[go: up one dir, main page]

RU2066735C1 - Method for well casing in flow rocks - Google Patents

Method for well casing in flow rocks Download PDF

Info

Publication number
RU2066735C1
RU2066735C1 RU93051185A RU93051185A RU2066735C1 RU 2066735 C1 RU2066735 C1 RU 2066735C1 RU 93051185 A RU93051185 A RU 93051185A RU 93051185 A RU93051185 A RU 93051185A RU 2066735 C1 RU2066735 C1 RU 2066735C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fluid
rocks
annulus
casing
casing string
Prior art date
Application number
RU93051185A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU93051185A (en
Inventor
Павел Серафимович Шмелев
Борис Петрович Губанов
Герман Аркадьевич Семенычев
Юрий Александрович Еремеев
Original Assignee
Нижневолжский научно-исследовательский институт геологии и геофизики
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 Нижневолжский научно-исследовательский институт геологии и геофизики filed Critical Нижневолжский научно-исследовательский институт геологии и геофизики
Priority to RU93051185A priority Critical patent/RU2066735C1/en
Publication of RU93051185A publication Critical patent/RU93051185A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2066735C1 publication Critical patent/RU2066735C1/en

Links

Images

Landscapes

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

Abstract

FIELD: casing of oil and gas wells within the interval of rocks prone to plastic deformation. SUBSTANCE: method for well casing in flow rocks includes running of casing string with cementing collar into well. Cementing collar is lowered to the depth of flow rock bottom and cement slurry is injected into the casing string-borehole annulus below the bottom and roof of flow rocks. Nonsolidifying fluid is located in the interval of flow rock occurrence and is used in form of viscoelastic fluid with compressibility factor (β) determined by the condition
Figure 00000003
, where ΔV is change of volume of casing string-borehole annulus in casing string deformation, cu.m; Vo is initial volume of casing string-borehole annulus, cu.m; g is pressure in casing string-borehole annulus. Viscoelastic fluid is located by its injection into casing string-borehole annulus through cementing collar after cement slurry located above the roof of flow rocks. EFFECT: higher reliability in casing of well within the interval of flow rocks. 2 dwg

Description

Изобретение относится к области крепления нефтяных и газовых скважин в интервале залегания горных пород, склонных к значительным пластическим деформациям. The invention relates to the field of fastening of oil and gas wells in the interval of occurrence of rocks, prone to significant plastic deformation.

Известен способ крепления скважин в текучих породах в рассматриваемых условиях, заключающийся в спуске обсадных колонн в скважину и закачке цементного раствора в затрубное пространство. Внутри колонны после ее цементажа временно устанавливают в интервале залегания деформирующих пород цементный мост. Разбуривание моста производят после охвата труб пластичными породами и создания условий равномерного нагружения (1). A known method of fastening wells in fluid rocks in the considered conditions, which consists in lowering the casing strings into the well and pumping cement into the annulus. Inside the column after cementing, a cement bridge is temporarily installed in the interval of occurrence of deforming rocks. The drilling of the bridge is carried out after covering the pipes with plastic rocks and creating uniform loading conditions (1).

Недостатком способа является то, что он недостаточно технологичен, т.к. связан с возможной ошибкой расчета времени удаления цементного моста из колонны. The disadvantage of this method is that it is not technologically advanced, because due to a possible error in calculating the time of removal of the cement bridge from the column.

Известен также способ крепления скважин в текучих породах, включающий подготовку ствола скважины выше кровли текучих пород и определение их скорости течения. В ядре течения порода перекрывает ствол скважины. После этого спускают обсадную колонну, оснащенную торцевым фрезером и режущим элементом на образующей поверхности. Непрерывно вращая и разгружая ее с циркуляцией промывочной жидкости, разбуривают ядро текучих пород. Цементируют затрубное пространство выше запаянного интервала пород. There is also a method of fastening wells in fluid rocks, including preparing a wellbore above the roof of fluid rocks and determining their flow rate. In the core of the flow, the rock overlaps the wellbore. After that, the casing is equipped with an end mill and a cutting element on the forming surface. Continuously rotating and unloading it with the circulation of flushing fluid, drill the core of fluid rocks. Cement the annulus above the sealed rock interval.

