Способ цементирования скважин

Союз СоветскихСоциалистических .Республик ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 02526(22) Заявлено 27. 07. 81 (2) 3323650/22 с присоединением заявки Мо, (23) ПриоритетОпубликовано 07.03.83 Бюллетень Мо Государственный комите СССР по делам изобретений и открытийта опубликования описания 07.0с 72) Авторы изобретени С. Пупков и В.П. Гнез инский государственный научно-исследователье и проектный институт газовой промышленности(54) СНОС ТИРОВАНИЯ СКВ левннэона м обретения - пов и цементировани аиными зонами н применении тамп нормальной плот енная цель дост способе цемент Изобретение относится к крепнию нефтяных и газовых скважин,частности к цементированию колов скважинах с неизолированными 5ми низких давлений.Известен способ цементированияскважин, содержащих неиэолированныезоны низкого давления, заключающийся в применении тампонажных растворов пониженной плотности с использованием наполнителей, напримервспученный перлитовый песок или обожженный диатомовый песок или перлитили пламилон и пр.1).Недостатком известного способа является то, что применение облегчающихдобавок в значительной мере усложняет производство вяжущих и заготовку тампонажных смесей, кроме того,они значительно снижают прочностьобразующегося цементного камня.Наиболее близким к изобретениюявляется способ цементирования скважин, включающий спуск обсадных колонн в скважину, заполненную промывочной жидкостью и закачку тампонажного раствора в эаколонное пространство до расчетной высоты 21.Однако данный способ ограниченв применении, так как для осуществле- ЗО ния его все же требуется создание в затрубном пространстве гидростатического давления, превышающего допускаемое давление при бурении. Действительно, в начальный момент цементирования, когда закачивают цементный раствор, скважина заполнена полностью и каждые 100 м цементного раствора вызывают увеличение статического давления примерно на 7 кгс/см, так как разность в плотностях промывочной жидкости и та понажного раствора нормальной плотности составляет 0,7 г/смо. Поэтому еще до осуществления прадавки провочной жидкостью возможно такое превышение давления, которое может вызвать гидравлический разрыв пласта, вплоть до катастрофического поглощения. Следовательно, известный способ возможен только при небольших количествах используемого цемен- та.Цель иэ ышение эффективност я скважин снеиэолиров иэкого давления при онажных растворов ности.Поставл игается тем, что в ирования30 скважин, включающем спуск обсадныхколонн в скважину, заполненную промывочной жидкостью, и закачку тампонажного раствора в заколонное пространство до расчетной высоты, передзакачкой тампонажного раствора в заколонном пространстве снижают уровень промывочной жидкости на величину гидростатического давления, равного перепаду давления, вызываемогоразностью плотностей скважиннойжидкости и тамcонажного раствора,причем уровень промывочной жидкости)снижают путем ее перепуска из заколонного пространства в обсаднуюколонну, которую во время спуска заполняют частично с оставлением объема незаполненной части колонны,эквивалентного объему заколонногопространства от устья до глубины снижения уровня промывочной жидкости,при этом объем незаполненной частиколонны отсекают диафрагмой, которую устанавливают в колонне во время ее спуска, а перед перепускомпромывочной жидкостй из заколонногопростраНства в обсадную колонну диафрагму разрушают,На фиг. 1 - 4 изображена последовательность осуществления операцийпо предлагаемому способу.В скважину глубиной (. спускаютобсадную колонну на длинуи уста 1навливают во внутренней полоститруб глухую чугунную диафрагму, разцепляющую нижнюю часть полости отверхней. В дальнейшем остальную верх-З 5нюю часть колонны труб (.2 допУскают,оставляя ее незаполненной промывочной жидкостью (фиг. 1 ). При этомобъем незаполненной полости долженбыть равен объему скважины на длине, 40равной необходимому снижению уровняв эатрубном пространстве (за вычетом объема тела труб на той же длине).В порожнюю колонну сбрасывают ста льной шток, который, падая на диафРагму, разрушает ее. Происходит сообщение трубного пространства с заколонным (кольцевым ) и уровень в последнем снижается до глубины Н 1(фиг.2),50В затрубное пространство закачивают тампонажный раствор нормальнойплотности, занимающий необходимуювысоту Н 2. При этом составное давление тампонажного раствора и промывочной жидкости затрубного пространства высотой- (Н+ Н 2) равнодавлению промывочной жйдкости в полностью заполненных трубах на длинет.е. равно гидростатическому давлению, допускаемому при бурении(фиг. 3).В эатрубное пространство закачивают продавочную жидкость, с равнойпромывочнОЙ жидкОсти плОтностью в 65 объеме промывочной жидкости кольце вого пространства от башмака колонны до нижней границы тампонажного раствора в его положении на фиг.3. При этом промывочная жидкость из труб постоянно выдавливается, а уровень в затрубном пространстве поддерживается равным Н (по закону сообщающихся сосудов ).