RU2352754C1 - Method of repairing wells of underground reservoirs - Google Patents
Method of repairing wells of underground reservoirs Download PDFInfo
- Publication number
- RU2352754C1 RU2352754C1 RU2007134764/03A RU2007134764A RU2352754C1 RU 2352754 C1 RU2352754 C1 RU 2352754C1 RU 2007134764/03 A RU2007134764/03 A RU 2007134764/03A RU 2007134764 A RU2007134764 A RU 2007134764A RU 2352754 C1 RU2352754 C1 RU 2352754C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- well
- cement
- density
- artificial
- shoe
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims abstract description 46
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 43
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 claims abstract description 31
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims abstract description 29
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims abstract description 11
- -1 polypropylene Polymers 0.000 claims abstract description 9
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims abstract description 9
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims abstract description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 52
- 239000011083 cement mortar Substances 0.000 claims description 20
- 238000003307 slaughter Methods 0.000 claims description 20
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 15
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 8
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 7
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 7
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims description 5
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 5
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 5
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims description 4
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims description 4
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 claims description 3
- 239000003995 emulsifying agent Substances 0.000 claims description 3
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 2
- 235000002639 sodium chloride Nutrition 0.000 abstract description 36
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 3
- 239000011440 grout Substances 0.000 abstract 3
- 238000005065 mining Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 13
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 8
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 6
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 6
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 5
- 239000012267 brine Substances 0.000 description 4
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 description 4
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 4
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 4
- HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M sodium;chloride;hydrate Chemical compound O.[Na+].[Cl-] HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 3
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 3
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 239000010442 halite Substances 0.000 description 1
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 239000008154 viscoelastic solution Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к эксплуатации подземных резервуаров, созданных в каменной соли, и предназначено для восстановления герметичности эксплуатационной колонны.The invention relates to the operation of underground reservoirs created in rock salt, and is intended to restore the integrity of the production string.
Известен способ ремонта эксплуатационной скважины, включающий установку искусственного забоя из вязкоупругого состава и подачу цементного раствора по колонне труб (см. п РФ №2121559 от 27.03.98 по кл. Е21В 33/13, опубл. 10.11.98, ОБ №31). Вязкоупругий раствор устанавливают в интервале ниже нижней границы негерметичности эксплуатационной колонны, при этом высоту определяют из условия обеспечения равновесия гидростатического давления столба жидкости в скважине и пластового давления.A known method of repairing a production well, including the installation of artificial slaughter from a viscoelastic composition and the supply of cement mortar through a pipe string (see p. Of the Russian Federation No. 2121559 of 03/27/98 according to CL E21B 33/13, publ. 10.11.98, OB No. 31). A viscoelastic solution is installed in the range below the lower boundary of the leakage of the production string, while the height is determined from the condition of ensuring the equilibrium of the hydrostatic pressure of the liquid column in the well and reservoir pressure.
Недостатками способа является некачественное восстановление герметичности эксплуатационной колонны скважин подземных резервуаров, созданных в каменной соли. Искусственный забой из ВУС не позволяет создать прочного цементного камня в башмаке эксплуатационной колонны, т.к. прочностные свойства ВУС не обеспечат установку цементного раствора большого объема в заданном интервале. При подаче цементного раствора одной порцией может произойти нарушение сплошности ВУС и, как следствие, утечка цементного раствора. Утечка последнего может также происходить на контакте ВУС с породой резервуара, т.к. ВУС не является инертным к каменной соли и не обеспечит качественное сцепление с ней. Способом не предусматривается спуск дополнительной обсадной колонны, а в случае спуска последней искусственный забой не позволит создать качественное цементное кольцо между эксплуатационной и дополнительной обсадной колоннами, поскольку нагрузки, возникающие в процессе выполнения операции, могут вызвать частичное разрушение или его сползание из-за отсутствия адгезии используемого цементного раствора к каменной соли.The disadvantages of the method is the poor restoration of the tightness of the production casing of wells of underground tanks created in rock salt. The artificial slaughter from the WCS does not allow the creation of a durable cement stone in the shoe of the production casing, as the strength properties of the WCS will not ensure the installation of a large volume of cement mortar in a given interval. When a cement mortar is supplied in one portion, a discontinuity of the WCS can occur and, as a result, cement mortar leakage. The leakage of the latter can also occur at the contact of the WCS with the reservoir rock, since VUS is not inert to rock salt and will not provide high-quality adhesion to it. The method does not include the descent of the additional casing string, and in the case of the descent of the latter, artificial slaughter will not allow creating a high-quality cement ring between the production casing and the additional casing string, since the stresses arising during the operation may cause partial destruction or its creep due to the lack of adhesion of the used cement mortar to rock salt.
Известен способ ремонта скважин подземных резервуаров, включающий перфорирование нижней части эксплуатационной колонны, установку искусственного забоя, тампонирование нижней части эксплуатационной колонны, спуск дополнительной обсадной колонны и ее цементирование до устья скважины (см. п РФ №2211300 от 27.12.2001, по кл Е21В 29/00, опубл. 27.08.2003, ОБ №24). В качестве искусственного забоя устанавливают пакер. Тампонирование нижней части эксплуатационной колонны ведут закачкой в скважину нагретого до 60-90°С рассола.There is a method of repairing wells in underground tanks, including perforating the bottom of the production casing, installing artificial slaughter, plugging the bottom of the production casing, lowering the additional casing and cementing it to the wellhead (see RF No. 2211300 of 12/27/2001, according to cl Е21В 29 / 00, published on August 27, 2003, OB No. 24). As an artificial slaughter, a packer is installed. The plugging of the lower part of the production casing is carried out by pumping brine heated to 60-90 ° C into the well.
