RU2235858C2 - Method for preventing gas migration along behind-column space of oil and gas wells, as well as following intercolumn gas manifestations and gas springs on their mouths - Google Patents
Method for preventing gas migration along behind-column space of oil and gas wells, as well as following intercolumn gas manifestations and gas springs on their mouths Download PDFInfo
- Publication number
- RU2235858C2 RU2235858C2 RU2002128957/03A RU2002128957A RU2235858C2 RU 2235858 C2 RU2235858 C2 RU 2235858C2 RU 2002128957/03 A RU2002128957/03 A RU 2002128957/03A RU 2002128957 A RU2002128957 A RU 2002128957A RU 2235858 C2 RU2235858 C2 RU 2235858C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- well
- solution
- cement
- bed
- Prior art date
Links
Landscapes
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при строительстве скважин для повышения их качества и уменьшения потерь газа по заколонному пространству в процессе разработки газовых, нефтяных месторождений с вышезалегающими газовыми пластами.The invention relates to the oil and gas industry and can be used in the construction of wells to improve their quality and reduce gas losses in annular space during the development of gas, oil fields with overlying gas reservoirs.
Опыт строительства газовых скважин на сеноманские отложения севера Тюменской области предусматривает следующую конструкция скважин:Experience in the construction of gas wells on the Cenomanian deposits of the north of the Tyumen region provides for the following well design:
кондуктор диаметром 299 мм спускают на глубину 550 м и цементируют с подъемом цементного раствора до устья;a conductor with a diameter of 299 mm is lowered to a depth of 550 m and cemented with the rise of cement to the mouth;
эксплуатационную колонну диаметром 168 мм спускают на глубину до 1400 метров и цементируют с подъемом цемента до устья.production casing with a diameter of 168 mm is lowered to a depth of 1400 meters and cemented with the rise of cement to the mouth.
Для обеспечения выхода цемента на устье при цементировании обсадных колонн в интервале от устья до глубины на 200 м выше продуктивного пласта применяют такие облегчающие добавки к цементному раствору, как вспученный вермикулит, а в последнее время - микросферы стеклянные.To provide cement exit at the mouth during cementing of casing strings in the interval from the mouth to a depth of 200 m above the reservoir, such lightening additives to the cement mortar as expanded vermiculite, and more recently, glass microspheres, are used.
При невыходе цементного раствора на устье при цементировании предусматривают встречное цементирование обсадных колонн с устья.If the cement slurry does not reach the mouth during cementing, counter-cementing of the casing strings from the mouth is provided.
Однако при строительстве скважин по указанной технологии, например, на Заполярном ГНКМ при испытании межколонного пространства скважины на герметичность согласно правилам безопасности в НГП п.2.10.6 на 106 кг/см2 давление испытания за 30 мин снижается до 40-50 кг/см2 и даже до 10 кг/см2. Таким образом установлена негерметичность цементного кольца между колонной и кондуктором длиной 550 метров на всех испытанных скважинах.However, when constructing wells using the indicated technology, for example, at the Zapolyarnoye oil and gas condensate field, when testing the annulus of the well for tightness according to safety rules in the oil and gas production of clause 2.10.6 at 106 kg / cm 2, the test pressure decreases to 40-50 kg / cm 2 in 30 minutes and even up to 10 kg / cm 2 . Thus, the leakage of the cement ring between the string and the conductor 550 meters long was established in all tested wells.
