RU2109925C1 - Method for gassing off oil-gas well - Google Patents

Method for gassing off oil-gas well Download PDF

Info

Publication number
RU2109925C1
RU2109925C1 RU95115196A RU95115196A RU2109925C1 RU 2109925 C1 RU2109925 C1 RU 2109925C1 RU 95115196 A RU95115196 A RU 95115196A RU 95115196 A RU95115196 A RU 95115196A RU 2109925 C1 RU2109925 C1 RU 2109925C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
source
solution
pressure
time
stage
Prior art date
Application number
RU95115196A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU95115196A (en
Inventor
Н.И. Ковязин
Ю.С. Кузнецов
В.И. Вяхирев
Г.В. Кирилов
Original Assignee
Акционерное общество закрытого типа Учебно-инженерный центр "Буровик"
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 Акционерное общество закрытого типа Учебно-инженерный центр "Буровик" filed Critical Акционерное общество закрытого типа Учебно-инженерный центр "Буровик"
Priority to RU95115196A priority Critical patent/RU2109925C1/en
Publication of RU95115196A publication Critical patent/RU95115196A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2109925C1 publication Critical patent/RU2109925C1/en

Links

Images

Landscapes

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

Abstract

FIELD: oil and gas production industry. SUBSTANCE: this prevents undesirable oil and gas appearance and improves quality of cementation of wells. According to method, plugging solution is injected into annular space of well. Subsequently, plugging solution is subjected to treatment by acoustic field with frequency characteristic which is close to frequency of natural oscillation of casing string. Aforesaid acoustic field is created by source which is movable in casing string. Source generates single pressure pulses for possible creation of decaying oscillations in solution at initial pressure amplitude of 0.8-2.0 MPa. Treatment of solution is started at lowering of source of oscillations from well head towards bottom hole. In this case, time of reaching bottom hole by oscillation source is taken as equal to time of reducing pressure of plugging solution column down to reservoir pressure. During moving of oscillation source from bottom hole upwards, treatment of plugging solution is effected in two stages. At first stage, source moving speed is such that time of treating solution is near or equal to optimal time of acoustic treatment. This is maintained up to mark above which plugging solution acquires strength of structure which reduces column pressure down to reservoir pressure. At second stage, source moving speed is increased to value within which treating effect leads to complete destruction of plugging solution structure. Interval of source movement at this stage is determined by mark above which reduction of pressure of plugging solution column down to reservoir pressure is sufficient for return of oscillation source at same speed to initial mark for performing first step of next stage. After that, stages are repeated subsequently up to complete treatment within plugging solution location interval beyond string. EFFECT: higher efficiency. 4 dwg

Description

Изобретение относится к горной промышленности, а, именно к нефтегазодобывающей и предназначено для крепления нефтегазовых скважин. The invention relates to the mining industry, and, specifically, to oil and gas and is intended for fastening oil and gas wells.

Известен способ крепления нефтегазовых скважин, включающий закачивание тампонажной смеси с добавками в затрубное пространство и последующую обработку ее термоакустическим полем в диапазоне частот 10 - 100 кГц с интенсивностью (0,2-0,5) • 10 Вт/м (а.с. 574523, кл. E 21 B 33/14, 1974). A known method of fixing oil and gas wells, including pumping cement slurry with additives in the annulus and subsequent processing of it with a thermoacoustic field in the frequency range 10 - 100 kHz with an intensity of (0.2-0.5) • 10 W / m (a.s. 574523 , CL E 21 B 33/14, 1974).

К недостаткам способа следует отнести следующее: не обеспечивается устранение "зависания" тампонажного раствора, а значит, и поддержание давления столба раствора на уровне выше пластового; не учитывается согласование амплитудно-частотной характеристики акустического сигнала воздействия с собственной частотой колебаний цилиндрической оболочки (обсадной трубы), что значительно снижает коэффициент передачи акустического сигнала от источника к тампонажному раствору; локальная обработка тампонажного раствора позволяет получить высокое качество цементирования только на отдельном участке скважины; не учитывается предельное время обработки и оптимальное время приложения акустического воздействия к тампонажному раствору, которые позволяют наиболее эффективно использовать акустическое воздействие; использование в качестве воздействия акустического сигнала гармонического типа, который по эффективности устранения "зависания" тампонажного раствора в период ожидания затвердевания цемента (ОЗЦ) уступает импульсному воздействию. The disadvantages of the method include the following: the elimination of the "freezing" of cement slurry is not ensured, which means that the pressure of the solution column is maintained at a level above the reservoir; it does not take into account the coordination of the amplitude-frequency characteristics of the acoustic impact signal with the natural frequency of oscillations of the cylindrical shell (casing), which significantly reduces the transmission coefficient of the acoustic signal from the source to the grout; local processing of grouting mortar allows to obtain high quality cementing only in a separate section of the well; the maximum processing time and the optimal time of application of the acoustic effect to the grouting mortar, which allow the most efficient use of the acoustic effect, are not taken into account; the use of an acoustic signal of a harmonic type as an effect, which, in terms of the effectiveness of eliminating the “freezing” of cement slurry during the waiting period for cement hardening (OZC), is inferior to the pulse action.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ цементирования (патент США N 4658897, кл. E 21 B 33/14, 1987), заключающийся в закачивании тампонажного раствора в затрубное пространство с последующей его обработкой акустическим полем, с частотной характеристикой близкой к частоте собственных колебаний обсадной колонны, создаваемым источником действия перемещающимся в обсадной колонне. The closest in technical essence to the proposed invention is a cementing method (US patent N 4658897, class E 21 B 33/14, 1987), which consists in pumping cement slurry into the annulus followed by its processing by an acoustic field, with a frequency response close to frequency natural vibrations of the casing, created by the source of action moving in the casing.