Недостатком способа является некачественное восстановление герметичности эксплуатационной колонны скважин подземных резервуаров, созданных в каменной соли. Подземные резервуары чаще всего имеют большие диаметры и применение в этих случаях пакеров невозможно. Используемый пакер, перекрывая пространство между эксплуатационной колонной (основной) и дополнительной обсадной колонной, не позволяет производить изоляцию цементным раствором нормальной плотности в интервале башмака и создать прочный и непроницаемый цементный камень за эксплуатационной колонной, где могут быть каверны, образованные при размыве в солях подземного резервуара. Использование концентрированного рассола, например раствора NaCl, нагретого до температуры выше температуры пород (60-90°С), не обеспечит качественное восстановление герметичности эксплуатационной колонны, так как при остывании в скважине из рассола выкристаллизовываются кристаллы соли, которые способны закупорить только мелкие трещины, но не способны закупорить крупные, а тем более каверны. Ремонт скважин подземных резервуаров, созданных в каменной соли, с использованием указанного раствора может производиться только при наличии в заколонном пространстве вязкопластичных глин, которые в период кристаллизации соли из рассола проникают в зону трещинообразований в заколонном цементном кольце. А если таких глин нет, то достичь качественного ремонта невозможно.The disadvantage of this method is the poor restoration of the tightness of the production casing of wells of underground tanks created in rock salt. Underground tanks most often have large diameters and the use of packers in these cases is impossible. The used packer, blocking the space between the production casing (main) and the additional casing, does not allow isolation with normal density cement mortar in the shoe interval and create a strong and impermeable cement stone behind the production casing, where there may be cavities formed during erosion in the salts of the underground reservoir . The use of concentrated brine, for example, NaCl solution, heated to a temperature above the rock temperature (60-90 ° C), will not provide a qualitative restoration of the tightness of the production string, since when cooling in the well, salt crystals crystallize from the brine, which can clog only small cracks, but not able to clog large, and even more caverns. Well repair of underground reservoirs created in rock salt using this solution can only be carried out if viscoplastic clays are present in the annulus, which penetrate into the fracture zone in the annulus of cement during crystallization of the salt from the brine. And if there are no such clays, then it is impossible to achieve high-quality repair.
Технический результат заключается в повышении качества восстановления герметичности эксплуатационной колонны за счет создания прочного и непроницаемого цементного камня в интервале башмака эксплуатационной колонны из-за возможности использования цементного раствора нормальной плотности, обеспечения доставки его в зону ниже башмака колонны, исключения взаимодействия с жидкостью в скважине и возможности дополнительной герметизации.The technical result consists in improving the quality of restoring the tightness of the production string by creating a strong and impermeable cement stone in the interval of the shoe of the production string due to the possibility of using cement of normal density, ensuring its delivery to the area below the shoe of the string, eliminating interaction with the liquid in the well and the possibility additional sealing.
Технический результат достигается тем, что в способе ремонта скважин подземных резервуаров, включающего перфорирование нижней части эксплуатационной колонны, установку искусственного забоя, тампонирование нижней части эксплуатационной колонны, спуск дополнительной обсадной колонны и ее цементирование до устья скважины.The technical result is achieved in that in a method of repairing wells of underground reservoirs, including perforating the bottom of the production string, installing artificial bottom, plugging the bottom of the production string, lowering the additional casing and cementing it to the wellhead.
По заявляемому способу скважину предварительно заполняют насыщенным водным раствором поваренной соли плотностью 1180-1200 кг/м3 до подошвы искусственного забоя.According to the claimed method, the well is pre-filled with a saturated aqueous solution of sodium chloride with a density of 1180-1200 kg / m 3 to the bottom of the artificial bottom.
Перфорирование нижней части эксплуатационной обсадной колонны осуществляют выполнением четырех диаметрально расположенных отверстий диаметром 20 мм.Perforation of the lower part of the operational casing string is carried out by making four diametrically arranged holes with a diameter of 20 mm.
Искусственный забой устанавливают путем закачивания в скважину обратной эмульсии с содержанием наполнителя - полипропиленового волокна, в количестве 0,03-0,05 мас.% от объема обратной эмульсии, и цементного раствора плотностью 900-1000 кг/м3, затворенного на минерализованной воде, в объемах обеспечивающих создание ими в открытом стволе скважины столбов по 10 м каждый, и выдержки скважины на период ОЗЦ.Artificial slaughter is established by pumping a reverse emulsion into the well with a filler content of polypropylene fiber, in an amount of 0.03-0.05 wt.% Of the volume of the inverse emulsion, and a cement slurry with a density of 900-1000 kg / m 3 mixed with mineralized water, in volumes ensuring the creation by them of 10 m each columns in the open hole of the well, and the shutter speed of the well for the period of OZZ.
Перед закачиванием указанного цементного раствора в средней части интервала его расположения выполняют три кольцевые проточки глубиной 15 см на расстоянии 1 м друг от друга.Before pumping the specified cement mortar in the middle part of the interval of its location, three annular grooves with a depth of 15 cm are performed at a distance of 1 m from each other.