После ввода скважин на газовых месторождениях севера Тюменской области в промышленную разработку выявлены межколонные газопроявления и грифоны на устье более чем в 50% эксплуатационных скважин. По результатам специальных промысловых исследований межколонного пространства, гидродинамических и геофизических исследований в скважинах выявлены пропуски газа по резьбовым соединениям обсадных колонн скважин и по цементному кольцу зацементированных до устья кондукторов и обсадных колонн скважин. Зафиксированы также перетоки газа по цементному кольцу и скопления газа между кондуктором и обсадной колонной. Установлено, что газ поступает за зацементированную обсадную колонну и мигрирует вверх по цементному кольцу из продуктивного пласта в проницаемые пропластки верхней части разреза скважины, образуя техногенные скопления газа. При достижении газа до устья по цементному кольцу наблюдаются межколонные газопроявления и грифоны на устье скважин.After putting wells in gas fields in the north of the Tyumen region into commercial development, intercolumn gas manifestations and griffins at the mouth of more than 50% of production wells were revealed. According to the results of special field studies of the annulus, hydrodynamic and geophysical studies in the wells, gas leakages were detected through the threaded joints of the casing strings of the wells and along the cement ring cemented to the mouth of the conductors and casing strings of the wells. Gas flows along the cement ring and gas accumulations between the conductor and the casing were also recorded. It was established that the gas enters behind the cemented casing and migrates up the cement ring from the reservoir into the permeable layers of the upper part of the well section, forming technogenic gas accumulations. When gas reaches the mouth along the cement ring, intercolumn gas manifestations and griffins at the wellhead are observed.
Следует отметить, что при опрессовке цементного кольца кондуктора согласно правилам безопасности в НГП п.2.10.4 после разбуривания цементного стакана и углубления в породы на 1-3 метра под его башмаком отмечается падение давления опрессовки с 15 до 2-9 кг/см. Давление опрессовки согласно правилам безопасности в НГП п.2.10.4 определяется необходимостью обеспечения герметичности под башмаком колонны при закрытии устья скважины во время открытого фонтанирования. Давление газа под башмаком кондуктора составит более 120 кг/см, а давление опрессовки должно составить: 120-1,20×0,98×550 м=55 кг/см2 It should be noted that during pressure testing of the conductor’s cement ring in accordance with the safety rules in NGP p. 2.10.4 after drilling the cement cup and deepening into the rocks by 1-3 meters under its shoe, the pressure drop drops from 15 to 2-9 kg / cm. The pressure of the crimping according to the safety rules in NGP p. 2.10.4 is determined by the need to ensure tightness under the shoe of the column when closing the wellhead during open flowing. The gas pressure under the shoe of the conductor will be more than 120 kg / cm, and the pressure of the pressure should be: 120-1.20 × 0.98 × 550 m = 55 kg / cm 2
Таким образом, газ из пласта мигрирует по негерметичному цементному кольцу, насыщает проницаемые пропластки пород под башмаком кондуктора и проявляется на устье в виде межколонных газопроявлений и грифонов за кондуктором. Сколько газа мигрирует по негерметичному цементному кольцу, оценить практически невозможно. Однако на всех фоновых замерах температуры по стволу скважины, произведенных после длительного простоя освоенных скважин в ожидании окончания строительства УКПГ, отмечается снижение Т° ствола скважины от забоя до глубины 800-1000 м относительно геотермического градиента Земли на 4-6°, выше по разрезу разница Т° начинает уменьшаться и в интервале башмака кондуктора выравнивается. Это происходит вследствие дроссель-эффекта снижения Т° мигрирующего по негерметичному цементному кольцу газа до 800-1000 метров. Выше газ начинает частично мигрировать во вмещающие породы и Т° скважины постепенно выравнивается с прямой геотермического градиента Земли.Thus, gas from the formation migrates along an unpressurized cement ring, saturates permeable rock layers under the conductor shoe, and appears at the mouth in the form of intercolumn gas manifestations and griffins behind the conductor. How much gas migrates along the leaky cement ring is almost impossible to estimate. However, in all background measurements of temperature along the well’s bore, taken after prolonged shutdown of the completed wells in anticipation of completion of the gas treatment facility, there is a decrease in T ° of the wellbore from the bottom to a depth of 800-1000 m relative to the Earth’s geothermal gradient by 4-6 °, the difference is higher in the section T ° begins to decrease and in the interval of the shoe of the conductor is leveled. This is due to the throttle effect of reducing T ° of the gas migrating along the leaky cement ring to 800-1000 meters. Above, the gas begins to partially migrate to the host rocks and T ° wells are gradually aligned with the direct geothermal gradient of the Earth.