Однако применение этого способа не обеспечивает поддержание давления столба тампонажного раствора выше пластового. Как и в предыдущем случае, способ не учитывает предельное время обработки и оптимальное время приложения акустического воздействия, которое имеет гармоническую форму сигнала. However, the application of this method does not maintain the pressure of the column of cement slurry above the reservoir. As in the previous case, the method does not take into account the limiting processing time and the optimal time of application of acoustic impact, which has a harmonic waveform.

Целью настоящего изобретения является исключение нефтегазопроявлений и повышение качества цементирования скважин путем поддержания давления столба тампонажного раствора выше пластового давления и выполнения обработки в пределах близких к оптимальному времени приложения воздействия. The aim of the present invention is the elimination of oil and gas occurrences and improving the quality of cementing wells by maintaining the pressure of the column of cement slurry above the reservoir pressure and performing processing within close to the optimal time of application of the impact.

Поставленная цель достигается способом, включающим закачивание тампонажного раствора в затрубное пространство скважины с последующей обработкой акустическим полем, с частотной характеристикой близкой к частоте собственных колебаний обсадной колонны, создаваемым источником воздействия перемещающимся в обсадной колонне, в котором согласно предлагаемого изобретения акустическое поле в тампонажном растворе создают приложением одиночных импульсов давлений генерируемых источником с возможностью создания в растворе затухающих колебаний с начальной амплитудой давления (0,8 - 2,0) МПа, а обработку раствора начинают при спуске источника воздействия от устья скважины к забою, при этом время достижения источником забоя равно времени снижения давления столба тампонажного раствора для пластового, затем при движении источника от забоя обработку раствора осуществляют ступенчато, в две стадии. На первой стадии задают скорость движения источника, при которой время приложения воздействия к раствору близко или равно оптимальному времени акустической обработки, и ее поддерживают до отметки, выше которой раствор набирает прочность структуры снижающую давление столба до пластового. На второй стадии скорость движения источника увеличивают до величины, в пределах которой воздействие осуществляет полное разрешение структуры раствора, при этом интервал движения источника на этой стадии определяют отметкой, выше которой снижение давления столба раствора до пластового по времени достаточно для возвращения с этой же скоростью к исходной отметке и выполнения первой стадии следующей ступени. После этого стадии последовательно повторяют до полной обработки интервала расположения раствора за колонной. В качестве источника акустического воздействия используют электрогидроимпульсное устройство. This goal is achieved by a method including pumping cement slurry into the annulus of a well, followed by treatment with an acoustic field, with a frequency response close to the natural frequency of the casing string generated by the source of action moving in the casing string, in which, according to the invention, an acoustic field in the cement slurry is created by application single pressure pulses generated by the source with the possibility of creating damped oscillations in the solution with an initial pressure amplitude (0.8 - 2.0) MPa, and the treatment of the solution begins when the source of the impact is lowered from the wellhead to the bottom, while the time the source reaches the bottomhole is equal to the time to reduce the pressure of the column of cement slurry for the formation, then when the source moves from the bottom, the solution is processed stepwise in two stages. At the first stage, the speed of the source is set at which the time of application of the impact to the solution is close to or equal to the optimal time of acoustic treatment, and it is maintained up to the point above which the solution gains structure strength, reducing the pressure of the column to the formation pressure. At the second stage, the speed of the source is increased to a value within which the effect completely resolves the structure of the solution, while the interval of movement of the source at this stage is determined by a mark above which the decrease in the pressure of the column of the solution to the reservoir in time is sufficient to return to the original speed at the same speed marking and completing the first stage of the next step. After this stage, they are successively repeated until the processing interval for the solution location behind the column is completely processed. An electrohydropulse device is used as a source of acoustic exposure.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что данный способ отличается наличием новых операций, режимов их выполнения, совокупностью и последовательностью операций. Comparative analysis with the prototype shows that this method is characterized by the presence of new operations, their execution modes, the totality and sequence of operations.

Таким образом, данный способ соответствует критерию новизны изобретения. Сравнение предложенного решения с другими техническими решениями показывает, что операции описываемые в способе известны. Thus, this method meets the criteria of novelty of the invention. Comparison of the proposed solution with other technical solutions shows that the operations described in the method are known.

Однако использование их в указанных совокупности, последовательности и режимах их выполнения, позволяет предлагаемому способу увеличить время противодавления на проявляющие пласты и создать оптимальный режим обработки тампонажного раствора, что позволяет исключить нефтегазопроявления и повысить качество цементирования скважин. Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию существенных отличий. However, their use in the indicated combination, sequence and modes of their execution, allows the proposed method to increase the backpressure time on the developing formations and create the optimal treatment regime for grouting mortar, which eliminates oil and gas manifestations and improves the quality of well cementing. This allows us to conclude that the technical solution meets the criterion of significant differences.

