Способ тампонирования скважин вспененными растворами

 

Изобретение относится к горной промышленности и используется при креплении нефтяных и газовых скважин. Цель - повышение качества тампонирования скважин за счет предупреждения дегазации вспененного раствора. Предварительно определяют давление столба негазированного раствора, обеспечивающего стабильность вспененного раствора. Закачивают в скважину негазированный раствор. Высоту столба негазированного раствора вычисляют по формуле. Приготавливают газожидкостную смесь и закачивают ее в скважину. Для предупреждения дегазации вспененного раствора при его заданной плотности значение давления столба негазированного раствора вычисляют по формуле. Способ обеспечивает подъем тампонажного раствора до проектных отметок и разобщение пластов в условиях низких значений градиентов поглощения и разрыва горных пород без дегазации раствора. 3 з.п.ф-лы.

СВОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) (51г4 Е 2! В 33 !3

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ глубине скважины, а также предупреждение поглощений вспененного раствора поглощающим пластом при тампонировании с переменной плотностью вспененного раствора по глубине скважины.

Сущность способа заключается в следующем.

Вначале обычным образом приготавливают негаэированный раствор, например тампонажньп», и необходимый его объем, соответствующий высоте столба L », через цементировочную головку закачивают в обсадную колонну.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4326232/23-03 (22) 06. 1 i .87 (46) 15.11.89. Бюл. N- 42 (71) Московский институт нефти и газа им. И.М.Губкина (72) В.В.Бондаренко, В.С,Бакшутов, О.К.Ангелопуло, В.И.Исаев, E,Ã.ËåoíîB и Н.И.Коротков (53) 622 ° 245.43(088.8) (56) Дкангиров С.С. Вскрытие продуктивных пластов бурением с применением пен и цементирование в этих условиях.

Канд. дисс. N. 1967, с. 14!.

Монтман P., Саттон Д,, Хармс У., Моди Б. Применение вспененггых растворов ггиэкой плотности. — Нефть, газ и нефтехимия: Переводное издание журналов США, 1982, N"- 6, с. 9-19. (54) СПОСОБ ТАМПО1!ИРОВАНИЯ СКВАЖИН

ВСПЕНЕННЬ1МИ РАСТВОРАМИ (57) Изобретение относится к горной промышленности и |используется при

Изобретение относится к горной промышленности и используется при креплении нефтяных и газовых скважин вспененными тампонажными растворами.

Цель изобретения — повышение качества тампонирования скважин за счет предупреждения дегаэации вспененного раствора, предупреждение дегаэации вспененного раствора при его заданной плотности, предупреждение поглощений вспененного раствора поглощающим пластом при тампонировании с постоянной плотностью вспененного раствора по

2 креплении нефтяных н газовых скважин. Цель — повышение качества тампонирования скважин эа счет предупреждения дегазации вспененного раствора.

Предварительно определяют давление столба негаэированного раствора, обеспечивающего стабильность вспененного раствора. Закачивают в скважину негаэированный раствор. Высоту столба негазированного раствора вычисляют по формуле. Приготавливают гаэожидкостную смесь и закачивают ее в скважину. Пля предупреждения дегазации вспененного раствора при его заданной плотности значение давления столба негазированного раствора вычисляют по формуле. Способ обеспечивает подъем тампонажного раствора до проектных отметок и разобщение пластов в условиях низких значений градиентов поглощения и разрыва горных пород без дегазации раствора. 3 з.п. ф-лы.

1521859

3атем, не останавливая процесса, в ементный раствор под давлением на— нетают газ (воздух, азот и пр.) с аданной постоянной или переменной

5 степенью газирования а. и тщательно перемешивают. Пригото вленную таким образом газожидкостную смесь необходимого объема закачивают в обсадную .колонну и продавливают в затрубное IlpocTpанство скважины обычным способом. Для предупреждения дегазации вспененного раствора предварительно определяют давление Р столба негазированного раствора, обеспечивающего стабильность вспененного раствора, и высоту L столба негазирован+, ного раствора находят по следующей

I формуле:

