Способ ступенчатого цементирования скважин
COOS CG8ETCHHX
М
РЕСПУБЛИК (511 4 E 21 В 33/14 ф, " Л 1,-
173
t ь1, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3845587/22-03 (22) 19.11.84 (46) 15.09.86.Бюл. У 34 (71) Сибирский научно-исследовательский институт нефтяной промьппленности (72) А.В.Колотов и А.Б.Огороднова (53) 622. 245. 42 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР
9 1063983, кл. Е 21 В 33/13, 1982.
Авторское свидетельство СССР
Р 829876, кл. E 21 В 33/14, 1980. (54) (57) СПОСОБ СТУПЕНЧАТОГО ЦЕЫ НТИРОВАНИЯ СКВАЖИН, включающий цементирование первой ступени путем закачки цементного раствора в обсадную колонну и его продавки в затрубное пространство, осуществление гидроразрыва пород и цементирование второй ступени путем закачки цементного раствора в затрубное пространство с вытеснением бурового раствора в зону гидроразрыва, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения каI чества цементирования за счет повышения надежности осуществления гидроразрыва в заданном интервале глубйн, перед осуществлением гидроразрыва пород в интервале цементирования. второй ступени создают перепад температуры, градиент которой (gradhT) определяют иэ выражения (arad Р†. агай P ) о
grad K T с - — — — — "- — — — -, С/м
М где grad P — градиент давления жидкости в затрубном пространстве в интервале второй ступени;
grad Р„ — градиент горного давления, сформированного в области ствола скважины в интервале второй ступени;
lP — термоупругая характеристика, показывающая величину измерения горного давления в области ствола скважины при его температуре на 1 С. о
Изобретение относится к строительству скважин, а именно к способам ступенчатого цементирования скважин.
Целью изобретения является повышение качества цементирования эа счет . повышения надежности осуществления гидроразрыва в заданном интервале глубин.
Способ ступенчатого цементировакия скважин осуществляют следующим образом.
Осуществляют цементирование первой ступени по традиционной технологии. т. е. закачку цементного раствора в обсадную колонну с последующей его продавкой в затрубное пространство. Затем по объему вытесненной жидкости или геофизическими методами термометрия, АКУ и пр. определяют фактический уровень цемента за колонной..
После этого в интервале цементирования второй ступени создают необходимый перепад температуры, градиент которого (огай а Т) определяется иэ выражения: (grad P-grad Р„
grad 6T(где grad P - градиент давления жидкости в затрубном пространстве в интервале второй ступени;
grad Є— градиент горного давления, сформированного в области ствола скважины в интервале второй ступени;
< - термоупругая характеристика, показывающая величину измерения горного давления s области ствола скважины при изменении его температуры на С °
Величина q является более обобщенным параметром, включающим и пластические деформации в горных породах и анизотропию горных пород. Величину можно ориентировочно оцениватьпо
Е "о формуле — — -, а более точно р В определять экспериментально в реальной скважине путем проведения гидроразрывов при различных температурных режимах.
В частном случае перепад температур определяется по формуле
11-В о кгад т ffg (1 K„)grad p„) †-, с/м, где — плотность бурового раствора, 9, заполняющего скважину,кг/м
g — ускорение свободного падения, м/сек 2 .
11
К вЂ” коэффициент общей пористости пород в зоне гидроразрывау б — коэффициент Пуассона породы в зоне гидрораэрыва;
К вЂ” модуль упругости породы,"
grad P„- градиент горного давления пород, MIa/è;
5, — коэффициент линейного температурного расширения для породы, 1/ С.
Необходимость формирования в скважине именно такого теплового поля объясняется тем, что ранее применявшиеся приемы гидроразрыва пластов при ступенчатом цементировании не обеспечивали гарантированного схождения столбов цемента первой и второй
25 ступени цементирования. Как правило, гидроразрыв происходит не в нижней части интервала, подлежащего цементированию второй ступенью, а в верхней и чаще всего под башмаком предыдущей колонны. Причина — снижение градиента давления жидкости в скважине с глубиной при создании избыточного давления на устье.
Определенный таким образом темпе35 ратурный режим приствольной зоны в интервале цементирования второй ступени создают, например, в процессе цементирования первой ступени. Для этого используют, например, прода40 вочную жидкость, температура которой в интервале второй ступени имеет отрицательный градиент по глубине, ".е. температура продавочной жидкости от устья к границе ступеней
45 должна снижаться.
Далее производят гидроразрыв пласта путем создания избыточного давления на устье в эатрубном пространстве. Производят закачку цемента в за56 трубное пространство с одновременным вытеснением жидкости, заполняющей зто пространство„ в разорванный пласт.
Заданное тепловое поле в приствольной зоне перед гидрораэрывом пластов может быть достигнуто и другими приемами. Например, перед цемен.тированием второй ступени в обсадную
Составитель Е.Молчанова
Техред М.Ходанич Корректор А.Тяско
Редактор Н.Слободяник
Закаэ 4888/24 Тираж 548
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Подписное
Производственно-полиграфическое предприятие,r,Ó êãoðîä,óë.Ïðîåêòíaÿ,4 з 12571 колонну может быть спущена колонна труб меньшего диаметра, через которую прокачивают охлажденную жидкость.
При этом нижнюю часть интервала цементирования второй ступени охлаждают больше, чем верхнюю и таким образом создают отрицательный градиент по глубине.
Пример. По предварительно полученным на керновом материале в >0 лабораторных условиях данным р, Е, К, К, grad Р„ по вышеприведенному выражению вычисляют grad h T. Пусть, например, Itj =О, 35; Е=2 ° 10 . MIa; К
Ф
=10 1/ С К„ = 0,20; grad Р 15
=0,023 МПа/м; р =1150 кг/м
Следовательно.
aTд — ЬТ, а -0,0234(Z — Z,) °
Пусть Z =1000; Z1 = 0 м, тогда ьТ,-aT (- 23,4 С.
Так как т=т -Т,(Z ); ьТ,=Т,-Т (Z,), где Т и Т, — температура горных пород в приствольной зоне соответственно на 25 глубинах Е и Z<, Т (Е,) и Т (Е,) -естественная температура орных пород соответственно на глубинах
Z u Z по геотермичес-30 кому градиенту, то получим
Т -T(Zg) T, +Tä(Z,) (-23,4 С;
Известно, что T определяется выражением
Т=Т+ГЕ, ц 0 где Т вЂ” многолетняя постоянная тема пература вблиэи устья скважины;
à — геометрический градиент.
Тогда
Т (Г (Z - 7,) + Т, -23,4 С.
Обычно Г близок 0,033 С/м, тогда
Тг Т, +96С
Так как в данном случае Т< — температура приствольной зоны вблизи устья скважины, то замерив ее и прибавив к ней 9,6 С, найдем температуо ру горных пород на глубине 1000 м.
Если T = 10 С, то Т с 19,6 С; если
Т, = 20 С, то Т 29,6 С и так далее.
Выполи=-ние такого условия обеспечивает гидроразрыв пласта на глубине
1000 м и, следовательно, стыковку столбов цемента sa обсадной колонной первой и второй ступени.
Предложенный способ ступенчатого цементнрования скважин заменяет цементирование с использованием муфты дпя ступенчатого цементирования.