Акустическая обработка тампонажного раствора после его закачивания в затрубное пространство позволяет направленно и комплексно влиять на факторы, определяющие качество цементирования скважин. Акустическое воздействие устраняет процесс "зависания" тампонажного раствора за счет разрушения его коагуляционной структуры, при этом прочность структуры раствора снижается до минимальной и давление столба раствора восстанавливается до величины близкой к первоначальной. Это позволяет поддерживать давление столба раствора на определенном уровне, что исключает нефтегазопроявления и повышает прочность контактных зон тампонажного камня, т.к. давление в зоне контакта положительным образом влияет на указанные характеристики [1]. Acoustic treatment of cement slurry after it is pumped into the annulus allows direct and comprehensive influence on the factors determining the quality of cementing of wells. The acoustic effect eliminates the process of “hanging” of the cement slurry due to the destruction of its coagulation structure, while the strength of the mortar structure is reduced to a minimum and the pressure of the solution column is restored to a value close to the original. This allows you to maintain the pressure of the solution column at a certain level, which eliminates oil and gas manifestations and increases the strength of the contact zones of the cement stone, because the pressure in the contact zone positively affects these characteristics [1].

При акустической обработке тампонажного раствора повышаются прочностные характеристики и герметичность тампонажного камня и его контактных зон, повышается седиментационная устойчивость и уменьшаются сроки схватывания тампонажного раствора, снижаются отрицательные последствия контракционных явлений, что в конечном итоге, приводит к повышению качества цементирования скважин. When acoustic treatment of grouting mortar, the strength characteristics and tightness of groutstone and its contact zones increase, sedimentation stability increases and the setting time of grouting mortar is reduced, the negative effects of contracting phenomena are reduced, which ultimately leads to an increase in the quality of well cementing.

Применение акустического воздействия для обработки тампонажного раствора в скважине имеет особенности, которые сдерживают внедрение этого способа в практику строительства скважин. К ним следует отнести следующие. The use of acoustic exposure for processing cement slurry in a well has features that hinder the implementation of this method in the practice of well construction. These include the following.

Это влияние многослойной среды и, в первую очередь, обсадной колонны на прохождение акустического сигнала от источника воздействия к тампонажному раствору. Результаты выполненных нами расчетов приведены в виде графиков на фиг. 1. На фиг. 1а показана зависимость амплитуды колебаний (δ) , а на фиг. 1б - зависимость амплитуды акустического давления у наружной поверхности обсадной трубы (Р) от угловой частоты (w) возмущающего сигнала. Максимальные интенсивности, создаваемые источниками гармонического сигнала, согласно [2] следующие: для пьезокерамических излучателей они достигают 1,5 • 10 Вт/м, для магнитострикционных - 10 Вт/м, что соответствует акустическим давлениям в воде или глинистом растворе, которые используются в качестве продавочных жидкостей при цементировании скважин, соответственно, P = 0,22 МПа и P = 0,55. Графики 1 на фиг. 1 соответствуют акустическому давлению возмущающего сигнала P = 0,55 МПа, а графики 2-Р=0,2 МПа. Из полученных графиков видно, что даже при частоте возмущающего сигнала близкого к частоте собственных колебаний обсадной трубы, т.е. в резонансном режиме амплитуда сигнала создаваемого источников снижается в 4 раза. При отклонении частоты от резонансной в 2 раза, ослабление амплитуды сигнала уже составляет больше 20 раз. This is the influence of a multilayer medium and, first of all, of a casing string on the passage of an acoustic signal from an impact source to a cement slurry. The results of our calculations are shown in the form of graphs in FIG. 1. In FIG. 1a shows the dependence of the oscillation amplitude (δ), and in FIG. 1b is the dependence of the amplitude of the acoustic pressure at the outer surface of the casing (P) on the angular frequency (w) of the disturbing signal. The maximum intensities created by the harmonic signal sources according to [2] are as follows: for piezoceramic emitters they reach 1.5 • 10 W / m, for magnetostrictive ones - 10 W / m, which corresponds to acoustic pressures in water or clay solution, which are used as squeezing fluids during well cementing, respectively, P = 0.22 MPa and P = 0.55. Graphs 1 in FIG. 1 correspond to the acoustic pressure of the disturbing signal P = 0.55 MPa, and the graphs 2-P = 0.2 MPa. From the graphs obtained, it can be seen that even at a frequency of the disturbing signal close to the frequency of the natural oscillations of the casing, i.e. in the resonant mode, the signal amplitude of the generated sources is reduced by 4 times. When the frequency deviates from the resonance by 2 times, the attenuation of the signal amplitude is already more than 20 times.

Далее, это ограниченность создаваемых источниками акустической энергии и ее интенсивности, обусловленных их массогабаритными характеристиками применительно к диаметру обсадных труб и кривизне ствола скважины, пропускной способностью канала передачи энергии от источника питания на устье скважины к излучателю, зависимостью эффективности работы источника воздействия от скважинных условий, например, от "угнетающего" действия гидростатического давления и т.д. Further, this is the limitedness of the acoustic energy generated by the sources and its intensity, due to their weight and size characteristics in relation to the diameter of the casing and the curvature of the wellbore, throughput of the energy transfer channel from the power source at the wellhead to the emitter, and the dependence of the efficiency of the impact source on the well conditions, for example , from the "inhibitory" action of hydrostatic pressure, etc.

