RU2576416C1 - Method to fix process wells of underground storages of gaseous and liquid hydrocarbons (versions) - Google Patents
Method to fix process wells of underground storages of gaseous and liquid hydrocarbons (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2576416C1 RU2576416C1 RU2015100227/03A RU2015100227A RU2576416C1 RU 2576416 C1 RU2576416 C1 RU 2576416C1 RU 2015100227/03 A RU2015100227/03 A RU 2015100227/03A RU 2015100227 A RU2015100227 A RU 2015100227A RU 2576416 C1 RU2576416 C1 RU 2576416C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- density
- cement
- string
- casing
- cementing
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области строительства подземных хранилищ сжатого газа, в частности природного газа, гелия и других газов, и жидких углеводородов и может быть использовано при цементировании заколонного пространства обсадных колонн технологических скважин.The invention relates to the field of construction of underground storage facilities for compressed gas, in particular natural gas, helium and other gases, and liquid hydrocarbons and can be used for cementing the casing annulus of technological wells.
Анализ существующего уровня техники показал следующее.Analysis of the current level of technology showed the following.
Известен способ крепления технологической скважины, согласно которому после спуска обсадной колонны в скважину производят закачку тампонажного раствора в обсадную колонну и его продавку в заколонное пространство (Обзорная информация. Практика цементирования нефтяных и газовых скважин за рубежом. Серия Бурение. Вып. 1, М., ВНИИОЭНГ, 1986, с. 38).A known method of fastening a technological well, according to which, after lowering the casing string into the well, grouting solution is injected into the casing string and pushed into the annulus (Overview. Practice of cementing oil and gas wells abroad. Drilling series.
Недостатком указанного способа является достаточно низкая эффективность крепления скважины, так как из-за невозможности полного вытеснения промывочной жидкости из заколонного пространства тампонажным раствором по его поперечному сечению, наличия глинистой корочки, при существующей технологии цементирования и в случае применения «чистых» цементных растворов практически невозможно избежать возникновения флюидопроводящих каналов в заколонном пространстве скважин, не обеспечивается долговременная надежность герметичности крепи.The disadvantage of this method is the rather low efficiency of the well attachment, since it is impossible to avoid using the existing cementing technology and the use of “clean” cement mortars because of the impossibility of completely displacing the flushing fluid from the annular space with grouting mortar over its cross section, the presence of a clay crust the occurrence of fluid-conducting channels in the annulus of the wells, the long-term reliability of the roof support is not ensured.
Известен способ закачивания газовых скважин, включающий: бурение ствола скважины до проектной отметки, расширение участка ствола с образованием кольцевой камеры в непроницаемой кровле горной породы, спуск в скважину обсадной колонны с вспомогательным устройством с отверстиями, устанавливаемым напротив кольцевой камеры, закачку в трубное пространство колонны цементного раствора и продавливание его посредством технологической жидкости в заколонное пространство, при этом до схватывания цементного раствора создают в обсадной колонне такое избыточное давление, под действием которого находящаяся во внутриколонном пространстве технологическая жидкость вскрывает сквозные отверстия устройства и поступает в кольцевую камеру, после чего устанавливают пакер над интервалом перфорации ниже кольцевой камеры, в стволе скважины создают гидростатическое давление, обеспечивающее через кольцевую камеру создание постоянно действующего гидравлического затвора, предотвращающего миграцию газа через заколонное пространство (патент РФ №2484241, E21B 43/10, 21.09.2011).A known method of pumping gas wells, including: drilling a wellbore to the design level, expanding a portion of the wellbore to form an annular chamber in an impenetrable rock roof, lowering a casing string into the well with an auxiliary device with holes installed opposite the annular chamber, injecting cement into a pipe space mortar and forcing it through the process fluid into the annulus, while before setting the cement mortar create in the casing Such excess pressure, under the influence of which the process fluid located in the annulus opens the through holes of the device and enters the annular chamber, after which the packer is installed above the perforation interval below the annular chamber, hydrostatic pressure is created in the wellbore, which ensures the creation of a permanent hydraulic shutter through the annular chamber preventing gas migration through annular space (RF patent No. 2484241, E21B 43/10, 09/21/2011).
Недостатками упомянутого выше способа закачивания газовых скважин являются:The disadvantages of the above method of pumping gas wells are:
- необходимость образования в основной обсадной колонне отверстий, связывающих кольцевую камеру с межколонным пространством для создания гидравлического затвора, создание которых в основной обсадной колонне не допускается действующими нормативным документами относительно ее целостности;- the need for the formation of holes in the main casing connecting the annular chamber with the annular space to create a hydraulic shutter, the creation of which in the main casing is not allowed by current regulatory documents regarding its integrity;
- низкая надежность создания герметичности крепи обсадной колонны вследствие поинтервального цементирования колонны за счет разрыва сплошности цементного камня при создании гидравлического затвора при продавливании цементного раствора технологической жидкостью;- low reliability of the tightness of the casing lining due to the interval cementing of the casing due to rupture of the cement stone continuity when creating a hydraulic shutter during the forcing of the cement mortar with the process fluid;
- вследствие старения цементного камня в процессе эксплуатации нарушается герметичность скважины за счет образования радиальных микротрещин и вертикальных сквозных каналов, вследствие чего утечки газа между цементным камнем и горной породой по всему стволу скважины с помощью гидрозатвора невозможно контролировать и предотвратить перетоки газа в вышележащие горные породы и на поверхность.- due to the aging of cement stone during operation, the tightness of the well is violated due to the formation of radial microcracks and vertical through channels, as a result of which gas leakages between the cement stone and the rock throughout the wellbore cannot be controlled and the gas flows to overlying rocks are prevented and surface.