Известен способ предупреждения миграции газа по заколонному пространству нефтяных и газовых скважин, включающий крепление обсадных колонн цементированием в условиях вечномерзлых пород (см., например, патент РФ № 2109909, 27.04.1998).A known method of preventing gas migration through the annular space of oil and gas wells, including mounting casing strings by cementing in permafrost conditions (see, for example, RF patent No. 2109909, 04/27/1998).
Недостатком известного способа является низкая эффективность предупреждения миграции газа.The disadvantage of this method is the low efficiency of preventing gas migration.
На многих газовых и газоконденсатных месторождениях мира выявлены скважины с межколонными газопроявлениями, грифонами, заколонными перетоками. Скважины с зацементированными обсадными колоннами до устья в осевом направлении являются жестко связанными цементным камнем с породами вскрытого ими разреза, регулярно повторяющимися выступами муфт обсадной колонны, жестко вмонтированными в цементный камень, и неравномерный по диаметру пробуренный наклонно-направленный ствол скважины, а цементный камень не создает гидростатического давления.In many gas and gas condensate fields of the world, wells with intercolumn gas manifestations, griffins, casing flows have been identified. Boreholes with cemented casing up to the mouth in the axial direction are rigidly connected cement stone with rocks of the section opened by them, regularly repeated protrusions of the casing couplings rigidly mounted in the cement stone, and a drilled directional borehole uneven in diameter, and the cement stone does not create hydrostatic pressure.
Газ может проникать из пласта в цементное кольцо за обсадной колонной и мигрировать в нем только при условии превышения давления в газоносном пласте над давлением за колонной, которое может быть только гидростатическим, и свободного пространства для миграции газа. Гидростатическое давление за обсадной колонной может быть создано только столбом жидкости или текучего вещества, но не камня. Миграция газа начинается при ОЗЦ в результате уменьшения гидростатического давления, создаваемого столбом цементного раствора при его затвердевании. Градиент гидростатического давления уменьшается сначала до давления создаваемого жидкостью затворения цемента и становится равным нулю по окончании схватывания цемента, поскольку цементный камень не имеет текучести. А лабораторные исследования показали, что цементный камень имеет меньший объем, чем исходный объем цементного раствора при закачке в скважину в среднем на 6% для различных типов цементных растворов, включая облегченные. В процессе ОЗЦ в цементном камне образуются каналы за счет всплывания газа при снижающемся гидростатическом давлении твердеющего цементного раствора, образуются трещины в результате водоотдачи и объемной усадки раствора. Некачественное удаление глинистой корки, которая как бы усыхает из-за ухода воды на формирование цементного камня, образует незаполненное кольцевое пространство, обладающее проницаемостью нескольких Дарси. Еще до завершения ОЗЦ газ из продуктивного пласта начинает мигрировать по неполностью сформированному цементному кольцу, образуя каналы к проницаемым пластам и вверх до образования межколонных и заколонных газопроявлений. Растрескивается и разрушается цементный камень в результате испытания обсадных колонн скважин на герметичность избыточным давлением согласно существующим РД, которая осуществляется после ОЗЦ.Gas can penetrate from the formation into the cement ring behind the casing and migrate in it only if the pressure in the gas-bearing formation exceeds the pressure behind the column, which can only be hydrostatic, and there is free space for gas migration. Hydrostatic pressure behind the casing can only be created by a column of liquid or fluid, but not stone. Gas migration begins with OZC as a result of a decrease in the hydrostatic pressure created by the column of cement mortar when it hardens. The gradient of hydrostatic pressure decreases first to the pressure created by the fluid mixing cement and becomes equal to zero at the end of the setting of cement, since the cement stone has no fluidity. And laboratory studies have shown that cement stone has a smaller volume than the initial volume of cement mortar when injected into the well by an average of 6% for various types of cement mortars, including lightweight ones. In the OZC process, channels are formed in the cement stone due to the emergence of gas with decreasing hydrostatic pressure of the hardening cement, cracks form as a result of water loss and volumetric shrinkage of the solution. Poor removal of the clay crust, which, as it were, dries out due to water leaving to form a cement stone, forms an unfilled annular space with a permeability of several Darcy. Even before the completion of the WLC, gas from the reservoir begins to migrate along the incompletely formed cement ring, forming channels to the permeable layers and up to the formation of annular and annular gas manifestations. The cement stone cracks and collapses as a result of testing the casing of the wells for leaks by overpressure according to the existing RD, which is carried out after the OZZ.