И наконец, ограниченность времени обработки тампонажного раствора, обусловленной затратами на закачивание раствора в затрубное пространство скважины, необходимостью обработки всего интервала расположения раствора за колонной для создания надежного и долговечного канала для подачи нефти и газа от продуктивных пластов к устью скважины. В связи с этим необходимо знать предельное время приложения акустического воздействия к тампонажному раствору от начала цементирования. And finally, the limited processing time for grouting mortar, due to the cost of pumping the mortar into the annulus of the well, the need to process the entire interval of the location of the mortar behind the column to create a reliable and durable channel for supplying oil and gas from the reservoir to the wellhead. In this regard, it is necessary to know the maximum time of application of acoustic effects to the grouting mortar from the beginning of cementing.

Это связано с тем, что приложение акустического воздействия к раствору дает положительный эффект на начальных стадиях формирования структуры тампонажного раствора (камня), на других же имеет отрицательный эффект. Таким образом знание предельного времени приложения воздействия к раствору позволяет максимально приблизить к нему время обработки и этим самым достигнуть наибольшую акустическую энергию создаваемую источником для условий скважин, которая положительным образом влияет на качество разобщаемой системы. Кроме того, известно, что существует оптимальное время акустической обработки тампонажного раствора, эффективность которой в несколько раз выше по отношению к обработке сразу после затворения раствора. Это время взято нами в качестве предельного времени обработки раствора. Для нормальных условий это время известно. Нам же необходимо знать это время для условий скважин, где оно зависит, главным образом, от температуры, которая увеличивается с глубиной, а также от седиментационных процессов, проницаемости пластов и т.д. Учитывая, что предлагаемый способ применяется в сочетании с подготовкой ствола скважины волновой гидродинамической кольматацией, можно говорить только о температуре, как факторе, определяющим названное время. Это время нами определено для условий скважин и показано оно на фиг. 2 кривой 2, где приведена схема работы электрогидроимпульсного устройства. This is due to the fact that the application of acoustic influence to the solution gives a positive effect in the initial stages of the formation of the structure of grouting mortar (stone), while for others it has a negative effect. Thus, knowledge of the time limit for application of the action to the solution makes it possible to bring processing time as close to it as possible and thereby achieve the greatest acoustic energy generated by the source for well conditions, which positively affects the quality of the disconnected system. In addition, it is known that there is an optimal time for acoustic treatment of cement slurry, the effectiveness of which is several times higher with respect to processing immediately after mixing the mortar. This time was taken by us as the limiting time for processing the solution. For normal conditions, this time is known. We need to know this time for well conditions, where it depends mainly on temperature, which increases with depth, as well as on sedimentation processes, formation permeability, etc. Given that the proposed method is used in combination with the preparation of the wellbore by wave hydrodynamic mudding, we can only talk about temperature, as a factor determining the named time. We determined this time for well conditions and it is shown in FIG. 2 curve 2, which shows the operation of the electrohydropulse device.

В связи с отсутствием источников воздействия, которые бы могли одновременно создавать акустическое поле в растворе в течение некоторого времени, необходимо также знать графики времени набора структурой раствора прочности в каждой точке расположения раствора за колонной по глубине скважины, при которой давление столба снижается до пластового. Такой график нами определен и показан на фиг. 2 кривой 3. График времени снижения давления столба раствора до пластового 3 качественно совпадает с графиком оптимального времени акустической обработки раствора 2, но по времени он наступает несколько раньше. Для того и другого характерно увеличение времени от забоя к устью скважины. График 4 на фиг. 2 определяет время снижения давления столба раствора до пластового после спуска источника воздействия, график 5 - после полной обработки раствора. Полученные графики послужили основой для разработки схемы работы источника воздействия, позволяющей с учетом особенностей процесса обработки раствора в период ОЗЦ, оптимально использовать акустическое воздействие. График 1 на фиг. 2 показывает схему работы источника воздействия в скважине при акустической обработке тампонажного раствора. Due to the lack of sources of influence that could simultaneously create an acoustic field in the solution for some time, it is also necessary to know the timelines of the strength structure of the solution at each point of the solution location behind the column along the depth of the well, at which the column pressure decreases to the reservoir. We have determined such a graph and shown in FIG. 2 of curve 3. The time schedule for reducing the pressure of the solution column to the formation 3 qualitatively coincides with the schedule for the optimal time for acoustic treatment of solution 2, but in time it comes earlier. Both are characterized by an increase in time from the bottom to the wellhead. Graph 4 in FIG. 2 determines the time of reducing the pressure of the solution column to the reservoir after the source of exposure is lowered, graph 5 - after the complete treatment of the solution. The obtained graphs served as the basis for developing a working scheme of the source of exposure, which, taking into account the peculiarities of the process of processing the solution during the BPC period, allows optimal use of acoustic exposure. Graph 1 in FIG. 2 shows a flow chart of the source of action in a well during acoustic treatment of a cement slurry.