Вышеуказанные недостатки снижают эффективность, надежность и безопасность упомянутого выше способа закачивания газовых скважин.The above disadvantages reduce the efficiency, reliability and safety of the above method of pumping gas wells.
Наиболее близким к заявленному изобретению способом, который может быть принят в качестве прототипа, является способ крепления скважины с использованием цементного раствора, включающий последовательное закачивание в обсадную колонну буферной жидкости, цементного раствора различной плотности и компонентного состава порциями, продавливание цементного раствора технологической жидкостью, выстаивание скважины после окончания цементирования, проведение ОЗЦ геофизическими методами (патент РФ №2398955, E21B 33/138, 10.09.2010).The closest to the claimed invention method, which can be adopted as a prototype, is a method of securing a well using cement slurry, including sequentially pumping buffer fluid, cement slurry of various densities and component compositions in portions, forcing the cement slurry with process fluid, and well completion after the completion of cementing, conducting an OZC by geophysical methods (RF patent No. 2398955, E21B 33/138, 09/10/2010).
Основными недостатками упомянутого выше способа крепления скважины являются:The main disadvantages of the aforementioned method of securing a well are:
- седиментация частиц кварцевого песка в цементном растворе на основе тампонажных портландцементов вызывает существенные изменения свойств цементного раствора камня, который будет усадочным, с пониженной прочностью и газопроницаемостью;- sedimentation of quartz sand particles in a cement mortar based on cement Portland cement causes significant changes in the properties of the cement mortar, which will be shrinkable, with reduced strength and gas permeability;
- из имеющейся практики известно, что в процессе длительной эксплуатации скважин нарушается герметичность обсадных колонн, появляются радиальные микротрещины и сквозные каналы миграции газа по заколонному пространству в вышележащие горные породы и на поверхность вследствие разрушения цементного камня, которые невозможно контролировать и предотвратить.- from existing practice it is known that during the long-term operation of wells, the casing stiffness is broken, radial microcracks and through channels of gas migration through the annulus to overlying rocks and to the surface due to the destruction of cement stone, which cannot be controlled and prevented, appear.
Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является разработка способа крепления технологических скважин для создания подземных хранилищ в пластах с подходящими горногеологическими условиями, например, содержащих каменную соль.The problem to which the claimed invention is directed, is to develop a method of attaching technological wells to create underground storage in formations with suitable mining conditions, for example, containing rock salt.
Техническим результатом, на достижение которого направлено заявленное изобретение, является повышение качества крепления скважины путем повышения герметичности заколонного пространства технологических скважин подземных хранилищ за счет использования герметизирующего устройства, устанавливаемого в вспомогательной выработке, и применения новых тампонажных растворов, снижения затрат на проведение дорогостоящих ремонтно-изоляционных работ при потере герметичности подземных резервуаров.The technical result, to which the claimed invention is directed, is to improve the quality of the well fastening by increasing the tightness of the annular space of the technological wells of underground storages through the use of a sealing device installed in auxiliary production and the use of new grouting mortars, reducing the cost of expensive repair and insulation works in case of loss of tightness of underground tanks.
Согласно первому варианту изобретения, указанный технический результат достигается за счет того, что способ крепления технологических скважин подземных хранилищ, предназначенных для сжатых газов и жидких углеводородов, предусматривающий цементирование эксплуатационной колонны путем закачивания в обсаженные технологические скважины тампонажного раствора, причем при высоких давлениях гидроразрыва горных пород закачивание тампонажного раствора проводят в одну ступень, при этом перед спуском и цементированием эксплуатационной колонны на участке в непроницаемой кровле породы предварительно производят расширение участка необсаженного ствола скважины с формированием вдоль ее вертикальной оси, по меньшей мере, одной вспомогательной камеры, причем обсадную колонну оборудуют устройством с кольцевыми каналами, устанавливаемым на обсадной колонне и располагаемым в объеме созданной, по меньшей мере, одной вспомогательной камеры, а в качестве тампонажного раствора используют раствор с плотностью 1800-1900 кг/м3, содержащий следующие ингредиенты, мас.%:According to the first embodiment of the invention, the technical result is achieved due to the fact that the method of attaching technological wells of underground storages designed for compressed gases and liquid hydrocarbons, which involves cementing the production string by pumping grout into cased technological wells, and pumping at high fracturing pressures of rocks cement slurry is carried out in one step, while before lowering and cementing production At the site in the impermeable roof of the rock, the section of the uncased wellbore is preliminarily expanded to form at least one auxiliary chamber along its vertical axis, and the casing is equipped with a device with annular channels installed on the casing and located in the volume of at least at least one auxiliary chamber, and as a grouting mortar use a solution with a density of 1800-1900 kg / m 3 containing the following ingredients, wt.%:
с жидкостью затворения, являющейся водным раствором хлористого натрия плотностью 1200 кг/м3, которым заполняют необсаженный ствол скважины до башмака промежуточной обсадной колонны.with a mixing fluid, which is an aqueous solution of sodium chloride with a density of 1200 kg / m 3 , with which an open hole is filled to the shoe of the intermediate casing string.