Данный способ также ненадежен, т.к. может быть использован при креплении интервалов залегания калийно-магниевых солей с большой скоростью течения. Кроме того, способ аварийноопасен, т.к. приходится использовать обсадную колонну в качестве бурильной. This method is also unreliable, because can be used for fixing intervals of occurrence of potassium-magnesium salts with a high flow rate. In addition, the method is dangerous, because you have to use the casing as a drill string.

Наиболее близким аналогом изобретения является способ крепления скважин в текучих породах, включающий спуск в скважину обсадной колонны с заливочной муфтой, закачку цементного раствора в затрубное пространство ниже подошвы и выше кровли текучих пород и размещение нетвердеющей жидкости в затрубном пространстве в интервале залегания текучих пород (2). The closest analogue of the invention is a method of fastening wells in fluid rocks, including lowering a casing string with a filling sleeve into the well, pumping cement into the annulus below the sole and above the roof of the fluid rock and placing non-hardening fluid in the annulus in the fluid bed (2) .

В результате создают цементное кольцо, имеющее плотный контакт с породой и обсадной колонной. Изолированный участок затрубного пространства в интервале залегания текучей породы остается заполненным буровым раствором, с помощью которого осуществлялось бурение скважины. The result is a cement ring having close contact with the rock and casing. An isolated section of the annulus in the interval of fluid bedding remains filled with drilling fluid, with the help of which the well was drilled.

Рассматриваемое техническое решение предполагает, что заключенный между цементными пробками буровой раствор благодаря малой сжимаемости и герметичной изоляции затрубного пространства будет препятствовать непосредственному контакту обсадной колонны со смешивающимися стенкам скважины, сохранив таким образом равномерную, наиболее благоприятную для колонн схему их нагружения в течение длительного времени. The considered technical solution assumes that the drilling fluid enclosed between cement plugs due to its low compressibility and tight isolation of the annulus will prevent direct casing contact with the mixing walls of the well, thus preserving a uniform, most favorable for the casing loading pattern for a long time.

Однако осуществлению данного способа будут препятствовать следующие обстоятельства. However, the implementation of this method will be hindered by the following circumstances.

Во-первых, цементный камень, герметизирующий затрубное пространство выше и ниже интервала залегания текучей породы, является проницаемым для воды уже при перепаде давления 1,0 МПа. First, a cement stone that seals the annulus above and below the fluid bed is already permeable to water even at a pressure drop of 1.0 MPa.

Во-вторых, не учитывается возможность гидроразрыва текучих пород давлением жидкости в изолированной части затрубного пространства. Все это снижает надежность герметичной изоляции каверны в текучих породах, за счет чего снижается надежность крепления скважины. Secondly, the possibility of hydraulic fracturing of fluid rocks by liquid pressure in an isolated part of the annulus is not taken into account. All this reduces the reliability of the hermetic isolation of the cavity in fluid rocks, thereby reducing the reliability of the mounting of the well.

Техническим результатом изобретения является увеличение надежности крепления скважины в интервале текучих пород. The technical result of the invention is to increase the reliability of the fastening of the well in the range of fluid rocks.