После выдержки скважины на период ОЗЦ расширяют ствол скважины, увеличивая его диаметр в интервале от кровли искусственного забоя до башмака эксплуатационной колонны.After the well is kept for the period of the wet drilling cycle, the wellbore is expanded, increasing its diameter in the interval from the artificial bottom face to the casing shoe.
Тампонирование нижней части эксплуатационной колонны осуществляют путем подачи цементного раствора плотностью 1840-1900 кг/м3, затворенного на минерализованной воде, в объеме, рассчитываемом по формуле:Tamponization of the lower part of the production casing is carried out by supplying a cement mortar with a density of 1840-1900 kg / m 3 , shut in mineralized water, in a volume calculated by the formula:
V1=0,785*(K*D)2*h1+0,785*Dв 2*h2,V 1 = 0.785 * (K * D) 2 * h 1 + 0.785 * D in 2 * h 2 ,
К - коэффициент расширения ствола скважины;K is the coefficient of expansion of the wellbore;
D - номинальный (первоначальный до расширения) диаметр ствола скважины, м;D - nominal (initial to expansion) borehole diameter, m;
Dв - внутренний диаметр эксплуатационной колонны, м;D in - the inner diameter of the production casing, m;
h1 - расстояние между кровлей искусственного забоя и башмаком эксплуатационной колонны, h1≥10 м;h 1 - the distance between the artificial slaughtering roof and the shoe of the production casing, h 1 ≥10 m;
h2 - высота цементного стакана, м,h 2 - the height of the cement glass, m,
и выдержки скважины на период ОЗЦ с последующим разбуриванием цементного стакана на глубину, обеспечивающую установку башмака дополнительной обсадной колонны ниже башмака эксплуатационной колонны.and exposure of the well for the period of the SSC with subsequent drilling of the cement nozzle to a depth that ensures the installation of the shoe of the additional casing string below the shoe of the production string.
В качестве обратной эмульсии используют следующий состав, мас.%:As the reverse emulsion using the following composition, wt.%:
Таким образом, данное техническое решение соответствует условию новизны.Thus, this technical solution meets the condition of novelty.
Скважины подземных резервуаров, созданные в каменной соли, чаще всего предназначались для хранения жидких углеводородов, поэтому особых требований к герметичности эксплуатационной обсадной колонны не предъявлялось. При переводе построенных подземных резервуаров на подземное хранение газа требования по герметичности резко возросли.Wells of underground reservoirs created in rock salt were most often intended for the storage of liquid hydrocarbons, therefore, there were no special requirements for the tightness of the production casing string. When transferring the constructed underground tanks to underground gas storage, the requirements for tightness increased sharply.
Причиной негерметичности эксплуатационной колонны является низкое качество сцепления цементного камня с обсадной колонной и горной породой, особенно в интервале залегания солей. По трещинам и каналам заколонного пространства газ может просачиваться на поверхность. Во многих случаях при размыве солей в подземном резервуаре башмак эксплуатационной колонны оказывается оголенным, незацементированным, с кавернами. Другой причиной могут быть нарушения эксплуатационной колонны.The reason for the leakage of the production string is the poor adhesion of the cement stone to the casing and rock, especially in the salt bed. Through cracks and channels of annular space gas can leak to the surface. In many cases, when salts are washed away in the underground reservoir, the shoe of the production casing is bare, uncemented, with caverns. Another cause may be disruption to the production string.
Перед проведением ремонтных работ скважину подземного резервуара предварительно заполняют насыщенным водным раствором поваренной соли плотностью 1180-1200 кг/м3 до подошвы искусственного забоя. Это требуется для того, чтобы установить на поверхности водного раствора поваренной соли искусственный забой, включающий закачивание обратной эмульсии с наполнителем и цементного раствора плотностью 900-1000 кг/м3. Плотности водного раствора поваренной соли, обратной эмульсии и тампонажного раствора выбирают из условияBefore carrying out repair work, the well of the underground reservoir is pre-filled with a saturated aqueous solution of sodium chloride with a density of 1180-1200 kg / m 3 to the bottom of the artificial bottom. This is required in order to install artificial slaughter on the surface of an aqueous solution of sodium chloride, including pumping an inverse emulsion with a filler and cement mortar with a density of 900-1000 kg / m 3 . The density of the aqueous solution of sodium chloride, inverse emulsion and cement slurry is chosen from the condition
ρж>ρэ>ρр,ρ W > ρ e > ρ p ,
где ρж - плотность насыщенного водного раствора поваренной соли, кг/м3;where ρ W - the density of a saturated aqueous solution of sodium chloride, kg / m 3 ;
ρэ - плотность обратной эмульсии с наполнителем, закачиваемой в скважину, кг/м3;ρ e - the density of the inverse emulsion with a filler injected into the well, kg / m 3 ;
ρр - плотность цементного раствора, затворенного на минерализованной воде, кг/м3.ρ p - the density of the cement slurry, closed on saline water, kg / m 3 .
Такое соотношение плотностей водного раствора поваренной соли, обратной эмульсии и цементного раствора выбраны для того, чтобы при закачивании в скважину обеспечить их седиментационную устойчивость и сохранить последовательное размещение в скважине, исключающее замещение друг другом.Such a ratio of the densities of an aqueous solution of sodium chloride, inverse emulsion and cement mortar is selected in order to ensure their sedimentation stability when injected into the well and to maintain consistent placement in the well, eliminating the substitution of each other.