Согласно второму варианту изобретения, указанный технический результат достигается за счет того, что способ крепления технологических скважин подземных хранилищ, предназначенных для сжатых газов и жидких углеводородов, предусматривающий цементирование эксплуатационной колонны путем закачивания в обсаженные технологические скважины тампонажного раствора, причем закачивание тампонажного раствора проводят путем последовательного закачивания отдельных порций раствора, различающихся по плотности и компонентному составу цементных растворов, при этом перед спуском и цементированием эксплуатационной колонны на участке в непроницаемой кровле породы предварительно производят расширение участка необсаженного ствола скважины с формированием вдоль ее вертикальной оси, по меньшей мере, одной вспомогательной камеры, причем обсадную колонну оборудуют устройством с кольцевыми каналами, устанавливаемым на обсадной колонне и располагаемым в объеме созданной, по меньшей мере, одной вспомогательной камеры, причем в качестве тампонажного раствора закачки первой порции используют облегченный цементный раствор плотностью 1400-1650 кг/м3 следующего состава, мас.%:According to a second embodiment of the invention, this technical result is achieved due to the fact that the method of attaching technological wells of underground storages intended for compressed gases and liquid hydrocarbons, comprising cementing the production string by pumping grout in cased technological wells, and grouting the grout by sequential pumping individual portions of the solution, differing in density and component composition of cement solutions, while before lowering and cementing the production string on the site in the impermeable roof of the rock, the section of the uncased wellbore is preliminarily expanded to form at least one auxiliary chamber along its vertical axis, and the casing is equipped with an annular channel device mounted on the casing the column and located in the volume of the created at least one auxiliary chamber, moreover, as the grouting solution of the injection of the first portion lightweight cement mortar with a density of 1400-1650 kg / m 3 of the following composition, wt.%:
с жидкостью затворения, являющейся водным раствором хлористого натрия плотностью 1060-1100 кг/м3, которой заполняют межколонное пространство промежуточной и эксплуатационной обсадных колонн от башмака промежуточной колонны до устья скважины, а в качестве тампонажного раствора для закачки второй порции используют цементный раствор плотностью 1800-1900 кг/м3, содержащий следующие ингредиенты, мас.%:with a mixing fluid, which is an aqueous solution of sodium chloride with a density of 1060-1100 kg / m 3 , which fills the annular space of the intermediate and production casing strings from the shoe of the intermediate string to the wellhead, and cement mortar with a density of 1800- is used as the grouting solution for pumping the second portion 1900 kg / m 3 containing the following ingredients, wt.%:
с жидкостью затворения, являющейся водным раствором хлористого натрия плотностью 1200 кг/м3, которой заполняют необсаженный ствол скважины до башмака промежуточной обсадной колонны.with a mixing fluid, which is an aqueous solution of sodium chloride with a density of 1200 kg / m 3 , which is filled with an open hole in the well to the shoe of the intermediate casing string.
При креплении скважины обсадными колоннами вспомогательные выработки могут создаваться вдоль вертикальной оси скважины в непроницаемых горных породах, таких как, например, глина, ангедрит, каменная соль, механическим или гидравлическим методами.When securing the well with casing, auxiliary workings can be created along the vertical axis of the well in impermeable rocks, such as, for example, clay, anhedrite, rock salt, by mechanical or hydraulic methods.
Для цементирования скважины башмак основной обсадной колонны оборудуют обратным клапаном типа ЦКОД (цементировочный клапан обратный дроссельный), а над ее башмаком устанавливают центраторы.To cement the well, the shoe of the main casing string is equipped with a check valve of the TsKOD type (cementing check check valve), and centralizers are installed above its shoe.
Продавливание буферной жидкости и цементных растворов, различающихся по плотности и компонентному составу, в заколонное пространство основной обсадной колонны осуществляется посредством технологической жидкости. После выстаивания скважины в течение времени, необходимого для образования цементного камня, геофизическими методами определяется качество цементирования и герметичность скважины.The pushing of buffer fluid and cement mortars, differing in density and component composition, into the annular space of the main casing string is carried out by means of a process fluid. After the well has stood for the time necessary for the formation of cement stone, the quality of cementing and the tightness of the well are determined by geophysical methods.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, на котором показана принципиальная схема реализации способа крепления технологической скважины подземного резервуара в каменной соли.The essence of the invention is illustrated by the drawing, which shows a schematic diagram of the implementation of the method of attaching a technological well of an underground reservoir in rock salt.
На принципиальной схеме реализации способа крепления технологической скважины показаны: промежуточная обсадная колонна 1 обсаженной технологической скважины, пробуренная до кровли непроницаемых горных пород 10, основная обсадная колонна 2, пробуренная до проектной отметки заложения ее башмака в непроницаемой горной породе (каменная соль), межколонное пространство 3 между промежуточной 1 и основной обсадной 2 колоннами, заколонное пространство 4 основной обсадной колонны 2, вспомогательная выработка 5 в не обсаженном стволе скважины, устройство 6 с кольцевыми каналами, башмак основной обсадной колонны 2 оснащен цементировочным обратным клапаном типа ЦКОД 8 со стоп-кольцом под продавочную пробку, выше башмака установлены центраторы 9.The schematic diagram of the implementation of the method of attaching a technological well shows: an
Способ крепления технологических скважин подземных хранилищ газообразных или жидких углеводородов осуществляется следующим образом.The method of attaching technological wells of underground storage of gaseous or liquid hydrocarbons is as follows.
