Способ цементирования эксплуатационных колонн в скважинах с низкими градиентами гидроразрыва пород

 

Изобретение относится к горной промышленности и используется при цементировании скважин с низкими градиентами гидроразрыва пород. Цель - повышение качества цементирования. Сущность способа заключается в том, что при цементирований Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при цементировании колонн в скважинах с низкими градиентами разрыва горных пород . Известен способ цементирования скважин в условиях поглощения, заключающийся в том, что в момент подъема тампонажного раствора до зоны поглощения в затрубное пространство дополнительно закачивают жидкость пониженной плотности в течение времени цементирования до зоны поглощения, а после затворения тампонажного раствора ниже зоны эксплуатационных колонн в скважинах с низкими градиентами гидроразрыва пород в скважину ;закачивают вязкоупругую смесь, буровой раствор и цементный раствор прямой заливкой и поднимают вязкоупругую смесь до устья скважины. Объем вязкоупругой смеси определяют из выражения ((DcKB L/ а грп), где V - обьем вязкоупругой смеси, м;К- коэффициент, учитывающий зависимость раскрытия трещин от давления, равный 0.01 МПа; D - диаметр скважины с учетом поверхности ствола ниже башмака кблонны, м; а. Грп - градиент гидроразрыва пород ниже башмака промежуточной колонны, МПа; L - длина скважины от башмака промежуточной колонны до уровня тампонажного раствора, поднятого при прямом цементировации, м. После этого осуществляют гидроразрыв поглощающих пластов путем создания давления в затрубном пространстве с закачкой остальной части цементного раствора обратной заливкой. 4 ил. проводят цементирование верхней части колонны обратным способом. Известен также спосбб комбинированного цементирования с использованием двух порций тампонажного раствора, причем первая порция тампонажного раствора имеет замедленные сроки схватывания и заходит при прямом цементировании в промежуточную колонну, а обратным цементированием после схватывания первой порции в нижнем интервале вытесняется в зону поглощения. Недостаток способа - отсутствие подготовки ствола скважины при прямом цементировании и возможность преждевременного 4 ГО О Ч СО СП

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 Е 21 В ЗЗ/14, 33/13

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ (21) 4813470/03 (22) 10.04.90 (46) 15.04,92. Бюл. № 14 (71) Западно-Сибирский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт технологии глубокого разведочного бурения (72) Б,М, Блинов, M. П. Александров и Е. П.

Царегородцев (53) 625.945.42(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 11442200113388, кл. Е 21 В 33/14, 1986.

Авторское свидетельство СССР

N14З5758,,кл. Е 21 В ЗЗ/13, 1986. (54) СПОСОБ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ КОЛОНН B СКВАЖИНАХ С НИЗКИМИ ГРАДИЕНТАМИ

ГИДРОРАЗРЫВА ПОРОД (57) Изобретение относится к горной промышленности и используется при цементировании скважин с низкими градиентами гидроразрыва пород. Цель — повышение качества цементирования, Сущность способа заключается в том, что при цементировании

Изобретение относится к горной промышленности и может бь1ть использовано при цементировании колонн в скважинах с низкими градиентами разрыва горных пород.

Известен способ цементирования сква- жин в условиях поглощения, заключающийся в том, что в момент подьема тампонажного раствора до зоны поглощения в затрубное пространство дополнительно закачивают жидкость пониженной плотности в течение времени цементирования до зоны поглощения, а после затворения тампонажного раствора ниже зоны

„,!Ж„, 1726735 A1 эксплуатационных колонн в скважинах с низкими градиентами гидроразрыва пород в скважину:закачивают вязкоупругую смесь. буровой раствор и цементный раствор прямой заливкой и поднимают вязкоупругую смесь до устья скважины, Объем вязкоупругой смеси определяют из выражеНИЯ Ч у =К(0 1 / и г п), ГДЕ V — ОбЪЕМ ВЯЗкоупругой смеси, м; К вЂ” коэффициент, учитывающий зависимость раскрытия трещин от давления, равный 0,01 МПа; О диаметр скважины с учетом поверхности ствола ниже башмака колонны, м; а гр„— градиент гидроразрыва пород ниже башмака промежуточной колонны, МПа; L — длина скважины от башмака промежуточной колонны до уровня тампонажного раствора, поднятого при прямом цементировании, м.

После этого осуществляют гидроразрыв поглощающих пластов путем создания давления в затрубном пространстве с закачкой остальной части цемейтного раствора обратной заливкой. 4 ил. проводят цементирование верхней части колонны обратным способом.

Известен также способ комбинированного цементирования с использованием двух порций тампонажного раствора, причем первая порция тампонажного раствора имеет замедленные сроки схватывания и заходит при прямом цементировании в промежуточную колонну, а обратным цементированием после схватывания первой порции в нижнем интервале вытесняется в зону поглощения.

Недостаток способа — отсутствие подготовки ствола скважины при прямом цементировании и возможность преждевременного

1726735

10 продавливании тампонажного раствора, разделенного пачкой бурового раствора; на 10 фиг. 2 — расположение ВУС на устье в момент окончания продавливания; на фиг. 3— момент обратного цементирования, закачивание тампонажного раствора в затрубное пространство, ВУС вышла из башмака промежуточной колонны и изолирует трещины гидроразрыва; на фиг. 4 — момент окончания закачивания тампонажного раствора, схождения нижней части от второй заливки с верхней частью тампонажного камня от первого цементирования.

