RU2345212C1 - Casting method of cementing - Google Patents

Casting method of cementing Download PDF

Info

Publication number
RU2345212C1
RU2345212C1 RU2007120957/03A RU2007120957A RU2345212C1 RU 2345212 C1 RU2345212 C1 RU 2345212C1 RU 2007120957/03 A RU2007120957/03 A RU 2007120957/03A RU 2007120957 A RU2007120957 A RU 2007120957A RU 2345212 C1 RU2345212 C1 RU 2345212C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cement slurry
stage
well
cementing
cement
Prior art date
Application number
RU2007120957/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Михайлович Гребенщиков (RU)
Владимир Михайлович Гребенщиков
Михаил Владимирович Двойников (RU)
Михаил Владимирович Двойников
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет"
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 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет"
Priority to RU2007120957/03A priority Critical patent/RU2345212C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2345212C1 publication Critical patent/RU2345212C1/en

Links

Images

Landscapes

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

Abstract

FIELD: oil and gas industry.
SUBSTANCE: casting method of cementing consists in gasified cement injection in casing pipe, two-stage squeezing into hole clearance considering gasified cement degassing while it is activated in borehole cavity, as well as considering gasified cement compressibility in thermobaric borehole environment. Improved gasified cement-bond in borehole is ensured by defect breakdown at the first stage of structure formation (activation) of gasified cement suspension owing to staged squeezing of gasified cement considering its stability.
EFFECT: improved gasified cement-bond in borehole.
3 dwg

Description

Изобретение относится к строительству нефтяных, газовых и разведочных скважин, в частности, к способам их цементирования газированными тампонажными растворами.The invention relates to the construction of oil, gas and exploratory wells, in particular, to methods for cementing them with carbonated grouting mortars.

Известен способ цементирования обсадных колонн [а.с. 1723308 SU, МПК5 Е21В 33/14, опубл. 30.03.92], заключающийся в повышении надежности технологического процесса путем обеспечения ступенчатого снятия гидростатического давления столба жидкости за обсадной колонной. В период ожидания затвердевания цемента поддерживают гидравлическую связь через забой затрубного и трубного пространств между собой, а высоту столба очередной части тампонажного раствора ограничивают допустимым внешним давлением на обсадную колонну.A known method of cementing casing strings [and.with. 1723308 SU, IPC 5 Е21В 33/14, publ. 03/30/92], which consists in increasing the reliability of the process by providing stepwise removal of the hydrostatic pressure of the liquid column behind the casing. In the waiting period for cement hardening, hydraulic communication is maintained through the bottom of the annular and pipe spaces with each other, and the column height of the next part of the grout is limited by the permissible external pressure on the casing.

Известен способ цементирования обсадных колонн [а.с. 1454953 SU, МПК4 Е21В 33/14, опубл. 30.01.89], заключающийся в том, что с целью снижения интенсивности поглощения цементного раствора поглощающими пластами закачивание буферной жидкости и цементного раствора осуществляют с противодавлением на устье скважины, не меньшим давления поглощения пластов, но меньшим давления их гидроразрыва, а во время продавки цементного раствора противодавление на устье сбрасывают в соответствии с темпом роста давления продавливания.A known method of cementing casing strings [and.with. 1454953 SU, IPC 4 Е21В 33/14, publ. 01/30/89], which consists in the fact that in order to reduce the intensity of absorption of the cement mortar by the absorbing formations, the injection of the buffer fluid and the cement slurry is carried out with a back pressure at the wellhead that is not less than the formation absorption pressure, but less than the hydraulic fracturing pressure, and during cement grouting counterpressure at the mouth is discharged in accordance with the rate of growth of the bursting pressure.

Известен способ цементирования обсадных колонн [а.с. 1707185 SU, МПК5 Е21В 33/14, опубл. 23.01.92], заключающийся в том, что с целью повышения качества цементирования за счет предотвращения дегазации и обеспечения подъема газированного цементного раствора до устья, в процессе продавливания и схватывания газированного цементного раствора на устье в затрубном пространстве скважины создают давление не менее 2 МПа.A known method of cementing casing strings [and.with. 1707185 SU, IPC 5 Е21В 33/14, publ. 01/23/92], which consists in the fact that in order to improve the quality of cementing by preventing degassing and ensuring that the carbonated cement slurry rises to the wellhead, a pressure of at least 2 MPa is created in the process of forcing and setting carbonated cement slurry at the wellhead.