В обсаженной ранее обсадными колоннами (кондуктор, промежуточная колонна) скважине производят ее бурение до проектной отметки установки башмака основной колонны, после окончания бурения скважины осуществляют шаблонирование, удаление глинистой корки с ее стенок при помощи скребков, спуск в скважину на бурильной колонне механического расширителя или гидромонитора (не показано), в зоне непроницаемой горной породы 10 (глина, ангидрит, каменная соль и др.) выше отметки башмака основной обсадной колонны 2 расширяют необсаженный ствол вдоль вертикальной оси скважины механическим или гидравлическим способами до образования вспомогательной камеры, имеющей кольцевую или конусообразную форму и диаметр, превышающий диаметр ствола скважины. В скважину спускают основную обсадную колонну 2 с установленным на ней устройством 6, снабженным кольцевыми каналами, в нижней части основной обсадной колонны выше башмака устанавливают обратный клапан типа ЦКОД 8, а в верхней части - центраторы 9. Основную обсадную колонну 2 устанавливают таким образом, чтобы устройство 6 находилось в интервале вспомогательной камеры 7. Для повышения эффективности замещения буферной жидкости цементным раствором ниже вспомогательной выработки устанавливают турбулизатор.In a previously cased casing (conductor, intermediate string), the well is drilled to the design mark for installing the shoe of the main string, after completion of drilling the well is sampled, clay cake is removed from its walls using scrapers, a mechanical expander or hydraulic monitor is lowered into the well on the drill string (not shown), in the zone of impenetrable rock 10 (clay, anhydrite, rock salt, etc.) above the shoe mark of the
После окончания подготовительных работ приступают к цементированию скважины, для этого в обсадную колонну 2 в необходимом объеме закачивают буферную жидкость, затем при помощи цементировочного агрегата закачивают тампонажный раствор. Закачивание тампонажного раствора может осуществляться двумя способами в одну или две ступени.After completion of the preparatory work, cementing is started, for this purpose buffer fluid is pumped into the
Примеры реализации изобретенияExamples of the invention
Для приготовления цементного раствора могут быть использованы портландцемент тампонажный бездобавочный типа 1-G высокой сульфатостойкости ПЦТ-1-G-CC-1, а также портландцементы марок ПЦТ I-50, ПЦТ II-50, ПЦТ I-100, ПЦТ II-100, ПЦТ I-150, ПЦТ II-150 по ГОСТ 1581-96. При этом могут применяться и другие марки портландцементов. В качестве пластификаторов могут быть использованы, например, пластификатор Полицем Пласт 1, Полицем Пласт 2, Полицем Пласт 3 по ТУ 2458-063-97457491-2012, Полицем ПФ по ТУ 2458-076-97457491-2012, Полицем Стаб по ТУ 2458-078-97457491-2012, Полицем Др по ТУ 2458-077-97457491-2012, Arten Plast С и Arten Plast D по ТУ 2458-061-63121839-2014, WellFix Р-100, WellFix Р-200 по ТУ 2458-015-14023401-2012. В качестве газоблокатора для повышения газонепроницаемости может быть использована, например, газоблокирующая добавка Газблок по ТУ 2458-055-40912231-2009. Кроме того, могут быть использованы газоблокаторы марок Atren Expand по ТУ 2458-042-63121839-2012, Atrem Cem Ultra по ТУ 2458-041-63121839-2012, WellFix L-100 по ТУ 2458-071-14023401-2013 и другие. Для достижения указанного технического результата могут быть использованы различные марки или типы портландцементов, газоблокаторов и пластификаторов. При этом оптимальное сочетание базового портланцемента и специальных добавок, к которым относятся пластификатор и газоблокатор, являются лишь стабилизирующими компонентами для регулирования тампонажно-технических свойств, а их выбор марок или типов зависит от условий цементирования. Для приготовления цементного раствора могут быть использованы: пудра оксида кремния (ПОК) по ТУ 2169-001-21633301-2012 Ультрадисперсный порошок оксида кремния, высокоактивная пуццолановая добавка «метакаолин» по ТУ 1613.2010 (для повышения прочности, водонепроницаемости, седиментационной устойчивости и пластичности); гидроксиэтилцеллюлоза «Сульфацелл 1» по ТУ 2231-013-32957739-01 (для замедления времени загустевания и сроков схватывания, сокращения водоотделения, сохранения оптимальных реологических свойств раствора); расширяющая добавка оксид кальция (СаО) по ГОСТ 8677-76-75.For the preparation of a cement mortar, Portland cement, cement-free cementless type 1-G of high sulfate resistance PTsT-1-G-CC-1, as well as portland cements of the PTsT I-50, PTsT II-50, PTsT I-100, PTsT II-100, can be used PCT I-150, PCT II-150 according to GOST 1581-96. Other brands of Portland cement may also be used. As plasticizers can be used, for example, a plasticizer by Police Plast 1, Police Plast 2, Police Plast 3 according to TU 2458-063-97457491-2012, Police PF according to TU 2458-076-97457491-2012, Police Stab according to TU 2458-078 -97457491-2012, Police Dr according to TU 2458-077-97457491-2012, Arten Plast C and Arten Plast D according to TU 2458-061-63121839-2014, WellFix P-100, WellFix P-200 according to TU 2458-015-14023401 2012. As a gas blocker to increase gas tightness, for example, a gas blocking additive Gasblock according to TU 2458-055-40912231-2009 can be used. In addition, Atren Expand gas blockers according to TU 2458-042-63121839-2012, Atrem Cem Ultra according to TU 2458-041-63121839-2012, WellFix L-100 according to TU 2458-071-14023401-2013 and others can be used. To achieve the specified technical result, various grades or types of Portland cement, gas blockers and plasticizers can be used. At the same time, the optimal combination of base portlancement and special additives, which include plasticizer and gas blocker, are only stabilizing components for regulating grouting and technical properties, and their choice of grades or types depends on the cementing conditions. For the preparation of cement mortar can be used: silicon oxide powder (POK) according to TU 2169-001-21633301-2012 Ultrafine silicon oxide powder, highly active pozzolanic additive metakaolin according to TU 1613.2010 (to increase strength, water resistance, sedimentation stability and ductility);
