Способ цементирования скважин

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (59 4,Е 21 В 33 l.

t .7i i i i

1

1 (ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ю.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3797390/22-03 (22) 03.10.84 (46) 30.06.86. Бюл. 04 24 (71) Северо-Кавказский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промьпп-. ленности (72) В.Б. Назаров и В.С. Семенякин (53) 622.245.42 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 721521, кл. Е 21 В 33/14, 1980.

Булатов А.И. Промывка и цементирование скважин. Труды ВНИИКрнефть.

M. Недра, 1973, с. 180-181. (54)(57) СПОСОБ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ СКВАЖИН, включающий закачку в обсадную колонну тампонажного раствора и про.— давку его в заколонное пространство с вытеснением из скважины бурового раствора, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности цементирования за счет снижения возможности образования гидро„„SU„„1240871 A 1 удара в скважине и загустевания тампонажного раствора, перед закачкой последнего закачивают утяжеленный буровой раствор в объеме V(d) ко-. торый определяют из выражения (аЫЫ 1)(P".å -y6y)H,ß„„, где d.,„; диаметр скважины, м;

6„ — диаметр колонны, м; р — плотность тампонажного раст" р. вора, кг/м

P — плотность бурового раство6.р ра, кг/м

pц — плотность утяжеленного раствора, кг/м ;

Н вЂ” интервал цеиентирования скважины, м;

S, — площадь сечения кольцевого и а пространства скважины, м после чего утяжеленный раствор продавливают в нижнюю часть обсадной колонны буровым раствором.

1240871 2 нажного раствора, а ось ординат— продолжительность разрыва струи тампонажного раствора при цементировании по предлагаемому способу, определяемые по отсутствию и снижению давления на устье.

Объем утяжеленного бурового раствора (V) определяют по формуле

Изобретение относится к бурению скважин, в частности к способам цементирования скважин.

Целью изобретения является повышение эффективности цементирования за счет снижения возможности образования гидроудара в скважине и загустевания тампонажного раствора.

На фиг. 1 показана скважина в разрезе, момент продавки пачки утя- 10 желенного бурового раствора до низа обсадной колонны буровым раствором; на фиг. 2 — то же, момент начала закачки тампожного раствора и продавки пачки утяжеленного бурового 15 раствора в заколонное пространство; на фиг. 3 — то же, момент начала продавки тампонажного раствора в заколонное пространство и выход утяжеленного бурового раствора на. устье; на фиг. 4 — то же, момент заполнения заколонного пространства тампонажным раствором; на фиг. 5 — зависимость продолжительности (T) разрыва струи тампонажного раствора от величины обьема утяжеленного бурового раствора, закачиваемого до нижней части обсадной колонны до начала закачки тампонажного раствора; на фиг. 6— зависимость отношения высоты (Ь) столба утяжеленного бурового раствора к интервалу (Н) цементирования от отношения разности плотностей цементного, утяжеленного и рабочего бурового растворов р

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

В скважину спускают обсадную колонну.

Закачивают определенный объем утяжеленного бурового раствора 1 до низа обсадной колонны рабочим буровым раствором 2 (фиг. 1). Нагнетают тампонажный раствор 3 расчетного объема в обсадную колонну (фиг. 2).

Продавливают тампонажный раствор 3 рабочим буровым раствором 2 в кольцевое пространство в интервал цементирования и начинают наблюдать выход утяжеленного бурового раствора 1 на устье (фиг. 3). Скважину оставляют в покое на время затвердения цемента. кп>

h my ° H

1 (2) Зр где m — коэффициент, учитывающий отношение диаметров скважины й,„ и диаметра обсадной колонны й„ который равен

2 скв

m- =-- — — 1

Д2 к

35 — отношение разности плотностей тампонажного раствора p, утяжеленц .Р, э ного раствора р„р и бурового раст4р воРа 1 р, котоРый Равен

P u..Р Р Б.Р

Р=

1Ч.Р 1 Б,Р

Н вЂ” интервал цементирования скважины, м.

Значения Н, и, cl„, pð и р Р задаются условиями бурения и крепления в соответствии с геолого-техническим нарядом на строительство скважины.

5р В общем случае формула (1) имеет вид 1 (КБ 1)(Р Р - РБР )Н

Плотность утяжеленного бурового

55 раствора обычно рекомендуется принимать, например, 2000-2200 кг/м .

