Способ цементирования скважин

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК р 4,Е 33 1. ГОСУДАРС ПО ДЕЛА РЕТЕН ЕТЕЛЬСТ го растаствост- с Н пл пр после чего давливают в колонны бур ВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕК АВТОРСКОМУ СВИ(71) Северо-Кавказский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промьпп-. ленности(56) Авторское свидетельство СССР Ф 721521, кл. Е 21 В 33/14, 1980.Булатов А.И. Промывка и цементирование скважин. Труды ВНИИКрнефть. М.: Недра, 1973, с. 180-181. (54)(57) СПОСОБ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ СКВАЖИН, включающий закачку в обсадную колонну тампонажного раствора и про; давку его в заколонное пространство с вытеснением из скважины бурового раствора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности цементирования за счет снижения возможности образования гидро 801240871 удара в скважине и загустевания тампонажного раствора, перед закачкой последнего закачивают утяжеленный буровой раствор в объеме 7(ь), ко-. торый определяют из выражения у: (файф- - 1)( Ье:Л )Н Я где й,; диаметр скважины, м;6 - диаметр колонны, м;р - плотность тампонажноч.вора, кг/мплотность бурового рра, кг/мр - плотность утяжеленного равора, кг/м;- интервал цекентированияскважины, м;ощадь сечения кольцевогоаостранства скважины, мутяжеленный раствор пронижнюю часть обсаднойовым раствором.0871 2нажного раствора, а ось ординат - продолжительность разрыва струи тампонажного раствора при цементировании по предлагаемому способу, определяемые по отсутствию и снижению давления на устье.Объем утяжеленного бурового раствора (Ч) определяют по формуле 124 Изобретение относится к бурению скважин, в частности к способам цементирования скважин.Целью изобретения является повышение эффективности цементирования за счет снижения возможности образования гидроудара в скважине и загустевания тампонажного раствора.На Фиг. 1 показана скважина в разрезе, момент продавки пачки утя желенного бурового раствора до низа обсадной колонны буровым раствором; на фиг. 2 - то же, момент начала закачки тампожного раствора и продавки пачки утяжеленного бурового 15 раствора в заколонное пространство; на фиг. 3 - то же, момент начала продавки тампонажного раствора в заколонное пространство и выход утяжеленного бурового раствора на. устье; на 20 фиг. 4 - то же, момент заполнения заколонного пространства тампонажным раствором; на Фиг, 5 - зависимость продолжительности (Т) разрыва струи тампонажного раствора от величины обьема утяжеленного бурового раствора, закачиваемого до нижней части обсадной колонны до начала закачки тампонажного раствора; на фиг. 6 - зависимость отношения высоты (Ь) 30 столба утяжеленного бурового раствора к интервалу (Н) цементирования от отношения разности плотностей цементного, утяжеленного и рабочего бурового растворов р Э 5Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.В скважину спускают обсадную колонну.Закачивают определенный объем утяжеленного бурового раствора 1 до низа обсадной колонны рабочим буровым раствором 2 (Фиг. 1). Нагнетают тампонажный раствор 3 расчетного объема в обсадную колонну (Фиг. 2). 45 Продавливают тампонажный раствор 3 рабочим буровым раствором 2 в кольцевое пространство в интервал цементирования и начинают наблюдать выход утяжеленного бурового раствора 1 на устье (Фиг. 3). Скважину оставляют в покое на время затвердения цемента,п(2) Ьшр Н 40 В скважину закачирают утяжеленные пачки бурового раствора объемами 3,5; 7,0; 15 м (фиг. 5), Ось абсцисс 55 представляет собой объем утяжеленного бурового раствора, закачиваемого в скважину перед закачкой тампогде Ь - высота столба утяжеленногобурового раствора, м;.п - площадь сечения кольцевогопространства скважины, м.,образована разностью площадейсечений скважины и колонныобсадных труб.