Согласно первому способу, при высоких давлениях гидроразрыва горных пород закачивание тампонажного раствора проводят в одну ступень. Для заполнения заколонного пространства основной обсадной колонны и вспомогательной камеры в интервале от забоя скважины до башмака промежуточной колонны приготавливают порцию цементного раствора плотностью 1800-1900 кг/м3, состоящего из смеси следующих компонентов, мас.%: портландцемент ПЦТ 1-50 91,9-93,0; оксид кальция (СаО) 1,5-3,0; глинопорошок метакаолин 2,0-3,0; газоблокатор Газблок 0,2-0,3; гидроксиэтилцеллюлоза «Сульфацелл 1» 0,3-0,4; пластификатор Полицем Пласт 2 0,3-0,4, с жидкостью затворения, являющейся водным раствором хлористого натрия плотностью 1200 кг/м3, и, не прерывая процесс, закачивают в основную обсадную колонну. Продавливание цементных растворов осуществляется при помощи технологической жидкости. Время окончания продавливания цементных растворов в заколонное пространство определяется путем измерения плотности жидкости, выходящей на устье скважины из межколонного пространства промежуточной и основной обсадной колонн на поверхность.According to the first method, at high fracturing pressures of rocks, the injection of cement slurry is carried out in one step. To fill the annulus of the main casing and auxiliary chamber in the interval from the bottom of the well to the shoe of the intermediate string, a portion of cement mortar with a density of 1800-1900 kg / m 3 is prepared, consisting of a mixture of the following components, wt.%: Portland cement PCT 1-50 91.9 -93.0; calcium oxide (CaO) 1.5-3.0; clay powder metakaolin 2.0-3.0; gas block Gas block 0.2-0.3; hydroxyethyl cellulose "
Согласно второму способу, сначала закачивают первую порцию цементного раствора, приготовленного из расчета заполнения межколонного пространства основной обсадной и промежуточной колонн от ее башмака до устья скважины. При этом в качестве первой порции цементного раствора приготавливают безусадочный облегченный цементный раствор плотностью 1400-1650 кг/м3, состоящий из смеси следующего компонентного состава, мас.%: портландцемент ПЦТ-1-G-CC-1 79,6-86,0; ультрадисперсный порошок оксида кремния (ПОК 1) 2,0-10,0; глинопорошок метакаолин 8,0-10,0; гидроксиэтилцеллюлоза «Сульфацелл 1» 0,3-0,4; оксид кремния (СаО) 0,5-1,5; пластификатор Полицем Пласт 1 0,1-0,15; с жидкостью затворения, являющейся водным раствором хлористого натрия плотностью 1060-1100 кг/м3.According to the second method, the first portion of the cement mortar is prepared first, prepared on the basis of filling the annular space of the main casing and intermediate columns from its shoe to the wellhead. Moreover, as the first portion of the cement mortar, a non-shrinking lightweight cement mortar is prepared with a density of 1400-1650 kg / m 3 , consisting of a mixture of the following component composition, wt.%: Portland cement PCT-1-G-CC-1 79.6-86.0 ; ultrafine silica powder (POC 1) 2.0-10.0; clay powder metakaolin 8.0-10.0; hydroxyethyl cellulose "
Для заполнения заколонного пространства основной обсадной колонны и вспомогательной камеры в интервале от забоя скважины до башмака промежуточной колонны приготавливают вторую порцию цементного раствора плотностью 1800-1900 кг/м3, состоящего из смеси следующих компонентов, мас.%: портландцемент ПЦТ-1-G-CC-1 91,9-93,0; оксид кальция (СаО) 1,5-3,0; глинопорошок метакаолин 2,0-3,0; газоблокатор Газблок 0,2-0,3; гидроксиэтилцеллюлоза «Сульфацелл 1» 0,3-0,4; пластификатор Полицем Пласт 1 0,3-0,4, с жидкостью затворения, являющейся водным раствором хлористого натрия плотностью 1200 кг/м3, и, не прерывая процесс, закачивают в основную обсадную колонну. Продавливание цементных растворов осуществляется при помощи технологической жидкости. Время окончания продавливания цементных растворов в заколонное пространство определяется путем измерения плотности жидкости, выходящей на устье скважины из межколонного пространства промежуточной и основной обсадной колонн на поверхность. При достижении значений плотности выходящей жидкости плотности цементного раствора первой порции продавливание заканчивается.To fill the annulus of the main casing string and the auxiliary chamber in the interval from the bottom of the well to the shoe of the intermediate string, a second portion of cement mortar with a density of 1800-1900 kg / m 3 is prepared, consisting of a mixture of the following components, wt.%: Portland cement PCT-1-G- CC-1 91.9-93.0; calcium oxide (CaO) 1.5-3.0; clay powder metakaolin 2.0-3.0; gas block Gas block 0.2-0.3; hydroxyethyl cellulose "
