книги из ГПНТБ / Шацов Н.И. Разобщение пластов в нефтяных и газовых скважинах (конструкции, крепление и цементирование скважин)

Объем жидкости V2, который будет поступать через отверстие патрубка внутрь насосных труб при их дальнейшем спуске, равен

244

сократив на 0,785 и сделав некоторое преобразование, предста­

Пример 3. Определить место установки патрубка с отвер­ стием для снижения уровня жидкости в эксплуатационной ко­ лонне спуском насосных труб при следующих данных: глубина колонны Н — 2200 м, внутренний диаметр колонны (в среднем) D — 0,148 м, внешний диаметр промывочйых труб d = 0,0889 м,

По формуле (XIV. 10) проверим, достаточна ли емкость насос­ ных труб ниже патрубка для приема объема жидкости в кольце­

так как левая часть больше правой, то емкость насосных труб ниже патрубка достаточна.-

Пример 4. Определить место установки патрубка с отвер­ стием для снижения уровня жидкости в колонне спуском насос­ ных труб при Следующих данных: глубина колонны Н = 1600 м, внутренний диаметр колонны (в среднем) D = 0,15 м, внешний

,hD2—Hd2 800 • 0,152—1600 • 0,08892 _

Z)2 —d2 ' “ 0,152—0,08 ои/Ж.

Аналогично примеру 3 произведем проверку по формуле

(XIV. 10)

Получив результаты, при которых емкость промывочных труб недостаточна для приема объема жидкости кольцевого простран­ ства, работу по снижению уровня жидкости в колонне следует производить в следующей последовательности: а) спустить насос­ ные трубы без патрубка до искусственного забоя; б) часть насос­ ных труб поднять из колонны на расчетную величину; в) ввин­ тить в насосные трубы патрубок с отверстием и допустить трубы до искусственного забоя; г) поднять все насосные трубы.

245

Объем жидкости, который требуется взять из колонны, чтобы

трубка не меняется. Зато существенно меняется неравенство

(XIV. 10).

Объем жидкости, который вмещают насосные трубы ниже патрубка, должен равняться или быть больше объема кольцевого пространства от устья до глубины местоположения патрубка, или

0,785 (Я - hj dх2 > 0,785 К (D2 - d2),

разделив обе части неравенства на 0,785 с?х2, окончательно по­ лучим

(XIV. 15)

п ример 5. Определить место установки патрубка с отвер­ стием для снижения уровня жидкости в колонне спуском насос­ ных труб при следующих данных: глубина колонны II = 1500 м, внутренний диаметр колонны (в среднем) D —- 0,148 м, внешний диаметр насосных труб d — 0,0889 м, внутренний диаметр на­ сосных труб di = 0,07 м, заданная глубина снижения уровня

& = 800 м.

По формуле (XIV. 8)

,hD* —*Hd _ 800 • 0,1482 — 1500 ■ 0.08892 _ on z

246

По формуле (XIV. 10) проверим неравенство

Требуемое неравенство не имеет места, так как в левой части вы­ ражение меньше, чем в правой.

Проверим неравенство по формуле (XIV. 15)

Д2 — <Z2

Я —

1500 - 334 > 334 0,W

0,072

или 1166 > 954.

Следовательно, для снижения уровня жидкости в колонне на заданную глубину нужно спустить насосные трубы до забоя без патрубка, а затем поднять трубы согласно расчету по формуле (XIV. 8), навернуть патрубок с отверстием и допустить до забоя.

247

Две другие жилы кабеля М и N связывают электротермометр (в точках Р, Q) с потенциометром 1 на поверхности, который из­ меряет разность потенциалов между точками Р и Q.

На основании замера разностей потенциалов и силы токов определяют величину сопротивлений 2 и 3 и вычисляют темпе­ ратуру, соответствующую положению тер­

На основании предварительных испыта­ ний электротермометра в лабораторных условиях можно получить данные, которые фиксируют эти замеры непосредственно в температурных единицах. Основная часть термометра состоит из стальной трубки, внутри которой смонтированы константано­ вые сопротивления 4 и 5 и соединительные провода.

Два других сопротивления 2 и 3, поме­ щаемые снаружи стальной трубки, защи­

Затем снижением уровня воды в сква­ жине вызывают приток и производят повторный замер электро­ термометром. Поступающая в скважину пластовая вода, очевид­ но, будет иметь другую, обычно более высокую температуру. В этих случаях термометр своевременно отражает повышение тем­ пературы, ц по диаграмме легко определить место притока воды.

248

Следует иметь в виду, что в глубоких скважинах (свыше 3000 м), где температура забоя больше, чем температура гидрата­ ции схватившегося цементного камня, на температурной кривой будет отмечено не резкое повышение, а, наоборот, снижение тем­ пературы в зоне, отвечающей положению цементного кольца за трубами (рис. 90). Снижение фактической кривой против тео­ ретической объясняется присутствием ниже этого уровня охла­ жденного цементного раствора, не успевшего достичь термиче­ ского равновесия с окружающим пространством.

Температура, ° С

Рис. 91. Температурные кривые.

1 — газовые проявления; 2 — газоносный песок; з — забой.

Современная практика температурных замеров достигла та­ кого совершенства, что при помощи их можно производить кор­ реляцию разрезов, а также весьма точно устанавливать зоны га­ зовых проявлений, так как газ совместно с нефтью, поступающей во время бурения в скважину, или полученный при опробова­ нии будет охлаждать породы в той точке, где он входит в сква­ жину.

Эффект охлаждения происходит благодаря расширению газа во время его поступления в скважину с пониженным против пласта давлением (рис. 91).