Перфорирование нижней части эксплуатационной колонны осуществляют выполнением четырех диаметрально расположенных отверстий диаметром 20 мм на расстоянии 10 м выше башмака этой колонны. Выбранный диаметр и равномерное расположение отверстий по окружности обеспечивают сообщение между заколонным и колонным пространством скважины, необходимое для пропуска флюида из заколонного пространства. Выполнение отверстий диаметром более 20 мм вызовет изменение скорости потока, что ухудшит качество заполнения тампонажным раствором каналов. Выполнение отверстий диаметром, меньшим выбранного, не обеспечит снижение сопротивления при цементировании нижней части эксплуатационной колонны.Perforation of the lower part of the production casing is carried out by making four diametrically located holes with a diameter of 20 mm at a distance of 10 m above the shoe of this casing. The selected diameter and the uniform arrangement of holes around the circumference provide communication between the annular and annular space of the well, necessary for the passage of fluid from the annular space. Making holes with a diameter of more than 20 mm will cause a change in the flow rate, which will degrade the quality of filling the grouting channels. Making holes with a diameter smaller than the selected one will not provide a decrease in resistance when cementing the bottom of the production casing.
При установке искусственного забоя перед закачиванием цементного раствора плотностью 900-1000 кг/м3, затворенного на минерализованной воде, выполнение трех кольцевых проточек в средней части интервала его расположения глубиной 15 см на расстоянии 1 м друг от друга необходимо для повышения несущей способности искусственного забоя и предотвращения его перемещения на контакте с горной породой (каменной солью) после затвердевания цементного раствора. Созданный таким образом искусственный забой выдерживает дополнительное нагружение цементным раствором плотностью 1840-1900 кг/м3, обеспечения доставку его в зону ниже башмака колонны.When installing artificial slaughter before pumping cement slurry with a density of 900-1000 kg / m 3 , closed on mineralized water, the implementation of three annular grooves in the middle of the interval of its location with a depth of 15 cm at a distance of 1 m from each other is necessary to increase the bearing capacity of artificial slaughter and preventing it from moving in contact with the rock (rock salt) after the cement slurry has solidified. The artificial slaughter created in this way withstands additional loading with cement mortar with a density of 1840-1900 kg / m 3 , ensuring its delivery to the zone below the column shoe.
Высота искусственного забоя зависит от прочности при изгибе цементного камня на основе цементного раствора плотностью 900-1000 кг/м3 и площади поверхности искусственного забоя (диаметра ствола скважины). Чем больше прочность цементного камня и меньше площадь поверхности искусственного забоя, тем требуется меньшая высота интервала расположения искусственного забоя. Прочность при изгибе цементного камня на основе цементного раствора плотностью 900-1000 кг/м3 через двое суток твердения при температуре 20°С составляет не более 1,0 МПа, поэтому высоту интервала расположения указанного цементного раствора принимают равной 10 м. Высота обратной эмульсии с наполнителем должна быть не менее высоты цементного раствора плотностью 900-1000 кг/м3 для предотвращения их взаимного замещения в процессе закачки. Поэтому высоту столба обратной эмульсии с наполнителем принимают равной 10 м.The height of the artificial bottom depends on the bending strength of the cement stone based on the cement slurry with a density of 900-1000 kg / m 3 and the surface area of the artificial bottom (borehole diameter). The greater the strength of the cement stone and the smaller the surface area of the artificial face, the lower the height of the interval of location of the artificial face. The bending strength of a cement stone based on a cement mortar with a density of 900-1000 kg / m 3 after two days of hardening at a temperature of 20 ° C is not more than 1.0 MPa, therefore, the height of the interval for the location of the specified cement mortar is taken to be 10 m. The height of the inverse emulsion with the filler must be not less than the height of the cement slurry with a density of 900-1000 kg / m 3 to prevent their mutual substitution during the injection process. Therefore, the height of the column of the inverse emulsion with the filler is taken equal to 10 m
Цементный раствор плотностью 900-1000 кг/м3 для установки искусственного забоя и цементный раствор плотностью 1840-1900 кг/м3 для цементирования нижней части эксплуатационной колонны затворяют минерализованной водой (NaCl) плотностью 1050-1100 кг/м3 для предупреждения растворения каменной соли породы на контакте с цементным раствором и образования каналов для пропуска газа из скважины.Cement mortar with a density of 900-1000 kg / m 3 for installation of artificial slaughter and cement mortar with a density of 1840-1900 kg / m 3 for cementing the bottom of the production casing are closed with mineralized water (NaCl) with a density of 1050-1100 kg / m 3 to prevent the dissolution of rock salt rocks in contact with the cement and the formation of channels for the passage of gas from the well.
