RU2061838C1

RU2061838C1 - Method for pumping in horizontal wells

Info

Publication number: RU2061838C1
Application number: RU92005086A
Authority: RU
Inventors: Р.Р. Лукманов; Ш.М. Асфаган; Р.З. Лукманова; И.О. Овцын
Original assignee: Башкирский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности
Priority date: 1992-11-10
Filing date: 1992-11-10
Publication date: 1996-06-10

Abstract

FIELD: well drilling. SUBSTANCE: cement ring is created preliminary inside productive stratum of acid destructing material. Cement mixture creates 56 - 112 l gas under destruction with 1 kg acid. Canal is originated through cement rock by acid under pressure exceeding stratum pressure, but lower than pressure of cement ring destruction. EFFECT: higher efficiency.

Description

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, а именно к способам заканчивания преимущественно горизонтальных скважин и может быть использован при заканчивали вертикальных и наклонно направленных скважин. The invention relates to the oil and gas industry, and in particular to methods for completing predominantly horizontal wells and can be used when finishing vertical and directional wells.

Известны различные способа заканчивания-с открытым забоем, со спуском, цементированием и перфорацией обсадной колонны. Последний способ получил наибольшее распространение, так как позволяет эксплуатировать скважины в сложных геолого-технических условиях месторождений. Вместе с тем этот метод недостаточно эффективен из-за неудовлетворительного вторичного вскрытия продуктивного пласта. There are various methods of completion, with open bottom, with the descent, cementing and perforation of the casing. The latter method has received the greatest distribution, as it allows you to operate wells in difficult geological and technical conditions of fields. However, this method is not effective enough due to unsatisfactory secondary opening of the reservoir.

Например, при кумулятивной перфорации обсадной колонны происходит растрескивание цемента за пределами интервала перфорации, что приводит к возникновению затрубной циркуляции /Минеев Б.П. Вечерская М.С. Обследование эксплуатационных колонн после кумулятивной перфорации при испытаниях скважин. // Реферативн. научн. техн. сб. сер. Бурение. М. ВНИИОЭНГ, 1976. ВЫП. 11. с. 37-39/. For example, during cumulative perforation of the casing string, cement cracking occurs outside the perforation interval, which leads to the occurrence of annular circulation / B. Mineev. Vecherskaya M.S. Inspection of production casing after cumulative perforation during well testing. // Abstract scientific tech. Sat ser. Drilling. M. VNIIOENG, 1976. Vyp. 11. p. 37-39 /.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ вскрытия продуктивного пласта, включающий спуск в скважину перфорированной и закрытой химически активными заглушками обсадной колонны, цементирование ее с последующим удалением заглушек и пробиванием цементного кольца повышенным давлением /А. с. СССР N 1030537,кл. Е 27 В 43/11/. The closest to the proposed technical essence and the achieved result is a method of opening the reservoir, including the descent into the well of a perforated and closed with chemically active plugs casing, cementing it with the subsequent removal of the plugs and punching the cement ring high pressure / A. from. USSR N 1030537, class E 27 B 43/11 /.

Недостатком способа является низкая эффективность, которая обусловлена следующими причинами. Из-за высокой прочности тампонажного цемента для пробивания цементного кольца требуется создание в скважине высоких давлений, порядка 10 -15 МПа. При этом цементное кольцо не пробивается против заглушек в колонне в виде канала, а хрупко деформируется, образуя трещины, в том числе и за пределами продуктивного пласта против непроницаемых и водоносных ластов. В результате нарушается целостность цементного кольца, не обеспечивается разобщение нефтегазоводоносных пластов. Из-за неравномерности по толщине и прочности цементное кольцо растрескивается на его тонких и малопрочных участках, в результате вскрывается только часть продуктивного пласта, а часть перфорационных отверстий в колонне против толстого цементного кольца остается без гидродинамической связи с продуктивным пластом. Образующиеся трещины имеют небольшую толщину и пропускную способность, создают большие фильтрационные сопротивления. Из-за этих недостатков снижается качество эаканчивания скважин особенно горизонтальных с большой длиной горизонтального участка. The disadvantage of this method is the low efficiency, which is due to the following reasons. Due to the high strength of cement, for punching a cement ring, it is necessary to create high pressures in the well, of the order of 10 -15 MPa. At the same time, the cement ring does not break against the plugs in the column in the form of a channel, but brittle deforms, forming cracks, including those outside the productive formation against impermeable and aquifer fins. As a result, the integrity of the cement ring is violated, the separation of oil and gas bearing layers is not ensured. Due to the unevenness in thickness and strength, the cement ring crackes in its thin and low-strength sections, as a result, only part of the reservoir is opened, and part of the perforation holes in the column against the thick cement ring remains without hydrodynamic connection with the reservoir. The resulting cracks have a small thickness and throughput, create large filtering resistance. Due to these drawbacks, the quality of completion of wells is reduced especially horizontal with a long horizontal section.