Причинами, препятствующими достижению заявляемого технического результата указанных известных аналогов, является создание в затрубном пространстве избыточного давления, вызывающего поглощения в горизонтах с аномально низкими пластовыми давлениями. В процессе создания противодавления на устье скважины не менее 2 МПа и более в начальный период продавливания газированного раствора, возникают осложнения, связанные с низкой сжимаемостью пены (газированной композиции), что может привести к гидроразрыву, недоподъему до проектной высоты тампонажного раствора.The reasons that impede the achievement of the claimed technical result of these known analogues are the creation in the annular space of excessive pressure, causing absorption in horizons with abnormally low reservoir pressures. In the process of creating a back pressure at the wellhead of at least 2 MPa and more in the initial period of forcing a carbonated solution, there are complications associated with the low compressibility of the foam (carbonated composition), which can lead to hydraulic fracturing, under-rise to the design height of the cement slurry.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка способа цементирования скважины газированными тампонажными растворами.The problem to which the invention is directed is the development of a method for cementing a well with aerated cement slurries.

При осуществлении изобретения поставленная задача решается за счет достижения технического результата, который заключается в повышении качества цементирования скважины путем разрушения дефектной структуры на первой стадии структурообразования (активации) газированной тампонажной суспензии за счет поэтапного продавливания газированного тампонажного раствора с учетом его устойчивости.In the implementation of the invention, the task is solved by achieving a technical result, which consists in improving the quality of cementing by destroying a defective structure in the first stage of structure formation (activation) of aerated grouting slurry by stagewise forcing aerated grouting mortar taking into account its stability.

Указанный технический результат достигается в два этапа. На первом этапе осуществляется закачивание буферной жидкости, газированного тампонажного раствора и продавливание их до проектной высоты. На втором этапе осуществляется остановка процесса, на время первой фазы структурообразования газированного тампонажного раствора, и окончание процесса продавливания с учетом дегазации газированного тампонажного раствора в течение времени первой фазы структурообразования.The specified technical result is achieved in two stages. At the first stage, buffer fluid, aerated cement slurry are pumped and pressed to the design height. At the second stage, the process is stopped at the time of the first phase of structure formation of aerated cement slurry, and the end of the process of bursting, taking into account the degassing of aerated cement slurry during the time of the first phase of structure formation.

По И.Г.Гранковскому существует 4 стадии структурообразования. На первой стадии коллоидные частицы коагулируются, образуя пространственный каркас коагуляционной структуры, с покрытыми гидратными новообразованиями частицами клинкера. Контракция достигает максимальной величины, в результате структура малопрочна, что с развитием приводит к потере прочности. В этот момент целесообразно прикладывать механическое воздействие.According to I.G. Grankovsky, there are 4 stages of structure formation. At the first stage, colloidal particles coagulate, forming a spatial framework of the coagulation structure, with clinker particles covered with hydrated neoplasms. The contracture reaches its maximum value, as a result, the structure is weak, which with development leads to a loss of strength. At this point, it is advisable to apply mechanical action.

В свою очередь газированная тампонажная суспензия характеризуется устойчивостью, то есть временем существования («жизни») определенного ее объема. Исходя из этого, следует рассчитывать объем закачиваемого в скважину газированного тампонажного раствора V с учетом его устойчивости:In turn, aerated cement slurry is characterized by stability, that is, the lifetime ("life") of a certain volume of it. Based on this, the volume of aerated cement slurry V injected into the well should be calculated taking into account its stability:

Figure 00000001
Figure 00000001

где VI - объем газированной тампонажной суспензии на момент окончания первой фазы закачивания, м3;where V I is the volume of aerated cement slurry at the end of the first injection phase, m 3 ;

φ - устойчивость газированной тампонажной суспензии, %.φ is the stability of aerated cement slurry,%.

