Спосіб повторного цементування свердловин.
Винахід відноситься до нафтогазовидобувної промисловості, а саме до способів повторного цементування свердловин. У способі повторного цементування свердловин, що включає визначення питомої прийомистості об'єкта ізоляції, виділення свердловин з питомою прийомистістю менше 1,39 м 3 /(ч•МПа), приготування цементного розчину замішуванням цементу і закачування його в ці свердловини попередньо цементний розчин ділять на порції з різним фракційним складом частинок твердої фази шляхом його закачування в посередню ємність технологічної витримки його там у спокої і відкачування його з цієї ємності порціями послідовно зверху вниз виділені свердловини послідовно, починаючи з порції, що містить мінімальні фракції частинок. Технічний результат - підвищення ефективності способу шляхом зниження трудомісткості повторного цементування в умовах, коли питома прийомистість об'єкта ізоляції менше ніж 1,39 м 3 /(ч·МПа). 1 табл.
ОПИС ВИНАХОДУ ДО ПАТЕНТУ
Винахід відноситься до нафтогазовидобувної промисловості, зокрема способів повторного (виправного) цементування свердловин.
Відомий спосіб повторного цементування свердловин, що включає замішування цементу, закачування цементного розчину в свердловину і продавку його за колону обсадну [1].
Недолік цього способу полягає в тому, що щільність (а отже, і фракційний склад) цементного розчину, що закачується в свердловину, може змінюватися в широких межах, що негативно впливає на якість повторного цементування.
Відомий також спосіб повторного цементування свердловин, що включає визначення питомої прийомистості об'єкта ізоляції, при питомій прийомистості менше 1,39 м 3 /(ч•МПа) проводять роботи з її збільшення,замішування цементу і закачування його в свердловину [2].
Недолік прототипу полягає в тому, що роботи зі збільшення прийомистості об'єкта ізоляції (установка ванн із соляної, плавикової, оцтової кислоти) часто призводять до надмірного збільшення прийомистості та необхідності проведення заходів щодо її зниження. Трудомісткість робіт різко зростає.
Завдання полягає у підвищенні ефективності способу шляхом зниження трудомісткості повторного цементування в умовах, коли питома прийомистість об'єкта ізоляції менше 1,39 м 3 /(ч МПа).
Поставлене завдання вирішується тим, що в способі повторного цементування свердловин, що включає визначення питомої прийомистості об'єкта ізоляції, виділення свердловин з питомою прийомистістю об'єкта ізоляції менше 1,39 м 3 /(ч•МПа), приготування цементного розчину затвором цементу та закачування його в свердловину згідно винаходу, попередньо цементний розчин ділять на порції з різним фракційним складом твердої фази шляхом його закачування в посередню ємність, технологічної витримки його там у спокої і відкачування його з цієї ємності порціями послідовно зверху вниз у виділені свердловини, починаючи з порції, що містить мінімальні .
Відповідно до ГОСТ 1581-96 на ситі 008 за ГОСТ 6613 (розмір осередку 80 мкм) допускається залишок 12%. Отже, навіть абсолютно свіжий цемент має не менше 12% частинок розміром більше 0,08 мм, а частина порошку портландцементу, що просіяє, за фракційним складом неоднорідна (див. таблицю).
Отже, цементний розчин на основі в'язких мінеральних речовин є грубодисперсною системою. Враховуючи, що при задавлюванні цементного розчину частинки цементу проникають у щілину, розмір якої в 3-4 рази більший за розмір частинок, то можна стверджувати, що щілинирозкритістю менше 0,2-0,3 мм цементним розчином не ізолюються. Відбувається кольматація вхідної частини каналу, утворення пробок, що перешкоджають руху розчину.
На практиці, враховуючи, що цемент якийсь час зберігається на складі і в результаті погіршує свої властивості, розмір щілин, ізоляція яких цементним розчином не ефективна, набагато більше.
Так, в результаті аналізу промислового матеріалу встановлено, що найбільша успішність (більше 70%) при тампонуванні свердловин цементом без будь-яких добавок має місце, коли питома прийомистість об'єкта ізоляції (відношення об'єму води, що закачується в одиницю часу, до тиску нагнітання при перевірці свердловини на прийомистість) проведенням цементування під тиском дорівнює 1,39 м 3 /(год•МПа). Коли питома прийомистість менша від зазначеної величини, тобто коли розкритість щілин і каналів менше 0,2 мм, для підтримки високого рівня успішності ремонтно-ізоляційних робіт з'являється необхідність застосування запропонованого способу.