Задачей изобретения является повышение эффективности способа за счет увеличения размеров и количества каналов в цементном кольце при сохранении его целостности. The objective of the invention is to increase the efficiency of the method by increasing the size and number of channels in the cement ring while maintaining its integrity.

Указанная задача решается тем, что в качестве кислоторазрушаемого материала используют цементную смесь, образующую при разрушении кислотой 1 кг ее камня 56 112 л газа в атмосферных условиях, а канал в цементном кольце создают воздействием кислоты при давлении в скважине больше пластового, но меньше давления разрушения цементного кольца. This problem is solved in that a cement mixture is used as an acid-degradable material, which, when acid destroys 1 kg of its stone, 56 112 liters of gas under atmospheric conditions, and the channel in the cement ring is created by exposure to acid at a well pressure greater than the reservoir pressure, but less than the cement fracture pressure rings.

Сравнение заявляемого технического решения с прототипом позволило выявить следующие отличительные признаки: в качестве кислотой разрушаемого материала используют цементную смесь, образующую при разрушении кислотой 1 кг ее камня 56 112 л газа в атмосферных условиях, а канал в цементном кольце создают воздействием кислоты при давлении в скважине больше пластового, но меньше давления разрушения цементного кольца сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "новизна". При изучении других технических решений признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа, не были выявлены и поэтому можно сделать вывод о соответствии предложенного технического решения критерию "существенные отличия". Comparison of the claimed technical solution with the prototype revealed the following distinctive features: as an acid to be destroyed, a cement mixture is used, which, when acid destroys 1 kg of its stone, 56 112 liters of gas under atmospheric conditions, and the channel in the cement ring is created by exposure to acid at a well pressure formation, but less than the pressure of the destruction of the cement ring to conclude that the proposed technical solution meets the criterion of "novelty." When studying other technical solutions, the features that distinguish the claimed technical solution from the prototype were not identified and therefore we can conclude that the proposed technical solution meets the criterion of "significant differences".

Предложенный способ осуществляется следующим образом. После вскрытия продуктивного пласта, определения местоположения продуктивного пласта спускают перфорированную колонну, отверстия которой закрыты кислоторазрушаемыми заглушками из магния или алюминия. Цементируют обсадную колонну с таким расчетом, чтобы против продуктивного пласта образовать цементное кольцо из кислоторазрушаемого цемента. В качестве такого цемента может быть использован цементно-меловый состав. В отличие от чистого тампонажного цемента, который практически нерастворим в кислоте, цементно-меловый состав по результатам наших экспериментов обладает повышенной скоростью растворения, равной 0,8 г/мин в 15 соляной кислоте. При этом цементно-меловый камень удовлетворяет требованиям, предъявляемым к тампонажным цементам, и, кроме того, растворяется в кислоте с образованием газа. Из 1 кг цементно-мелового тампонажного камня образуется 56 112 л газа (при атмосферных условиях в зависимости от состава). The proposed method is as follows. After opening the reservoir, determining the location of the reservoir, a perforated column is lowered, the openings of which are closed with acid-destroying plugs of magnesium or aluminum. Cement casing is cemented so as to form a cement ring of acid-degradable cement against the reservoir. As such cement, a cement-chalk composition can be used. Unlike pure cement cement, which is practically insoluble in acid, the chalk-cement composition according to the results of our experiments has an increased dissolution rate of 0.8 g / min in 15 hydrochloric acid. At the same time, the chalk-cement stone satisfies the requirements for grouting cements, and, in addition, it dissolves in acid to form gas. 56 112 l of gas is formed from 1 kg of cement-chalk cement stone (under atmospheric conditions, depending on the composition).

