[go: up one dir, main page]

RU2010949C1 - Method of cementing wells - Google Patents

Method of cementing wells Download PDF

Info

Publication number
RU2010949C1
RU2010949C1 SU4875650A RU2010949C1 RU 2010949 C1 RU2010949 C1 RU 2010949C1 SU 4875650 A SU4875650 A SU 4875650A RU 2010949 C1 RU2010949 C1 RU 2010949C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
well
gas
pressure
formation
mixture
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Н.М. Филимонов
А.Н. Попов
В.В. Прокшин
Original Assignee
Конструкторско-Технологическое Бюро Технических Средств Бурения Скважин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Конструкторско-Технологическое Бюро Технических Средств Бурения Скважин filed Critical Конструкторско-Технологическое Бюро Технических Средств Бурения Скважин
Priority to SU4875650 priority Critical patent/RU2010949C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2010949C1 publication Critical patent/RU2010949C1/en

Links

Landscapes

  • Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)

Abstract

FIELD: well operation. SUBSTANCE: oil-well slurry is pumped into well. Then a binary system in the form of fluid-and-gas mixture is pumped into well. After pumping fluid and gas into well, oil-well slurry is squeezed into formation. Then gas is bled off at wellhead with a prerequisite that well pressure obtained not exceed formation pressure. Then squeezing/bleeding-off cycle is repeated, the number of cycles n being chosen from relationship 2≅ n≅ 5. EFFECT: efficiency of well cementing increased due to improved completeness of filling lost-circulation formation pore channels.

Description

Изобретение относится к области бурения глубоких скважин, в частности к способам их цементирования. The invention relates to the field of drilling deep wells, in particular to methods for cementing them.

Известен способ цементирования скважин с применением заливочных труб, при реализации которого обеспечивается условие равновесия давления в системе скважина-пласт . A known method of cementing wells using casting pipes, the implementation of which provides the condition of pressure equilibrium in the well-formation system.

Недостатком данного способа является неизбежность нарушения равновесия давлений в системе скважина-пласт при промывке труб перед их подъемом (повышение давления в скважине) и подъеме (понижение). Причем процесс нарушения равновесия неконтролируемый. The disadvantage of this method is the inevitability of imbalance in the pressure in the well-formation system when flushing pipes before they rise (increase pressure in the well) and rise (decrease). Moreover, the process of imbalance is uncontrollable.

Наиболее близким техническим решением является способ цементирования скважин, включающий закачку и продавку тампонирующей смеси в поглощающий пласт двухкомпонентной системой - жидкостью и газом . The closest technical solution is a method of cementing wells, including the injection and sale of plugging mixture into the absorbing layer with a two-component system - liquid and gas.

Недостатком данного способа является применение обратной циркуляции, причем двухкомпонентная система применяется с целью предотвращения попадания цементного раствора в поглощающий пласт. The disadvantage of this method is the use of reverse circulation, and a two-component system is used to prevent cement from entering the absorbing layer.

Целью изобретения является повышение эффективности способа цементирования за счет увеличения полноты заполнения поровых каналов поглощающих пластов. The aim of the invention is to increase the efficiency of the cementing method by increasing the completeness of filling the pore channels of the absorbing layers.

Цель достигается тем, что в известном способе цементирования скважин, включающем закачку в скважину тампонирующей смеси и двухкомпонентной системы в виде жидкости и газа, после закачки в скважину жидкости и газа осуществляют продавку тампонирующей смеси в пласт, осуществляют стравливание газа на устье из условия получения давления в скважине не более пластового давления, после чего цикл продавки-стравливания повторяют, при этом количество циклов (n) принимают из условия:
2 ≅ n ≅ 5
Для успешного проведения изоляции поглощающего пласта необходимо, чтобы соблюдалось два условия: 1) Рс = Рп; 2) ρтgh= ρпgh= ρт= ρп где Рс - давление в скважине против поглощающего пласта; Рп - давление в поглощающем пласте (решать по кровле или по подошве пласта); ρт - плотность тампонажного раствора, который применяется для заливки зоны поглощения; ρп - плотность пластовой жидкости в условиях залегания поглощающего пласта; g - ускорение силы тяжести; h - толщина пласта.
The goal is achieved by the fact that in the known method of cementing wells, which includes injecting a plugging mixture and a two-component system in the form of a liquid and gas, after injecting the liquid and gas into the well, the plugging mixture is pushed into the formation, the gas is vented to the wellhead from the condition of obtaining pressure in the well has no more than reservoir pressure, after which the squeeze-bleed cycle is repeated, and the number of cycles (n) is taken from the condition:
2 ≅ n ≅ 5
For successful isolation of the absorbing layer, it is necessary that two conditions are met: 1) P c = P p ; 2) ρ t gh = ρ p gh = ρ t = ρ p where P s is the pressure in the well against the absorbing formation; R p - pressure in the absorbing layer (decide on the roof or on the bottom of the formation); ρ t - the density of the cement slurry, which is used to fill the absorption zone; ρ p - the density of the reservoir fluid in the occurrence of the absorbing reservoir; g is the acceleration of gravity; h is the thickness of the reservoir.