+ Ра Ро 20 э мв

Jug где P — давление столба негазирована ного раствора, обеспечивающего стабильность вспененного раствора и физические параметры пенокамня, при произвольно заданном законе распределения давления по высоте столба вспененного раствора, Па;

P — давление над столбом негао зированного раствора, Па;

1 ц " плотность негазированной жидкости, например тампонаж35 ного раствора, кг/м

g — ускорение свободного падения, м/с

При этом для предупреждения дегазации вспененного раствора при его заданной плотности значение давления

Р столба негазированного раствора

С) определяют по формуле ар,.О ЕКТа

Рсб а ), + ц $e»)) где а — степень газирования раствора, приведенная к нормальным условиям, а=Я /Я,;

" производительность газифио Ч

50 кационной установки и насо3) сов соответственно, м /с;

1 — заданная плотность вспененсм ного раствора, при которой он сохраняет стабильность и физические параметры пено" камня, кг /м; з, 1 — плотность газа при нормаль-, о э. ных условиях, кг/м;

Š— усредненный коэффициент сверхсжимаемости газа;

Т вЂ” усредненная температура в скважине, К;

R — газовая постоянная, м/К.

Для предупреждения поглощений вспененного раствора поглощающим пластом при тампонировании с постоянной плотностью вспененного раствора по глубине скважины значение давления

Р>. столба негазированного раствора определяют по следующей формуле: ри, P =0 5 Е0 g+P + Рулад (p

Ь

-ь цр-р, ))— (ь цБ Ро )1 -Ap„zRIgp>), па где L — - расстояние от устья скважины ро кровли поглощающего пласта, м;

P — давление поглощения в кров0 ле поглощающего пласта, Па; а — степень газирования раствора, приведенная к нормальным условиям и задаваемая с учетом стабильности вспененного раствора в скважине и собл одения физических параметров пенокамня, а для предупреждения поглощений вспененного раствора поглощающим пластом при тампонировании с переменной плотностью вспененного раствора по глубине скважины значение давления Р столба негазированного раствора определяют по следующей формуле:

P„-P. —.1, О„ Ра

=а, Ъ

Р. » «Енто „

Р Р +L „g ()„gZRTgln где a — минимальная степень газиЧмин рования раствора, приведенная к давлению под столбом негазированного раствора, обеспечивающая стабильность вспененного раствора и соблюдение физических параметров пенокамня.

Пример 1 по и. 2 способа. Исходные данные: плотность негазированного раствора (цементный раствор)()0, =

=1690 ; плотность газа (азота)

, "1,25 кг/и, плотность вспененного э раствора11 „=1180 кг/и ; степень гази3. рования а=9,0; Z=l 0 „R=29,27. м/К;

«т=290 К; Р,=10 Па, 5

Ро 21 5 10 Па

L =12),9 м.

152

X- X 4Y 20 96 10

Ф. в а 2

=30,6 10 Па;

Пример 2 по и. 3 способа в сравнении с прототипом.

Исходные данные прототипа: L=

=3500 м; Р,=10 Ра; P>=1690 кг/м () =1,25 кг/м ; Е1,0; К=29>27 м/К;

Т=290 К; а=9,0.

Определим по прототипу давление Р„ на глубине L=3500 м:

P> =q.L=l3000 3500=455 10 Па, 1859 б где q — градиент давления столба вспененного раствора на глубине L=3500 м, ц=13 кПа/м.

Обозначим XLD«g+P +ЕИр 1«о ! и

---(P -Ь0 g-P ), Y=P ZRTgr) л Р« î 3 h P4 а !.о

X=3500 1690"9,81+10 +1,0 29,27

»290 9,81 ° 690- — — — — — ° (455 10—

9,0.1,25 -3500 ° 1690i9,81 — 10 )=20,96 10 Па;

Y=455 10 1,0 29,27 290-9,81 ° 1690=

=6,4 10 Па

+ 30, 6" 10 -10

L — 178,5 м, По протоУ типу L =60 м, что значительно меньше, +

Следовательно, в прототипе имело место разгазирование цементного раствора °

Пример 3 по и. 4 способа в сравнении с прототипом.