Из фиг. 2 видно, что скорость движения источника воздействия при спуске, при условии достижения им забоя ко времени падения давления столба раствора до пластового, должна быть значительной и составляет она около 0,8 м/с. При такой скорости времени приложения воздействия к раствору ограничено, но при этом должно обеспечиваться разрушение структуры раствора с целью устранения "зависания" тампонажного раствора. From FIG. 2 it can be seen that the velocity of the source of action during descent, provided that it reaches the bottom by the time the pressure of the column of the solution drops to the reservoir, should be significant and it is about 0.8 m / s. At such a speed, the time of application of the action to the solution is limited, but at the same time, the destruction of the structure of the solution must be ensured in order to eliminate the "hang" of the cement slurry.

В связи с этим нами были проведены экспериментальные исследования по изучению разрушения структуры тампонажного раствора акустическим воздействием. На фиг. 2 приведена зависимость скорости звука (с) от продолжительности приложения воздействия (t). Скорость звука здесь характеризует прочность структуры раствора. Ее максимальное значение соответствует прочности структуры раствора, при которой давление столба раствора ниже на 25% его начальной величины и близко к пластовому. А минимальная величина соответствует минимальной прочности структуры раствора, при которой давление столба раствора близко к его начальной величине. График 1 характеризует названную зависимость при приложении к обсадной колонне акустического сигнала гармонической формы с P = 0,22 МПа, а график 2 - с P = 0,55 МПа. На фиг. 4 приведена зависимость амплитуды начальной волны давления затухающих колебаний в растворе (Р), при которой происходит максимальное разрушение структуры раствора, от времени приложения (t) одиночного импульса создающего эти колебания. Максимальное время приложения импульсного воздействия равно времени, при котором первоначальное давление столба снижается на 25% и близко к пластовому. Из фиг. 4 следует, что максимальная степень разрушения структуры раствора может быть достигнута мгновенно при воздействии на колонну одиночным импульсом, создающим затухающие колебания в тампонажном растворе с начальной амплитудой давления 0,8 Мпа. При том акустическая энергия затраченная на разрушение в 2,5 раза меньше, чем при воздействии акустическим сигналом гармонической формы. Таким образом, для устранения зависания тампонажного раствора для глубоких скважин, где ограничено время воздействия и величина энергии излучающего устройства, предпочтительным является применение источников импульсного воздействия. Полученные результаты подтверждают данные литературы, посвященные разрушению различных тел при акустическом воздействии. Из анализа этой литературы следует, что скорость нарастания создаваемых деформаций может оказывать значительное влияние на возникающие в телах напряжения. Так при скоростях нарастания, создаваемых деформаций значительно, меньших скорости релаксации, тела обладают свойствами жидкости, а при противоположной ситуации, то же тело обладает свойствами твердого тела (хрупкое разрушение). Это объясняется различной степенью релаксации упругих напряжений при разных скоростях нарастания создаваемых деформаций. В связи с этим для повышения эффективности разрушения рекомендуется деформировать тела со скоростью большей скорости их релаксации. Скорость деформации зависит от длительности фронта нарастания давления и его амплитуды. Длительность фронта давления определяет частоты сигнала воздействия, которая должна быть близкой к частоте собственных колебаний обсадной колонны, изменять ее нельзя из-за рассогласования частот. Скорость деформации в этом случае может быть повышена за счет увеличения амплитуды давления. Амплитуда давлений создаваемых существующими источниками акустических сигналов гармонической формы пригодных для работы в скважине, как уже говорилось, ограничено величиной 0,55 МПа. Большая амплитуда давления, при ограничении потребляемой источником воздействия мощности, может быть достигнута в устройствах с накоплением энергии во времени и последующим ее излучением за короткий промежуток, т.е. созданием мощных одиночных импульсов давления. Верхний предел начальной амплитуды давления ограничивается величиной 2,0 МПа. При давлениях выше этой величины акустические воздействие, согласно [3], декольматирует и разрушает приствольную часть ствола скважины. In this regard, we conducted experimental studies to study the destruction of the cement slurry structure by acoustic exposure. In FIG. Figure 2 shows the dependence of the speed of sound (s) on the duration of application of the impact (t). The speed of sound here characterizes the strength of the structure of the solution. Its maximum value corresponds to the strength of the solution structure, at which the pressure of the solution column is 25% lower than its initial value and close to the reservoir. And the minimum value corresponds to the minimum strength of the solution structure, at which the pressure of the solution column is close to its initial value. Graph 1 characterizes the named dependence when a harmonic acoustic signal is applied to the casing with P = 0.22 MPa, and graph 2 - with P = 0.55 MPa. In FIG. Figure 4 shows the dependence of the amplitude of the initial pressure wave of damped oscillations in the solution (P), at which the maximum destruction of the solution structure occurs, on the time of application (t) of a single pulse creating these oscillations. The maximum time of application of the pulse action is equal to the time at which the initial column pressure decreases by 25% and is close to the reservoir. From FIG. 4 it follows that the maximum degree of destruction of the structure of the solution can be achieved instantly when exposed to the column with a single pulse, creating damped oscillations in the cement slurry with an initial pressure amplitude of 0.8 MPa. Moreover, the acoustic energy spent on destruction is 2.5 times less than when exposed to a harmonic acoustic signal. Thus, to eliminate the suspension of cement slurry for deep wells, where the exposure time and the energy value of the emitting device are limited, it is preferable to use pulsed sources. The results obtained confirm the literature on the destruction of various bodies under acoustic exposure. From the analysis of this literature it follows that the rate of increase of the created deformations can have a significant effect on the stresses arising in the bodies. So, at the slew rates, the created strains are significantly lower than the relaxation rates, the bodies have the properties of a liquid, and in the opposite situation, the same body has the properties of a solid (brittle fracture). This is explained by the varying degree of relaxation of elastic stresses at different slew rates of the created strains. In this regard, in order to increase the destruction efficiency, it is recommended to deform bodies with a speed of a greater rate of their relaxation. The strain rate depends on the duration of the pressure rise front and its amplitude. The duration of the pressure front determines the frequency of the impact signal, which should be close to the frequency of the natural oscillations of the casing string; it cannot be changed due to the frequency mismatch. The strain rate in this case can be increased by increasing the pressure amplitude. The pressure amplitude created by existing sources of harmonic-shaped acoustic signals suitable for operation in a well, as already mentioned, is limited to 0.55 MPa. A large pressure amplitude, while limiting the power consumed by the source of exposure, can be achieved in devices with the accumulation of energy in time and its subsequent radiation in a short period, i.e. the creation of powerful single pressure pulses. The upper limit of the initial pressure amplitude is limited to 2.0 MPa. At pressures above this value, the acoustic impact, according to [3], decolmates and destroys the near-stem part of the wellbore.