Для определения объема утяжеленного бурового раствора можно восВ скважину заначивают утяжеленные пачки бурового раствора объемами

3,5; 7,0; 15 м (фиг. 5). Ось абсцисс представляет собой объем утяжеленного бурового раствора, закачиваемого в скважину перед закачкой тампогде h — высота столба утяжеленного бурового раствора, м; «. — площадь сечения кольцевого пространства скважины, м., образована разностью площадей сечений скважины и колонны обсадных труб.

Величина противодавления определяется столбом утяжеленного бурового раствора h, величину которого необходимо иметь для определения необходимого объема утяжеленного раствора.

Высоту столба утяжеленного бурового раствора определяют по формуле

1240871 4 тавляет 65 м . Ло формуле (2) определяют необходимую высоту столба утяжеленного бурового раствора (1079 м)

Z.

5 h=mp H= (- -- — 1 ) p Н= (---- — 1 ) . - - - -. Н, к, осР

6 к.ос (ц. Г

Сравнивают данные, полученные расчетным путем, и по графику (фиг. 6), они совпадают. Соответственно необ10 ходимый объем утяжеленного бурового раствора V определяют по формуле (1 ):

В скважину закачивают расчетный утяжеленный буровой раствор U <

15 м . Продавливают этот раствор до нижней части обсадной колонны бу- ровым раствором. После этого начинают закачку тампонажного раствора с производительностью, например, 1820 л/с. Давление в начале тампонажного раствора ожидается 4,5 ИПа (фиг. 2), затем — снижение и после30 дующий плавный рост давления. Закачку тампонажного раствора заканчивают через 70 мин после начала, затем осуществляют продавку его рабочим а буровым раствором плотностью 1489 кг/м с той же производительностью. Давление при продавке растет до давления "Стоп" (18 МПа). В конце продавки на устье ожидается появление смеси тампонажного раствора с буровым, 4О а затем — тампонажного раствора плотностью 1700 кг/ма, что свидетельствует о равномерном расположении тампонажного раствора по всему кольа цевому пространству за колонной обсадных труб. Процесс цементирования не сопровождается разрывом струи тампонажного раствора со снижением давления на устье ниже атмосферного. з пользоваться графиком (фиг. 6), построенным по уравнению (2), на котором определяют высоту утяжеленного бурового раствора h для скважины с интервалом цементирования Н.

Ось абсцисс (фиг. 6) представляет собой отношение разности плотностей цементного, утяжеленного и рабочего бурового растворов, а ось ординатотношение столба утяжеленного буро, вого раствора 11 к интервалу цементирования скважин Н. Зная р, поднимается параллельно оси абсцисс до пересечения с графиком, затем параллельно оси ординат на оси абсцисс 15

h находим отношение †. Зная это

Н отношение и величину интервала цементирования Н, определяем необходимую высоту столба утяжеленного бурового раствора h. После этого по уравнению (1) определяют необходимый объем утяжеленного раствора V

Конкретный пример осуществления способа.

Глубину скважины принимают, например, 3600 м, внутренний диаметр открытой части ствола скважины—

0,1950 м, интервал открытой части

144 м.

Первую секцию обсадной колонны внутренним диаметром 0,195 м спускают в интервале 3456-656 м, а вторую — внутренним диаметром 0,211 м в интервале 656 — 0 м.

Эксплуатационную колонну диаметром 0,140 м спускают в интервале

3600-750 м, а диаметром 0,168 м — в интервале 750 — 0 м. При этом объем затрубного кольцевого пространства составляет V„ =50,1 м, а средняя з площадь S 0,0139 м . Плотность тампонажного раствора принимают, например, 1700 кг/ма, плотность утяже.— ленного бурового раствора — 2100 кг/м

В скважине принимают буровой раствор с плотностью, например, 1480 кг/ма.

Объем тампонажного раствора (y . ), необходимого для цементирования, сосU =S h = 0,0139.1079=15 ма

Это соответствует значению объема утяжеленного раствора, найденного по графику (фиг. 5), при котором время разрыва струи минимально.

1240871

l 240871

pIè

У,f р фие. Ф

Составитель Е. Молчанова

Техред Л.Олейник

Редактор M. Келемеш

Корректор В. Бутяга

Заказ 3464/26

Тираж 548

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4