Вспомогательная камера 7 с устройством 6 с кольцевыми каналами предназначена для снижения проницаемости цементного камня в зонах контакта «горная порода-цемент-обсадная колонна» за счет создания цементного замка и дополнительной герметизации заколонного пространства эксплуатационной колонны путем цементирования кольцевых каналов устройства 6 и создания тем самым лабиринтного уплотнения в цементном камне. Закачивание в обсадную колонну 2 в необходимом объеме буферной жидкости, первой порции цементного раствора через ее башмак, удаление бурового раствора путем продавливания первой порции цементного раствора в межколонное пространство промежуточной 1 и обсадной 2 колонн до устья скважины, закачивание второй порции цементного раствора в заколонное пространство от башмака обсадной колонны 2 до башмака промежуточной колонны 1 технологической жидкостью до фиксации в обратном клапане «стоп». В качестве первой порции цементного раствора закачивают облегченный цементный раствор следующего состава, мас.%: портландцемент типа ПЦТ-1-G-CC-1 79,6-86,0; ультрадисперсный порошок оксида кремния (ПОК 1) 2,0-10,0; глинопорошок метакаолин 8,0-10,0; гидроксиэтилцеллюлоза «Сульфацелл 1» 0,3-0,4; оксид кремния (СаО) 0,5-0,9; пластификатор Полицем Пласт 1 0,1-0,15; с жидкостью затворения, являющейся водным раствором хлористого натрия плотностью 1060-1100 кг/м3, а в качестве второй порции для заполнения нижней части заколонного пространства эксплуатационной колонны до башмака промежуточной обсадной колонны - цементный раствор плотностью 1800-1900 кг/м3, следующего состава, мас.%: портландцемент ПЦТ-1-G-CC-1 91,9-93,0; оксид кальция (СаО) 1,5-3,0; глинопорошок метакаолин 2,0-3,0; газоблокатор Газблок 0,2-0,3; гидроксиэтилцеллюлоза «Сульфацелл 1» 0,3-0,4; пластификатор Полицем Пласт 1 0,3-0,4, с жидкостью затворения, являющейся водным раствором хлористого натрия плотностью 1200 кг/м3.The
Пример (лабораторный)Example (laboratory)
Для приготовления 100 г первой порции сухого цементного раствора берут 86 г тампонажного портландцемента марки ПЦТ 11-50, в него добавляют 3 г порошка оксида кремния, 10 г метакаолина, 0,4 г сульфацелла 1, 0,5 г оксида кальция, 0,1 г пластификатора Полицем Стаб, все компоненты тщательно перемешивают в чаше для затворения, в сухую смесь добавляют жидкость затворения, в качестве которой используют раствор хлористого натрия плотностью 1100 кг/м3, из расчета соотношения Ж/Т = 0,87 (жидкое/твердое), после чего в течение 3-5 минут производят перемешивание. После приготовления тампонажного раствора определяется его плотность и растекаемость. Свойства раствора: плотность - 1590 кг/м3, растекаемость - 20 см.To prepare 100 g of the first portion of a dry cement mortar, take 86 g of grouting Portland cement grade PCT 11-50, add 3 g of silicon oxide powder, 10 g of metakaolin, 0.4 g of
Для приготовления 100 г второй порции сухого цементного раствора берут 93 г тампонажного портландцемента марки ПЦТ 1-50, в него добавляют 3 г метакаолина, 0,4 г сульфацелла, 1,3 г оксида кальция, 0,4 г пластификатора Полицем Пласт 1, 0,2 г Газблока, все компоненты тщательно перемешивают в чаше для затворения, в сухую смесь добавляют жидкость затворения, в качестве которой используют раствор хлористого натрия плотностью 1200 кг/м3, из расчета соотношения Ж/Т = 0,67 (жидкое/твердое), после чего в течение 3-5 минут производят перемешивание. После приготовления тампонажного раствора определяется его плотность и растекаемость. Свойства раствора: плотность - 1890 кг/м3, растекаемость - 21 см.To prepare 100 g of the second portion of the dry cement mortar, 93 g of grouting Portland cement grade PTsT 1-50 are taken, 3 g of metakaolin, 0.4 g of sulfacell, 1.3 g of calcium oxide, 0.4 g of
Пример реализации изобретенияAn example implementation of the invention
Исходные данные:Initial data:
- глубина спуска зацементированной промежуточной колонны - 650 м;- the depth of descent of the cemented intermediate column - 650 m;
- внутренний диаметр промежуточной колонны - 430 мм;- inner diameter of the intermediate column - 430 mm;
- глубина спуска основной обсадной колонны - 830 м;- the depth of descent of the main casing string - 830 m;
- наружный диаметр обсадной колонны -299×12 мм;- outer diameter of the casing string -299 × 12 mm;
- внутренний диаметр обсадной колонны - 275 мм;- inner diameter of the casing string - 275 mm;
- расположение кровли каменной соли - 450 м;- the location of the rock salt roof - 450 m;
- максимальный диаметр создаваемой вспомогательной камеры - 500-800 мм.- the maximum diameter of the created auxiliary chamber is 500-800 mm.
В пробуренную скважину на бурильных трубах, снабженных шаблоном и скребками, спускают гидромонитор с насадками и устанавливают на 30-50 м выше проектной отметки башмака основной обсадной колонны в интервале непроницаемой горной породы (каменной соли), при этом шаблонируя и очищая скважину от глинистой корки. Путем подачи воды при помощи гидромонитора в каменной соли гидравлическим способом создают в необсаженном стволе скважины вспомогательную выработку требуемых геометрических размеров по высоте и диаметру. В процессе создания вспомогательной выработки осуществляется промывка скважины образующимся рассолом. После окончания подготовительных операций в скважину спускают основную обсадную колонну, оборудованную на башмаке обратным клапаном типа ЦКОД, расположенными выше центраторами и обечайками с кольцевыми каналами, устанавливаемыми таким образом, чтобы обечайки находились в интервале расположения вспомогательной камеры.A hydraulic monitor with nozzles is lowered into the drilled hole on drill pipes equipped with a template and scrapers and set 30-50 m above the design mark of the shoe of the main casing string in the interval of impermeable rock (rock salt), while patterning and cleaning the well of clay crust. By supplying water using a hydraulic monitor in rock salt hydraulically create in the open hole of the well bore auxiliary production of the required geometric dimensions in height and diameter. In the process of creating auxiliary production, the well is flushed with the resulting brine. After the preparatory operations are completed, the main casing, equipped on the shoe with a check valve of the TsKOD type, located above the centralizers and shells with annular channels installed so that the shells are in the range of the auxiliary chamber, is lowered into the well.
