RU2057905C1 - Method of borehole fixing and gear for its implementation - Google Patents
Method of borehole fixing and gear for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2057905C1 RU2057905C1 RU93051104A RU93051104A RU2057905C1 RU 2057905 C1 RU2057905 C1 RU 2057905C1 RU 93051104 A RU93051104 A RU 93051104A RU 93051104 A RU93051104 A RU 93051104A RU 2057905 C1 RU2057905 C1 RU 2057905C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mixture
- hardening
- casing
- pipes
- borehole
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к бурению и освоению скважин и предназначено для нефтедобывающей, горной отраслей промышленности. The invention relates to drilling and well development and is intended for the oil and mining industries.
Известен способ крепления пластов, вскрытых скважиной, заполнением затрубного пространства цементным раствором [1]
Недостатком способа является постепенное ухудшение структуры цементного камня, начиная с момента закачки, твердения и в процессе нахождения цементного раствора в статическом состоянии во времени.A known method of fixing formations uncovered by a well, filling the annulus with cement mortar [1]
The disadvantage of this method is the gradual deterioration of the structure of cement stone, starting from the moment of injection, hardening and in the process of finding the cement mortar in a static state over time.
Известны способы крепления скважин [2,3,4] в которых процесс закупорки каналов проницаемой среды продуктивного пласта происходит в результате проникновения твердых частей раствора в каналы пласта, а также фильтрата бурового и тампонажного растворов, с последующим процессом уплотнения их за счет перепада между забойным и пластовым давлениями. Known methods for fastening wells [2,3,4] in which the process of blocking the channels of the permeable medium of the productive formation occurs as a result of the penetration of the solid parts of the solution into the channels of the formation, as well as the filtrate of the drilling and grouting fluids, followed by their compaction due to the difference between the bottomhole and reservoir pressure.
Недостатком этих способов является уменьшение коэффициента продуктивности коллектора, которое происходит в процессе крепления скважин в результате несоответствия качественных параметров, химических свойств раствора и технологических процессов геологическим условиям строительства скважин. The disadvantage of these methods is the reduction of the reservoir productivity coefficient, which occurs during the fastening of the wells as a result of the mismatch of the quality parameters, chemical properties of the solution and technological processes with the geological conditions of well construction.
Наиболее близким аналогом изобретения является способ крепления скважин, включающий спуск обсадных труб, и заполнение затрубного пространства гелеобразной тампонажной смесью [5]
Гелеобразующий раствор, приготовленный из карбоксилатсодержащего полимера, который сшивается комплексом, состоящего из хромового компонента и карбоксилатных групп, при контакте с проницаемой средой (нефтеносным пластом) также не исключает возникновения в пласт при определенном перепаде давления.The closest analogue of the invention is a method of securing wells, including lowering the casing, and filling the annular space with a gel-like grouting mixture [5]
A gel-forming solution prepared from a carboxylate-containing polymer, which is crosslinked by a complex consisting of a chromium component and carboxylate groups in contact with a permeable medium (oil-bearing formation) also does not exclude the occurrence of pressure in the formation at a certain pressure drop.
В процессе закачки цементного раствора происходит смешивание его с буферным и буровым растворами. Во время ожидания затвердения цемента в результате снижения давления, осмотических и капиллярных явлений происходит проникновение и фильтрация пластового флюида через формирующийся цементный камень. В результате действия температур и разных значений коэффициентов расширений обсадных колонн и цементного камня, последний испытывает давление, изменяющееся по величине и по знаку. Большое влияние на поведение камня вплоть до разрушения его целостности оказывают перфорационные работы. Применяемые цементные растворы исключают возможность исправления некачественного разобщения пластов без перфорации обсадных колонн и извлечение обсадных колонн после окончания комплекса гидродинамических исследований и работ по эксплуатации скважин. In the process of injecting a cement mortar, it is mixed with buffer and drilling fluids. While waiting for cement to harden as a result of pressure reduction, osmotic and capillary phenomena, penetration and filtration of formation fluid through the forming cement stone occurs. As a result of the action of temperatures and different values of the coefficients of expansion of the casing strings and cement stone, the latter experiences a pressure that varies in magnitude and sign. A great influence on the behavior of the stone up to the destruction of its integrity have perforation. The cement mortars used exclude the possibility of correcting poor-quality separation of the formations without perforation of the casing strings and removing the casing strings after completion of the complex of hydrodynamic studies and well operation operations.