Необходимый технический результат достигается тем, что в способе крепления скважин в текучих породах, включающем спуск в скважину обсадной колонны с заливочной муфтой, закачку цементного раствора в затрубное пространство ниже подошвы и выше кровли текучих пород и размещение нетвердеющей жидкости в затрубном пространстве в интервале залегания текучих пород, заливочную муфту размещают на глубине подошвы текучих пород, а в качестве нетвердеющей жидкости используют вязко-упругую жидкость с коэффициентом сжимаемости (β), определяемым из уcловия

Figure 00000004

где ΔV изменение объема затрубного пространства при деформации обсадной колонны, м3;
V0 первоначальный объем затрубного пространства, м3;
g давление в затрубном пространстве, МПа,
при этом вязко-упругую жидкость размещают путем ее подачи в затрубное пространство через заливочную муфту после цементного раствора, размещаемого выше кровли текучих пород.The required technical result is achieved by the fact that in the method of fastening wells in fluid rocks, which includes running a casing string with a filling sleeve, injecting cement into the annulus below the sole and above the roof of the fluid rock, and placing non-hardening fluid in the annulus in the fluid bed , the filling sleeve is placed at the depth of the bottom of the fluid rock, and a viscoelastic fluid with a compressibility factor (β) determined from terms
Figure 00000004

where ΔV is the change in annulus volume during casing string deformation, m 3 ;
V 0 the initial volume of the annulus, m 3 ;
g pressure in the annulus, MPa,
in this case, a viscoelastic fluid is placed by feeding it into the annulus through the filling sleeve after the cement mortar placed above the roof of fluid rocks.

Вязко-упругий раствор размещают над продуктивным пластом для обеспечения герметичности заколонного пространства и недопущения миграции пластового флюида по заколонному пространству, особенно при строительстве газовых скважин с содержанием агрессивных компонентов. Вязко-упругий раствор обеспечивает надежную изоляцию заколонного пространства в интервале залегания высокопластичных пород и таким образом обеспечивает наиболее благоприятную (равномерную) схему погружения на обсадную колонну. A visco-elastic solution is placed over the reservoir to ensure tightness of the annulus and to prevent migration of the formation fluid through the annulus, especially when building gas wells containing aggressive components. A visco-elastic solution provides reliable isolation of annular space in the interval of occurrence of highly plastic rocks and thus provides the most favorable (uniform) casing immersion scheme.

На фиг. 1 представлен общий вид скважины, где позицией 1 обозначена текучая порода; 2 обсадная колонна; 3 муфта ступенчатого цементирования; 4, 5 цементный раствор; 6 вязко-упругий раствор. In FIG. 1 shows a general view of a well, where 1 denotes a fluid rock; 2 casing; 3 step cementing coupler; 4, 5 cement mortar; 6 viscoelastic solution.

На фиг. 2 график зависимости давления гидроразрыва P каменной соли от вязкости T различных жидкостей, где кривая 7 для текучих пород, кривая 8 - для вязко-упругого раствора. In FIG. 2 is a graph of the fracturing pressure P of rock salt versus viscosity T of various liquids, where curve 7 is for fluid rocks, curve 8 is for a visco-elastic solution.

Способ осуществляют следующим образом. The method is as follows.

В скважине, пробуренной в отложениях текучих пород 1 (см. фиг. 1), например калийно-магниевых солей, определяют глубины залегания этих пород, температуру пласта и давление соляных пород на обсадную колонну 2 в интервале текучих пород 1. In the well drilled in the deposits of fluid rock 1 (see Fig. 1), for example, potassium-magnesium salts, determine the depth of these rocks, the temperature of the reservoir and the pressure of salt rocks on the casing 2 in the interval of fluid rock 1.

В скважину спускают обсадную колонну 2, в которой на глубине подошвы текучей породы устанавливают заливочную муфту ступенчатого цементирования 3. A casing 2 is lowered into the well, in which a step cementing sleeve 3 is installed at a depth of the bottom of the fluid rock.

Первую порцию цементного раствора 4 закачивают через башмак обсадной колонны 2 для цементирования затрубного пространства ниже подошвы пластичной породы. Вторую порцию цементного раствора 5 закачивают через муфту ступенчатого цементирования 3, установленную в подошве текучей породы, для цементирования затрубного пространства выше кровли текучей породы. The first portion of the cement mortar 4 is pumped through the shoe of the casing 2 to cement the annulus below the bottom of the plastic rock. A second portion of cement mortar 5 is pumped through a step cementing sleeve 3 mounted in the base of the fluid rock to cement the annulus above the fluid rock roof.