Для приготовления цементного раствора используют цементосмесительные машины СМ-20, цементировочные агрегаты ЦА-320, станцию контроля цементирования СКЦ-2М, осреднительную емкость объемом 10 м3.For the preparation of the cement mortar, CM-20 cement mixing machines, CA-320 cementing units, SKC-2M cementing control station, averaging capacity of 10 m 3 are used .
В основную обсадную колонну закачивают буферную жидкость в необходимом объеме, вслед за которой последовательно, не прерывая процесс, закачивают при помощи цементировочного агрегата первую и вторую порции цементного раствора.Buffer fluid is pumped into the main casing in the required volume, after which the first and second portions of the cement mortar are pumped sequentially, without interrupting the process, using the cementing unit.
Первую порцию цементного раствора приготавливают в объеме, необходимом для заполнения межтрубного пространства между промежуточной и основной обсадной колоннами от башмака промежуточной колонны до устья скважины, закачивают его в основную обсадную колонну, продавливая буферную жидкость в ее заколонное пространство. При этом в качестве первой порции используют облегченный тампонажный раствор плотностью 1400-1650 кг/м3.The first portion of the cement slurry is prepared in the volume necessary to fill the annulus between the intermediate and the main casing from the shoe of the intermediate string to the wellhead, pump it into the main casing, forcing the buffer fluid into its annulus. Moreover, as the first portion using lightweight cement slurry with a density of 1400-1650 kg / m 3 .
Не прерывая процесс цементирования основной обсадной колонны вслед за первой порцией закачивают вторую порцию цементного раствора в объеме, необходимом для заполнения заколонного пространства основной обсадной колонны и вспомогательных камер в интервале от ее забоя до башмака промежуточной колонны. В качестве второй порции используют цементный раствор плотностью 1800-1900 кг/м3. Продавливание цементного раствора осуществляется при помощи продавочной жидкости. После продавливания и посадки запорного элемента - шара в гнездо обратного клапана ЦКОД, задвижки на устье закрываются, а скважину оставляют на ожидание затвердевания цемента (ОЗЦ). После окончания ОЗЦ геофизическими методами определяется качество цементирования скважины, проводятся испытания ее на герметичность.Without interrupting the cementing process of the main casing string, after the first portion, a second portion of cement mortar is pumped in the volume necessary to fill the annular space of the main casing string and auxiliary chambers in the interval from its bottom to the shoe of the intermediate string. As the second portion use cement mortar with a density of 1800-1900 kg / m 3 . The cement mortar is pushed using squeezing fluid. After punching and planting the locking element - the ball into the socket of the TsKOD check valve, the gate valves at the wellhead are closed, and the well is left waiting for the cement to harden (OZZ). After completion of geological analysis, the quality of well cementing is determined by geophysical methods, and its tightness tests are carried out.
Реализация предлагаемого способа закачивания газовых скважин позволит повысить эффективность и безопасность эксплуатации газовых скважин за счет повышения надежности крепи скважины путем создания цементного замка и предотвращения миграции газа через заколонное пространство.Implementation of the proposed method for pumping gas wells will improve the efficiency and safety of gas wells by increasing the reliability of the well support by creating a cement lock and preventing gas migration through the annulus.
Claims (6)
с жидкостью затворения, являющейся водным раствором хлористого натрия плотностью 1200 кг/м3, которым заполняют необсаженный ствол скважины до башмака промежуточной обсадной колонны.1. A method of attaching technological wells of underground storage facilities intended for compressed gases and liquid hydrocarbons, comprising supplying a buffer liquid and cementing the production string by pumping cement slurry into cased technological wells, while before running and cementing the production string on a site in an impermeable rock roof pre-expand the section of the uncased wellbore with the formation along its vertical axis of at least one sun help chamber and lower the casing equipped with a device with annular channels mounted on the casing and located in the volume of the created at least one auxiliary chamber, and at high fracturing pressures of rocks pumping cement slurry is carried out in one stage, which is used cement mortar with a density of 1800-1900 kg / m 3 containing the following ingredients, wt.%:
with a mixing fluid, which is an aqueous solution of sodium chloride with a density of 1200 kg / m 3 , with which an open hole is filled to the shoe of the intermediate casing string.