Известно устройство для крепления скважин, содержащее две концентрично с зазором расположенные трубы с пакерующими узлами по концам и приводом раскрытия пакерующих узлов [6]
Недостатком устройства является технологическая и конструктивная сложность применения, так как устройство изготавливается определенной длины в заводских условиях без учета особенностей геологических условий залегания коллектора продуктивного пласта (каверны, наличие водоносных пластов и др.).A device for fixing wells is known, comprising two concentrically arranged with a gap spaced pipes with packer units at the ends and a drive for opening the packer units [6]
The disadvantage of this device is the technological and constructive complexity of the application, since the device is manufactured of a certain length in the factory without taking into account the peculiarities of the geological conditions of the reservoir of the reservoir (cavities, the presence of aquifers, etc.).
Задачей предлагаемого технического решения является надежное разобщение пластов, вскрытых скважиной, без уменьшения их коэффициента продуктивности. The objective of the proposed technical solution is the reliable separation of the layers exposed by the well, without reducing their productivity coefficient.
Поставленная задача достигается следующим образом. Способ крепления скважин включает в себя заполнение затрубного пространства нетвердеющей вязкопластичной тампонажной смесью, прочность структуры которой удовлетворяет условию:
θf(t)≥ Pпл.max-P 106, мг/см2
где θf(t) прочность структуры нетвердеющей вязко-пластичной тампонажной смеси изменяющейся по величине до определенного времени, мг/см2;
Рпл.max-Рпл.min приведенные к одной глубине Н пластовые давления двух горизонтов, имеющих разные градиенты давления и залегающие на глубинах Нх и Ну, кгс/см2;
h xx-xy расстояние между пластами, имеющими аномальные градиенты давления, см;
D диаметр скважины, см;
d наружный диаметр обсадных труб, см;
k коэффициент проницаемости пористой среды, куда возможно поглощение тампонажной смеси;
α- безразмерный коэффициент для глинистых и цементных растворов;
( α= (2,8-4,5) х 10-5);
Dв диаметр глубины проникновения нетвердеющей вязкопластичной жидкости, см;
Кроме того, технический результат достигается тем, что устройство для селективной изоляции пласта содержит две концентрично с зазором расположенные трубы с пакерующими узлами на концах. Устройство снабжено полыми втулками, соединяющими трубы друг с другом и сообщающими через их полость внутренней трубы с внешним пространством, при этом полые втулки выполнены с пробками из легкорастворимого в кислоте материала, перекрывающими полость втулок.The task is achieved as follows. The method of fastening wells includes filling the annulus with a non-hardening viscoplastic cement mixture, the structural strength of which satisfies the condition:
θ f (t) ≥ P pl.max -
where θ f (t ) is the strength of the structure of a non-hardening visco-plastic grouting mixture varying in value up to a certain time, mg / cm 2 ;
P -P pl.max pl.min reduced to the same depth H of the two horizons reservoir pressures, having different gradients and pressure at depths H x and H y, kgf / cm 2;
hx x -x y distance between formations having abnormal pressure gradients, cm;
D well diameter, cm;
d the outer diameter of the casing, cm;
k the permeability coefficient of the porous medium, where the absorption of cement mixture is possible;
α- dimensionless coefficient for clay and cement mortars;
(α = (2.8-4.5) x 10 -5 );
D in the diameter of the penetration depth of non-hardening viscoplastic fluid, cm;
In addition, the technical result is achieved by the fact that the device for selective isolation of the formation contains two concentrically arranged with a gap located pipes with packer nodes at the ends. The device is equipped with hollow bushings connecting the pipes to each other and communicating through the cavity of the inner pipe with the outer space, while the hollow bushings are made with plugs of readily soluble in acid material that overlap the cavity of the bushings.