Второе условие необходимо соблюдать для предотвращения негативного воздействия гравитационных сил на распределение тампонажного раствора по толщине поглощающего пласта. При вышеописанном способе ликвидации поглощения это не учитывается и, как правило, ρтп.The second condition must be observed to prevent the negative impact of gravitational forces on the distribution of cement slurry over the thickness of the absorbing layer. In the above-described method for eliminating absorption, this is not taken into account and, as a rule, ρ t > ρ p .

Продавку расчетной порции тампонирующей смеси в зону поглощения осуществляют основным столбом флюидов, имеющих разную плотность. Плотность флюидов подбирается таким образом, чтобы на конец продавки тампонирующей смеси в зону поглощения было выполнено условие Рс = Рп или
Pс= ρ1˙gh1Zg(H-h1), Pп=
= ρпg(H-hc)иρ1gh1+
Zg(H-h1)= ρпg(H-hc)(3) где ρ1иh1 - плотность и высота столба одного флюида; ρz - плотность другого флюида; Н - глубина залегания поглощающего пласта; ρп - плотность пластовой жидкости; hc - статический уровень жидкости поглощающего пласта.
Selling the calculated portion of the plugging mixture into the absorption zone is carried out by the main column of fluids having different densities. The density of the fluids is selected so that at the end of the sale of the plugging mixture into the absorption zone, the condition P c = P p or
P c = ρ 1 ˙gh 1 + ρ Z g (Hh 1 ), P p =
= ρ n g (Hh c ) and ρ 1 gh 1 +
+ ρ Z g (Hh 1 ) = ρ п g (Hh c ) (3) where ρ 1 and h 1 are the density and height of the column of one fluid; ρ z is the density of another fluid; N is the depth of the absorbing layer; ρ p is the density of the reservoir fluid; h c is the static fluid level of the absorbing formation.

Условие (3) можно записать в таком виде:
Py1gh1zg(H-h1)=
= ρпg(H-hc), (4)
где Рy - давление на устье скважины.
Condition (3) can be written in the following form:
P y + ρ 1 gh 1 + ρ z g (Hh 1 ) =
= ρ n g (Hh c ), (4)
where P y is the pressure at the wellhead.

Количество флюидов для продавки может быть взято и больше, например, если включить буферную жидкость и др. The amount of fluids for sale can be taken and more, for example, if you include a buffer fluid, etc.

Выполнение условия (2) позволяет изолировать и карстовые пустоты. В карстовых пустотах и в проницаемых пластах, наблюдается направленное движение флюидов, что может привести к перемещению тампонажного раствора в направлении движущегося потока от призабойной (прискважинной) зоны скважины поглощающего пласта. Во избежание этого предлагается в призабойной зоне поглощающего пласта производить возвратно-поступательное движение тампонажной смеси, т. е. изоляцию пласта вести при Рс ≥ Рп (4) и Рс ≅ Рп (5). Возвратно-поступательное движение тампонтажной смеси обеспечит и более полное заполнение поровых каналов поглощающего пласта.The fulfillment of condition (2) allows isolating karst voids. In karst voids and in permeable formations, there is a directed movement of fluids, which can lead to the movement of cement slurry in the direction of the moving flow from the bottomhole (near-well) zone of the well of the absorbing formation. In order to avoid this, it is proposed that the back-and-forth movement of the grouting mixture be carried out in the bottom-hole zone of the absorbing formation, i.e., the formation should be isolated at Р с ≥ Р p (4) and Р с ≅ Р п (5). The reciprocating movement of the plugging mixture will provide a more complete filling of the pore channels of the absorbing layer.

