Способ определения высоты подъема цементного раствора в заколонном пространстве скважины

 

1. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЫСОТЫ ПОДЪЕМА ЦЕМЕНТНОГО РАСТВОРА В ЗАКОЛОННОМ ПРОСТРАНСТВЕ СКВАЖИНЫ путем определения давления в пластах, вскрьгааемых скважиной, и собственно определения высоты подъема цементного раствора по необходимому давлению в скважине, противодействующему пластовьм давлениям, отличающийся тем, что, с целью повьшения эффективности определения высоты подъема цементного раствора путем учета фильтрационных свойств цементного раствора, после определения давления в пластах приготовляют порцию цементного раствора , отмечают в ней снижение гидростатического давления до гидростатического давления жидкости затворения , после чего определяют начальный градиент фильтрации флюида пласта в порции цементного раствора , а высоту подъема цементного раствора определяют дополнительно по полученному начальному градиенту фильтрации флюида пласта из выражения ..LlVln И м где Р - давление в нижележащем пласте. Па; Р - давление в вышележащем (Л пласте (на устье скважины ) , Па; Р - расстояние между пластами или между пластом и устьем скважины, м; р - плотност-ь жидкости ,затворения цементного раствора, кг/м , q,- - ускорение свободного падения , м/с J JP - начальньм градиент фильтрации флюида через цементный раствор, Па/м; 2. Способ ПОП.1, отличающийся тем, что начальный градиент фильтрации флюида пласта в порции цементного раствора определяют в момент половины времени начала схватывания цементного раствора.

„„SU,,11 2944

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

РЕСОУБЛИН

4(51) Е 21 В 33 13

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Р -Р -fyq, о

> м

1 где

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTMA (21) 3645709/22-03 (22) 15.07.83 (46) 23.06.85. Бюл. И- 23 (72) А.В.Черненко, Ю.Д.Комнатный и С.С. Гусев (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт по креплению скважин и буровым растворам (53),622.245.42(088.8) (56) Гольдштейн И.Е. и др. Цементи-. рование эксплуатационных колонн газовых скважин с аномально высокими пластовыми давлениями. — "Бурение", 1963, У 10, с. 11-18.

Шипица В.Ф. и др. О высоте подъема тампонирующего материала эа эксплуатационными колоннами в газовых скважинах. — "Газовое дело", 196, 11 10, с. 3-6. (54) (57) 1. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ BbKOТы ПОДЪЕМА ЦЕМЕНТНОГО РАСТВОРА В 3АКОЛОННОМ ПРОСТРАНСТВЕ СКВЮКИНЫ путем определения давления в пластах, вскрываемых скважиной, и собственно определения высоты подъема цементного раствора по необходимому давлению в скважине, противодействующему пластовым давлениям, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности определения высоты подъема цементного раствора путем учета фильтрационных свойств цементного раствора, после определения давления в пластах приготовляют порцию цементного ðàñтвора, отмечают в ней снижение гидростатического давления до гидростатического давления жидкости затворения, после чего определяют начальный градиент фильтрации флюида пласта в порции цементного раствора, а высоту подъема цементного раствора определяют дополнительно по полученному начальному градиенту фильтрации флюида пласта из выражения давление в нижележащем пласте, Па; давление в вышележащем пласте (на устье скважины), Па; расстояние между пластами или между пластом и устьем скважины, м; плотность жидкости,затворения цементного раствора, / з. ускорение свободного падения, м/с ; начальный градиент фильтрации флюида через цементный раствор, Па/м;

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю —, шийся тем, что начальный градиент фильтрации флюида пласта в пор- ф в ции цементного раствора определяют в момент половины времени начала схватывания цементногo раствора.

1162944

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин и процессу их крепления, а именно к области цементирования обсадных колонн.

Цель изобретения — повышение эффективности определения высоты подьема цементного раствора путем учета фильтрационных свойств цементного раствора.

В предлагаемом способе интервал 10 заполнения рассчитывают иэ условия создания непроницаемой перемычки, высота которой определяется начальным градиентом фильтрации тампонажного раствора, измеренного в момент поло- 15 вины времени начала его схватывания. Это время выбрано потому, что оно ориентировочно соответствует моменту падения давления столба тампонажного раствора до гидростати- р0 ческого, когда создаются наиболее благоприятные условия для образования флюидопроводящих каналов. т.е. возникает максимальный перепад давления между пластами при еще неустой- у5 чивой структуре тампонажного раствора, Способ осуществляют следующим образом.