Предлагаемый способ крепления скважин и устройство для его реализации не требуют проведение цементирования твердеющими тампонажными растворами (цементом), так как заполнение затрубного пространства производят нетвердеющей вязкопластичной тампонажной смесью (НВТС) с расчетной прочностью структуры обеспечивающей разобщение пластов вскрытых скважиной, даже при наличие разности градиентов давления между пластами, например, глинонефтеэмульсионными смесями. The proposed method of attaching wells and a device for its implementation do not require cementing with hardening grouting mortars (cement), since the annular space is filled with a non-hardening viscoplastic grouting mixture (NVTS) with a design strength of the structure that ensures uncoupling of the layers of the opened well, even if there is a difference in pressure gradients between layers, for example, clay-oil mixtures.
После обработки скважины кислотой, пробка из легкорастворимого металла растворяется и открывается сообщение внутритрубного пространства колонны с продуктивным пластом. При этом затрубное пространство колонны, заполнено нетвердеющей вязкопластичной тампонажной смесью остается герметичной по отношению к внутритрубному пространству колонны за счет соединения металлическими втулками двух концентрично расположенных труб устройства. Это исключает затекание тампонажной смеси в колонну при снижении давления в колонне до требуемого технологического значения при освоении и эксплуатации скважины. After treating the well with acid, a plug of readily soluble metal dissolves and a message opens in the annulus of the column with the reservoir. At the same time, the annulus of the column, filled with a non-hardening viscoplastic cement mixture, remains tight with respect to the inner tube space of the column due to the connection of two concentric pipes of the device with metal bushings. This eliminates the flow of grouting mixture into the column while reducing the pressure in the column to the required technological value during the development and operation of the well.
На фиг.1 представлено устройство для крепления скважин; на фиг.2 компановка низа обсадной колонны при применении и элементы устройства в рабочем положении; на фиг.3 принципиальная схема временного крепления скважин одновременным перекрытием двух продуктивных пластов с применением устройства: а) заключительное положение после продавки тампонажной смеси в затрубное пространство; б) положение при освоении и исследовании первого объекта; в) положение при освоении и исследовании второго объекта. Figure 1 shows a device for attaching wells; figure 2 the layout of the bottom of the casing when used and the elements of the device in the working position; figure 3 is a schematic diagram of the temporary fastening of wells by simultaneously overlapping two reservoirs using the device: a) the final position after the grouting mixture is pushed into the annulus; b) the situation in the development and research of the first object; c) the situation in the development and research of the second object.
Устройство для реализации способа (фиг.1) состоит из набора секций с пробками, ввернутыми в металлические втулки 1, пакерующих элементов 2, взаимодействующих с клином 3, поршень 4 помещен между обсадной колонной 5 мс циркуляционными отверстиями 6 и цилиндром 7, предохранительных винтов 8, седла 9 запорного клапана, шара 10, соединительных муфт обсадных труб 11, кожуха 12, шайбы-ловителя 13. A device for implementing the method (Fig. 1) consists of a set of sections with plugs screwed into
Полная сборка устройства заключается в соединении верхней и нижней секций, имеющих муфты 11, посредством трубы 5 и кожуха 12. Соединение сопрягаемых торцов кожуха 12 с верхней и нижней секциями производится сваркой. The complete assembly of the device consists in connecting the upper and lower
Применение набора труб позволяет собирать устройство любой расчетной длины между пакерующими элементами, т.е. перекрывать любой толщины продуктивный пласт. The use of a set of pipes allows you to assemble a device of any estimated length between the packing elements, i.e. overlap any thickness of the reservoir.