Реализация способа приведена на примере скважины глубиной 3000 м осаженной колонной диаметром 146 мм. The implementation of the method is shown on the example of a well with a depth of 3000 m by a besieged column with a diameter of 146 mm.

Способ осуществляют следующим образом. The method is as follows.

В затрубное пространство скважины закачивают расчетный объем тампонажного раствора. Давление столба тампонажного раствора, включающего цементный и гельцементный растворы, должно быть на 25% выше пластового. Пластовое давление на глубине 3000 м составляет 35,8 МПа. Для обеспечения этого условия интервал расположения цементного раствора с плотностью 1820 кг/м составляет 2500-30000 м (500 м) и гельцементного с плотностью 1,55 кг/м 0 - 2500 м (2500 м), а давление столба при таком соотношении составляет 47,85 МПа. После получения момента "Стоп", давление на устье скважины снижают до атмосферного, опрессовывают обратный клапан, и при условии его герметичности, отворачивают цементировочную головку. Время операции не должно превышать 30 мин. The estimated volume of the grouting solution is pumped into the annulus of the well. The column pressure of the cement slurry, including cement and gel cement, should be 25% higher than the reservoir. The reservoir pressure at a depth of 3000 m is 35.8 MPa. To ensure this condition, the location interval of cement mortar with a density of 1820 kg / m is 2500-30000 m (500 m) and gel cement with a density of 1.55 kg / m 0 - 2500 m (2500 m), and the column pressure at this ratio is 47 , 85 MPa. After receiving the “Stop” moment, the pressure at the wellhead is reduced to atmospheric pressure, the non-return valve is pressurized and, provided it is airtight, the cementing head is turned off. The operation time should not exceed 30 minutes.

С помощью каротажного подъемника опускают источник воздействия в обсадную колонну. В качестве источника воздействия применяется электрогидроимпульсное устройство, описанное, например, в [4]. Особенность таких устройств перед другими заключается в получении мощных кратковременных импульсов давления при небольшой средней потребляемой мощности за счет накопления энергии в устройстве. Характеристики устройства: зарядное напряжение 30 кВ; емкость накопителя энергии 1,6 мкФ; индуктивность разрядной цепи 4,5 мкГн. Устройство с указанными характеристиками обеспечивает полное разрушение структуры раствора за колонной диаметром 146 мм при скорости его движения 0,8 м/с и менее. Using a logging hoist, lower the source of impact into the casing. An electrohydropulse device described, for example, in [4] is used as a source of exposure. A feature of such devices over others is the receipt of powerful short-term pressure pulses with a small average power consumption due to the accumulation of energy in the device. Device characteristics: charging voltage 30 kV; energy storage capacity 1.6 μF; discharge circuit inductance 4.5 μH. A device with the specified characteristics ensures complete destruction of the structure of the solution behind the column with a diameter of 146 mm at a speed of 0.8 m / s or less.

