SU771325A1

SU771325A1 - Способ опрессовки обсадных колонн

Info

Publication number: SU771325A1
Application number: SU762092527A
Authority: SU
Inventors: Борис Иванович Кирпиченко; Юлий Андреевич Гуторов; Анатолий Федорович Косолапов
Priority date: 1976-12-20
Filing date: 1976-12-20
Publication date: 1980-10-15

Description

(54) СПОСОБ ОПРЕССОВКИ ОБСАДНЫХ КОЛОНН

f

Изобретение относитс к области .бурени и геофизических исследований нефт ных и Газовых скважин и направлено на повышение эффективности работ по заканчиванию скважин.

Известен способ опрессовки обсадных колонн, включающий повышение гидравлического давлени в обсгщной колонне до определенной величины 1 .

Однако гидравлическа опрессовка по данному способу вызывает существенные по величине радиальные деформации обсадных колонн, привод щие в некоторых случа х к нарушени м сплошности цементного кольца и ослаблению контактов его с колонной . Это может вл тьс одной из причин обводнений скважин при освоении или в период пробной эксплуатации .

Известен способ опрессовки обсадных колонн в нефт ных и газовых скважинах, включающий повышение гидравлического давлени в обсадной колонне после ожидани затвердени цемента (ОЗЦ) и последующий сброс его 2.

Так как при определенных услови х в сквгикине возможен контакт цементного кольца с колонной через тонкий слой (пленку) жидкости, то при опрессовке обсадной колонны цементное кольцо может испытывать значительные гидравлические нагрузки динамического характера со стороны колонны через жидкостный слой в кольцевом зазоре между колонной и цементным кольцом. Эти нагрузки нахоto д тс в тесной св зи со скоростью опрессовки, фильтрационными и реологическими свойствами цемента. В результате, степень напр женности цементного кольца будет определ тьс перепадом гидравлического давлени на его толщине, завис щим от скорости повышени или сброса опрессовочного давлени .

Случай пр мого контакта цементного кольца с колонной и через рыхлую глинистую корку со стенкой скважины наиболее опасен, так как радиальные деформации цементного кольца будут близки к упругим радиальным деформгщи м колонны, возникающим при ее рпрессовке.

При йтом возникает опасность по влени значительных остаточных деформаций цементного кольца и его 30 разрушени .

Цель изобретени - y 4eны Ieниe остаточных деформаций цементного кольца и предотвращение его разрывных нарушений.

Цель достигаетс тем, что повышение гидравлического давлени в колонне и последующий сброс его про; извод т ступенчато, причем величину каждой ступени поддерживают в соответствии с соотнс иением

,Л,0,25б„|ь и4

ft:

.

где лР - величина ступени опрессог вочного давлени , кгс/см1

$„ предел прочности цемента на раст жение,,. кгс/сМ1 динамические модули Юнга

Е,

и V материала колонны и цемента;

ч.наружные диаметры обсадной колонны и цементного кольца, см;

чк 6

толщина колрнны и цементного кольца, см, причем каждую последующую ступень давлени задгиот после окончани релаксаций , возникающих в цементном кольце напр жений, дл чего непрерывно производ т измерение амплитуд продольных волн по колонне, а врем окончани релаксации определ ют по моменту стабилизации амплитуд на предыдущей ступени.

На чертеже показана схема быбора- и контрол оптимального режима опрессовки обсадных колонн,

В основу предлагаемого способа опрессовки положено представление о механизме передачи нагрузки на цементное кольцо со стороны колонны учитывающее реологические и фильтрационные свойства цемента при наличии и в случа х отсутстви пр мого контакта цемента с колонной или со стенкой скважины.

Деформаци цементного кольца при опрессовке колонны, превышакада по величине упругую почти на пор док, возможна без его разрушени лишь за счет в зкопластической деформации (ползучести) цемента. Скорость этих неупругих деформаций и обуславливает , в основном, скорость релаксации опасных напр жений в цементном кольце. При этом, чтобы устранить остаточные деформации цементного кольца, необходиг, чтобы скорость изменени опрессовочного давлени в колонне равн лась (либо была меньше) скорости релаксации опасных напр жений в цементном кольце .

Сущность предлагаемого способа заключаетс в том, что повышение и сброс опрессовочного давлени про извод т ступенчато, на величину, пр которой радиальные деформации колонны не превышают предельных деформаций цементного кольца.

Каждую следующую ступень давлени задают не ранее, чем релаксировало напр жение в цементном колыце от предыдущей ступени. Контроль процесса релаксации напр жений в цементном кольце осуществл етс с помощью акустического цементомера по гимплитудам продольных волн А по колонне, измен ющихс при повышении или сбросе давлени внутри колонны , а врем релаксации на каждой ступени определ етс временем стабилизации этих амплитуд, т.е. временем уменьшени градиента л А./л t до нул .

Известно, что величина амплитуд А определ етс в основном (при неизменности остальных условий: плотность и т.п.) плотностью контакта цемента с колонной,.завис щей, в свою очередь, от напр женного состо ни последнего. Процесс релаксации напр жений сопровождаетс изменением (уменьшением) напр женного состо ни цементного камн во времени , что непосредственно отражаетс на величине амплитуд акустического сигнала по колонне - А . в результате, средн оптимальна скорость опрессовки колонны определ етс отношением необходимого опрессовочного давлени .к суммарному времени выдержек ( релаксации) на всех ступен х повышени или сброса давлени .

Рекомендуема последовательность операций при осуществлении способа:

-цементомер АКЦ устанавливают в наиболее интересуемом интервале (обычно против перемычки между водоносным и продуктивным пластом);

-устье скважины уплотн ют стандартным сальником;

-повышают гидравлическое давление внутри обсадной колонны на величину допустимой ступени йР и наблюдают за прессом изменени ам5 плитудпродольных волн по колонне А во времени;

-определ ют врем релаксации напр жений Б цементном кольце по стабилизации амплитуд АИ и повышают давление йа следуйхдую ступень и т.д. до достижени заданного давлени опрессовки;

-вьщерживают это давление в течение установленного времени (обычно 30 мин);.

-сброс давлени производ т, сохран также на каждой ступени времена вьщержек (релаксаций), установленные в процессе его подъема.

Следует отметить, что времена релаксации при повышении и сбросе давлени из-за неполной симметрии этих процессов могут быть различными.

Таким образом, при использовании способа уменьшгиотс динамические нагрузки на цементное кольцо, и опрв«

Claims

Формула изобретения

Способ опрессовки обсадных колонн в нефтяных и газовых скважинах, основанный на временном повышении гидравлического давления в обсадной колонне после ОЗЦ, отличающийся тем, что, с целью уменьшения остаточных деформаций цементного кольца и предотвращения разрывных нарушений его, повышение гидравлического давления в колонне и последующий сброс его производят ступенями, причем, величину каждой ступени поддерживают в соответствии с соотношением:

где аР_к - величина ступени опрессовочного давления, кгс/см^

6 - предел прочности цемента ^р на растяжение кгс/см;

и Е_чк~ динамические модули Юнга материала кольца и цемента;

_ и 0ЦД- наружные диаметры обсад⁵ ной колонны и цементного кольца, см;

6_К и б_Ч1( - толщина колонны и цементного кольца, см, а каждую последующую ступень давления задают после окончания релаксаций, возникающих в цементном кольце напряжений, для чего непрерывно производят измерение амплитуд продольных волн по колонне, а вре15 мя окончания релаксации определяют по моменту стабилизации амплитуд на предыдущей ступени.