Количество циклов N возвратно-поступательного движения 2 < N < 5 выбирают из физико-химических свойств тампонирующей смеси и условия заполнения поровых каналов. Нижний предел из условия заполнения поровых каналов, верхний предел - из физико-химических свойств смеси и времени процесса ликвидации поглощения (технологии процесса). К снижению качества изоляции поглощающего пласта приводит также и увеличение вязкости тампонажного раствора и сокращение сроков его схватывания. The number of cycles N of the reciprocating motion 2 <N <5 is chosen from the physicochemical properties of the plugging mixture and the filling conditions of the pore channels. The lower limit is from the condition of filling the pore channels, the upper limit is from the physicochemical properties of the mixture and the time of the absorption elimination process (process technology). An increase in the viscosity of the cement slurry and a reduction in the time of its setting also lead to a decrease in the quality of insulation of the absorbing layer.

Заливку зоны поглощения можно проводить как через бурильный инструмент, так и прямо в ствол скважины без бурильного инструмента, как с применением пакера, так и без него. Можно вести заливку и в кольцевое пространство между бурильными трубами и стенками скважины. В случаях заливки зоны поглощения без бурильного инструмента и в кольцевое пространство давление в скважине Рс будет меньше, чем при заливке через бурильные трубы с открытым концом на величину гидродинамического давления, возникающего при движении системы флюидов по стволу или кольцевому пространству, что необходимо учитывать в расчетах, тогда для двухкомпонентного столба Pc= ρ1дh12д(H-h1)-ΔPд+Pд где ΔPд - гидродинамическое давление при движении флюидов.Filling of the absorption zone can be carried out both through a drilling tool, and directly into the wellbore without a drilling tool, both with and without a packer. It is possible to fill in the annular space between the drill pipes and the walls of the borehole. In cases where the absorption zone is poured without a drilling tool and into the annular space, the pressure in the well P s will be less than when pouring through drill pipes with an open end by the amount of hydrodynamic pressure that occurs when the fluid system moves along the barrel or annular space, which must be taken into account in the calculations then for a two-component column P c = ρ 1 dh 1 + ρ 2 d (Hh 1 ) -ΔP d + P d where ΔP d is the hydrodynamic pressure during fluid movement.

При известных Рп и Рy легко выполнить условия (4) и (5) для обеспечения возвратно-поступательного движения тампонирующей смеси.With known R p and P y it is easy to fulfill conditions (4) and (5) to ensure reciprocating motion of the plugging mixture.

П р и м е р. Начальные условия: полный уход промывочной жидкости, статический уровень hc = 100 м, промывочная жидкость - техническая вода, ρ1 = 1000 кгм-3, кровля поглощающего пласта 1100 м, подошва 1106 м, забой 1115 м.PRI me R. Initial conditions: complete flushing fluid withdrawal, static level h c = 100 m, flushing fluid - industrial water, ρ 1 = 1000 kgm -3 , the roof of the absorbing layer is 1100 m, the sole is 1106 m, the bottom is 1115 m.

1. Определяют пластовое давление по кровле поглощающего пласта ρп = 1000 кгм-3.1. Determine the reservoir pressure along the roof of the absorbing layer ρ p = 1000 kgm -3 .

Pп= ρп˙g˙(H-hc) =
= 1000 х 9,8 (1100 - 100) =
= 9,8 х 106 Па = 9,8 МПа.
P p = ρ p ˙g˙ (Hh c ) =
= 1000 x 9.8 (1100 - 100) =
= 9.8 x 10 6 Pa = 9.8 MPa.

2. Определяют объем тампонажной смеси для изоляции зоны поглощения
V = V1 + V2 = 0,785 ˙ D2 ˙ h +
+ 0,785 ˙ D1 2 ˙ hп ˙ m =
= 0,785 x 0,222 x 10,0 +
+0,785 x 1,02 x 6,0 x 0,5 = 2,73 м3, где V1 - объем для заполнения скважины; V2 - объем для заполнения порового пространства; D - диаметр скважины; h - заполняемая высота в скважине; D1- диаметр заполняемого прискважинного пространства в поглощающем пласте; hп - толщина поглощающего пласта; m - его пористость.
2. Determine the volume of cement mixture to isolate the absorption zone
V = V 1 + V 2 = 0.785 ˙ D 2 ˙ h +
+ 0.785 ˙ D 1 2 ˙ h p ˙ m =
= 0.785 x 0.22 2 x 10.0 +
+0.785 x 1.0 2 x 6.0 x 0.5 = 2.73 m 3 , where V 1 is the volume to fill the well; V 2 - volume to fill the pore space; D is the diameter of the well; h - fill height in the well; D 1 - the diameter of the filled borehole space in the absorbing formation; h p - the thickness of the absorbing layer; m is its porosity.

Принимают V = 3,0 м3.Take V = 3.0 m 3 .