Способ крепления скважин включает перекрытие продуктивного пласта 14 (фиг. 3) с применением устройства 15, центраторов 16, нетвердеющей вязкопластичной тампонажной смеси 17, разделительного моста 18. The method of attaching wells includes blocking the reservoir 14 (Fig. 3) using a
Пример реализации способа: рассмотрена скважина диаметром 215,9 мм со спущенной колонной диаметром 146 мм. Проектная глубина скважины 1550 м, продуктивные пласты с градиентом давления 1,15 кг/см2 на 10 м глубины залегают в интервалах 1510-1500 и 1350-1345 м, водоносные пласты с градиентами давления 0,85 кг/см2 на 10 м залегают на глубине 1100 м с толщиной пласта 15 м. Коэффициент проницаемости водоносного пласта, залегающего на глубине 1100 метров равен 0,5 дарси.An example of the implementation of the method: a well with a diameter of 215.9 mm with a deflated column with a diameter of 146 mm is considered. The design well depth is 1550 m, productive formations with a pressure gradient of 1.15 kg / cm 2 per 10 m of depth occur in the intervals of 1510-1500 and 1350-1345 m, aquifers with pressure gradients of 0.85 kg / cm 2 per 10 m at a depth of 1100 m with a thickness of 15 m. The permeability coefficient of an aquifer lying at a depth of 1100 meters is 0.5 darsi.
Устройства вместе с обсадными трубами спускают в скважину и устанавливают в интервалах 1510-1500 м и 1350-1345 м с точной привязкой по радиоактивному каротажу. The devices, together with casing pipes, are lowered into the well and installed in the intervals of 1510-1500 m and 1350-1345 m with precise reference to radioactive logging.
Далее в колонну обсадных труб сбрасывают шар 10 и восстанавливают круговую циркуляцию бурового раствора в скважине. При посадке шара 10 на седло 9 поднимают давление, и при его значении 4,5-5 МПа происходит разрыв предохранительных винтов 8 в пакерующих узлах, поршни 4 с клиньями 3, перемещаясь в осевом направлении, конусными концами раздвигают пакерующие элементы 2 до упора на стенки скважины, герметизируя тем самым кровлю и подошву продуктивного пласта. При дальнейшем повышении давления до 9 МПа происходит срез шпилек седла 20 максимального давления, шар 10 с седлом 9 падает на шайбу-ловитель 13 (фиг. 1 компановка низа обсадной колонны) и происходит восстановление циркуляции в скважине через кольцевое пространство между корпусом УСИП и обсадной колонной. Next, a
После этого осуществляют нагнетание расчетного объема 42,2 м3нетвердеющей вязкопластичной тампонажной смеси в обсадную колонну 5 (фиг. 1), которая, проходя через башмак обсадной колонны, отверстия в нижнем пакерующем элементе 2 (Вход на фиг.1), кольцевое пространство между концентричными трубами и отверстия (Выход на фиг.1) в верхнем пакерующем элементе 2, попадает в пространство между стенками скважины и обсадной колонной 5, минуя продуктивный пласт.After that, the calculated volume of 42.2 m 3 of non-hardening viscoplastic cement mixture is injected into the casing 5 (Fig. 1), which, passing through the shoe of the casing, holes in the lower packing element 2 (Entrance in figure 1), the annular space between concentric pipes and holes (Exit in figure 1) in the
По мере увеличения столба нетвердеющей вязкопластичной тампонажной смеси резиновые элементы еще более самоуплотняются, тем самым полностью защищая продуктивный пласт от контакта его с тампонажной смесью. Процесс тампонирования скважины заканчивается посадкой продавочной пробки на седло ЦКОД, служащей кольцом "стоп" из-за наличия аномального значения градиентов пластового давления на различных глубинах, с учетом глубины проникновения нетвердеющей вязкопластичной тампонажной смеси в водоносный пласт определяют значение величины прочности структуры тампонажной смеси по формуле 1, которая составляет 2357 мг/см2 без учета проникновения смеси в водоносный пласт. С учетом проник- новения смеси в проницаемую среду, Дв 30 см, прочность структуры смеси составит