Последовательно за второй порцией цементного раствора через муфту 3 закачивают вязко-упругий раствор 6. При этом образующаяся в первой порции цементного раствора зона смещения его с буровым раствором за колонной при закачке второй порции цементного раствора через муфту будет удалена из интервала текучих пород через устье скважины, а вязко-упругий раствор, с помощью которого будет продавливаться вторая порция цементного раствора, будет размещен в интервале залегания текучих пород между первой и второй порциями цементного раствора. Sequentially after the second portion of the cement mortar, a visco-elastic mortar 6 is pumped through the sleeve 3. In this case, the zone of displacement of it with the drilling fluid behind the column formed in the first portion of the cement mortar during the injection of the second portion of the cement mortar through the coupling will be removed from the interval of fluid rocks through the wellhead and a visco-elastic mortar, with which a second portion of the cement mortar will be pressed, will be placed in the interval of occurrence of fluid rock between the first and second portions of the cement mortar.

Коэффициент сжимаемости вязко-упругого раствора выбирают из следующих соображений. Сжимаемость жидкости связана с изменением объема затрубного пространства при деформации обсадных колонн зависимостью

Figure 00000005

где β коэффициент сжимаемости вязко-упругой жидкости;
DV изменение объема затрубного пространства при деформации обсадной колонны;
V0 первоначальный объем затрубного пространства;
g давление в затрубном пространстве.The compressibility factor of a viscoelastic solution is selected from the following considerations. The compressibility of the fluid is associated with a change in the volume of the annulus during casing string deformation as
Figure 00000005

where β is the compressibility coefficient of a viscoelastic fluid;
DV change in annulus volume during casing deformation;
V 0 is the initial volume of the annulus;
g pressure in the annulus.

Из соотношения (1) получают выражение для β

Figure 00000006

На основании соотношения (2) рассчитывают коэффициент сжимаемости β для конкретных размеров труб в реальных условиях в зависимости от определенных действующих усилий.From relation (1) we obtain the expression for β
Figure 00000006

On the basis of relation (2), the compressibility coefficient β is calculated for specific pipe sizes in real conditions, depending on certain acting forces.

Таким образом, для увеличения сопротивляемости обсадной колонны необходимо выбирать коэффициент сжимаемости вязко-упругой жидкости из условия

Figure 00000007

При этом вязко-упругий раствор с данным коэффициентом сжимаемости подбирают экспериментально путем специальных лабораторных исследований по подбору жидкости, обладающей свойствами не фильтроваться через цементный камень и препятствовать гидроразрыву соляных пород, сохранив необходимые свойства прокачиваемости.Thus, to increase the casing string resistance, it is necessary to choose the compressibility coefficient of a viscoelastic fluid from the condition
Figure 00000007

At the same time, a viscoelastic solution with a given compressibility factor is selected experimentally by special laboratory tests to select a liquid that has the properties not to be filtered through cement stone and to prevent hydraulic fracturing of salt rocks, while maintaining the necessary pumpability properties.

Кроме того, необходимым свойством вязко-упругого раствора должна быть его высокая стабильность. На фиг. 2 представлена полученная в результате исследований зависимость давления гидроразрыва каменной соли от вязкости различных жидкостей. Кривая 7 отображает данную зависимость для таких растворов, как насыщенные рассолы хлористого натрия, бишофита и раствора карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) с различной условной вязкостью, а кривая 8 для вязко-упругого раствора. По данной зависимости видно, что с увеличением вязкости вязко-упругого раствора, который является полимерным составом, линейно возрастает давление гидроразрыва, в то время как увеличение вязкости раствор КМЦ не дает такого эффекта. Также было установлено, что при определенной вязкости легко прокачиваемый полимерный состав ВУР не фильтруется через цементный камень при достаточном перепаде давления. In addition, a necessary property of a viscoelastic solution should be its high stability. In FIG. Figure 2 shows the dependence of rock salt fracturing pressure on the viscosity of various liquids obtained as a result of research. Curve 7 shows this dependence for solutions such as saturated brines of sodium chloride, bischofite, and carboxymethyl cellulose (CMC) solution with different nominal viscosity, and curve 8 for a viscoelastic solution. This dependence shows that with an increase in the viscosity of a viscoelastic solution, which is a polymer composition, the fracture pressure increases linearly, while an increase in viscosity of a CMC solution does not give such an effect. It was also found that at a certain viscosity, the easily pumped polymer composition of the VUR is not filtered through cement stone with a sufficient pressure drop.

