Способ цементирования скважин

 

Изобретение относится к области бурения скважин и позволяет повысить эффективность цементирования скважин за счет снижения энергетических потерь и одновременного снижения вязкости прокачиваемого цементного раствора (ЦР). Способ включает закачку в цементируемую скважину нагретого ЦР. При этом ЦР нагревают паром, который подают непосредственно в ЦР во время его закачки. Пар конденсируется в ЦР и превращается в воду, снижая вязкость ЦР. Это компенсирует нарастание вязкости от ускоренного схватывания ЦР с его нагреванием. 1 ил, 2 табл. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) 4 Е 21 В 33/13

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСМОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (2l) 3845588/22-03 (22) 19 ° !1 ° 84 (46) 15.01.88. Бюл. Ф 2 (71) Сибирский научно-исследовательский институт нефтяной промьппленности (72) А.В.Колотов (53) 622.245.42 (088.8) (56) Временная инструкция по креплению нефтяных и газовых скважин на месторождениях Западной Сибири, Рд 39-2-175-79. Краснодар-Тюмень, 1979, с.l7.

Авторское свидетельство СССР

11* 1063983, кл. Е 21 В 33/13, 1982. (54) СПОСОБ ЦЕИЕНТИРОВАНИЯ СКВАЖИН (57) Изобретение относится к области бурения скважин и позволяет повысить эффективность цементирования скважин за счет снижения энергетических потерь и одновременного снижения вязкости прокачиваемого цементного раствора (ЦР). Способ включает закачку в цементируемую скважину нагретого

ЦР. При этом ЦР нагревают паром, который подают непосредственно в ЦР во время его закачки. Пар конденсируется в ЦР и превращается в воду, снижая вязкость ЦР. Это компенсирует нарастание вязкости от ускоренного схватывания ЦР с его нагреванием.

1 ил, 2 табл.

1366633

1г

Способ осуществляют следующим образом, В скважину во время цементирования sакачивают нагретый цементный раствор.

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

Целью изобретения является повышение эффективности цементирования

5 скважин за счет снижения энергетических потерь и одновременном снижении вязкости прокатываемого цементного раствора. 10

Сущность способа заключается в том, что при приемах нагрева цементного раствора расходуется много энергии. Кроме того, с прогревом цементного раствора резко снижаются сроки схватывания, раствор трудно прокатывается и общая цель - подъем цемента до проектной отметки — часто не достигается. По предлагаемому способу снижаются энергозатраты на прогрев цементного раствора с одновременным сохранением его прокачиваемости до окончания цементирования. Это достигается за счет того, что пар концентрируется в растворе и превра- 25 щается в воду, снижая вязкость раствора.

Снижение вязкости раствора от конденсации пара компенсирует нарастание вязкости от ускоренного схва- д0 тывания цементного раствора с его нагреванием.

На чертеже показано изменение требуемой температуры цементного раствора в зависимости от естественной температуры горных пород на забое скважины (линия 1) °

Из графика видно, что с увеличением температуры на забое (и, следовательно, с увеличением глубины сква- 40 жины) с 50 до 90 G температура закачиваемого цементного раствора должна возрасти с 15 до 55 G Наибольший интерес представляют скважины глубиной

2200 м, к которым приурочены наиболее продуктивные. горизонты. Естественная температура на этой глубине составляо ет 73 С, следовательно, для обеспечения цементирования эксплуатационной колонны цементным раствором нормаль-. ной плотности (1,83 - 1,85 г/см ) необходимо: чтобы последний имел темо пературу не ниже 38 С.

При этом цементный раствор нагреваютт пар ом, причем пар подают н епо средственно в цементный раствор во время его закачки.

Пример реализации способа.

Расчеты показывают возможноcTb нагрева тампонажного раствора до требуемой температуры, например, с помощью ППУ-А1200 х 100, техническая характеристика которой представлена в табл.l.

Составляют уравнение теплового баланса смешивания цементного раствора и пара, приняв теь7пературу пара

100 С и давление на выходе

0,1 МПа.