После твердения цемента, в скважину спускают насосно-компрессорные трубы, промывают скважину водой. Затем в интервал продуктивного пласта закачивают соляную кислоту, выжидают время, необходимое для реакции и растворения металлических заглушек. После этого в скважине создают избыточное давление больше пластового, но меньше давления разрушения цементного кольца. Создание давления больше пластового позволяет фильтровать кислоту через цементный камень и ускорить его растворение. В то же время это давление должно быть меньше давления разрушения цементного кольца, определяемого по пределу прочности цементного камня при изгибе (для камня двухсуточного возраста около 6,2 МПа. ). Это позволяет сохранить целостность цементного кольца и разобщение пластов. В процессе растворения цементно-мелового камня образующийся газ вспенивает жидкость перемешивая кислоту, ускоряет растворение цемента, уменьшает проникновение жидкости в пласт, а при освоении способствует очистке паровых каналов пласта от фильтрата и продуктов реакции цемента с кислотой. После растворения в цементном кольце образуются каналы, при этом приемистость скважины возрастает. Давление в скважине поддерживают до тех пор, пока приемистость скважины не станет постоянной. По данным экспериментальных исследований канал в цементно-меловом камне при фильтрации кислоты образуется за 15 20 мин. Чем больше время воздействия кислоты, тем больше диаметр образующегося канала в камне, а следовательно, тем больше поверхность фильтрации и тем меньше фильтрационные сопротивления притоку жидкости из пласта. После реакции кислоту вымывают из скважины и приступают в вызову притока. After cement hardening, tubing pipes are lowered into the well, and the well is washed with water. Then hydrochloric acid is pumped into the interval of the reservoir, the time required for the reaction and dissolution of the metal plugs is waited. After that, overpressure is created in the well more than the reservoir pressure, but less than the fracture pressure of the cement ring. Creating a pressure greater than reservoir pressure allows you to filter acid through a cement stone and accelerate its dissolution. At the same time, this pressure should be less than the fracture pressure of the cement ring, determined by the tensile strength of the cement stone in bending (for stone of two days old about 6.2 MPa.). This allows you to maintain the integrity of the cement ring and the separation of layers. In the process of dissolving the cement-chalk stone, the resulting gas foams the fluid by mixing acid, accelerates the dissolution of cement, reduces the penetration of fluid into the reservoir, and during development it helps to clean the vapor channels of the reservoir from the filtrate and the reaction products of cement with acid. After dissolution in the cement ring, channels are formed, while the injectivity of the well increases. The pressure in the well is maintained until the injectivity of the well becomes constant. According to experimental studies, a channel in a cement-chalk stone during acid filtration forms in 15 to 20 minutes. The longer the acid exposure time, the larger the diameter of the formed channel in the stone, and therefore, the larger the filtration surface and the lower the filtration resistance to the influx of fluid from the formation. After the reaction, the acid is washed out of the well and begin to call the inflow.

В качестве кислоторазрушаемого газообразующего цемента, кроме цементно-мелового, могут быть использованы цементы с добавками магнезита, (MgCO₃) и витерита (ВаСО₃). При воздействии на них любой сильной кислоты (соляной, серной, азотной, сульфаминовой и т.п.) цемент растворяется с образованием углекислого газа.As acid-degradable gas-forming cement, in addition to chalk-cement, cements with the addition of magnesite, (MgCO ₃ ) and witerite (BaCO ₃ ) can be used. When exposed to any strong acid (hydrochloric, sulfuric, nitric, sulfamic, etc.), cement dissolves with the formation of carbon dioxide.

В качестве кислоторазрушаемых газообразуюших цементов могут быть использованы также цементы с добавками порошкообразных металлов алюминия, магния, цинка и др. При воздействии на них тех же кислот цемент растворяется с образованием водорода. Таким образом, ассортимент газообразующих добавок достаточно обширен. Cements with the addition of powdered metals of aluminum, magnesium, zinc, etc. can also be used as acid-degradable gas-forming cements. When exposed to the same acids, cement dissolves with the formation of hydrogen. Thus, the range of gas-forming additives is quite extensive.

Пример конкретного выполнения. На газоконденсатном месторождении пробурена скважина с горизонтальным окончанием в нефтяном пласте, причем протяженность горизонтального участка составляет 500 м. Ниже нефтяного на близком расстоянии находится водоносный пласт, а выше нефтяного газовый пласт. Породы нефтяного пласта неустойчивы, поэтому заканчивание открытым забоем неэффективно. An example of a specific implementation. A well with a horizontal completion was drilled in a gas condensate field in an oil reservoir, and the horizontal section is 500 m long. An aquifer is located at a short distance below the oil reservoir, and a gas reservoir is located above it. The rocks of the oil reservoir are unstable, therefore, completion with an open bottom is inefficient.

