствора, а длину хода расхаживания обсадной колонны выбирают, а затем выдерживают в процессе цементирования в зависимости от погде Кр — коэффициент расхаживания, учитывающий вытеснение из скважины жидкости при ходе обсадной колонны вниз и увлечение жидкости внешней поверхностью труб;
111, — длина хода расхаживания обсадной колонны, м; .К,р — длина пути фильтрации газа через прон ицаемый тампонажный камень, м;
Чо — скорость восходящего потока, м/с; (и — скорость хода вниз обсадной колонны, м/с.
Цементирование скважин осуществляют следующим образом.
На внешней поверхности обсадных труб предварительно монтируют заколонную оснастку: скребки, центраторы, турбулизаторы, и др. Привинчивают снизу к первой трубе башмак, устанавливают над ней обратный клапан, собирают на резьбе или сварке в колонну и спускают последнюю на проектную глубину. Промывают скважину буровым раствором, прокачивая его сверху через колонну насосами. Затем последовательно закачивают в колонну буферную жидкость и тампонажный раствор, разделяя последний с двух сторон цементировочными разделительными пробками, и продавливают столб жидкостей через колонну в кольцевое пространство скважины продавочной жидкостью, в качестве которой обычно используют буровой раствор. При этом поддерживают скорость восходящего потока в кольцевом пространстве.
Перед выходом буферной жидкости из колонны в кольцевое пространство приступают к расхаживанию обсадной колонны, выдерживая скорости хода Бв и вниз 0н, выбранные из условия недопущения осложнений.
Рабочую длину хода расхаживания колонны Н выбирают и поддерживают в зависимости от параметров согласно соотношению.
По мере подъема столба тампонажного раствора за колонной скорость хода вниз
U> в процессе расхаживания колонны уменьшают, чтобы не допустить гидроразрыва пластов, расположенных в пределах высоты подъема. Одновременно корректируют и длину хода Нр согласно условию. Допускается не изменять рабочую длину хода расхаживания.
После вытеснения в кольцевое пространство 80-90 /р объема тампонажного раствора расхаживание колонны прекращают.
Цементирование заканчивается остановкой насосов, когда весь тампонажный раствор выдавлен из колонны в кольцевое пространство, при этом верхняя разделительная пробка садится на упорное кольцо и резкое по1134700
8, 75 3-5
5,7 3-5
0,6
30,5
9,5
3000-2800
2800-2650
2650-2500
0,6
1,2
19,8
4,0
3-5
3,5
0,4
1,0
14,0
2,0вышение давления в системе служит сигналом об окончании процесса цементирования.
Пример. Обсадная колонны диаметром
g> — — 168 мм спущена в скважину диаметром 3< — — 216 мм на глубину 3000 м. Плотности бурового и тампонажного растворов соответственно 1500 и 1800 кг/мз.
На глубинах (м) пластовые давления в скважину составляют, МПа:
300 — 2900 м — 42,0;
2850 — 2750 м — 31,5;
2750 — 2600 м — 35,5;
2600 — 2500 м — 33,5.
В интервале глубин 2850 — 2750 м находится пласт, склонный к гидроразрыву и поглощению жидкости.
В интервале глубин 2900 — 2850 м максимально возможный перепад пластовых давлений 9,5 МПа.
Газопроницаемость цементного камня, оцененная в лабораторных условиях на образце длиной 1 ==- 3 см при перепаде давления AP? = 1,5 МПа (15 кгс/см ), характеризуется скоростью фильтрации Yq 3 см/с.
Время максимальной интенсификации проКоэффициент расхаживания Кр во всех случаях равен 1,5. Н„р,> — длина хода расхаживания, назначаемая согласно прототипу;(Н p) — допустимая минимальная длина хода расхаживания, назначаемая по предлагаемому способу и обеспечивающая качественное разобшение пластов при цементировании.
Оценивая значение Нр, следует иметь в виду, что качественный результат цементирования обеспечивается при условии
Hp>,(Hð), когда в затрубном пространстве высота столба чистого цементного раствора, не смешавшегося с буровым, превышает по величине длину возможного пути фильтрации газа lp, Это условие обязательно, так как при ходе вверх расхаживаемой колонны качество вытеснения и замещения бурового раствора тампонажным в значительной мере ухудшается и изоляционные свойства цесса контракции цементного камня составляет Тк ——, 36 ч.
Вязкость воздуха р,и газа можно принять одинаковыми. Прй перепаде давлений
Р = — — 9,5 МПа получаем 8y= 30,5 м. С учетом кавернозности ствола скважины коэффициент Ку-составляет 1,5.
Цементирование спущенной колонны по предлагаемому способу производится следующим образом
10 Закачивание в обсадную колонну буферной жидкости и тампонажного раствора производят на обычных режимах работы, соответствующих геолого-техническим условиям в скважине. Расхаживание обсадной колонны при этом допускается, но не является обяз ател ьн ы м.
С целью недопущения гидроразрыва пластов (при различной высоте подъема цементного раствора за колонной) назначают и выдерживают определенные параметры режима продавки и расхаживания при дальнейшем проведении процесса.
В таблице приведены поинтервальные данные по цементированию скважин для предлагаемого способа и прототипа. образующегося в это время столба тампонажного раствора (а позже и камня) не обеспечивают разобщение пластов, что является причиной возникновения межпластовых перетоков флюидов.
Анализ табличных данных по цементированию наиболее ответственных интервалов, прилегающих к продуктивной зоне, показывает, что при цементировании скважины с применением традиционного способа расхаживания при длине хода Hpp.p (по прототипу) два из рассмотренных интервала будут зацементированы некачественно.
Применение предлагаемого способа во всех случаях обеспечит получение положительного результата.
Высокая технико-экономическая эффективность предлагаемого способа цементирования скважин обеспечивается тем, что для
1134700
Составитель Е. Молчанова
Редактор А. Ревин Техред И. Верес Корректор О. Тигор
Заказ 10051 29 Тираж 540, Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам Изобретений и открытий
113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 его применения не требуется дополнительных затрат, а повышение изоляционной способности тампонажного раствора и образующегося из него камня в кольцевом пространстве скважины исключает необходимость остановки эксплуатируюшейся скважины для проведения повторного цементирования.
