Способ цементирования скважин

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 191 (11) 254 4 Е 21 ВЗЗ/1 РЕТЕНИЯ ПЬСТВ ИД тельскии чу нжене , с. 3 ИЯ СК нию сква ности це Изобретение отно ния скважин, в част ментирования.Целью изобретен эффективности цеме счет повышения несу щаюших пластов и у ема цементного растСпособ осушеств сится к области буости к способам их прередия являетснтирования шей спосовел ичениявора.ляют след я повышение скважин за ности поглавысоты подьоряю й глу собой идкой ) фаз, оцесс пласимер,треим образом.Вначале осущест ного раствора в об продавливают его в ляют за адную к ачкулоннуе про мен затем транс аколон ют гидздания я вза- цементруют в емени. цементый гид- гидророразрыв давления колонном ного раст скважинеПеред ного раст роразрыв ения л г. 1 а рпен проч уюспае ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИ К АВТОРСКОМУ(57) Изжин. Це обретение относится к буре ль - повышение эффектив цессе продавки осушествля пород, например, путем со в трубах и противодавлени пространстве. Нагнетаниевора прерывают ы контроли изменение давления во вр возобновлением продавкивора осуществляют повтори пласта. При этом операцию ментирования скважин за счет повышения несущей способности поглощающих пластов и увеличения высоты подъема цементного раствора. В обсадную колонну заканчивают цементный раствор и продувают его в заколонное пространство, осуществляют гидро- разрыв пород и контролируют в скважине изменение давления во времени. Перед возобновлением продавки раствора производят поворотный гидроразрыв пласта, который повторяют до получения равенства давлений гидроразрыва в последующей и предыдущей операций. После продавки очередной порции цементного раствора повторяют цикл операций гидроразрыва на новой глубине. 3 ил. 2разрыва повторяют до получения раведавлений гидроразрыва в последующейдыдушей операциях. После продавки очной порции цементного раствора повтцикл операций гидроразрыва на новобине.Сушнодующем.Цементный раствор представляетдисперсную систему, состоящую из ж(воды) и твердой (цемент, наполнительНа фиг. 1 и 2 схематично показан пробразования трещин гидроразрыва вте с гранулярной пористостью (напрпесчаник) с последующим закрытиемшины и ее тампонированием.При повышении в скважине 1 давдо величины давления гидроразрыва вте 2 образуется трещина 3 разрыва (фиНаправление трещины разрыва педикулярно направлению наименьшейности пласта на разрыв. В образовавштрещину разрыва из скважины пост сть способа заключается в сл3цементный раствор. Под действием давления в сважине жидкая фаза цементного раствора отфильтровывается в пласт. На стенках трещины образуется фильтрационная корка 4 (фиг.б). С падением давления в скважине (с прекращением нагнетания) трещина закрывается, фильтрующая корка уплотняется. Так как размер частиц цемента меньше размера зерен песчаника, то проницаемость образовавшейся уплотненной корки меньше проницаемости пласта. В результате образования своеобразной цементной прокладки происходит увеличение скелетных сжимающих напряжений в пласте (действует эффект забивания клина). Причем наибольшее увеличение несущей способности пласта на разрыв происходит в приствольной части скважины.При повторном гидроразрыве (фиг, 2) происходит раскрытие новой трещины в следующем наиболее ослабленном сечении и аналогично описанному механизму происходит ее пементирование (установлен второй клин) .На фиг. 3 приведен условный график изменения избыточного давления на устье скважи ц ы. Участки А, В А, ВА В А 4 В и А Всоответствуют периодам нагнетания жидкости в скважину. Точки В ВВ В 4, В соответствуют моментам гидроразрыва и прекращеци 1 о нагнетания жидкости в скважину. Горизонтальные участки на графике соответствуют закрытию трещин разрыва и завершению процесса их цементирования.Нд данном графике давление гидроразрыва увеличивается на величину Рр - Р а давление нагнетания - ца величину Р -М 4 Р(фиг. 3). При последних двух операциях гцдрордзрыва оц происходит в непроницаемом пласте и дальнейшее его упрочнение не происходит.:-)то является сигналом возобновления дальнейшей цродавки цементного раствора.