Для осуществления способа закачивают пачку бурового раствора, равную объему схватывания первой порции в башмаке промежуточной колонны, что приводит к невозможности закачки второй порции цемента.

Известный способ не предусматривает природоохранных мероприятий, что.приводит к выбросу отходов бурения в окружающую среду и загрязнению ее, Цель изобретения — повышение качества цементирования.

Способ позволяет также сэкономить средства и время нэ приготовление тампо-. на для цементирования и утилизировать отходы бурения.

Способ цементирования эксплуатационных колонн в скважинах с низкими градиентами гидроразрыва пород, включающий закачку цементного раствора прямой заливкой, гидроразрыв поглощающих пластов путем создания давления в затрубном пространстве с закачкой остальной части цементного раствора обратной заливкой, при этом, перед прямой заливкой цементного раствора закачивают вязкоупругую смесь и буровой раствор и поднимают вязкоупругую смесь до устья скважины, при этом обьем последней определяют из выражения

Оскв VBYc= К а ар„ где VBYc — объем вязкоупругой смеси, м

К вЂ” коэффициент, учитывающий зависимость раскрытия трещин от давления в скважине, равный 0,001 МПа;

D — диаметр скважины с учетом кавернозности ствола ниже башмака колонны, м; а rpn — градиент гидроразрыва пород ниже башмака промежуточной колонны, Мпа/м;

L — длина скважины от башмака промежуточной колонны до уровня тампонажного раствора, поднятого при прямом цементировании, м.

На фиг. 1 изображена схема прямого цементирования с прохождением ВУС с целью подготовки ствола скважины при

5 кольцевого пространства за колонной от уровня цемента первой заливкой от устья, за вычетом объема ВУС по формуле

Чбр=Чкп ЧВУС, где Чбр — объем бурового раствора, м ;

3.

V« — объем кольцевого пространства зэ колонной от уровня цемента прямой заливкой.

После окончания продавки тампонажного раствора ВУС, а.также сгустки счищенной глинистой корки и шлама не выходят на поверхность и не загрязняют окружающую среду, а располагаются ниже устья скважины. После затвердевания тампонажного раствора от первой заливки проводят цементирование верхнего интервала обратным способом, нагнетанием тампонажного раствора в затрубное пространство. При этом ВУС, оставленная ниже устья скважины, проходя интервалы цементирования подготавливает ствол скважины, а доходя до трещины гидроразры вэ кол ьматирует их.

Объем ВУС рассчитывается по эмперической формуле, чтобы при дохождении до уровня цемента от первой заливки она была вся израсходована на кольматацию трещин гидроразрыва.

Способ осуществляют следующим об.разом.

В скважину глубиной 3200 м спускают эксплуатационную колонну одной секцией.

Башмак промежуточной колонны находится на глубине 1100 м. Диаметр скважины ниже башмака колонны равен 0,25 м. Градиент гидроразрыва пород равен 0,014 МПа/м, поэтому скважину цементируют комбинированным способом. От уровня тампонажного раствора до башмака промежуточной колонны планируют оставить открытый ствол

200 м. Рассчитывают объем ВУС с учетом ее полного схождения

VBYC=

К Оскв - 0001 х025х200 35мз а„, 0,014

Объем разделяющего бурового раствора определяют из расчета, что ВУС расположится ниже устья скважины, а объем затрубного пространства до уровня цемента от первой заливки будет равен 20,5 м:

Чбр=20,5-3,5=17 M .

Затем подготавливают и закачивают в обсадные трубы 3,5 м ВУС и пачку бурового раствора, равную 17 м, далее по обычной технологии. Продавливают тампонажный раствор с соблюдением гидравлического режима (фиг. 1), и по окончании продавливания получают положение, изображенное на фиг. 2. После затвердевания тампонажного раствора и определения его уровня за ко1726735 лонной создают давление в колонне 10,0

МПа и приступают к цементированию верхнего интервала, Производят гидроразрыв пласта, и в затрубное пространство закачивают 20,5 м тампонажного раствора на по3 глощение в интервал ниже башмака промежуточной колонны, При прохождении

ВУС до трещин разрыва (фиг. 3) происходит их кольматация, при этом ВУС расходуется полностью при кольматации следующих трещин и тампонажные растворы от первой и второй заливки сходятся (фиг. 4).

Формула изобретения

Способ цементирования эксплуатационных колонн в сКважинах с низкими градиентами гидроразрыва пород, включающий закачку цементного раствора прямой заливкой, гидроразрыв поглощающих пластов путем создания давления в затрубном пространстве с закачкой остальной части цементного раствора обратной заливкой, отличающийся тем, что, с целью повышения качества цементирования, перед прямой заливкой цементного раствора эакачивают вязкоупругую смесь и буровой раствор и поднимают вязкоупругую смесь

5 до устья скважины, при этом обьем Voyc. последней определяют из выражения

V -К

ВУС= гр,п

10 где К=0,001 МПа — коэффициент, учитывающий зависимость раскрытия трещин от давления в скважине;

0 — диаметр скважины с учетом кавернозности ствола ниже башмака колонны, 15 м; (х rp.ï градиент гидроразрыва пород ниже башмака промежуточной колонны, МПа/м;

20 L — длина скважины от башмака промежуточной колонны до уровня тампонажного раствора, поднятого при прямом цементировании, м.