Перед цементированием обсадных колонн в скважинах определяют необходимый объем цементного раствора для заполнения расчетного интервала скважины. Для этого приготовляют порцию цементного раствора из цемента, который намечают к использованию. В лабораторных условиях опре35 деляют в ней снижение гидростатического давления до гидростатического у давления жидкости затворения °

Существуют установки и методы, 40 позволяющие определить время падения давления столба тампонажного раствора до гидростатического в лабораторных условиях.

Анализ кривых падения давления

45 тампонажного раствора (измерение давления и температуры в зацементированной части заколонного пространства скважины), записанных с помощью скважинных приборов, позволя50 ет установить закономерность, показывающую, что время падения давления столба тампонажного раствора до гидростатического всегда меньше начала схватывания тампонажного раствоРа и ориентировочно соответствует его половине.

После падения давления тампонажного раствора до гидростатического при наличии аномальности пластового давления могут создаваться условия для фильтрации пластового флюида через структуру тампонажного раствора.

При этом, очевидно, первоначально пластовый флюид вытесняет по поровым каналам жидкость эатворения.тампонажного раствора. Во всех случаях (также и при измерении начального градиента фильтрации) речь идет о фильтрации жидкости (газа) через структуру тапонажного раствора.

С помощью известной установки для измерения начального градиента фильтрации тампонажного раствора измеряют давление, при котором начинается фильтрация жидкости через поровое пространство формирующейся структуры тампонажного раствора. Процесс измерения производится непрерывно (автоматически) с момента заливки тампонажного раствора в установку и определяется начальный градиент фильтрации для любого момента заданного промежутка времени. Для расчета минимально необходимого интервала заполнения тампонажным раствором за-. трубного пространства скважины используются значения начального градиента фильтрации в момент половины времени начала схватывания раствора. Начальный градиент определяется следующим образом. Измеряют максимальные значения давления Р, соответствующие началу фильтрации поровой жидкости в направлении снизу вверх через исследуемую пробу тампонажного раствора, и минимальные Р „„- наоборот.

Первая величина есть сумма порового давления и давления, обусловленного сопротивлением порового пространства, т.е.

Рф=Р„+ 3,Ъ а вторая — разность этих величии, т.е. где Є— поровое давление, Па; высота исследуемой пробы раствора, м.

Иэ этих формул получают начальный градиент фильтрации 3 :

Рф ин

30 2 П lм

1162944

Составитель К.Молчанова

Редактор Е.Папп Техред О.Веце Корректор,М.Иаксимишинец

Заказ 4071/29 Тираж 540 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Разность давлений фильтрации и инфильтрации, отнесенная к удвоенной длине фильтрации, дает максимальное значение начального градиента фильтрации для измеряемого промежутка времени.

Затем используя информацию о величинах пластовых давлений и глубинах залегания пластов, по формуле, приведенной выше, определяют необходимый интервал заполнения эаколон ного пространства цементным раство ром.

Пример.

Р„=24.10 Па; Р =1 ° 10 Па;

=2300 м; .Э с2000 Па/м q, =9,81 м/с =.1000 кг/м . Следовательно, Н=

=668,5 м.

Таким образом, в рассматриваемом периоде флюидопроявления по зацементированному эаколонному пространству скважины предотвращаются при высоте столба цементного раствора не менее 668,5 м.

В противном случае между разобща. емыми пластами или пластом и дневной поверхностью необходимо разметить дополнительные средства герметизации, например, пакерующие устройства, так как в противном случае возможно эатрубное проявление.

Применение предлагаемого способа при цементировании нефтяных и газовых скважин позволит повысить качество разобщения пластов, а также регламентировать размещение на колонне пакетирующих средств.

Экономическая эффективность от применения предлагаемого способа образуется за счет сокращения ремонтно-изоляционных работ по ликвидации межпластовых перетоков, а также уменьшения расхода цемента эа счет сокращения высоты подъема, цементного раствора за колонной.