Способ обратного цементирования обсадных колонн

 

Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин и может быть использовано в нефтегазодобывающей промышленности. Цель изобретения - повышение достоверности определения момента поступления тампонажного раствора в обсадную колонну. Закачивают в затрубное пространство перед тампонажным раствором меченую путем аэрирования пачку буферной жидкости. При этом объемное содержание в буферной жидкости газа для условий забоя скважины поддерживают не менее 0,5%. На забое в обсадной колонне скважины возбуждают и регистрируют акустические волны. Момент прохождения пачки буферной жидкости определяют по нулевым значениям амплитуды акустических волн. Использование данного способа позволяет осуществить процесс обратного цементирования с остановкой его точно в требуемый момент времени. Это позволяет значительно сократить затраты времени и средств. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИА ЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Е 21 S 33/14 47/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНЯТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР

1 (21) 4390945/23-03 (22) 07.01.88 (46) 07.01.90. Бюл, I 1 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт по креплению скважин и буровым растворам (72) B.Â.Áåñnàëoe, В.Х.-M.Äóëàåe, А.К.Куксов, В.И.Петреску и В.M.Ñóãàê (53) 622.245:622.241 (088.8) (56) Булатов А.И. Технология цементирования нефтяных и газовых скважин.

M.: Недра, 1973, с ° 259-264, Авторское свидетельство СССР

И 129151, кл. Е 21 В 33/14, 1960. (54) СПОСОБ ОБРАТНОГО ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ

ОБСАДНОХ КОЛОНН (57) Изобретение относится к области бурения нефтяных скважин и может быть использовано в нефтегазодобывающей промышленности. Цель изобретенияИзобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин и может быть использовано в нефтегазодобывающей промышленности.

Целью изобретения является повышение достоверности определения момента поступления тампонажного раствора в обсадную колонну.

Как следует из экспериментальных данных (таблица), при объемном газосодержании растворов 0,53 и более акустические волны, возбуждаемые в обсадной колонне аппаратурой АКЦ, полностью затухают. Поэтому преднамеренное аэрирование буферной жидкости позволяет определить момент

„„Я0„„1534183 А1

2 повышение достоверности определения момента поступления тампонажного раствора в обсадную колонну. Закачивают в затрубное пространство перед тампонажным раствором меченую путем аэрирования пачку буферной жидкости.

При этом объемное содержание в буферной жидкости газа для условий за" боя скважины поддерживают не менее

0,53. На забое в обсадной колонне скважины возбуждают и регистрируют акустические волны. Момент прохождения пачки буферной жидкости определяют по нулевым значениям амплитуды акустических волн. Использование данного способа позволяет осуществить процесс обратного цементирования с остановкой его точно в требуемый момент времени. 3TQ позволяет значительно сократить затраты времени и средств. 1 табл. поступления тампонажного раствора в обсадную колонну по уменьшению амплитуд акустических волн и дать точную команду для окончания процесса цементирования.

Способ осуществляют следующим образом.

В обсадную колонну, подготовленную к цементированию и снабженную лубрикатором, на каротажном кабеле спускают скважинный прибор аппарату.ры АКЦ и устанавливают его в нижней части обсадной колонны на расстоянии 15 26.м от ее башмака. В затрубное пространство закачивают пачку мече1534183 ной путем аэрирования буферной жидкости объемом 1,0-1,5 мз. Степень аэрации должна быть такой, чтобы в буферной, жидкости, приведенной к условиям забоя данной скважины, было

5 не менее 0,5 об. ь газа. После этого начинают закачивать тампонажный раствор. Одновременно с этим включают и настраивают аппаратуру АКЦ согласно инструкции на ее применение, после чего возбуждают и регистрируют непрерывно акустические волны с амплитудой А„ с помощью каротажного Фототор цементирования осуществляют визуально путем наблюдения за значениями амплитуды А„.

В процессе цементирования промывочная жидкость, вытесняемая из затрубного пространства, проходит в обсадную колонну и движется мимо скважинного прибора аппаратуры AKIj,.

При этом значения амплитуды А „ остаются на уровне, близком к их макси- 25 мальным значениям., При поступлении аэрированной буферной жидкости в обсадную колонну значения амплитуды А„ резко снижаются до нулевого уровня, что служит сигналом о поступлении в обсадную колонну буферной жидкости.

Последующее возрастание этой амплитуды свидетельствует о том, что в обсадную колонну начала поступать смесь буферной жидкости и тампонажного раствора. Дальнейшее увеличение

А„до значения, близкого к максимальному, означает, что в обсадную колонну начал поступать истый тампонажный раствор. Этот момент и будет служить сигналом для окончания цементирования, Пример. При проведении экспериментов по изучению качества цементирования B скважине ствол КоТо 45 рой на глубину 3900 м обсажен 254 мм колонной, проводили цементирование

506 м колонны НКТ диаметром 60,3 ми, с.пущенной в обсадную 146 мм колонну длиной 510.м. Нижняя часть обсадной колонны была заглушена, а ее полость

50 заполнена буровым раствором плотностью 1,35 г/смз. Устьевое оборудование содержало специальную головку, позволяющую осуществлять обратную циркуляцию.

В колонне НКТ, снабженной лубрикатором, на каротажном кабеле на глубину 491 м был спущен скважинный прибор аппаратуры АКЦ-36. После этого в пространство между обсадной колонной и колонной НКТ закачали аэрированную буферную жидкость в количестве 0,5 мз со степенью аэрации 4,5, рассчитанной по следующей методике.