3. Определяют высоту столба тампонажной смеси в скважине при прокачке
h1 = V ˙ (0,785˙ D2)-1 =
= 3,0 x (0,785 x 0,222)-1 = 78,4 м.
3. Determine the height of the column of the cement mixture in the well during pumping
h 1 = V ˙ (0.785˙ D 2 ) -1 =
= 3.0 x (0.785 x 0.22 2 ) -1 = 78.4 m.

Принимают плотность тампонажной смеси ρсм = 1800 кгм-3.Take the density of the cement mixture ρ cm = 1800 kgm -3 .

4. Тогда после закачки смеси статический уровень в скважине установится
hc3 = hc + h1 ˙(ρсмп) х 10-3 =
= 100 + 78,4(1800 - 1000) х 10-3 = 162,8 м.
4. Then, after injection of the mixture, the static level in the well will be established
h c3 = h c + h 1 ˙ (ρ cmn ) x 10 -3 =
= 100 + 78.4 (1800 - 1000) x 10 -3 = 162.8 m.

5. Определяют объем воздуха для продавки смеси P˙V= P1˙V1; V= P1˙V1˙P-1 (для идеального газа), где PV - давление и объем газа при нормальных условиях, Р = 0,1 МПа; Р1 х V1 - давление и объем газа при продавке; Р1 = 9,8 МПа, V1 = 0,785 х D2 х 1020 + Δ V= = 0,785 x 0,222 x 1020 + 0,5 = 41,92 42 м3, Δ V - объем газа в линии обвязки.5. Determine the volume of air for selling the mixture P˙V = P 1 ˙V 1 ; V = P 1 1 ˙V ˙P -1 (ideal gas), where PV - the pressure and volume of gas at normal conditions, P = 0.1 MPa; P 1 x V 1 - pressure and volume of gas during the sale; P 1 = 9.8 MPa, V 1 = 0.785 x D 2 x 1020 + Δ V = = 0.785 x 0.22 2 x 1020 + 0.5 = 41.92 42 m 3 , Δ V is the volume of gas in the piping line .

Для проведения операции выбирают компрессор УПК-80, рабочее давление максимальное 8 МПа, производительность 6,0 нм3 мин-1.For the operation, the compressor UPK-80 is chosen, the working pressure is maximum 8 MPa, productivity 6.0 nm 3 min -1 .

По характеристике выбранный компрессор не может обеспечить заданного давления. Тогда технологию заливки проводят следующим образом: закачивают тампонирующую смесь в требуемом объеме, затем продавливают ее компрессором до давления 8,0 МПа, затем при постоянном давлении закачивают расчетное количество технической воды, которое определится Vв= = 0,785 х D2˙ h2, где h2 = (Pп - Рк) ( ρg )-1 = (9,8 -8,0) х (1000 х 9,8)-1 х 106 = 176,4 м; Vв = = 0,785 х 0,222 х 176,4 = 6,7 м3.According to the characteristic, the selected compressor cannot provide the set pressure. Then casting technique carried out as follows: the mixture was injected plugging in the desired amount, then it is forced by the compressor to a pressure of 8.0 MPa, then pumped at constant pressure calculated amount of process water, which is determined by V in = D 2 0.785 x ˙ h 2, where h 2 = (P p - P k ) (ρg) -1 = (9.8 -8.0) x (1000 x 9.8) -1 x 10 6 = 176.4 m; V in = = 0.785 x 0.22 2 x 176.4 = 6.7 m 3 .

Закачав 6,7м3 воды, приступают к возвратно-поступательному движению тампонажной смеси.Having pumped 6.7 m 3 of water, proceed to the reciprocating movement of the grouting mixture.

По достижении времени t = Tн (начало схватывания тампонажной смеси), заменяя воздух водой, доводят Рy = 0+. Таким образом, можно ликвидировать зоны поглощения без применения бурильной колонны и применением компрессора, имеющего максимальное рабочее давление меньше пластового давления поглощающего пласта.Upon reaching the time t = T n (the beginning of setting the grouting mixture), replacing the air with water, bring P y = 0 + . Thus, it is possible to eliminate the absorption zone without the use of a drill string and the use of a compressor having a maximum working pressure less than the reservoir pressure of the absorbing formation.

Предлагаемым методом можно ликвидировать любое поглощение, правильно выбрав тампонирующий раствор (вязкость, плотность, дисперсность, сроки схватывания) и технологию проведения заливок в любой поровой среде. Этот же метод может быть использован для установки цементных мостов при ликвидации скважины. The proposed method can eliminate any absorption by choosing the right plugging solution (viscosity, density, dispersion, setting time) and the technology of pouring in any pore medium. The same method can be used to install cement bridges during well abandonment.