Исходные данные прототипа: L=

=3500 м; Р, =10 Па; !7« 1550 кг/м

Z=1,0; R=29,2? м/К; T=290 К; $

=1,25 кг/м ; P„ =455 10 Па.

Решая уравнения, получим Рд=136,8» х10 Па; а „,„„=0,639; a=83,98; L =

=893,2 м. По прототипу a=30 что значительно меньше и не соответствует данным по предлагаемому способу, Следовательно, в прототипе из-за малого значения а будет иметь место поглощение вспененного раствора

Данный способ обеспечит подъем тампонажного раствора до проектных отметок и разобщения пластов в условиях низких значений градиентов поглощения и разрыла горных пород без

его дегазации и отказ от облегченных тампонажных растворов в условиях поглощений и ступенчатого цементирования тампонажными растворами нормальной плотности и облегченными. формула изобретения

1, Способ тампонирования скважин вспененными растворами, заключающийся в закачке в скважину негазированного раствора и последующего приготовления газожидкостной смеси и закачt ки ее в скважину, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повыше+ Ра Ро

Ь=-о — —, м, ! «8 е Р— давление столба негазированного раствора, обеспечивающего стабильность вспененного раствора и физические параметры пенокамня, при произвольно заданном законе распределения.давления по высоте столба вспененного раствора, Па;

P — давление над столбом негаэио рованного раствора, Па; ц — плотность негазированной жидкости, например тампонажного раствора, кг/м з °

45 Я Ускорение свободного падения, м/с

30 гд

40

2. Способ по и. 1, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью предупреждения дегазации вспененного раствора при его заданной плотности, значение давления столба негаэированного раствора определяют по формуле

55 где а — степень газирования раствора, приведенная к нормальным условиям a=/ /(« ния качества тампонирования скважин за счет предупреждения дегаэации аспененного раствора, предварительно определяют давление P столба негаэироЦ ванного раствора, обеспечивающего

25 стабильность вспененного раствора, и

+ высоту L столба негазированного раствора находят по следуяцей формуле:

1521859

P.-Ро-1 ца о аЯ

Р эа а 4 ваапРgg„n ZRTg Оц

Р -P +LA g-л gZRTln—

0 а i4 14 P

Составитель Е.Молчанова

Редактор ИаБандура Техред А,Кравчук Корректор Э.Лончакова

Заказ 6902/29 Тираж 514 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

Ц„ Оц — производительность газификационной установки и насосов соответственно, м /с;

1 см заданная плотность вспенен5 ного раствора, при которой он сохраняет стабильность и физические параметры пенокамня, кг/м ; о - плотность газа при. нормальных условиях;

Z " усредненный коэффициент сверхсжимаемости газа;

R — газовая постоянная, м/К;

Т вЂ” усредненная температура в скважине, К.

3. Способ по пп. 1 и 2, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью предупреждения поглощений вспененно го раствора поглощающим пластом при

1 ,тампонировании с постоянной плотно стью вспененного раствора по глубине скважины, значения давления Р стол ба негазированного раствора определяL ют по следующей формуле: 25

P =0,5 ((ЬРаПаР +2РТаоа- — (Р„Ц а 1Т

-Ф а 4

-1.0 р-Р )l- ILn g+y +ZR .n — — „- (Р -о

ij L „g-P0 )) -gP„ZgTg p, Па, где L — расстояние от устья скважины до кровли поглощающего пласта, м;

Р„ — давление поглощения в кровле поглощающего .пласта, Па; а — степень газирования раствора, приведенная к нормальным условиям и задаваемая с учетом стабильности вспененного раствора в скважине и соблюдения физических параметров пенокамня.

4. Способ по пп. 1-3, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью предупреждения поглощений вспененного раствора поглощающим пластом при тампонировании с переменной плотностью вспененного раствора по глубине скважины, значения давления Р„ столба негазированного раствора определяют по следующей формуле

1 где а — минимальная степень гази ð раин рования раствора, приведенная к давлению под столбом негазированного раствора, обеспечивающая стабильность вспененного раствора и соблюдение физических параметров пенокам- . ня.