В конкретном примере в скважине был вскрыт пласт калийно-магниевых солей на глубине 2203 2219 м с температурой пласта 50oC. Рассчитано неравномерное давление соляных пород на обсадную колонну в этом интервале

Figure 00000008
. Для перекрытия интервала пластичных пород спроектирована обсадная колонна диаметром 244,5 мм из стали Р110 с толщиной стенки 12 мм. Прочность этих труб на неравномерное давление составила Pкр 74 кг/см2, т.е. значительно меньше, чем расчетное 210 кг/см2.In a specific example, a potassium-magnesium salt formation was discovered in a well at a depth of 2203 2219 m with a formation temperature of 50 ° C. The uneven pressure of salt rocks on the casing in this interval was calculated.
Figure 00000008
. To cover the interval of ductile rocks, a casing with a diameter of 244.5 mm from P110 steel with a wall thickness of 12 mm was designed. The strength of these pipes for uneven pressure was P cr 74 kg / cm 2 , i.e. significantly less than the estimated 210 kg / cm 2 .

Однако при использовании заявляемой технологии данная обсадная колонна выдержит геостатическое давление в рассматриваемом интервале пород. Это происходит за счет того, что вязко-упругий раствор при стягивании контура скважины из-за малой сжимаемости и достаточной вязкости не фильтруется через цементный камень или через трещины гидроразрыва, образуя при этом герметичный объем, давление в котором постепенно увеличивается до горного, препятствует течению пород и исключает их непосредственный контакт с обсадной колонной, а следовательно, и исключает опасность неравномерного нагружения. However, when using the inventive technology, this casing will withstand geostatic pressure in the considered interval of rocks. This is due to the fact that the visco-elastic solution does not filter through the cement stone or through hydraulic fractures when compressing the well contour due to its low compressibility and sufficient viscosity, forming a sealed volume, the pressure of which gradually increases to the rock, which prevents the flow of rocks and eliminates their direct contact with the casing, and therefore eliminates the risk of uneven loading.

Таким образом, увеличивается надежность крепления скважины в интервале текучих пород и уменьшаются требования к прочностным параметрам обсадных колонн по сравнению с их расчетом на неравномерное давление. Thus, the reliability of well fastening in the range of fluid rocks increases and the requirements for the strength parameters of casing strings are reduced in comparison with their calculation for uneven pressure.

Claims (1)

Способ крепления скважин в текучих породах, включающий спуск в скважину обсадной колонны с заливочной муфтой, закачку цементного раствора в затрубное пространство ниже подошвы и выше кровли текучих пород и размещение нетвердеющей жидкости в затрубном пространстве в интервале залегания текучих пород, отличающийся тем, что заливочную муфту размещают на глубине подошвы текучих пород, а в качестве нетвердеющей жидкости используют вязко-упругую жидкость с коэффициентом сжимаемости /β/, определяемым из условия
Figure 00000009