Устойчивость газированной тампонажной смеси определяется из следующего выражения (Тихомиров В.К. Пены. Теория и практика получения и разрушения. М.: Химия. 1983):The stability of aerated grouting mixture is determined from the following expression (Tikhomirov V.K. Pena. Theory and practice of production and destruction. M: Chemistry. 1983):

Figure 00000002
Figure 00000002

где VI и VII - объемы газированной суспензии на момент окончания первого этапа закачивания T1 (мин) и начало второго этапа закачивания Т2 (мин), соответствующего концу первой стадии структурообразования газированной тампонажной смеси.where V I and V II are the volumes of the carbonated suspension at the time of the end of the first injection stage T 1 (min) and the beginning of the second injection stage T 2 (min), corresponding to the end of the first stage of structure formation of the carbonated grouting mixture.

Начало второго этапа закачивания Т2, соответствующее концу первой стадии структурообразования газированной тампонажной смеси. Устойчивость газированной суспензии φ для этого времени определяется в лабораторных условиях с учетом термобарических условий на забое скважины.The beginning of the second stage of injection of T 2 , corresponding to the end of the first stage of structure formation of carbonated grouting mixture. The stability of the carbonated suspension φ for this time is determined in laboratory conditions, taking into account the thermobaric conditions at the bottom of the well.

Пример.Example.

Требуется вычислить объем V, необходимый для цементирования скважины с объемом цементируемого пространства VI=160 м3 газированным тампонажным раствором с устойчивостью φ=98%.It is required to calculate the volume V required for cementing a well with a volume of cemented space V I = 160 m 3 with aerated cement slurry with a stability of φ = 98%.

В результате вычислений по выражению (1) объем V газированного тампонажного раствора для цементирования скважины составит 163,2 м3.As a result of calculations by expression (1), the volume V of aerated cement slurry for cementing a well will be 163.2 m 3 .

Сущность изобретения заключается в том, что в процессе продавливания газированного тампонажного раствора в объеме, большем необходимого, на величину, обратную устойчивости, газированной тампонажной суспензии осуществляется остановка процесса продавливания на время:The essence of the invention lies in the fact that in the process of forcing a carbonated grouting mortar in a volume greater than necessary by an amount inverse to the stability of aerated grouting slurry, the process of forcing for a while is stopped:

Figure 00000003
Figure 00000003

где T1 - время окончания первого этапа, мин;where T 1 is the end time of the first stage, min;

Т2 - время первой стадии структурообразования газированного тампонажного раствора с учетом термобарических (скважинных) условий, мин.T 2 - time of the first stage of structure formation of aerated cement slurry taking into account thermobaric (well) conditions, min

То есть процесс продавливания газированной тампонажной суспензии сопровождается ее активацией непосредственно в цементируемой скважине.That is, the process of forcing a carbonated cement slurry is accompanied by its activation directly in the cemented well.

Способ включает в себя ряд технологических операций, связанных с активацией и подъемом газированной тампонажной суспензии до проектной отметки (продавливанием) после активации (первой стадии структурообразования).The method includes a number of technological operations associated with the activation and lifting of aerated cement slurry to the design level (punching) after activation (the first stage of structure formation).

Способ поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена схема распределения технологических жидкостей на окончание первого этапа T1 процесса цементирования скважины газированным тампонажным раствором. Цифрами обозначены: 1 - обсадная колонна, 2 - цементировочная пробка, 3 - «стоп-кольцо», 4 - башмак обсадной колонны, 5 - газированный тампонажный раствор, 6 - продавочная жидкость, 7 - проектная высота подъема газированного тампонажного раствора.The method is illustrated by drawings, where figure 1 shows the distribution of process fluids at the end of the first stage T 1 of the cementing process of the well with aerated cement slurry. The numbers indicate: 1 - casing string, 2 - cementing plug, 3 - “stop ring”, 4 - casing shoe, 5 - carbonated grouting fluid, 6 - squeezing fluid, 7 - design elevation height of carbonated grouting grout.