Плотность газовой фазы в забойных, условиях определяется приближенно как отношение массы 1 кмоль воздуха к мольному объему воздуха, равному

0,2 мз/кмоль:

29

0,2

= ---- = 145 кг/мз

У где 29 кг/кмоль - масса 1 кмоль воз" духа.

Растворимость воздуха в воде определяется

Р2С Р. уР Т

29 ° 4 .1

С = ------------0--- = 0 005.

1000 289 0,082

Находим мольную долю водяного пара в забойных условиях. По формуле

Осборна-Иайерса давление насыцения паров принято 1 кгс/см2. При забойном давлении 51 кг/см имеем (ч =

Рн 1

) ч = --- = 0,02.

P 51

Концентрация воды в газово" фазе определяется по формуле

+ где р - масса 1 кмоль смеси газов;

29

-- — 0 0125.

1Г

1 - 0 02

1 + ------ -0,02 где р - масса 1 кмоль воздуха;

С - максимальный объем растворенного воздуха в 1 мз воды;

P - забойное давление;

R - газовая постоянная;

Т - абсолютная температура; р - плотность воды в буферной жидкости °

Известно, что максимальная растворимость газа в 1 мз воды в термобарических условиях составляет 4 мз/мз.

Объем воды р„ = 1000 кг/мз берется при Т = 15,55 С и P = 1 кгс/см2.

15341

Ь1- Р 1000 - 995 4 р з ----е----Р2Р— Р2 995,4 - 145

О 0054, где р, плотнОсть жидкой фазы

p2 - плотность газовой фазы;

p - плотность буферной жидкости.

Отношение массы воздуха к массе жидкой фазы

3Pt (1-К) + C

ÐÒ1-СТ - У2Т1-К$

0 0054 .145(1 " О 0125+1000 02005

2 - - е2 2

1000(1 - 0,005) " 0,0054 145(1-0,0125

5

Объем газа в забойных условиях должен составить 0,53 от объема жидкой фазы, т.е. 0,0025 мз.

Итого: объем буфера V „ = 0,5 +

+ .0,0025 = 0,5025 мз; вес воздуха

G„ = 145 ° 0,0025 = 0,38 кг; вес воды G > 0,5 1000 = 500 кг.

Плотность буферной жидкости в забойных условиях должна быть 10 ,р= ----2--- = 995 4 кг/м .

500 18

0,5025

Отношение объема воздуха к объему воды с учетом взаимного перехода фаз под действием Т и Р

83 лась на этом уровне примерно 30 с, после чего быстро (5-6 с) увеличилась до прежнего, максимального значения. В этот момент времени процесс цементирования был остановлен. Сразу же после этого скважинный прибор

АКЦ-36 был поднят до глубины 250 м

От устья скважины, после чего зацементированные колонны были остав-. лены на ОЗЦ.

Через 24 ч скважинный прибор АКЦ36 начали спускать вниз. Прибор остановился на глубине 481 м от устья, вследствие посадки его на цементный стакан. После окончания экспериментов зацементированные колонны были подняты и разработаны. При этом наличие цементного стакана было установлено ниже глубины 483 м от устья скважины.

Применение описываемого способа позволит осуществлять процесс обратного цементирования с остановкой его точно в требуемый момент времени °

Это позволит значительно сократить затраты времени и средств, связанные с разбуриванием излишних цементных стаканов в обсадных колоннах. = 0,0058 или

35 Техничес

У2V2

У 2 кая вода

Глинистый раствор

V2

Ы=---Ч1

Утяжеленный гли50 НИСТЫЙ раствор

1,83 где V2 - расход газовой фазы;

U, - расход жидкой фазы, 1 29 ° 1

О 0058 = --2------1000 - V<

Иинимальная степень аэрации тогда Ч 1000 О 058

2 1(а ю2юе а 4,5.

1,29

Затем начали закачивать расчетный объем цементного раствора 5200 л.

Одновременно с этим включили и откалибровали аппаратуру АКЦ-36. При этом амплитуда А „ имела максимальное значение. Через 8 мин после начала цементирования амплитуда А:„ быстро (2-3 с) снизилась до нуля и оставаТампонаж55 ный раствор на основе портландцемента

1,00 0,0

0,2

0,5

1,0

5,0

1,16 0,0

0,2

0,3

1,0

5,0

1,86 0,0

1,5

1,7

5,0

10,0 о,0

0,7

0,8

2,0

10,0

0,50 0,00

0,25 0,52

0,10 0,85

0,05 0,94

0,01 0,99

1,20 0,00

0,60 0,00

0,40 0,25

0,12 0,78

0,02 0,96

7,50 0,00

0,50 0,00

0,44 0,08

0,15 0,71 о,о8 0,87

3,50 0,00

0,50 0,00

0,44 0,09 о,18 0,58

0,04 0,93

1534183

Формула изобретения

Составитель М.Тупысев

Редактор Л.Гратилло Техред Л.Сердюкова Корректор М.йароши

Заказ 28 Тираж 479 Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина,101

Способ обратного цементирования обсадных колонн, включающий закачку в эатрубное пространство перед там5 понажным раствором пачки меченой буферной жидкости и последующую регистрацию момента поступления тампонажного раствора за буферной жидкостью в обсадную колонну по показаниям геофизической аппаратуры, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения достоверности определения момента поступления тампонажного раствора в обсадную колонну, буферную жидкость метят путем аэрирования, причем объемное содержание в ней газа для условий забоя скважины поддерживают не менее 0,53, на забое в обсадной колонне скважины возбуждают и регистрируют акустические волны, а момент прохождения пачки буферной жидкости определяют по нулевым значениям амплитуды акустических волн,