Цементирование обычным способом с последующей кумулятивной перфорацией или с применением заглушек и продавливанием цемента из-за разрушения целостности цементного кольца не обеспечило бы качественного разобщения пласта от подошвенных вод и газа. Заканчивают скважину предлагаемым способом. Для этого в горизонтальную часть скважины спускают перфорированную и закрытую магниевыми заглушками обсадную колонну. Цементируют обсадную колонну, причем последней порцией в горизонтальную часть закачивают цементно-меловый тампонажный раствор. После твердения цемента и промывки в скважину закачивают 15 соляную кислоту в объеме, достаточном для заполнения горизонтальной части скважины, растворяют магниевые заглушки. Затем в скважине создают избыточное давление с помощью цементировочного агрегата. Величину давления определяют из следующих условий. Кровля продуктивного пласта находится на глубине 2700 м. Пластовое давление выше гидростатического и составляет 27 МПа. Горизонтальная часть скважины заполнена кислотой плотностью 1075кг/м³, выше кислоты находится вода плотностью 1000 кг/м³. Давление в скважине на уровне кровли нефтяного пласта составляет 27 МПа. Прочность цементно-мелового камня на изгиб составляет 62 кг/см². Проведенные нами экспериментальные исследования показали, что для растворения цементно-мелового газообразующего камня и образования в нем канала достаточно поддерживать избыточное давление 0,5-l,5 МПа. (в нашем случае примем среднее значение 1,0 МПа.). Для данного случая величина избыточного давления в скважине должна составлять: Р Р_пл P_скв. + 1,0=28,0 27,0 + 1,0 2,0 МПа. При этом верхний предел давления равен прочности цементно-мелового камня 6,2 МПа.Cementing in the usual way, followed by cumulative perforation or using plugs and forcing cement due to the destruction of the integrity of the cement ring would not ensure high-quality separation of the formation from bottom water and gas. Complete the well of the proposed method. For this, a perforated casing string closed with magnesium plugs is lowered into the horizontal part of the well. Cement casing is cemented, with cement-chalk cement slurry being pumped into the horizontal portion with the last portion. After cement hardening and washing, 15 hydrochloric acid is pumped into the well in a volume sufficient to fill the horizontal part of the well, and the magnesium plugs are dissolved. Then in the well create excess pressure using a cementing unit. The pressure value is determined from the following conditions. The roof of the reservoir is at a depth of 2700 m. The reservoir pressure is higher than hydrostatic and is 27 MPa. The horizontal part of the well is filled with acid with a density of 1075 kg / m ³ , above the acid there is water with a density of 1000 kg / m ³ . The pressure in the well at the roof level of the oil reservoir is 27 MPa. The flexural strength of cement-chalk stone is 62 kg / cm ² . Our experimental studies have shown that for the dissolution of the cement-chalk gas-forming stone and the formation of a channel in it, it is sufficient to maintain an excess pressure of 0.5-l, 5 MPa. (in our case, we take the average value of 1.0 MPa.). For this case, the amount of overpressure in the well should be: P R _pl P _SLE. + 1.0 = 28.0 27.0 + 1.0 2.0 MPa. Moreover, the upper pressure limit is equal to the strength of the cement-chalk stone of 6.2 MPa.

Репрессия на пласт составляет 1,0 МПа. Таким образом, в период растворения цементно-мелового камня избыточное давление в скважине поддерживают с помощью цементировочного агрегата в пределах 2,0 6,2 МПа. При этом определяют расход жидкости, расчитывают коэффициент приемистости скважины. После достижения постоянства коэффициента приемистости вымывают кислоту из скважины и приступают к вызову притока из пласта. Repression on the reservoir is 1.0 MPa. Thus, during the dissolution of the cement-chalk stone, overpressure in the well is maintained with the help of a cementing unit in the range of 2.0 to 6.2 MPa. In this case, the fluid flow rate is determined, the well injectivity coefficient is calculated. After the constancy of the injectivity coefficient is achieved, the acid is washed out of the well and the inflow from the formation is started.

Предлагаемый способ по сравнению с известным имеет следующие технико-экономические преимущества:
увеличиваются размеры, количество и проницаемость каналов, поверхность фильтрации, снижаются фильтрационные сопротивления, в результате улучшается освоение скважины, увеличивается дебит;
сохраняется целостность цементного кольца, разобщение нефтегазоводоносных пластов;
создание каналов при разной толщине цементного кольца.The proposed method in comparison with the known has the following technical and economic advantages:
the size, quantity and permeability of the channels, the filtration surface increase, the filtration resistance decreases, as a result, well development improves, the flow rate increases;
the integrity of the cement ring is maintained, the separation of oil and gas bearing strata;
the creation of channels with different thicknesses of the cement ring.

Claims

A method of completing horizontal wells, including opening a producing formation, lowering a casing with holes in the filter zone, closed with acid-destroying plugs, cementing to form a cement ring of acid-destroying material in the interval of the productive reservoir, destroying the plugs and creating a channel in the cement ring when exposed to acid, characterized in that as an acid-degradable material, a cement mixture is used, which forms, when acid destroys 1 kg of its stone, 56-112 l of gas at atm sphere conditions, and the channel in the cement annulus create impact acid at a pressure in the well formation greater but less than fracture pressure of the cement sheath.