Предложен способ ликвидации зон поглощения и установки цементных мостов с продавкой тампонирующего раствора многокомпонентным флюидом с возвратно-поступательным движением тампонажного раствора в прискважинной зоне поглощающего пласта. A method for eliminating the absorption zones and installing cement bridges with the sale of plugging mortar with a multicomponent fluid with the reciprocating movement of the cement slurry in the near-well zone of the absorbing layer is proposed.

Claims (1)

СПОСОБ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ СКВАЖИН, включающий закачку в скважину тампонирующей смеси и двухкомпонентной системы в виде жидкости и газа, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности способа за счет увеличения полноты заполнения поровых каналов поглощающих пластов, после закачки в скважину жидкости и газа осуществляют продавку тампонирующей смеси в пласт, затем осуществляют стравливание газа на устье из условия получения давления в скважине не более пластового давления, после чего цикл продавки-стравливания повторяют, при этом количество циклов n принимают из условия 2 ≅ n ≅ 5. METHOD FOR CEMENTING WELLS, which includes injecting a plugging mixture and a two-component system in the form of a liquid and gas into the well, characterized in that, in order to increase the efficiency of the method by increasing the completeness of the pore channels of the absorbing layers, the plugging mixture is forced into the well after pumping the liquid and gas into the formation, then the gas is vented at the wellhead from the condition of obtaining pressure in the well of not more than the reservoir pressure, after which the cycle of squeezing and bleeding is repeated, while t he n cycles is received from the condition 2 ≅ n ≅ 5.
SU4875650 1990-08-16 1990-08-16 Method of cementing wells RU2010949C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4875650 RU2010949C1 (en) 1990-08-16 1990-08-16 Method of cementing wells

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4875650 RU2010949C1 (en) 1990-08-16 1990-08-16 Method of cementing wells

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2010949C1 true RU2010949C1 (en) 1994-04-15

Family

ID=21541367

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU4875650 RU2010949C1 (en) 1990-08-16 1990-08-16 Method of cementing wells

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2010949C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US12163385B1 (en) 2023-06-23 2024-12-10 Saudi Arabian Oil Company Method and apparatus for downhole in-situ mixing using dual, concentric flow channels

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US12163385B1 (en) 2023-06-23 2024-12-10 Saudi Arabian Oil Company Method and apparatus for downhole in-situ mixing using dual, concentric flow channels

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4275788A (en) Method of plugging a well
RU2086752C1 (en) Method for back-cementation of casing string in well
US8479818B2 (en) Method and apparatus to cement a perforated casing
EA014617B1 (en) Process for controlling the pressure within an annular volume of a wellbore
RU2067158C1 (en) Method for reverse cementing of casing in well
US5484018A (en) Method for accessing bypassed production zones
RU2081296C1 (en) Method and device for strengthening bottom-hole zone of gas wells
RU2183724C2 (en) Method of recovery of bottom-hole formation zone of gas well
CN217001793U (en) Oil exploitation well structure for improving reservoir injection and production capacity
RU2010949C1 (en) Method of cementing wells
RU2352754C1 (en) Method of repairing wells of underground reservoirs
RU2088750C1 (en) Method of development of oil pool
RU2188302C2 (en) Method of well stage cementing under conditions of abnormally low formation pressures in lost circulation zone
RU2095542C1 (en) Method for isolation of beds in well
RU2000124056A (en) METHOD OF STEPPED CEMENTING OF WELLS IN CONDITIONS OF ANOMATICALLY LOW PLASTY PRESSURE IN THE ABSORPTION ZONE
RU2217464C1 (en) Method to block a productive stratum
RU2196878C2 (en) Method of shutoff of water inflow over cementing annular space in operation of oil and gas wells
RU2152507C1 (en) Method of insulating water-development strata
RU2000125925A (en) METHOD FOR HYDRAULIC FRACTURING IN WELLS
RU2038462C1 (en) Method for step-by-step well grouting
RU2153571C2 (en) Method of tightness recovery of well tubing-casing annular space
RU2576416C1 (en) Method to fix process wells of underground storages of gaseous and liquid hydrocarbons (versions)
RU2057903C1 (en) Method of borehole fixing
RU2792128C1 (en) Method for cementing the conductor, a technical column during the construction of wells
RU2121569C1 (en) Method for shutoff of water inflow of bottom water in gas wells under conditions of abnormally low formation pressures