Как показывают термометрические исследования, процесс заполнения затрубного пространства цементным раствором протекает не всегда одинаково. В одних скважинах цементный раствор поднимается спокойно и равномерно, в других он про­ ходит струйками [75].

249

Цементный раствор, поднимаясь в затрубном пространстве сплошным кольцом, вытесняет глинистый раствор и заполняет все каверны. На термограммах в этих случаях верх цементного кольца отбивается резким повышением температуры (рис. 91. а). Ниже — на общем фоне постепенного возрастания температуры— отмечаются положительные аномалии против каверн. Отрица­ тельные аномалии совершенно отсутствуют или имеют незначи­ тельную амплитуду.

На термограмме (рис. 91,6), полученной по скважине с со­ вершенно иными условиями, верх цементного кольца также от­ бивается резким повышением температуры. Но ниже, вместо рав­ номерного ее повышения, наблюдается чередование отрицатель­ ных и положительных аномалий, причем иногда отрицательные аномалии доминируют над положительными. Нередко на больших участках 100—150 м ниже верха цементного кольца наблюдается сравнительно равномерное снижение температуры или ее стабиль­ ность. В таких скважинах высота подъема цементного раствора оказывается значительно выше расчетной и иногда превышает 400 м и даже 500 м.

ная колонна пропускает жидкость в результате плохого свинчи­ вания обсадных труб во время их спуска или вследствие трещины в трубах, образовавшейся в процессе цементирования.

Одним из первоначальных мероприятий является доворачивание колонны обсадных труб, которое необходимо производить осторожно во избежание скручивания колонны и срыва резьбо­ вых соединений.

Практика показывает, что иногда приходится доворачпвать колонну до 200 оборотов и более.

Такое большое количество недовернутых ниток в резьбовых соединениях труб может быть причиной пропуска жидкости в об­ садной колонне. Поэтому после доворачивания следует проверить

цементной пробки, опускают в нее специальное ведро (желонку) с манжетами до середины оттартанного участка. Так, например, при оттартывании до снижения уровня 800 м ведро рекомендуется спускать на глубину 400 м от устья. Если через полчаса покоя ведро при подъеме на поверхность не покажет жидкости, то остав­ шуюся нижнюю половину участка опять разделяют пополам.

250

Спускают ведро в этом случае уже на глубину 600 м, и так по­ степенно, деля каждый участок пополам, устанавливают место течи.

Метод отыскивания места течи отбивкой участков пополам дает минимальное количество спусков ведра.

2. Когда нельзя применить оттартывание, в скважину спу­ скают на тросе верхнюю цементировочную пробку и закачивают жидкость. Под давлением жидкость вытесняется в отверстия течи, и пробка будет опускаться. Как только пробка пройдет мимо течи, жидкость будет уходить непосредственно в отверстие в колонне, а пробка остановится в трубах.

Определив при помощи глубиномера место течи, приступают к длительной прокачке жид­

цилиндра без крышки и дна (рис. 92). Внутри его помещают два обнаженных электрода, соединенные гибким, хорошо изолиро­ ванным кабелем с батареей и измерительным прибором на поверх­ ности.

Для замера необходимо жидкость в колонне заменить водой,

сообразно не резистивиметром, а при помощи электротермометра, фиксирующего температуру воды вдоль ствола скважины. Рабо­ тать с термометром проще, так как не требуется в этом случае заполнять скважину водой другого сопротивления, отличающейся от сопротивления воды притока. Как известно, в буровой прак­ тике замена воды иногда сопряжена с большими трудностями.

Определение места течи электротермометром основывается на том, что по мере углубления в недра земли температура пород

251

ГЛАВА XV

МЕТОДЫ ИСПРАВЛЕНИЯ НЕУДАЧНОГО ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ И ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ

§ 1. Исправление неудачных цементирований

Цементирование с заливочными трубками

При прорыве верхних или нижних вод, когда требуется зака­ чать небольшое количество цементного раствора под большим давлением, применяют цементирование через заливочные трубки малого диаметра.

На рис. 93 приведены различные стадии цементирования сква­ жин с заливочными трубками. Вначале в обсадную колонну спу­ скают заливочные трубки; не доводя их до ее башмака на 10— 20 м, их закрепляют на головке обсадной колонны труб в специ­ альных сальниках. Включив насос и открыв задвижку 1, прока­ чивают глинистый раствор, который идет сначала по заливочным трубкам, затем, поднимаясь вверх между заливочными трубками и обсадной колонной труб, выходит на поверхность через отвод у задвижки 2 (рис. 93, а).

Закрыв задвижку 2, продолжают закачивать раствор в сква­ жину. При этом колонну обсадных труб приподнимают на 1,5 м выше забоя. Так как задвижка 2 закрыта, глинистый раствор спустится вниз, пройдет под башмак обсадной колонны труб и начнет подниматься вверх через кольцевое пространство между стенками обсадных труб и стенками скважины (рис. 93, б).

Когда циркуляция в затрубном пространстве будет устано­ влена, через ту же задвижку 1 начинают прокачивать цементный раствор. Последний так же, как и глинистый раствор, будет по заливочным трубкам спускаться вниз к забою скважины и вытес­ нять глинистый раствор, предварительно заполнив пространство в обсадных трубах ниже башмака заливочных труб, а затем нач­ нет подниматься в затрубное пространстве между стенками об­ садных труб и стенками скважины (рис. 93, в). Когда вся порция цементного раствора будет закачана в скважину, глинистый рас­ твор прокачивают для выдавливания всего цементного раствора из заливочных трубок. Затем колонну ставят на забой и откры­

253