Способ цементирования скважин

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОВИАЛИСТИЧЕСКИХРЕ СПЕЛИК 670102 А)5 Е 21 В ЭЗ/1 АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ВТО цемен дусмат ны сод единиц ределч ирования перед операцриваюшими промывку эержание плавких матеры от массы бурового рают иэ соотношения ями, ч пребоя гкваж алов В долх 1 вора (К) опЛ 1 С.л,. - Л 1 С плавкие материалы т в скважину до е фтегазодастности х и друг ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИГЕТПО ИЗОЬРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИГ 1 РИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СССР М 1331997, кл, Е 21 В 33/13, 1985,Авторское свидетельство СССР М 832062, кл, Е 21 В 33/14, 1977.(54) СПОСОБ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ СКВАЖИН(57) Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для строительства нефтяных, газовых и других скважин. Цель изобретения - снижение вероятности гидрораэрыва пластов и поглощение тампонажного раствора в процессе цементирования скважин, Для этого Изобретение относится к не обывающей промышленности, в чктроительству нефтяных, газовы ихкважин,Цель изобретения - снизить вероятость гидроразрыва пластов и поглощенияампонажного раствора в процессе цеменирования скважин,Процесс строительства скважины вклюает операции, предусматривающие и нередусматривающие промывку забоя скважины. К первым относятся промывки скважины через колонну бурильных труб, через где Л 1 - величина снижения температуры.С; Сп - теплоемкосгь плавкого материала, ккал/кг С; СР - теплоемкость бурового раствора ккал/кг С. 7 уп - открытая теплота,Оплавления плавких материалов, ккал/кг. Для снижения за грат на реализацию способа в качестве плавкгн о материала используют асфальтосмологарафиновые отложения Восстановление температуры приводит к возникновению в прискважиннои зоне дополнительных сжимающих терл оупругих напряжений, 1 з,п.ф-лы, 1 табл. колонну обсадных труб Ко вторым относятся спуск и подъем колонны бурильных труб, спуск обсадной колонны, геофизические работы и т,д, Во время операций без промывки в горных породах, окружающих скважину. происходит восстановление температуры вплоть до естественной геостатической, причем чем длительней операция беэ промывки, тем в большей степени восстанавливается температура,Восстановление температуры приводит к возникновению в прискважиннои зоне дополнительных сжимающих термоупругихЕ а0) = От = - . -Ь1 - ,и напряжений. Под действием этих напряжений горная порода, проявляя пластические свойства, выдавливается в скважину, что в конечном итоге приводит к снижению горного давления в области скважины. Это, в свою очередь, снижает величину давления гидроразрыва пластов, увеличивает опасность поглощения тампонажного раствора, В случае подачи плавкого материала в призабойную зону скважины темп восстановления температуры будет ниже. Это связано с тем, что для расплавления плавких материалов необходима дополнительная энергия, так как для расплавления 1 кг парафина требуется 35 ккал, В результате через тот же самый промежуток времени температура в скважине будет ниже на величину, вычисленную по формуле где Ь 1 - величина снижения температуры, С:К - содержание плавкого материала в долях единицы от массы бурового раствора;Сл - теплоемкость плавкого материала (для парафина Сл = 0 0,775 ккал/кг 0 С);Ср - теплоемкость бурового раствора (для раствора плотностью 1150 кг/м, Ср =з 0,76 ккал/кг 0 С);г/л - открытая теплота плавления плавкого материала (для парафина цл = 35 ккал/кг).Предположим, что К =. 0,1, тогда при использовании в качестве плавкого материала парафина по формуле (1 получим Лт ---- =42 С 35 0,1 0,775 0,1 + 0 76Расчеты показывают, что в данном примере температура в скважине будет ниже, чем в аналогичной, но беэ добавок парафина на 4,2 С.В таблице приведены сведения о величине модуля Юнга Е, коэффициенте Пуассона р, коэффициенте температурного расширения я различных горных пород (5. Эти параметры необходимы для вычисления термоупругих напряжений в области ствола скважины, Для этого применяется формула 6 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 где 13 и 1, тангенциальные и осевые термоупругие напряжения, МПа;Лт - изменение температуры, С.