После закачки расчетного количества продавочной жидкости тампонажный раствор входит в башмак обсадной колонны, равенство давлений в трубном (промывочной жидкости) и в затрубном (составного столба тампонажного раствора и промывочной жидкости) сохраняется и процесс цементирования заканчивается (фиг. 4).Если требуется подъем тампонажного раствора до устья, то после тверения цементного камня, эакаченногопервой стадии, но без продавки промывочной жидкостью, проводят вторую стадию цементирования, при которой в открытое и незаполненное кольцевое пространство эакачивается недостающее количество тампонажного раствора.П р и м е р . Цементируют экс,плуатационную колонну диаметром 146 мм, перекрывающую в стволе диаметром 215,9 мм пласт низкого давления, находящийся в призабойной зоне на глубине 1500 м и выдерживающий при бурении гидростатическое давление промывочной жидкости плотностью 1,15 г/см . Цементирование проводят тампонажным раствором из портландцемента плотностью 1,85 г/см 3 с подъемом его на 500 м от башмака колонны.Определяют перепад давления от разности плотностей тампонажного раствора и промывочной жидкости на высоте подъема тампонажного раствора за колоннойаР = 0,1(1,85 - 1,15) 500 = 35 кгс/см 2, 1Определяют снижение уровня промывочной жидкости в эатрубном пространстве, компенсирующее перепад давления от заполнения 500 м эатрубного пространства тампонажным растворомН,= = 300 м.10 351, 5Определяют длину верхней части обсадной колонны (выше диаграммы),внутреннюю полость которой не заполняют промывочной жидкостью приспуске в скважину (толщина стенкиобсадных труб 10 мм),2 2 2300 ф 0,2159 - (0,146 - 0,126 )2О,780 м,ч = 9.,785 (0,2159 - 0,146 ) 500 1,2512,4 тс,Закачивают тампонажный раствор в затрубное пространство и верхняя граница его занимает уровень в затрубном на расстоянии 300 м от устья, . При этом в процессе всей закачки ,гидростатическое давление в затрубном не превышает гидростатическое давление промывочной жидкости в трубах и, следовательно, то, что было при бурении.Закачивают в затрубное пространство 14 мЭ продавочной жидкости плотностью 1,15 г/смЗ из расчета 25 ЗО У = 0,785 (0,2159 - 0,146 ) 7002 214 м35 Тампонажный раствор при этом перемещается в затрубном в необходимый интервал (нижняя граница в башмак колонны, а верхняя - иа высоту 500 м от башмака). Уровень промывочной жидкости в затрубном пространстве остается на глубине 300 м от устья, гидростатическое давление в трубах и в кольцевом пространстве становится равным,и процесс цементирования заканчивается.Таким образом, применение предлагаемого способа позволяет проводить цементирование без превышения гидростатического давления на пласт низкого давления против имевшего место при бурении скважин. В свою 40 45 Следовательно, после спуска 720 м обсадных труб (Е ) в их внутренней полости устанавлйвают диафрагму, а верхние 780 м спускают порожними.После спуска колонны до забоя 1500 м сбрасывают шток, диафрагма разрушается,и жидкость из затрубного пространства перетекает в трубное. Уровень в затрубном снижается на 300 м.Затворяют 12,4 тс цемента, необходимых для заполнения 500 м кольцевого пространства из расчета, что для приготовления 1,м.З тампонажного раствора плотностью 1,85 г/смЗ требуется примерно 1,25 тс цемента. 15 очередь это позволяет исключитьосложнения (поглощения, гидрораэрывы) при цементировании пластов снизким давлением с использованиемтампонажных растворов нормальнойплотности и способствует повышению,качества крепления. Формула изобретения1. Способ цементирования скважинвключающий спуск обсадных колонн вскважину, заполненную промывочнойжидкостью, .и закачку тампонажногораствора в заколонное.пространство до расчетной высотл, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности цементированияскважин с неизолированными зонаминизкого давления при применении тампонажных растворов нормальной плотности, перед закачкой тампонажногораствора в заколонном пространствеснижают уровень промывочной жидкости на величину гидростатическогодавления, равного перепаду давления,вызываемого разностью плотностейскважинной жидкости и тампонажногораствора, причем уровень промывочнойжидкости снижают путем ее перепускаиз эаколонного пространства в об"садную колонну, которую во времяспуска заполняют частично с оставлением объема незаполненной частиколонны, эквивалентного объему заколонного пространства от устья до глубины снижения уровня промывочнойжидкости.2. Способ по и. 1, отличающ и й с я тем, что объем незаполняемой части колонны отсекают диафрагмой, которую устанавливают,в колонне во время ее спуска, а передперепуском промывочной жидкостииз заколонного пространства в обсадную колонну диафрагму разрушают.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Луценко Н.А. и др, Тампонажные растворы пониженной плотности.М., "Недра", 1972, с. 5-13.2, Авторское свидетельство СССР