где ΔV изменение объема затрубного пространства при деформации обсадной колонны, м3;
V0 первоначальный объем затрубного пространства, м3;
q давление в затрубном пространстве, МПа,
при этом вязко-упругую жидкость размещают путем ее подачи в затрубное пространство через заливочную муфту после цементного раствора, размещаемого выше кровли текучих пород.
A method of securing wells in fluid rocks, including the descent into the well of a casing string with a filling sleeve, pumping cement into the annulus below the sole and above the roof of the fluid rock, and placing non-hardening fluid in the annulus in the fluid bed, characterized in that the filling sleeve is placed at the depth of the bottom of fluid rocks, and as a non-hardening fluid, a viscoelastic fluid with a compressibility factor / β / determined from the condition
Figure 00000009

where ΔV is the change in annulus volume during casing string deformation, m 3 ;
V 0 the initial volume of the annulus, m 3 ;
q pressure in the annulus, MPa,
in this case, a viscoelastic fluid is placed by feeding it into the annulus through the filling sleeve after the cement mortar placed above the roof of fluid rocks.
RU93051185A 1993-11-01 1993-11-01 Method for well casing in flow rocks RU2066735C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU93051185A RU2066735C1 (en) 1993-11-01 1993-11-01 Method for well casing in flow rocks

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU93051185A RU2066735C1 (en) 1993-11-01 1993-11-01 Method for well casing in flow rocks

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU93051185A RU93051185A (en) 1996-08-27
RU2066735C1 true RU2066735C1 (en) 1996-09-20

Family

ID=20149052

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU93051185A RU2066735C1 (en) 1993-11-01 1993-11-01 Method for well casing in flow rocks

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2066735C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2156350C1 (en) * 2000-02-29 2000-09-20 ООО НПФ "ГИС прибор" Method of sealing of oil and gas wells
RU2166063C1 (en) * 2000-09-13 2001-04-27 ООО НПФ "ГИСприбор" Process of grouting of casing pipe in well
RU2436933C1 (en) * 2010-07-13 2011-12-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ухтинский государственный технический университет" Procedure for hole casing and heat insulation

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Авторское свидетельство СССР N 613084, кл. E 21 B 33/14, 1978. 2. Авторское свидетельство СССР N 1298348, кл. E 21 B 33/14, 1987. 3. А.Н.Афанасьев и др. Бурение и крепление скважин в соленосных отложениях, ТНТО, сер.Бурение, М.: ВНИИОЭНГ, 1972, с.104-112. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2156350C1 (en) * 2000-02-29 2000-09-20 ООО НПФ "ГИС прибор" Method of sealing of oil and gas wells
RU2166063C1 (en) * 2000-09-13 2001-04-27 ООО НПФ "ГИСприбор" Process of grouting of casing pipe in well
RU2436933C1 (en) * 2010-07-13 2011-12-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ухтинский государственный технический университет" Procedure for hole casing and heat insulation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4665982A (en) Formation fracturing technique using liquid proppant carrier followed by foam
US4627496A (en) Squeeze cement method using coiled tubing
US4488834A (en) Method for using salt deposits for storage
RU2630519C1 (en) Method for well construction in complicated conditions
US2609881A (en) Cementing wells
US3022823A (en) Cementing multiple pipe strings in well bores
RU2066735C1 (en) Method for well casing in flow rocks
US2163449A (en) Method of treating a well
EP3658745B1 (en) Method and sealing medium for plugging of a well
RU2057898C1 (en) Process of pumping treatment mortars down borehole
RU2352754C1 (en) Method of repairing wells of underground reservoirs
RU2134341C1 (en) Method for completion of well construction
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
RU2152507C1 (en) Method of insulating water-development strata
SU1546612A1 (en) Method of isolating formation water in well
RU2164588C1 (en) Process of operation of well
RU2175711C1 (en) Process of attachment of casing strings in well
US3417816A (en) Method of cementing well casing
RU2499127C1 (en) Method of well abandonment
RU2002034C1 (en) Method for well completion
RU2187622C1 (en) Method of formation isolation
RU2211303C2 (en) Method of shutoff of water inflow to well
RU1789662C (en) Method for placing cement bridging plugs in wells with lost circulation
SU977707A1 (en) Method for controlling saline water seepage in well drilling
SU1206431A1 (en) Method of isolating bottom water in oil well

Legal Events

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

Effective date: 20071102