Приняв Л т 4,2 "С по формуле (2 ииспользуя данные таблицы, вычисленызначения термоупруих напряжений смтаблицу),Вычисления показывают, что наиболеечувствительны к изменению температурыгипсы и ангидриды, наименее чувствительны песчаники и сланцы, но тем не зеленеечувствительность их достаточно велика. Так,в песчанике при восстановлении температуры дополнительно на 4,2"С разовьются дополнительные сжимающие напряжения,равные 1,3 МПа, Горна, порода дополни.тельно выдавливается в скважинч что приводит к снижению первоначального горногодавления именно на величину дополни.ельных термоупругих напряжений. В комеч,омитоге это приводит к снижению давлениягидрораэрыва пластов на вели;ину дополнительных термоупругих напряжений 1 дляпесчаников на 1,3 МПа),Такимобразом нтехсхважинах кудадсцементирования обсадной колонна перелоперациями, не предусматривающими промывку забоя, эакачивают плавкий магериал(АСПО) и где температура врез гл же самый промежуток времени б" дст ниже(в данном случае нэ 4,2 Ц там давлениеlгидрораэрыва и эстов будет выше (в данном случае минимум на 1,3 МПа) по сравнению со скважинами б; лавкихматериалов,Отличительные призна и данного технического решения обеспечивэкк погучение нового эффекта, заклнзчающегося вположении вероятности гидрооаэрыеа чластов, поглощения таглпонажнг го раствора опроцессе цемент ирования сажи что свидетельствует о соответствии :ритерию "существенные отличия".Предлагаемыи способ ца .нгированияскважин реализуют следующим образом.На трубной базе, где производят очистку насосно-компрессорных труб сп асфальтосмолопарафиновых отложении, работыорганизуют таким образом, чтобы АСПО накапливались в специальных емкостях. Накопленные АСПО с помощью пара, ли иныхисточников тепла разогревают дс пластического состояния и с помощью перфорированных вальцев гранупируют. Вгранулированном виде АСПО отпрааляюна буровую.На буровой в глиномешалке готовятсмесь глинистого раствора и гранулированных АСПО, Соотношение и количестьо глиАн гидри/Глинистьсланец нис гого рппт .гк 1 . ПО выбирают в завтллчстч О клоцнос 1 ч л.тое, склонных к ,ирпра рыву, .: лнерзал котгрых необходимо эака", л ать с е .ь и отебуемой за держки о ст лн,влетия темперауры. Если мощнос;. ппотов. скпч.- ных г гидроразрыву, окоп 100 м, то, у,л;ывая, что 1 пог, м ствола,:,в жи ы имс;г объем 47 л, объем гптовой смеси должен бы 1 ь не меее 4,7 мэ опред гяэт оебуемьй обь.;м гтинистого :тэсвора При К = 01; рр = 1,15 г/с; рп =- 0,0 г /см, /, - л,7 л" / р = 4,1 м . Так 1 лм о.,азом, ь дэ.:".млучае . еоб ходимо ,м" глинистон раствора что по масс сгп;-аги 4, т,задаеэясь требуемой н".Личл, ой снижения температу ы Л т, . предел; от еобходиое содержаие плаеко,о материала ь долях единицы от массы бурового рагтвора, При,Ат - 42 С К=0,1,После окончания проводки ствола сква;сины персд псд ем; м бурильного инструмента в лнтервал, склонный к гидроразрыву, эакач, вают приготовленную смесь, Пооиэводят подъем бурильного инстоумента: осущес 1 вляю 1 с епации, не предусмато;вэюцие промывку забоя сквзжины каротажные и ремонтные работы, спуск обсадной колон ь, После спуска обсадной колоннь; нли нового спуска бурильного лнструента скважину промывают прн этом порция бурового раствора содер -,агцего АСПО, вытесняется иэ скважин. на поверхность и эакачивается в специальную емкость для хранения до повторного 5 применения.Предлагаемый способ цементироданияскважи;найдет применение на тех мес 1 орождениях, где при цементировании имеот место гидроразрывы пластов10 Формула изобретения 1 Способ цементирования скважин путем подачи в эаколонное пространство там.15 понажного г аствора и плавких материалов,имеющих температуру плавления в диапазоне забойной температуры, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью снижение вероятности гидроразрыва пластов и поглощения 20 та, понажного раствора в процессе цемениг,.",вания скважин, плавкие материалы подан;т в скважину до ее цементирования перед операциями, не предусматривающими промывку забоя скважины, причем со дер.+ ание плаеких материалов в доляхединицы от массы бурового раствора К определяют из следующего выражения; где Л 1 - величина снижения температуры, С;Сп теплоемкость плавкого материала,35 ккап/кг С,Ср - теплоемкость бурового раствора,ккал/кг С,цп - скрытая теплота плавления плавкихматериалов, ккал/кг,40 2,Способпоп.1,отличающийсятем,что, с целью снижения затрат на реализациюспособа, в качестве плавкого материала используют асфальтосмолопарафиновые отложения.45