{с< G<,+ сг61)1 с < G<,4 « +

+ - 0г <г +» г с, = 0,56 — 0,42 ( (2) 1,45) кг град где 11 - плотность цементного раствора, г/см.

Причем p = 1,85 г/см, тогда с< ккал

= 0,392 --- ††-- или в системе СИ кг град кДж с, = 1,65 кг К

Далее в расчетах используют зна-. чения величин, входящих в уравнение (1) согласно табл 2

Из формулы (2) получают

c « G< t< c zGãtò + rG2 где с, — удельная теплоемкость цементного раствора,кДж кгК

G — массовый расход цементного раствора при затворении, 1,0 т/ч;

t< — температура цементного раствора; с — средняя удельная теплоемкость воды (конденсата пара), кДж . кг К

G — массовый расход пара, т/ч, t — температура смеси цементного раствора и конденсированного пара, град;

r — скрытая теплота парообразования, кДж/кг.

Величину с, находят по формуле

Максимальное

Производительно сть

ТемпеЗапас э воды, м ратура о, пара, С давление пара на .выходе, МПа пара, т/ч до 11 до 310 до 1,2

Таблица2 кДж т т t с G G

Э кг К ч ч град С град С кДж с,, кг- К кДж г кг

1,65

4,20

100

2256

3 136663

Подставляют численные значения в формулу (3) и получают t = 38,8 С.

Температура цементного раствора увеличивается с 5 до 38,8 С и дости5 гает регламентированной величины, благодаря работе двух ППУ.

Обеспечить исходную температуру о, цементного раствора 5 С не вызывает затруднений даже в большие морозы, 1р так как потребная температура воды о, в этом случае не превышает 20-25 С.

Известно, что для нагрева 50-80 т воды до 20-25 0 при температуре возо, духа ниже минус 20 С требуется 15

l,5-2 ч работы двух ППУ. Так как процесс затворения цементного раствора при цементировании скважин глубиной до 3000 м длится не более 2-х ч, то экономия составит 20 ч работы двух ППУ на одну скважину.

Поскольку пар конденсируется в цементном растворе и превращается в воду, то вязкость цементного раствора несколько снижается. Величину сни- 25 жения вязкости оценивают следующим выражением (по плотности): (G< + Gg)P р 30

0 + Оа

Рь

I где p — плотность разжиженного цементного раствора; — плотность исходного цементного раствора; — плотность воды.

6 .3

11усть р = 1,85 г/см, тогда для данного случая p = 1,82 г/см т. е, плотно сть снижает ся н а О, 03 г/ см, Воду для затворения цемента подогрев -4p ют с помощью ППУ до 20-25 С. По rpa3

4 фику определяют требуемую температуру цементного раствора для закачки в скважину и по уравнению теплового баланса находят необходимые расходы раствора и пара, количество Г111У. ППУ подсоединяют к нагнетательной линии цементировочных агрегатов, по которой закачивают в скважину затворенный цементный раствор. После окончания затворения подачу пара прекращают. Подогретый цементный раствор продавливают в затрубное пространство обсадной колонны. формула изобретения

Способ цементирования скважин путем закачки в них нагретого цементного раствора, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения эффективности цементирования скважин за счет снижения энергетических потерь и одновременном снижении вязкости прокачиваемого цементного раствора, последний нагревают паром, причем пар подают непосредственно в цементный раствор во время его закачки.

Таблица!

1366633

Составитель В. Гришанов

Техред Л. Сердюкова

Корректор0, Кравцова

Редактор Н,Слободяник

Заказ 6795/29 Тираж 530 Подпи сно е

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К-35, Раушская наб., д.4j5

Производственно-полиграфическое предприятие, r,Ужгород, ул.Проектная, 4 ) ь" H

1 40 %

30 40 УО б0 70 РО УО

6гтегтдемиоя юРм мротура дрых пород на Jules с.ч/ам иж С