Тампонирование нижней части эксплуатационной колонны обеспечивает герметизацию заколонного пространства в интервале башмака колонны при наличии незацементированных каналов или каверн и создает изоляционный герметичный цементный экран ниже башмака эксплуатационной колонны. Высоту этого изоляционного экрана, составляющую расстояние между башмаком эксплуатационной колонны и кровлей искусственного забоя, h1, необходимо принимать не менее 10 м, что связано с обеспечением гарантированной изоляции нижней части эксплуатационной колонны от прорыва из скважины газа, а также с качеством цементного камня по газопроницаемости и качеством контакта цементного камня с горной породой - галитом (каменной солью).The plugging of the lower part of the production casing provides annular space sealing in the interval of the casing shoe in the presence of uncemented channels or caverns and creates an insulating hermetic cement screen below the casing shoe. The height of this insulating screen, which is the distance between the shoe of the production casing and the artificial slaughtering roof, h 1 , must be taken at least 10 m, which is associated with ensuring guaranteed isolation of the lower part of the production casing from a breakthrough from the gas well, as well as the quality of the cement stone for gas permeability and the quality of the contact of the cement stone with the rock - halite (rock salt).
В интервале от кровли искусственного забоя до башмака эксплуатационной колонны ствол скважины расширяют механическим расширителем, увеличивая его диаметр. Этот диаметр лимитируется характеристикой самого механического расширителя. Для выполнения этой операции можно использовать гидромонитор, однако использование стандартного гидромонитора не обеспечит равномерное разрушения каменной соли. Расширение ствола требуется для предупреждения растрескивания цементного камня при разбуривании цементного стакана перед спуском дополнительной обсадной колонны. Более толстая стенка цементного стакана обеспечивает более высокую прочность и устойчивость от растрескивания. В формулу для подсчета объема цементного раствора плотность 1840-1900 кг/м3, затворенного на минерализованной воде, вводят коэффициент расширения ствола скважины К, который определяется как соотношение между максимально возможным расширенным диаметром скважины, полученным с помощью механического расширителя, и номинальным диаметром скважины в интервале выполнения расширения.In the interval from the artificial slaughtering roof to the shoe of the production casing, the wellbore is expanded with a mechanical expander, increasing its diameter. This diameter is limited by the characteristic of the mechanical expander itself. To perform this operation, you can use a hydraulic monitor, however, the use of a standard hydraulic monitor will not ensure uniform destruction of rock salt. The expansion of the trunk is required to prevent cracking of the cement stone when drilling a cement cup before lowering the additional casing. The thicker wall of the cement cup provides higher strength and resistance to cracking. The formula for calculating the volume of cement slurry density 1840-1900 kg / m 3 , closed on saline water, enter the coefficient of expansion of the wellbore K, which is defined as the ratio between the maximum possible expanded borehole diameter obtained using a mechanical expander and the nominal borehole diameter in extension run interval.
При установке искусственного забоя на поверхность насыщенного водного раствора поваренной соли в скважину закачивают обратную эмульсию с содержанием наполнителя - полипропиленового волокна в количестве 0,03-0,05 мас.% от объема обратной эмульсии. Обратная эмульсия выполняет роль разделительной жидкости между водным раствором поваренной соли и цементным раствором. Благодаря гидрофобности, обратная эмульсия не смешивается с этими жидкостями.When installing artificial slaughter on the surface of a saturated aqueous solution of sodium chloride, a reverse emulsion is pumped into the well with a filler content of polypropylene fiber in an amount of 0.03-0.05 wt.% Of the volume of the inverse emulsion. The reverse emulsion acts as a separation fluid between an aqueous solution of sodium chloride and a cement mortar. Due to its hydrophobicity, the inverse emulsion does not mix with these liquids.
Обратная эмульсия обладает структурирующими свойствами и в качестве наполнителя содержит полипропиленовое волокно. Этот наполнитель в предлагаемых соотношениях практически не влияет на пластическую вязкость, но существенно повышает предельное динамическое напряжение сдвига и коэффициент тиксотропии, что обеспечивает формирование структуры в короткие сроки после закачивания в скважину. При использовании полипропиленового волокна в количестве менее 0,03% невозможно получить описанные свойства. Использование в количестве более 0,05% нецелесообразно, поскольку с увеличением его количества свойства эмульсии существенно не изменяются.Reverse emulsion has structuring properties and contains polypropylene fiber as a filler. This filler in the proposed ratios practically does not affect the plastic viscosity, but significantly increases the ultimate dynamic shear stress and the thixotropy coefficient, which ensures the formation of the structure in a short time after injection into the well. When using polypropylene fiber in an amount of less than 0.03%, it is impossible to obtain the described properties. Use in an amount of more than 0.05% is impractical, since with an increase in its amount the properties of the emulsion do not significantly change.
Цементный раствор не разбавляется скважинной жидкостью, благодаря чему обеспечивается хорошее качество цементного камня, в первую очередь по прочности.Cement mortar is not diluted with well fluid, which ensures good quality of cement stone, primarily in terms of strength.
При использовании в составе углеводородной жидкости в количестве менее 20 мас.% эмульсия не обладает достаточной седиментационной устойчивостью, а добавка ее более 25 мас.% не обеспечивает достаточной вязкости для удержания наполнителя во взвешенном состоянии.When used in the composition of a hydrocarbon liquid in an amount of less than 20 wt.%, The emulsion does not have sufficient sedimentation stability, and its addition of more than 25 wt.% Does not provide sufficient viscosity to keep the filler in suspension.
Добавка водного раствора хлорида кальция менее 74 мас.% не позволяет получить состав обладающий достаточной вязкостью, а добавка более 78,5 мас.% не обеспечит седиментационной устойчивости эмульсии.The addition of an aqueous solution of calcium chloride of less than 74 wt.% Does not allow to obtain a composition having a sufficient viscosity, and the addition of more than 78.5 wt.% Will not provide sedimentation stability of the emulsion.