Кроме того, по данным петрофизических исследований образцов цементного камня, выполненного ООО “Геомен” ОАО “Пермнефтегеофизика”, приготовленного с применением облегчающих добавок-микросфер стеклянных, последний обладает пористостью около 40% и проницаемостью 1 фм2. Цементный камень, облегченный вспученным вермикулитом, обладает пористостью около 50% и проницаемостью около 5 фм2.In addition, according to petrophysical studies of cement stone samples performed by Geomen LLC Permneftegeofizika OJSC prepared using lightweight glass microspheres, the latter has a porosity of about 40% and a permeability of 1 fm 2 . Cement stone, lightened with expanded vermiculite, has a porosity of about 50% and a permeability of about 5 fm 2 .
Таким образом, миграция газа из продуктивного пласта за обсадную колонну скважины, образование техногенных скоплений газа, межколонных газопроявлений и грифонов на устье скважины неизбежны при цементировании обсадных колонн до устья с облегченными растворами и встречным цементированием.Thus, the migration of gas from the reservoir beyond the casing of the well, the formation of technogenic accumulations of gas, intercolumn gas and griffins at the wellhead are inevitable when cementing the casing to the wellhead with lightweight solutions and cross-cementing.
Техническим результатом изобретения является повышение эффективности способа.The technical result of the invention is to increase the efficiency of the method.
Необходимый технический результат достигается тем, что способ предупреждения миграции газа по заколонному пространству нефтяных и газовых скважин, а также последующих межколонных газопроявлений и грифонов газа на их устье включает крепление обсадных колонн цементированием с подъемом цементного раствора нормальной плотности на высоту до 50 метров от кровли газового пласта для жесткого закрепления низа колонны в интервале продуктивного пласта, а выше цементного кольца заколонное пространство скважины заполняют стабильным глинистым раствором до устья скважины с удельным весом, создающим гидростатическое давление над цементным кольцом выше пластового и не теряющим свойств создавать и удерживать гидростатическое давление выше давления газа в продуктивном пласте и в проницаемых вышележащих пропластках за весь период эксплуатации скважины, при этом глинистый раствор готовят на буровой перед закачкой его в скважину на основе отработанного глинистого раствора со шламом с добавкой к нему порошкообразного полиакриламида в количестве 0,5-1% для перевода глинистого раствора в вязкоупругое состояние на весь период эксплуатации скважины в условиях Заполярья, интервал скважины в многолетнемерзлых породах заполняют незамерзающим раствором с устья скважины с последующим контролем в заколонном пространстве уровня незамерзающего раствора, при снижении которого производят подкачку незамерзающего раствора соответствующей плотности для обеспечения гидростатического давления в заколонном пространстве выше пластового над цементным кольцом.The required technical result is achieved by the fact that the method of preventing gas migration through the annular space of oil and gas wells, as well as subsequent intercolumn gas manifestations and gas griffins at their mouths, includes cementing casing strings with normal density cement slurry up to a height of 50 meters from the roof of the gas reservoir for rigid fixing of the bottom of the column in the interval of the reservoir, and above the cement ring, the annulus of the well is filled with stable clay p solution to the wellhead with a specific gravity that creates hydrostatic pressure above the cement ring above the reservoir and does not lose its properties to create and hold hydrostatic pressure above the gas pressure in the reservoir and in permeable overlying layers for the entire period of operation of the well, while the mud is prepared at the drilling pumping it into a well based on a spent clay solution with sludge with the addition of powdered polyacrylamide in an amount of 0.5-1% to transfer a clay solution and in the viscoelastic state for the entire period of operation of the well in the conditions of the Arctic, the interval of the perennially frozen rocks is filled with an ice-free solution from the wellhead with subsequent control in the annular space of the level of an antifreeze solution, with a decrease in which non-freezing solution of the appropriate density is pumped to provide hydrostatic pressure in the annulus above the reservoir over the cement ring.