На фиг.2 представлена схема распределения уровней газированного тампонажного раствора, продавочной и буферной жидкостей в обсадной колонне и затрубном пространстве на период времени, соответствующий Т2. Цифрами обозначены: 1 - обсадная колонна, 2 - цементировочная пробка, 3 - «стоп-кольцо», 4 - башмак обсадной колонны, 5 - газированный тампонажный раствор, 6 - продавочная жидкость, 7 - проектная высота подъема газированного тампонажного раствора, 8 - уровень газированного тампонажного раствора на момент времени Т2.Figure 2 presents a diagram of the distribution of levels of carbonated grout, squeezing and buffer fluids in the casing and annulus for a period of time corresponding to T 2 . The numbers indicate: 1 - casing string, 2 - cementing plug, 3 - “stop ring”, 4 - casing shoe, 5 - carbonated grouting fluid, 6 - squeezing fluid, 7 - design height of carbonated grouting mortar, 8 - level carbonated cement slurry at time T 2 .

На фиг.3 представлен процесс продавливания газированного тампонажного раствора до посадки цементировочной пробки на «стоп-кольцо». Цифрами обозначены: 1 - обсадная колонна, 2 - цементировочная пробка, 3 - «стоп-кольцо», 4 - башмак обсадной колонны, 5 - газированный тампонажный раствор, 6 - продавочная жидкость, 7 - проектная высота подъема газированного тампонажного раствора.Figure 3 presents the process of forcing aerated cement slurry before the cementing plug is placed on the "stop ring". The numbers indicate: 1 - casing string, 2 - cementing plug, 3 - “stop ring”, 4 - casing shoe, 5 - carbonated grout, 6 - squeeze fluid, 7 - design elevation height of carbonated grout.

Способ цементирования скважин осуществляют следующим образом. Первый этап: Первоначально в обсадную колонну 1 закачивают буферную жидкость, газированный тампонажный раствор 5, продавочную жидкость 6 и продавливают его в затрубное пространство до проектной высоты 7 (фиг.1). Объем газированного тампонажного раствора 5 определяют по выражению (1). Объем газированного тампонажного раствора 5, находящийся между цементировочной пробкой 2 и «стоп-кольцом» 3, определяют из условия кратности, сжимаемости с устойчивостью φ, которая зависит от вида применяемого поверхностно-активного вещества (ПАВ), а также дегазации (разрушения пены) за время Т2. В процессе продавливания цементировочная пробка 2 находится на некотором расстоянии до «стоп-кольца» 3.The method of cementing wells is as follows. The first stage: Initially, buffer fluid, carbonated grouting mortar 5, squeezing fluid 6 are pumped into the casing 1 and pressed into the annulus to the design height 7 (FIG. 1). The volume of carbonated grouting mortar 5 is determined by the expression (1). The volume of carbonated grouting mortar 5, located between the cementing plug 2 and the “stop ring” 3, is determined from the condition of multiplicity, compressibility with stability φ, which depends on the type of surfactant used, as well as degassing (foam destruction) for time T 2 . In the process of forcing, the cement plug 2 is at a certain distance from the “stop ring” 3.

Второй этап: Включает остановку процесса продавливания на время Т и возобновление продавливания спустя данный временной промежуток Т. Временной промежуток Т определяют по выражению (3) для каждой отдельной скважины с учетом влияния термобарических факторов и марки применяемого тампонажного портландцемента, например, либо экспериментальным путем, либо в лабораторных условиях, либо опытным путем.The second stage: It includes stopping the forcing process for a time T and resuming forcing after a given time interval T. The time interval T is determined by expression (3) for each individual well, taking into account the influence of thermobaric factors and the brand of grouting Portland cement, for example, either experimentally or in laboratory conditions or experimentally.

Применение предлагаемого способа позволяет повысить качество цементирования скважины газированным тампонажным раствором за счет активации газированного тампонажного раствора в скважине, способствующей увеличению прочности получаемого в результате твердения камня, и компенсировать эффект оседания пены в верхних интервалах.The application of the proposed method improves the quality of cementing a well with aerated cement slurry due to the activation of aerated cement slurry in the well, which increases the strength obtained by hardening the stone, and compensates for the effect of the sedimentation of foam in the upper intervals.