Применение катионного эмульгатора в количестве менее 1 мас.% не позволяет получить состав с достаточной седиментационной устойчивостью, а более 1,5 не целесообразно, поскольку свойства эмульсии не изменяются.The use of a cationic emulsifier in an amount of less than 1 wt.% Does not allow to obtain a composition with sufficient sedimentation stability, and more than 1.5 is not advisable, since the properties of the emulsion do not change.
Спуск дополнительной обсадной колонны ниже башмака эксплуатационной колонны обеспечивает дополнительную герметизацию заколонного пространства, что гарантирует ее качество. А цементирование дополнительной колонны до устья обеспечивает устранение нарушений (трещины, коррозионные повреждения, износ) в эксплуатационной колонне.The descent of the additional casing string below the shoe of the production string provides additional sealing annular space, which guarantees its quality. And cementing the additional string to the mouth eliminates violations (cracks, corrosion damage, wear) in the production string.
Таким образом, совокупность существенных признаков изобретения обеспечивает создание прочного и непроницаемого цементного камня в интервале башмака эксплуатационной колонны, что характеризует высокое качество восстановления герметичности эксплуатационной колонны. Из научно-технической и патентной литературы нами не выявлены источники информации, содержащие признаки, совпадающие с отличительными признаками изобретения. Техническое решение не следует для специалиста явным образом из уровня техники, следовательно имеет изобретательский уровень.Thus, the set of essential features of the invention provides a durable and impermeable cement stone in the interval of the shoe of the production casing, which characterizes the high quality of restoration of the tightness of the production casing. From the scientific, technical and patent literature, we have not identified sources of information containing features that match the distinguishing features of the invention. The technical solution does not follow for the specialist explicitly from the prior art, therefore, has an inventive step.
Сущность заявляемого способа поясняется следующим примером.The essence of the proposed method is illustrated by the following example.
Исходные данные:Initial data:
По данным АКЦ за эксплуатационной колонной каверны отсутствуют, но качество контакта цементного камня с колонной и стенками скважины неудовлетворительное. Подземный резервуар строился для хранения углеводородных жидкостей. В настоящее время поставлена задача перевода этого подземного резервуара на хранение газа. Для этого необходимо проведение ремонтных работ с целью повышения герметичности крепи (эксплуатационной обсадной колонны) скважины.According to the ACC, there are no cavities behind the production casing, but the quality of the contact of cement stone with the casing and the walls of the well is unsatisfactory. An underground tank was built to store hydrocarbon fluids. Currently, the task is set to transfer this underground reservoir to gas storage. For this, it is necessary to carry out repair work in order to increase the tightness of the lining (production casing) of the well.
Готовят технологические жидкости, для чего рассчитывают необходимые объемы. Для тампонирования нижней части эксплуатационной колонны используют цементный раствор, затворенный на минерализованной воде, плотностью 1900 кг/м3, объемом V1=0,785*(2,67*0,6)2*10+0,785*0,32*10=20,8 м3, при этом расстояние между кровлей искусственного забоя и башмаком эксплуатационной колонны принимаем равной минимально возможному значению, 10м, а коэффициент расширения ствола скважины 2,67 (максимально возможный размер расширенного ствола скважины при использовании механического расширителя составляет 1,60 м).Process fluids are prepared, for which the required volumes are calculated. To plug the bottom of the production casing, use cement slurry, sealed with mineralized water, with a density of 1900 kg / m 3 , volume V 1 = 0.785 * (2.67 * 0.6) 2 * 10 + 0.785 * 0.3 2 * 10 = 20.8 m 3 , while the distance between the artificial slaughtering top and the casing shoe is taken to be the minimum possible value, 10 m, and the borehole expansion coefficient 2.67 (the maximum possible size of the expanded borehole using a mechanical expander is 1.60 m) .
Диаметр ствола скважины в зоне расположения цементного раствора плотностью 1000 кг/м, затворенного на минерализованной воде, и обратной эмульсии с полипропиленовым волокном одинаков, поэтому объем, необходимый для создания столба, высотой 10 м составляет Vлр=0,785*0,62*10=2,83 м3.The diameter of the wellbore in the zone of location of a cement slurry with a density of 1000 kg / m, closed on saline water, and the inverse emulsion with polypropylene fiber are the same, so the volume required to create a column with a height of 10 m is V lr = 0.785 * 0.6 2 * 10 = 2.83 m 3 .
Обратная эмульсия имеет следующий состав, мас.%:The reverse emulsion has the following composition, wt.%:
Дизельное топливо по ГОСТ 305-82, хлорид кальция по ГОСТ 4460-87, эмультал по ТУ 6-14-1035-79.Diesel fuel according to GOST 305-82, calcium chloride according to GOST 4460-87, emulsion according to TU 6-14-1035-79.