Эта технология позволит качественно изолировать не только газоносные пласты и уменьшить вероятность возникновения межколонных газопроявлений с грифонами на скважинах, но и демпфировать воздействие на колонны как природных и техногенных деформационных процессов, так и температурных изменений и для условий многолетнемерзлых пород с характерным для них обратным промерзанием. Эта технология позволит снизить расход цемента на строительство скважины и избавиться от отработанных глинистых растворов, которые накапливаются и захороняются в теле отсыпки кустовых площадок после строительства скважин, создавая дополнительные сложности при эксплуатации. Станет возможным проводить ремонтные работы по замене негерметичных обсадных труб на новые и надежно ликвидировать скважины, предварительно извлекая незацементированные обсадные трубы, заполняя горную выработку смесями на основе природных материалов.This technology will make it possible to qualitatively isolate not only gas-bearing formations and reduce the likelihood of intercolumn gas occurrences with griffins in the wells, but also to dampen the effect on the columns of both natural and man-made deformation processes, and temperature changes and for permafrost with their characteristic reverse frost penetration. This technology will allow to reduce cement consumption for well construction and to get rid of spent clay solutions that accumulate and are buried in the body of dumping of well sites after well construction, creating additional difficulties during operation. It will become possible to carry out repair work on replacing leaky casing pipes with new ones and reliably eliminate wells by first removing uncemented casing pipes and filling the mine with mixtures based on natural materials.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002128957/03A RU2235858C2 (en) | 2002-10-29 | 2002-10-29 | Method for preventing gas migration along behind-column space of oil and gas wells, as well as following intercolumn gas manifestations and gas springs on their mouths |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002128957/03A RU2235858C2 (en) | 2002-10-29 | 2002-10-29 | Method for preventing gas migration along behind-column space of oil and gas wells, as well as following intercolumn gas manifestations and gas springs on their mouths |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2002128957A RU2002128957A (en) | 2004-04-27 |
RU2235858C2 true RU2235858C2 (en) | 2004-09-10 |
Family
ID=33433112
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002128957/03A RU2235858C2 (en) | 2002-10-29 | 2002-10-29 | Method for preventing gas migration along behind-column space of oil and gas wells, as well as following intercolumn gas manifestations and gas springs on their mouths |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2235858C2 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2493354C2 (en) * | 2011-12-23 | 2013-09-20 | Открытое акционерное общество "Азимут" | Method for prevention of casing gas, oil and water inflows in oil and gas wells |
RU2550116C1 (en) * | 2014-05-23 | 2015-05-10 | Наталья Владимировна Самсоненко | Method for eliminating behind-casing flows and inter-casing pressure in oil and gas wells |
RU2620674C1 (en) * | 2016-04-19 | 2017-05-29 | Закрытое акционерное общество "УралНИПИнефть" | Viscoelastic structure for isolation of the interstruction space of wells |
CN107401403A (en) * | 2017-09-06 | 2017-11-28 | 重庆科技学院 | The hermetic seal of shale gas well multistage fracturing cement sheath completely visual evaluating apparatus and method |
RU2662830C1 (en) * | 2017-08-08 | 2018-07-31 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром проектирование" | Method of fastening the well with leader in the section of permafrost with high ice content |
-
2002
- 2002-10-29 RU RU2002128957/03A patent/RU2235858C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