Величина противодавления определяется столбом утяжеленного бурового раствора Ь, величину которогонеобходимо иметь для определениянеобходимого объема утяжеленногораствора,Высоту столба утяжеленного бурового раствора определяют по Формуле где ш - коэффициент, учитывающий отношение диаметров скважиныЙ, и диаметра обсадной колонны й который равенсквЙш= -- 1дт 1к- отношение разности плотностей тампонажного раствора р , утяжеленц,Р, э ного раствора рЧ р и бурового ра створар ф который равенРц,.Р Р Б.РР=1 ЧР 1 БРН - интервал цементирования скважины, м.Значения Н, Йдц.р и РБР задаются условиями бурения и крепления всоответствии с геолого-техническим нарядом на строительство скважины.В общем случае формула (1) имеет вид а( кв 1) ( РсР - РБР )Н 8Плотность утяжеленного бурового раствора обычно рекомендуется принимать, например, 2000-2200 кг/мз.Для определения объема утяжелен" ного бурового раствора можно вос1240871 4тавляет 65 м, Ло Формуле (2) определяют необходимую высоту столба утяжеленного бурового раствора (1079 м)ьЬ=шрН=( й "-1)( Н=( ф 1) бг .Р Нк, осР6к оее ц р Г Сравнивают данные, полученные расчетным путем, и по графику (фиг. 6), они совпадают. Соответственно необ О ходимый объем утяжеленного буровогораствора 7 определяют по формуле (1 ): ЮВ скважину закачивают расчетныйутяжеленный буровой раствор 715 ма. Продавливают этот раствордо нижней части обсадной колонны бу-ровым раствором. После этого начинают закачку тампонажного раствора спроизводительностью, например, 1820 л/с. Давление в начале тампонажного раствора ожидается 4,5 ИПа(фиг. 2), затем - снижение и последующий плавный рост давления. Закачку тампонажного раствора заканчиваютчерез 70 мин после начала, затемосуществляют продавку его рабочимабуровым раствором плотностью 148 О кг/мс той же производительностью. Давление при продавке растет до давления "Стоп" (18 МПа)В конце продавки на устье ожидается появление смеси тампонажного раствора с буровым, доа затем - тампонажного раствораплотностью 1700 кг/м, что свидетельствует о равномерном расположениитампонажного раствора по всему коль- ацевому пространству за колонной обсадных труб. Процесс цементированияне сопровождается разрывом струитампонажного раствора со снижениемдавления на устье ниже атмосферного,зпользоваться графиком (Фиг, 6), построенным по уравнению (2), на котором определяют высоту утяжеленного бурового раствора Ь для скважины с интервалом цементирования Н.Ось абсцисс (Фиг. 6) представляетсобой отношение разности плотностейцементного, утяжеленногои рабочегобурового растворов, а ось ординатотношение столба утяжеленного буро, вого раствора 11 к интервалу цементирования скважин Н, Зная р , поднимается параллельно оси абсцисс допересечения с графиком, затем параллельно оси ординат на оси абсцисс 15Ьнаходим отношение в . Зная этоНотношение и величину интервала цементирования Н, определяем необходимую высоту столба утяжеленного бурового раствора Ь, После этого поуравнению (1) определяют необходимыйобъем утяжеленного раствора 7,Конкретный пример осуществленияспособа.Глубину скважины принимают, например, 3600 м, внутренний диаметр открытой части ствола скважины -0,1950 м, интервал открытой части144 м.Первую секцию обсадной колоннывнутренним диаметром 0,195 м спускают в интервале 3456-656 м, а вторую - внутренним диаметром 0,211 мв интервале 656 - 0 м.Эксплуатационную колонну диаметром 0,140 м спускают в интервале3600-750 м, а диаметром 0,168 м - винтервале 750 - 0 м. При этом объемзатрубного кольцевого пространствасоставляет 7 л =50,1 м , а средняяплощадь Б =0,0139 м. Плотность тампонажного раствора принимают, например, 1700 кг/ма, плотность утяже. -ленного бурового раствора - 2100 кг/мВ скважине принимают буровой раствор сплотностью, например, 1480 кг/ма,Объем тампонажного раствора (Ч,),необходимого для цементирования, сос 7 =8 11 = 0,0139.1079=15 ма Это соответствует значению объемаутяжеленного раствора, найденного пографику (фиг. 5), при котором времяразрыва струи минимально.