Claims (1)

Способ цементирования скважины, включающий закачивание буферной жидкости, газированного тампонажного раствора в обсадную колонну, продавливание газированного тампонажного раствора в затрубное пространство, отличающийся тем, что объем закачиваемого в скважину газированного тампонажного раствора V с учетом его устойчивости определяют из выражения:
Figure 00000004

где VI - объем газированной тампонажной суспензии на момент окончания первой фазы закачивания, м3;
φ - устойчивость газированной тампонажной суспензии, %,
а процесс продавливания осуществляют с учетом дегазации газированного тампонажного раствора во время его активации в скважине и с остановкой на время
T=T2-T1,
где T1 - время окончания первого этапа, мин;
Т2 - время первой стадии структурообразования газированного тампонажного раствора с учетом термобарических (скважинных) условий, мин.
A method of cementing a well, including pumping a buffer fluid, aerated cement slurry into the casing, forcing a carbonated grout into the annulus, characterized in that the volume of aerated cement slurry V injected into the well, taking into account its stability, is determined from the expression:
Figure 00000004

where V I is the volume of aerated cement slurry at the end of the first injection phase, m 3 ;
φ is the stability of aerated cement slurry,%,
and the process of punching is carried out taking into account the degassing of aerated cement slurry during its activation in the well and with a temporary stop
T = T 2 -T 1 ,
where T 1 is the end time of the first stage, min;
T 2 - time of the first stage of structure formation of aerated cement slurry taking into account thermobaric (well) conditions, min
RU2007120957/03A 2007-06-04 2007-06-04 Casting method of cementing RU2345212C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007120957/03A RU2345212C1 (en) 2007-06-04 2007-06-04 Casting method of cementing

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007120957/03A RU2345212C1 (en) 2007-06-04 2007-06-04 Casting method of cementing

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2345212C1 true RU2345212C1 (en) 2009-01-27

Family

ID=40544254

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007120957/03A RU2345212C1 (en) 2007-06-04 2007-06-04 Casting method of cementing

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2345212C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2580565C1 (en) * 2015-01-28 2016-04-10 Публичное акционерное общество "ГАЗПРОМ" (ПАО "ГАЗПРОМ") Well completion method
CN114517659A (en) * 2022-02-22 2022-05-20 中煤地生态环境科技有限公司 Method for grouting overlying strata abscission layer drill hole

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2580565C1 (en) * 2015-01-28 2016-04-10 Публичное акционерное общество "ГАЗПРОМ" (ПАО "ГАЗПРОМ") Well completion method
CN114517659A (en) * 2022-02-22 2022-05-20 中煤地生态环境科技有限公司 Method for grouting overlying strata abscission layer drill hole

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104564001B (en) The method of many cluster pressure breaks of horizontal well and many cluster perforating and fracturing tubing strings of implementation the method
CN106246188B (en) The system and method that the prevention coal mine shaft lining shaft deformation of stratum settlement compatibility of deformation is destroyed
CN104453913A (en) Vertical shaft working face ahead pre-grouting method
RU2460875C1 (en) Carbonate formation hydraulic fracturing method
RU2354803C1 (en) Method for well repair
RU2485306C1 (en) Method of hydraulic fracturing of well formation
RU2345212C1 (en) Casting method of cementing
CN206737855U (en) A kind of new well completion packer slips
US11773683B1 (en) Segmented grouting method for ramp drivage in aquifer
RU2610967C1 (en) Method of selective treatment of productive carbonate formation
RU2235852C1 (en) Method of cement bridge forming in well
RU2459072C1 (en) Method of hydraulic fracturing of low-permeable formation of injection well
RU2615188C1 (en) Well stage cementing method
RU2183724C2 (en) Method of recovery of bottom-hole formation zone of gas well
RU2681770C1 (en) Method of anchoring tubing in wells operated by sucker-rod pumping units
RU2519262C1 (en) Method of formation isolation with cement-silicate mud
RU2335618C2 (en) Method of cementing of wells
RU2431747C1 (en) Procedure for development of multi-pay oil deposit
CN107044270B (en) Coal mine leting speeper casing water-stopping method and sealing casing
RU2425957C1 (en) Isolation method of water influx to well
RU2361062C1 (en) Method of elimination of behind-casing flow in wells of small diametre
RU2323324C1 (en) Injection well repair method
RU2296209C1 (en) Method for isolation of formation water inflow in well
RU2707825C1 (en) Coal bed degassing intensification method
RU2562306C1 (en) Method of isolation of thief zone during well drilling

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090605

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20110210

QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE

Effective date: 20110510

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160605