МЕДВЕДСКИЙ Р.И. Строительство и эксплуатация скважин нефть и газ в вечномерзлых породах. - М.: Недра, 1987, с. 140-166. * |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2493354C2 (en) * | 2011-12-23 | 2013-09-20 | Открытое акционерное общество "Азимут" | Method for prevention of casing gas, oil and water inflows in oil and gas wells |
RU2550116C1 (en) * | 2014-05-23 | 2015-05-10 | Наталья Владимировна Самсоненко | Method for eliminating behind-casing flows and inter-casing pressure in oil and gas wells |
RU2620674C1 (en) * | 2016-04-19 | 2017-05-29 | Закрытое акционерное общество "УралНИПИнефть" | Viscoelastic structure for isolation of the interstruction space of wells |
RU2662830C1 (en) * | 2017-08-08 | 2018-07-31 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром проектирование" | Method of fastening the well with leader in the section of permafrost with high ice content |
CN107401403A (en) * | 2017-09-06 | 2017-11-28 | 重庆科技学院 | The hermetic seal of shale gas well multistage fracturing cement sheath completely visual evaluating apparatus and method |
CN107401403B (en) * | 2017-09-06 | 2023-10-10 | 重庆科技学院 | Shale gas well multistage fracturing cement ring airtight complete visual evaluation device and method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20050152432A1 (en) | Method and apparatus for testing cement slurries | |
CN105298463A (en) | Completion method for natural-gas-hydrate large-borehole and multi-branch-radial-horizontal-borehole well | |
CN111365002B (en) | Ground pre-grouting method for small-section high wellbore in complex stratum | |
CN110107351B (en) | Method for transferring and storing mine water | |
CN103835651A (en) | Single-hole directional drilling local grouting raise boring technology | |
CN108915635A (en) | Method for preventing gas channeling after cementing of high-pressure gas well tail pipe | |
CA2970650A1 (en) | Establishing control of oil and gas producing well bore through application of self-degrading particulates | |
CN110886594B (en) | Method for exploiting coal bed gas | |
RU2320849C2 (en) | Well construction and operation method | |
CN107575159A (en) | Heat-exchange tube mounting process in a kind of geothermal well well | |
RU2235858C2 (en) | Method for preventing gas migration along behind-column space of oil and gas wells, as well as following intercolumn gas manifestations and gas springs on their mouths | |
Miao et al. | Development status and prospect of staged fracturing technology in horizontal wells | |
US20140262256A1 (en) | Method and apparatus for stimulating a geothermal well | |
RU2427703C1 (en) | Procedure for construction of wells of multi-pay oil field | |
RU2576416C1 (en) | Method to fix process wells of underground storages of gaseous and liquid hydrocarbons (versions) | |
RU2352754C1 (en) | Method of repairing wells of underground reservoirs | |
CN114991774A (en) | Ground subsection descending type grouting method for crushed andesite basalt stratum | |
RU2140536C1 (en) | Method of determination of formation pressure in course of drilling | |
CN115637958B (en) | Platform horizontal well batch exploitation method | |
RU2121559C1 (en) | Method of performing repair jobs in development well | |
RU2175711C1 (en) | Process of attachment of casing strings in well | |
RU2819860C1 (en) | Method for waterproofing annular space of process wells | |
RU2234593C2 (en) | Method of productive stratum isolation during cementing casing pipe | |
CN117967265B (en) | Carbonate reservoir acidizing fracturing method and application thereof | |
RU2235854C1 (en) | Method for construction of well for multibed oil deposit |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20091030 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20111010 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20141030 |