θ 377 кг/см2. После определения расчетной величины структурной прочности тампонажной смеси необходимо обратить внимание на то, чтобы предупредить обвалы пород стенок скважин, значение θ должно быть не менее 1500 мг/см2.As the column of a non-hardening viscoplastic cement mixture increases, the rubber elements become even more self-sealing, thereby completely protecting the productive formation from contact with the cement mixture. The well plugging process ends with the cork plug being put on the TsKOD saddle, which serves as a stop ring due to the anomalous value of reservoir pressure gradients at various depths, taking into account the depth of penetration of a non-hardening viscoplastic cement mixture into the aquifer, the value of the structure strength of the cement mixture is determined by
После ожидания расчетного времени набора прочности структуры тампонажной смеси (примерно 24 ч), в скважину спускают насосно-компрессорные трубы ниже интервала установки УСИП (первый объект) на 15 м, т.е. на глубину 1525 м. Закачивают соляную кислоту расчетного объема равного 1 м3 для разрушения пробки из легко растворимого в кислоте металла, ввернутой в металлические втулки, с целью открытия каналов сообщения между внутритрубным пространством колонны с продуктивным пластом.After waiting for the estimated time to set the strength of the cement mixture structure (about 24 hours), the tubing is lowered into the well below the interval of the USIP installation (first object) by 15 m, i.e. to a depth of 1525 m. Hydrochloric acid is pumped with a calculated volume of 1 m 3 to break the tube of a metal readily soluble in acid, screwed into metal bushings, in order to open communication channels between the annulus of the column with the reservoir.
После окончания освоения, проведения гидродинамических исследований и работ по эксплуатации скважин при необходимости производят извлечение обсадных труб из скважины. Затем скважины ликвидируют или консервируют согласно действующим инструкциям по охране окружающей среды при строительстве скважин. After completion of development, hydrodynamic research and operation of wells, if necessary, casing is removed from the well. Then the wells are liquidated or canned according to the applicable environmental guidelines for well construction.
Claims (2)
где θf(t) прочность структуры нетвердеющей вязкопластичной тампонажной смеси, изменяющейся по величине до определенного времени t, мГр/см2,
Pп л . m a x - Pп л . m i n приведенные к одной глубине H пластовые давления двух горизонтов, имеющих разные градиенты пластового давления и залегающие на глубинах Hx и Hy, кгс/см2;
h xx xy расстояние между пластами, имеющими аномальные градиенты давления, см;
D диаметр скважины, см;
d наружный диаметр обсадных труб, см;
K коэффициент проницаемости пористой среды, поглощающей тампонажную смесь, дарси;
α безразмерный коэффициент для глинистых и цементных растворов (α = (2,8-4,5)•10-5);
Dв диаметр глубины проникновения нетвердеющей вязкопластичной жидкости, см.1. A method of fastening wells, including the launching of casing pipes, filling the annulus with a gel-like grouting mixture, characterized in that a non-hardening viscous-plastic grouting mixture is used as the grouting mixture, the structure strength of which must satisfy the condition
where θ f (t) is the structural strength of a non-hardening viscoplastic cement mixture, which varies in value up to a certain time t, mGy / cm 2 ,
P n L. m a x - P n L. m i n reduced to the same depth H reservoir pressures of two horizons having different reservoir pressure gradients and occurring at depths H x and H y , kgf / cm 2 ;
hx x x y distance between formations having abnormal pressure gradients, cm;
D well diameter, cm;
d the outer diameter of the casing, cm;
K the permeability coefficient of the porous medium absorbing the grouting mixture, Darcy;