Схема работы источника воздействия приведена на фиг. 2 и представлена графиком 1. Обработку тампонажного раствора начинают при спуске источника воздействия от устья скважины к забою. Скорость движения задается равной 0,8 м/с и она должна обеспечить время достижения источником забоя ко времени снижения давления столба раствора до пластового (на фиг. 2 график 3). Характеристики источника воздействия должны при указанной скорости обеспечивать полное разрушение структуры раствора. Кривая времени снижения столба раствора после спуска устройства сдвигается и на фиг. 2 обозначена цифрой 4 и в нижней части скважины приближается к кривой 2 оптимального времени обработки раствора. При движении источника от забоя, обработка раствора осуществляется ступенчато, в две стадии. На первой стадии задается минимальная скорость движения, которая обеспечивает время приложения воздействия близкое к оптимальному времени приложения воздействия и равна она 0,25 м/с. Такая скорость поддерживается до отметки 2400 м, выше которой раствор набирает прочность структуры, при которой давление столба раствора становится близким к пластовому. С этой отметки выполняется вторая стадия: скорость движения источника увеличивают до величины 0,8 м/с, которая является предельным значением, при котором происходит полное разрушение структуры раствора, при этом интервал с такой скоростью определяется отметкой 1200 м, выше которой снижение давления столба раствора до пластового по времени достаточно для возвращения источника с этой же скоростью к исходной отметке 2400 м и выполнения первой стадии следующей ступени. Первая стадия второй ступеньки выполняется со скоростью 0,3 м/с до отметки 1200 м, вторая стадия этой ступеньки со скоростью 0,8 м/с до отметки 50 м до устья и обратно. И наконец, первая стадия последней ступеньки с отметки 1200 м до отметки 50 м до устья скважины со скоростью 0,2 м/с. За 50 м до устья скважины источник воздействия выключается, поднимается на устье скважины и готовится к транспортному положению. The operation scheme of the source of exposure is shown in FIG. 2 and is presented in graph 1. Processing of the cement slurry begins when the source of the impact is lowered from the wellhead to the bottom. The speed of movement is set equal to 0.8 m / s and it should provide the time for the source to reach the bottom by the time the pressure of the solution column drops to the reservoir (in Fig. 2, graph 3). The characteristics of the source of exposure should at a specified speed ensure complete destruction of the structure of the solution. The time curve for decreasing the solution column after the device is lowered is shifted, and in FIG. 2 is indicated by the number 4 and in the lower part of the well approaches curve 2 of the optimal solution treatment time. When the source moves from the bottom, the solution is processed in steps, in two stages. At the first stage, the minimum movement speed is set, which ensures the exposure time close to the optimal exposure time and is 0.25 m / s. This speed is maintained up to a mark of 2400 m, above which the solution gains structural strength at which the pressure of the solution column becomes close to the reservoir. From this point, the second stage is performed: the speed of the source is increased to a value of 0.8 m / s, which is the limit value at which the complete destruction of the structure of the solution occurs, while the interval at this speed is determined by the mark of 1200 m, above which the decrease in the pressure of the solution column enough time for the reservoir to return the source at the same speed to the initial mark of 2400 m and complete the first stage of the next stage. The first stage of the second step is performed at a speed of 0.3 m / s to a mark of 1200 m, the second stage of this step at a speed of 0.8 m / s to a mark of 50 m to the mouth and back. And finally, the first stage of the last step from the level of 1200 m to the level of 50 m to the wellhead at a speed of 0.2 m / s. 50 m before the wellhead, the source of exposure turns off, rises at the wellhead and prepares for the transport position.

Акустическое поле в тампонажном растворе создается импульсным воздействием, которое позволяет уменьшить затраты акустической энергии и время для устранения процесса "зависания" тампонажного раствора. При этом максимальная степень разрушения структуры раствора достигается при импульсном воздействии на колонну создающим затухающие колебания в растворе с начальной амплитудой давления 0,8 МПа и более, до 2 МПа. The acoustic field in the cement slurry is created by a pulsed action, which reduces the cost of acoustic energy and time to eliminate the process of "hanging" of the cement slurry. In this case, the maximum degree of destruction of the solution structure is achieved by pulsed action on the column creating damped oscillations in the solution with an initial pressure amplitude of 0.8 MPa or more, up to 2 MPa.

При увеличении диаметра снижается собственная частота обсадной колонны и амплитуда импульса прикладываемая к колонне. Для приведения в соответствие частотной характеристики и амплитуды импульса давления диаметру обсадной колонны, увеличивается запасаемая в источнике энергия за счет увеличения емкости накопителя, который выполнен в модульном исполнении. As the diameter increases, the natural frequency of the casing string decreases and the amplitude of the pulse applied to the string. To bring the frequency response and pressure pulse amplitude into line with the diameter of the casing string, the energy stored in the source is increased by increasing the storage capacity of the drive, which is made in a modular design.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет увеличить время притиводавления на проявляющие пласты и создать оптимальный режим обработки тампонажного раствора в скважине, что приводит к исключению нефтегазопроявлений и повышению качества цементирования скважин. За счет этого сокращаются потери углеводородного сырья, снижаются затраты на ремонтно-восстановительные работы, удлиняется срой службы скважин. Thus, the proposed method allows to increase the time of pre-pressure on the developing strata and to create the optimal mode of processing cement slurry in the well, which leads to the exclusion of oil and gas manifestations and to improve the quality of cementing of wells. Due to this, the loss of hydrocarbon raw materials is reduced, the cost of repair and restoration work is reduced, the service life of the wells is extended.