с жидкостью затворения, являющейся водным раствором хлористого натрия плотностью 1060-1100 кг/м3, которой заполняют межколонное пространство промежуточной и эксплуатационной обсадных колонн от башмака промежуточной колонны до устья скважины, а в качестве тампонажного раствора для закачки второй порции используют цементный раствор плотностью 1800-1900 кг/м3, содержащий следующие ингредиенты, мас.%:
с жидкостью затворения, являющейся водным раствором хлористого натрия плотностью 1200 кг/м3, которой заполняют необсаженный ствол скважины до башмака промежуточной обсадной колонны.4. A method of attaching technological wells of underground storages intended for compressed gases and liquid hydrocarbons, comprising supplying a buffer liquid and cementing the production string by pumping cement slurry into cased technological wells, while before running and cementing the production string on a site in an impermeable rock roof pre-expand the section of the uncased wellbore with the formation along its vertical axis of at least one sun help chamber and lower the casing equipped with a device with annular channels mounted on the casing and located in the volume of the created at least one auxiliary chamber, moreover, the injection of grouting mortar is carried out by sequentially pumping individual portions of cement mortars, differing in density and component composition , as the grouting solution for the injection of the first portion, use a lightweight cement mortar with a density of 1400-1650 kg / m 3 of the following composition, ma from.%:
with a mixing fluid, which is an aqueous solution of sodium chloride with a density of 1060-1100 kg / m 3 , which fills the annular space of the intermediate and production casing strings from the shoe of the intermediate string to the wellhead, and cement mortar with a density of 1800- is used as the grouting solution for pumping the second portion 1900 kg / m 3 containing the following ingredients, wt.%:
with a mixing fluid, which is an aqueous solution of sodium chloride with a density of 1200 kg / m 3 , which is filled with an open hole in the well to the shoe of the intermediate casing string.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015100227/03A RU2576416C1 (en) | 2015-01-14 | 2015-01-14 | Method to fix process wells of underground storages of gaseous and liquid hydrocarbons (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015100227/03A RU2576416C1 (en) | 2015-01-14 | 2015-01-14 | Method to fix process wells of underground storages of gaseous and liquid hydrocarbons (versions) |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2576416C1 true RU2576416C1 (en) | 2016-03-10 |
Family
ID=55653975
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015100227/03A RU2576416C1 (en) | 2015-01-14 | 2015-01-14 | Method to fix process wells of underground storages of gaseous and liquid hydrocarbons (versions) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2576416C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2710943C1 (en) * | 2019-03-07 | 2020-01-14 | Акционерное общество "Северо-Кавказский научно-исследовательский проектный институт природных газов" (АО "СевКавНИПИгаз") | Dry mixture for preparing expanding grouting mortar |
| RU2733554C1 (en) * | 2017-03-20 | 2020-10-05 | Бейкер Хьюз, Э Джии Компани, Ллк | Viscosity modifiers and methods for use thereof |
| RU2823955C1 (en) * | 2023-12-19 | 2024-07-30 | Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Method of cementing casing string in well |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3532168A (en) * | 1969-01-10 | 1970-10-06 | Marathon Oil Co | Cementing process using micellar solutions as well pipe and formation face cleansers |
| RU2083802C1 (en) * | 1994-07-20 | 1997-07-10 | Пермский научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности Акционерного общества "Пермнефть" | Well strengthening method |
| RU2175711C1 (en) * | 2000-03-15 | 2001-11-10 | ООО "Астраханьгазпром" | Process of attachment of casing strings in well |
| RU2203389C2 (en) * | 2001-06-18 | 2003-04-27 | Общество с ограниченной ответственностью "ПермНИПИнефть" | Casing cementing job |
| RU2398955C1 (en) * | 2009-05-27 | 2010-09-10 | Ирек Сулейманович Катеев | Procedure for fixing well with cement grout |
-
2015
- 2015-01-14 RU RU2015100227/03A patent/RU2576416C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3532168A (en) * | 1969-01-10 | 1970-10-06 | Marathon Oil Co | Cementing process using micellar solutions as well pipe and formation face cleansers |
| RU2083802C1 (en) * | 1994-07-20 | 1997-07-10 | Пермский научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности Акционерного общества "Пермнефть" | Well strengthening method |
| RU2175711C1 (en) * | 2000-03-15 | 2001-11-10 | ООО "Астраханьгазпром" | Process of attachment of casing strings in well |
| RU2203389C2 (en) * | 2001-06-18 | 2003-04-27 | Общество с ограниченной ответственностью "ПермНИПИнефть" | Casing cementing job |
| RU2398955C1 (en) * | 2009-05-27 | 2010-09-10 | Ирек Сулейманович Катеев | Procedure for fixing well with cement grout |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2733554C1 (en) * | 2017-03-20 | 2020-10-05 | Бейкер Хьюз, Э Джии Компани, Ллк | Viscosity modifiers and methods for use thereof |
| RU2710943C1 (en) * | 2019-03-07 | 2020-01-14 | Акционерное общество "Северо-Кавказский научно-исследовательский проектный институт природных газов" (АО "СевКавНИПИгаз") | Dry mixture for preparing expanding grouting mortar |
| RU2823955C1 (en) * | 2023-12-19 | 2024-07-30 | Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Method of cementing casing string in well |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5339902A (en) | Well cementing using permeable cement | |
| US4844164A (en) | Process and composition for treating underground formations penetrated by a well borehole | |
| CA2970650C (en) | Establishing control of oil and gas producing well bore through application of self-degrading particulates | |
| CN104131780B (en) | Prevent the method for leakage water, well construction | |
| US5035813A (en) | Process and composition for treating underground formations penetrated by a well borehole | |
| RU2576416C1 (en) | Method to fix process wells of underground storages of gaseous and liquid hydrocarbons (versions) | |
| RU2578095C1 (en) | Method for isolation of water flow in open horizontal section producing wells | |
| US2163449A (en) | Method of treating a well | |
| CN109578058A (en) | A method of extraction borehole gas extraction concentration is improved by auxiliary bore hole | |
| Janiga et al. | Technical conditions of well application for EOR-CCS project in Polish conditions | |
| CN112627723A (en) | Ground drilling method for coal bed gas development of coal mine goaf | |
| RU2352754C1 (en) | Method of repairing wells of underground reservoirs | |
| CN114837608B (en) | Multi-stage graded grouting method for rebuilding mined overlying rock water-resisting layer | |
| RU2320849C2 (en) | Well construction and operation method | |
| 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 | |
| RU2196878C2 (en) | Method of shutoff of water inflow over cementing annular space in operation of oil and gas wells | |
| RU2086752C1 (en) | Method for back-cementation of casing string in well | |
| Daw et al. | Grouting for ground water control in underground mining | |
| RU2484241C2 (en) | Gas well completion method | |
| RU2333346C1 (en) | Method of liquidation of leakiness of working string of oil and gas recovery well | |
| RU2792128C1 (en) | Method for cementing the conductor, a technical column during the construction of wells | |
| RU2067158C1 (en) | Method for reverse cementing of casing in well | |
| RU2280760C1 (en) | Filtering well construction method | |
| RU2241819C1 (en) | Method for stepped cementation of well in highly penetrable gas-saturated collectors | |
| RU2485283C1 (en) | Method of secondary cementing of process well of underground reservoirs of various purpose |