З теорії дисперсних систем у гравітаційному полі відомо, що швидкість осадження сферичних твердих частинок можна обчислити за формулою u = gd(ρ-ρo)/9•η, (1) де u - швидкість, м /с; g - прискорення сили тяжіння, м/с 2; d - діаметр частинок, м; ρ - щільність частинок, кг/м 3; ρo - щільність дисперсійного середовища, кг/м 3; η - в'язкість рідкої фази, Пас [3].
З формули (1) видно, між u і d є пряма залежність, тобто. можна написати: u2=d2•u1/d1, (2) де u1 - швидкість осадження частинок діаметром d1; u2 - швидкість осадження частинок діаметром d2.
Взявши, що швидкість осадження частинок цементу діаметром d1 = 5 мкм у звичайному цементному розчині становить u1 = 1 мкм/с [4] за формулою (2) для частинок діаметром d2 = 1 мм,швидкість осадження може становити u2 = 200 мкм/с. За 20 хв (1200 с) частка діаметром 1 мм подолає відстань 24 см.
Сутність винаходу полягає в тому, щоб зменшити частку великих частинок цементу в першій порції цементного розчину і тим самим уповільнити процес утворення арок на вході в дрібні щілини і канали, забезпечивши таким чином проникнення в них достатнього обсягу в'яжучого матеріалу, що дозволяє відмовитися від способів підвищення прийомистості об'єкта ізоляції, зменшити трудомісткість робіт.
Пропонований спосіб здійснюють наступним чином.
Визначають питому прийомистість об'єкта ізоляції. Якщо вона менша за 1,39 м 3 /(ч•МПа), здійснюють наступні операції.
За допомогою цементно-змішувальної машини СМН-20 і цементувального агрегату ЦА-320 готують цементний розчин і закачують його в ємність, що витримують у спокої від 10 до 60 хв в залежності від термінів його загусання. Потім цементний розчин ділять на порції з різним фракційним складом твердої фази і закачують послідовно в свердловину, починаючи з порції з мінімальним розміром частинок твердої фази. При цьому використовують один з наступних прийомів: - з посередницької ємності цементний розчин відбирають послідовно зверху вниз; - з посередницької ємності цементний розчин відбирають послідовно знизу вгору і тимчасово відкачують в інші ємності.
приклад. У свердловині на глибині 1800 м-код експлуатаційна колона має негерметичність. Визначаємо прийомистість місця негерметичності. Припустимо, вона дорівнює 150 м 3 /сут (6,3 м 3 /год) при тиску на гирлі 10 МПа. Розподіливши величину прийомистості на гирловий тиск, одержують питому прийомистість: 6,3: 10 = 0,63 м 3 /(ч•МПа). Як бачимо, величина питомої прийомистості менше 1,39 м 3 / (год МПа).Отже, доцільно застосувати запропонований спосіб повторного цементування.
За допомогою цементно-змішувальної машини СМН-20 і цементувального агрегату ЦА-320 готують цементний розчин в об'ємі 2 м 3 закачують його в посередню ємність, в якості якої використовують мірник цементувального агрегату. Цементний розчин дають спокій на 30 хв для осадження великих частинок цементу. Потім 1 м 3 нижньої частини цементного розчину, де концентрація великих частинок цементу підвищена, через донний клапан відкачують до другого мірника цементувального агрегату. Далі цементний розчин закачують у свердловину послідовно спочатку з першого мірника, а потім другого мірника. Продають продавку цементного розчину до глибини розташування місця негерметичності та задавку його в отвір обсадної колони. При цьому завдяки тому, що в першій порції цементного розчину переважають дрібні частинки, відбувається більш глибоке проникнення тампонажного матеріалу за колону обсадну і завдяки цьому ефективність повторного цементування підвищується.
Джерела інформації 1. Аміров А.Д., Овнатанов С.Т., Янін А.С. Капітальний ремонт нафтових та газових свердловин. М., Надра, 1975. С. 267-270.
2. Серенко І.А., Сидоров Н.А., Кошелєв А.Т. Повторне цементування під час будівництва та експлуатації свердловин. М., Надра, 1988. С. 116-118 – прототип.
3. Шантарін В.Д., Войтенко B.C. Фізикохімія дисперсних систем. -М., Надра, 1990. С. 179.
4. Булатов А. І., Данюшевський B.C. Тампонажні матеріали. М., Надра, 1987. С. 77.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
Спосіб повторного цементування свердловин, що включає визначення питомої прийомистості об'єкта ізоляції, виділення свердловин з питомою прийомистістю менше 1,39 м 3 /(ч МПа), приготуванняцементного розчину замішуванням цементу і закачування його в ці свердловини, який відрізняється тим, що попередньо цементний розчин ділять на порції з різним фракційним складом частинок твердої фази шляхом його закачування в зосереджувальну ємність технологічної витримки його там у спокої і відкачування його з цієї ємності порціями у виділені свердловини, починаючи з порції, що містить мінімальні фракції частинок.