Claims (2)

1. Способ крепления нефтегазовой скважины, включающий закачивание тампонажного раствора в затрубное пространство скважины с последующей его обработкой акустическим полем с частотной характеристикой, близкой к частоте собственных колебаний обсадной колонны, создаваемым источником воздействия, перемещающимся в обсадной колонне, отличающийся тем, что акустическое поле в тампонажном растворе создают приложением одиночных импульсов давления, генерируемых источником, с возможностью создания в растворе затухающих колебаний с начальной амплитудой давления 0,8 - 2,0 МПа, а обработку раствора начинают при спуске источника воздействия от устья скважины к забою, при этом время достижения источником забоя равно времени снижения давления столба тампонажного раствора до пластового, затем при движении источника от забоя обработку раствора осуществляют ступенчато, в две стадии, при этом на первой стадии задают скорость движения источника, при которой время приложения воздействия к раствору близко или равно к оптимальному времени акустической обработки и ее поддерживают до отметки, выше которой раствор набирает прочность структуры, снижающую давление столба до пластового, а на второй стадии скорость движения источника увеличивают до величины, в пределах которой воздействие осуществляют полное разрушение структуры раствора, при этом интервал движения источника на этой стадии определяют отметкой, выше которой снижение давления столба раствора до пластового по времени достаточно для возвращения источника с этой же скоростью к исходной отметке и выполнения первой стадии следующей ступени, после этого стадии последовательно повторяют до полной обработки интервала расположения раствора за колонной. 1. A method of attaching an oil and gas well, including pumping cement slurry into the annulus of a well and then treating it with an acoustic field with a frequency response close to the natural frequency of the casing produced by the source of action moving in the casing, characterized in that the acoustic field in the casing the solution is created by applying single pressure pulses generated by the source, with the possibility of creating damped oscillations in the solution with the initial with a pressure amplitude of 0.8 - 2.0 MPa, and the treatment of the solution begins when the source of the impact is lowered from the wellhead to the bottom, while the time the source reaches the bottom is equal to the time to reduce the pressure of the column of grout to the formation, then when the source moves from the bottom, the treatment is carried out stepwise, in two stages, while the first stage sets the speed of the source, at which the exposure time to the solution is close to or equal to the optimal time of acoustic processing and it is maintained up to the mark , above which the solution gains structural strength, which reduces the pressure of the column to the reservoir pressure, and in the second stage, the speed of the source is increased to a value within which the impact completely destroys the structure of the solution, while the interval of movement of the source at this stage is determined by the mark above which the pressure drop a column of solution to the reservoir in time is enough to return the source at the same speed to the initial mark and perform the first stage of the next stage, after this stage after thoroughly repeated until the complete processing of the interval the location of the solution behind the column. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве источника акустического воздействия используют электрогидроимпульсное устройство. 2. The method according to claim 1, characterized in that an electrohydropulse device is used as a source of acoustic exposure.
RU95115196A 1995-08-25 1995-08-25 Method for gassing off oil-gas well RU2109925C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU95115196A RU2109925C1 (en) 1995-08-25 1995-08-25 Method for gassing off oil-gas well

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU95115196A RU2109925C1 (en) 1995-08-25 1995-08-25 Method for gassing off oil-gas well

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU95115196A RU95115196A (en) 1997-07-27
RU2109925C1 true RU2109925C1 (en) 1998-04-27

Family

ID=20171650

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU95115196A RU2109925C1 (en) 1995-08-25 1995-08-25 Method for gassing off oil-gas well

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2109925C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109824302A (en) * 2017-11-23 2019-05-31 中国石油化工股份有限公司 A kind of water blockoff composition, water shutoff agent and preparation method thereof

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109824302A (en) * 2017-11-23 2019-05-31 中国石油化工股份有限公司 A kind of water blockoff composition, water shutoff agent and preparation method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7770638B2 (en) Method for completion, maintenance and stimulation of oil and gas wells
US7882895B2 (en) Method for impulse stimulation of oil and gas well production
US8082989B2 (en) Method for impulse stimulation of oil and gas well production
RU2327027C2 (en) Processing method of bottomhole zone
RU2109925C1 (en) Method for gassing off oil-gas well
RU2737632C1 (en) Pulsed hydraulic fracturing method
RU2344281C1 (en) Method of well bottom zone development
RU2180938C2 (en) Process of machining of face zone of well and gear for its realization
RU2383720C1 (en) Procedure of well bottomhole zone treatment
RU2137908C1 (en) Method for destruction of hydrate-ice, asphaltene-resin and paraffin depositions in well provided with sucker rod pump
RU2105874C1 (en) Method for treating down-hole zone of well bed
RU1838595C (en) Method for extraction of fluids from wells
SU1803545A1 (en) Method of increased productivity of oil wall
RU2136851C1 (en) Well development method
WO2013095195A1 (en) Method for hydrodynamic stimulation of the bottom region of a seam
RU2081307C1 (en) Method for action upon bottom-hole zone of pool
RU1776293C (en) Method of grouting of wells
RU2736429C1 (en) Cementing method of well
RU2135746C1 (en) Well operation method
RU2094590C1 (en) Method for vibrating cementation of casing pipes in wells
RU2415258C1 (en) Procedure for treatment of bottomhole zone of producer
SU939784A1 (en) Method of preventive treating of formation
RU2355879C1 (en) Procedure of treatment of well bottomhole zone
RU2119581C1 (en) Device for hydraulic-impact treatment of bed
SU1189998A1 (en) Method of cementing wells