Госле закачки последуюгцей порции цементного ргцтвора цикл операций гидроразрыва повторяют на новой глубине./1 рнлер Колонну спускают на глубину 1400 м. Верхний разрез перекрыт кондуктором, спущенным цд глубину 600 м. Для интервала 600 в 1200 м, разрез которого представлен глинами, градиент разрыва равен 21 х 10 Па/м. Для интервала 1200 - 1400 м, разрез которого представлен преимущественно гра нуля рным и коллекторами, градиент гидроразрыва равен Г-р -- 16 АЙ 0 Па/м. Г 1 лотцость цементного раствора равна уц р в в = 1,6 х 10 кг/м, плотность бурового раствора р бр=1,2 х 10 кг/м. Градиент гидросопротпвлецпй в заколоццом пространстве Гп, = 4 х 01 д/м.Рдз 1 ицд между давлением гидроразрывд и давлением нагнетания ь Р =2 х 10 Па.5 10 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 55 Определяют давление гидроразрыва назабое скважины: Ргр. =Ггр хН,=16 10 хк 450=22,4 10 Па, где Р =давление гидроразрыва на забое скважины: Н - глубина скважины,Определяют давление нагнетания на забое скважины:к = В.р - Р =22,410 - 2 10 = 20,4 хАЙ 0 Па,где Р - давление нагнетания на забое скважины,Определяют глубину подъема цементногораствора, при которой статическое давлениена забое скважины равно давлению нагнетания 9 8 1 6 10 1450-20,4н,. ------- -393 иЯ(рр - Рбр) 9,8(1,6 10 - 1 2 10) где Я - ускорение свободного падения.Определяют ожидаемое давление на забое скважины в момент выхода цементного раствора на устье скважиныРамакс = ( Уи.р +Гг.с)Нс = (9,8 1,6 Х 10 +4 10) 1400=27,55 10 Па,Давление гидроразрыва на забое скважины, которое обеспечивает подъем цементного раствора до устья, должно составлять величину 27,55 10 Па. Для этого необходимо повысить несущую способность пласта на 27,55 х 10 - 22,410=5,15 х 10 Па.Закачивают в колонну буферную жидкость и цементный раствор. Последний продавливают до глубины 500 м.Прекращают продавку, создают гидро- разрыв. В момент гидроразрыва нагнетание жидкости прекращают и выдерживают скважину до стабилизации давления на устье. Вновь осуществляют гидроразрыв с последующим выдерживанием скважины без нагнетания.Операции гидроразрыва прекращают, например, при увеличении давления гидроразрыва на величину более 5,15 1 О Па.Если первоначальное давление гидроразрыва отличается от первоначальной ожидаемой величины, то определяют минимальную величину избыточного давления в заколонном пространстве, которую необходимо достичь в процессе повышения несущей способности погло 1 паюших пластов.В = Рз.макаР = 27,55 10 - 20,87 1 О=6,68 10 Па, где Р, = рхги- р(Н - Нч р) + + Д у,р Нчр = 9,8-1,6 10.(1400 - 500) + 9,8 х х 1,2 10 500=20,87 10 Па.Р, - статическое давление на забое сква жины при подъеме цементного раствора ца высоту Нк=500 м.Операции гидроразрывд в этом случае прекращают при достижении величины избыточного давления в заколоцном пространстве, превышающей 6,68 х 108 Пд.1 осле прекращения операций гидрордзрывд ца одной глубине продолжают продав 15ку очередной порции цементного раствора до новой глубины, где повторяют описанный цикл операций гидроразрыва. Формула изобретенияСпособ цементирования скважин, включающий закачку цементного раствора в обсадную колонну, продавку его в заколонное пространство, осуществление гидроразрыва пород, контролирование в скважине изменения давления во времени и возобновление продавки цементного раствора после стабилизации давления в скважине, отличаю 474254 иийся тем, что, с целью повышения эффективности цементирования скважин за счетО фповышения несущей способности поглощающих пластов и увеличения высоты подъема цементного раствора, перед возобновлением продавки цементного раствора осуществляют повторный гидроразрыв пласта, при этом операцию гидроразрыва повторяют до получения равенства давлений гидроразрыва в последующей и предыдущей операцияк, а после продавки очередной порции цементного раствора повторяют цикл операций гидроразрыва на новой глубине.1474254 Составитель В. Гри Техред И. ВересТираж 514 комитета по изобретениям осква, Ж - 35, Раушская ьский комбинат Патент, г Редактор В. БугренковаЗаказ 1848/27НИИПИ Государственног113035, МПроизводственно-издател емяФФГ 5 щаповКорректор С. ЧерниПодписноеоткрытиям при ГКНТ СССРнаб., д. 4/5Ужгород, ул. Гагарина, 101