В одной емкости готовят 2,123 м3 водного раствора хлорида кальция плотностью 1120 кг/м3 (332,7 кг безводного хлорида кальция), в другой емкости растворяют 43 кг эмультала в 0,707 м3 дизельного топлива. Оба раствора откачивают через тройник и диспергатор в отдельную емкость и диспергируют до получения однородной эмульсии (2-3 цикла). В готовую эмульсию вводят 1,42 кг полипропиленового волокна, что составляет 0,05 мас.% от объема эмульсии, и равномерно перемешивают до получения однородной массы.In one container, 2.123 m 3 of an aqueous solution of calcium chloride with a density of 1120 kg / m 3 (332.7 kg of anhydrous calcium chloride) is prepared, and 43 kg of emulsion in 0.707 m 3 of diesel fuel are dissolved in another container. Both solutions are pumped through a tee and dispersant into a separate container and dispersed until a homogeneous emulsion is obtained (2-3 cycles). 1.42 kg of polypropylene fiber, which is 0.05 wt.% Of the volume of the emulsion, is introduced into the finished emulsion and mixed uniformly until a homogeneous mass is obtained.
Исходя из вышеприведенных расчетов определяют необходимый уровень насыщенного водного раствора поваренной соли. Уровень должен составлять 833 м. Эхолотом в скважине определяют уровень раствора поваренной соли, заполняющего скважину, и доливают до требуемой отметки. Отметка уровня жидкости в скважине составляет 835,4 м. Заполняют скважину насыщенным водным раствором поваренной соли плотностью 1200 кг/м3, объемом V=0,785*0,62*2,4=1,13 м3. Для приготовления этого объема раствора требуется 351,7 кг кристаллической соли.Based on the above calculations, determine the required level of a saturated aqueous solution of sodium chloride. The level should be 833 m. An echo sounder in the borehole determines the level of sodium chloride solution filling the borehole and is added to the required level. The liquid level mark in the well is 835.4 m. The well is filled with a saturated aqueous solution of sodium chloride with a density of 1200 kg / m 3 , volume V = 0.785 * 0.6 2 * 2.4 = 1.13 m 3 . To prepare this volume of solution, 351.7 kg of crystalline salt is required.
Эксплуатационную колонну перфорируют в интервале 10 м от башмака, создавая четыре диаметрально расположенных отверстия. Диаметр каждого отверстия равен 20 мм. Через НКТ закачивают рассчитанный объем обратной эмульсии с наполнителем. С помощью механического расширителя на глубине 817 м,818 м и 819 м выполняют кольцевые проточки глубиной 15 см, после чего закачивают цементный раствор плотностью 1000 кг/м3, затворенный на минерализованной воде. Выдерживают скважину в течение 48 часов, после чего расширяют вышележащий интервал ствола скважины до башмака эксплуатационной колонны, увеличивая диаметр на 1,0 м. Подают 20,8 м3 тампонажного раствора, затворенного на минерализованной воде, плотностью 1900 кг/м3. Выдерживают скважину 24 часа. Разбуривают цементный стакан, углубляясь ниже башмака эксплуатационной колонны на 10 м. Спускают дополнительную обсадную колонну и цементируют ее до устья, закачивая в скважину цементный раствор плотностью 1900 кг/м3 в объеме V2=0,785*(0,3042-0,2452)*803+0,785*0,2252*10=20,42+0,4=20,82 м3.The production string is perforated in the range of 10 m from the shoe, creating four diametrically located holes. The diameter of each hole is 20 mm. The calculated volume of the inverse emulsion with filler is pumped through the tubing. Using a mechanical expander at a depth of 817 m, 818 m and 819 m, circular grooves are made with a depth of 15 cm, after which a cement mortar with a density of 1000 kg / m 3 , pumped in mineralized water, is pumped. The well is maintained for 48 hours, after which the overlying interval of the wellbore is extended to the shoe of the production casing, increasing the diameter by 1.0 m. 20.8 m 3 of grouting mortar grilled on mineralized water with a density of 1900 kg / m 3 are fed . Withstand the well for 24 hours. Drill a cement cup, going deeper below the shoe of the production string by 10 m. Lower the additional casing and cement it to the mouth, pumping cement into the well with a density of 1900 kg / m 3 in a volume of V 2 = 0.785 * (0.304 2 -0.245 2 ) * 803 + 0.785 * 0.225 2 * 10 = 20.42 + 0.4 = 20.82 m 3 .
Через 24 час, составляющих время ожидания затвердевания цемента, проводят испытания дополнительной обсадной колонны на герметичность. Испытания были проведены успешно, что характеризует высокое качество восстановления герметичности и промышленную применимость изобретения. Изобретение имеет изобретательский уровень, является новым и промышленно применимым, следовательно, соответствует условию патентоспособности.After 24 hours, comprising the waiting time for cement hardening, an additional casing is tested for leaks. The tests were carried out successfully, which characterizes the high quality of the restoration of tightness and industrial applicability of the invention. The invention has an inventive step, is new and industrially applicable, therefore, meets the condition of patentability.