α dimensionless coefficient for clay and cement mortars (α = (2.8-4.5) • 10 -5 );
D in the diameter of the penetration depth of a non-hardening viscoplastic fluid, see
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93051104A RU2057905C1 (en) | 1993-10-26 | 1993-10-26 | Method of borehole fixing and gear for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93051104A RU2057905C1 (en) | 1993-10-26 | 1993-10-26 | Method of borehole fixing and gear for its implementation |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2057905C1 true RU2057905C1 (en) | 1996-04-10 |
RU93051104A RU93051104A (en) | 1996-08-27 |
Family
ID=20149037
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU93051104A RU2057905C1 (en) | 1993-10-26 | 1993-10-26 | Method of borehole fixing and gear for its implementation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2057905C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2530006C1 (en) * | 2013-07-02 | 2014-10-10 | Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Method of production string sealing |
-
1993
- 1993-10-26 RU RU93051104A patent/RU2057905C1/en active
Non-Patent Citations (6)
Title |
---|
1. Булатов А.И. Формирование и работы цементного камня в скважине. М.: Недра, 1990, с.15. * |
2. Амиян В.А. и др. Вскрытие и освоение нефтегазовых пластов. М.: Недра, 1972, с.17. * |
3. середа Н.Г. и др. Бурение нефтяных и газовых скважин. М.: Недра, 1974, с.87. * |
4. Яреймичук Р.С. и др. Вскрытие продуктивных горизонтов и освоение скважин, Львов, 1982, с.51. * |
5. Патент США N 4730674, кл. E 21B 33/13, 1987. * |
6. Авторское свидетельство СССР N 1488437, кл. E 21B 33/14, 1989. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2530006C1 (en) * | 2013-07-02 | 2014-10-10 | Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Method of production string sealing |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10837254B2 (en) | Tandem cement retainer and bridge plug | |
US4531583A (en) | Cement placement methods | |
US7669653B2 (en) | System and method for maintaining zonal isolation in a wellbore | |
US5332037A (en) | Squeeze cementing method for wells | |
CA2779964C (en) | Open-hole packer for alternate path gravel packing, and method for completing an open-hole wellbore | |
RU2108445C1 (en) | Method for restoring tightness of casing clearance | |
ITMI952418A1 (en) | METHOD FOR UNDERGROUND EXCLUSION OF FLUIDS | |
US4570714A (en) | Gravel pack assembly | |
MX2013006301A (en) | Packer for alternate flow channel gravel packing and method for completing a wellbore. | |
AU2003238921B2 (en) | Method for construction and completion of injection wells | |
US5411090A (en) | Method for isolating multiple gravel packed zones in wells | |
Howard et al. | Squeeze cementing operations | |
US3534816A (en) | Method and apparatus for completing a well in vertically spaced porous strata | |
RU2057905C1 (en) | Method of borehole fixing and gear for its implementation | |
US20230072189A1 (en) | Hydraulic Setting Chamber Isolation Mechanism From Tubing Pressure During Production And Stimulation Of The Well | |
US3627049A (en) | Methods and apparatus for completing production wells | |
US20180030806A1 (en) | Swellable elastomer plugging system for temporary or permanent abandonment of a wellbore | |
RU2299308C2 (en) | Water-bearing bed isolation method | |
Agnew et al. | The leaking liner top | |
RU2378493C1 (en) | Depreservation method of oil and gas well with non-tight production casing when permafrost formations are available in section | |
RU2808347C1 (en) | Method for eliminating annular circulation | |
RU2091564C1 (en) | Device for well completion | |
RU2702455C1 (en) | Method for elimination of fluid crossflows in a well | |
RU2765186C1 (en) | Formation hydraulic fracturing method (options) and coupling for its implementation | |
US20240117707A1 (en) | Production sub including a fluid flow assembly having a pair of radial burst discs |