Claims (2)
V1=0,785·(K·D)2·h1+0,785·Dв 2·h2,
где K - коэффициент расширения ствола скважины;
D - номинальный (первоначальный до расширения) диаметр ствола скважины, м;
Dв - внутренний диаметр эксплуатационной колонны, м;
h1 - расстояние между кровлей искусственного забоя и башмаком эксплуатационной колонны, h1≥10 м;
h2 - высота цементного стакана, м,
и выдержки скважины на период ОЗЦ с последующим разбуриванием цементного стакана на глубину, обеспечивающую установку башмака дополнительной обсадной колонны ниже башмака эксплуатационной колонны.1. A method of repairing wells in underground tanks, including perforating the bottom of the production casing, installing artificial slaughter, plugging the bottom of the production casing, lowering the additional casing and cementing it to the wellhead, characterized in that the well is pre-filled with saturated aqueous sodium chloride density 1180 -1200 kg / m 3 to artificial bottom sole and perforating the bottom of the production tubing is carried performing four diametrically aspolozhennyh holes 20 mm in diameter, the artificial slaughter adjusted by pumping into the well with an invert emulsion containing a filler -. polypropylene fibers in an amount of 0.03-0.05 wt% of the inverse emulsion and the cement slurry density of 900-1000 kg / m 3 , shut on mineralized water, in volumes that ensure that they create columns in the open borehole of 10 m columns each, and hold the well for the period of the BCP, while before pumping the specified cement mortar in the middle of the interval, it is located Three circular grooves 15 cm deep at a distance of 1 m from each other are performed, and after the well has been kept for the period of the test period, the wellbore is expanded, increasing its diameter in the interval from the artificial slaughtering roof to the production casing shoe, and the lower part of the production casing is plugged by feeding cement mortar with a density of 1840-1900 kg / m 3 , closed on mineralized water, in the volume calculated by the formula:
V 1 = 0.785 · (K · D) 2 · h 1 + 0.785 · D in 2 · h 2 ,
where K is the coefficient of expansion of the wellbore;
D - nominal (initial to expansion) borehole diameter, m;
D in - the inner diameter of the production casing, m;
h 1 - the distance between the roof of the artificial slaughter and the shoe of the production casing, h 1 ≥10 m;
h 2 - the height of the cement glass, m,
and exposure of the well for the period of the OZZ with subsequent drilling of the cement nozzle to a depth that ensures the installation of the shoe of the additional casing string below the shoe of the production string.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007134764/03A RU2352754C1 (en) | 2007-09-18 | 2007-09-18 | Method of repairing wells of underground reservoirs |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007134764/03A RU2352754C1 (en) | 2007-09-18 | 2007-09-18 | Method of repairing wells of underground reservoirs |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2352754C1 true RU2352754C1 (en) | 2009-04-20 |
Family
ID=41017793
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007134764/03A RU2352754C1 (en) | 2007-09-18 | 2007-09-18 | Method of repairing wells of underground reservoirs |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2352754C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2475513C1 (en) * | 2011-09-14 | 2013-02-20 | Открытое акционерное общество "Газпром" | Spacer fluid used in packing-off underground reservoir filled with brine |
RU2485283C1 (en) * | 2012-01-20 | 2013-06-20 | Открытое акционерное общество "Газпром" | Method of secondary cementing of process well of underground reservoirs of various purpose |
RU2526061C1 (en) * | 2013-07-02 | 2014-08-20 | Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Isolation of water inflow beds at well construction |
-
2007
- 2007-09-18 RU RU2007134764/03A patent/RU2352754C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2475513C1 (en) * | 2011-09-14 | 2013-02-20 | Открытое акционерное общество "Газпром" | Spacer fluid used in packing-off underground reservoir filled with brine |
RU2485283C1 (en) * | 2012-01-20 | 2013-06-20 | Открытое акционерное общество "Газпром" | Method of secondary cementing of process well of underground reservoirs of various purpose |
RU2526061C1 (en) * | 2013-07-02 | 2014-08-20 | Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Isolation of water inflow beds at well construction |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9938191B2 (en) | Establishing control of oil and gas producing wellbore through application of self-degrading particulates | |
RU2421586C1 (en) | Procedure for construction of horizontal well in devonian strata | |
EA018230B1 (en) | Method of fracturing a formation | |
EP3752704B1 (en) | Curing a lost circulation zone in a wellbore | |
RU2067158C1 (en) | Method for reverse cementing of casing in well | |
US3612608A (en) | Process to establish communication between wells in mineral formations | |
RU2352754C1 (en) | Method of repairing wells of underground reservoirs | |
RU2576416C1 (en) | Method to fix process wells of underground storages of gaseous and liquid hydrocarbons (versions) | |
US9458694B2 (en) | System and method for a slotted liner shoe extension | |
RU2606742C1 (en) | Method of well drilling | |
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 | |
Daw et al. | Grouting for ground water control in underground mining | |
US2146732A (en) | Method of drilling wells | |
US20120273200A1 (en) | Methods for treating a wellbore | |
RU2320848C1 (en) | Cementing method for well with abnormally low reservoir pressure | |
RU2261981C1 (en) | Method for behind-the-casing gas flow liquidation in oil production well | |
Li et al. | New Research of Borehole Wall Protection Technology in Ocean Scientific Drilling | |
RU2175711C1 (en) | Process of attachment of casing strings in well | |
RU2819860C1 (en) | Method for waterproofing annular space of process wells | |
CN109630064A (en) | A kind of old salt well remodeling method | |
RU2547862C1 (en) | Well drilling method | |
RU2792128C1 (en) | Method for cementing the conductor, a technical column during the construction of wells | |
RU2312973C1 (en) | Method to prevent gas flow via annulus during well cementing | |
RU2687725C1 (en) | Processing method of insulation of mine working at thermal development of oil deposits | |
RU2232258C2 (en) | Method for well cementation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TK4A | Correction to the publication in the bulletin (patent) |
Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -FG4A- IN JOURNAL: 11-2009 FOR TAG: (73) |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170919 |