Анализ состояния разобщения пластов и герметичности заколонного пространства в ступенчато зацементированных скважинах

 

При проведении буровых работ в сложных геологических условиях на многих нефтегазоносных площадях Восточной Украины, Волгоградской области, Ставропольского и Краснодарского краев, Азербайджана, Башкирии, Оренбургской области и других применяют ступенчатый способ цементирования скважин. Этот способ нашел широкое применение в связи с частыми поглощениями тампонажного раствора при сплошном цементировании скважин.

Так, в Шебелинском УБР применение данного способа позволило зацементировать 146-мм эксплуатационную колонну тампонажным раствором плотностью 1800 - 1900 кг/м³ при аномально низком пластовом давлении.

Однако анализ промыслового материала по ступенчато зацементированным скважинам показывает, что из 102 скважин Шебелинского месторождения, сданных в эксплуатацию Харьковскому ГПУ в 70-х годах, в 20 скважинах возникали межколонные проявления, т.е. качество цементирования 19, 5 % из них было низким. В некоторых из этих скважин из-за негерметичности заколонного пространства давление ( ) у устья составляло 4, 2 - 17, 8 МПа (табл.6).

Из 15 скважин Шебелинской площади, зацементированных в три ступени с разрывом во времени между первой и второй ступенью в 6 ч, в шести возникали межколонные проявления, т.е. в 40 % от общего числа скважин. По Харьковскому ГПУ затраты на ликвидацию межколонных проявлений по этим шести скважинам (10, 22, 53 Мелиховской площади, 102 и 17 Крестищенской площади, 155 Ефремовской площади) составили 400 тыс. руб. (в ценах 70-х годов).

Изучение материалов по 150 скважинам позволил установить, что качество цементирования было низким в тех скважинах, где разрыв во времени между цементированием ступеней колебался от 8 до 24 ч.

В целях выяснения причин образования межколонных проявлений был проведен анализ состояния цементирования ряда скважин в интервалах нижней и верхней ступеней. Качество цементирования каждой скважины в этих интервалах оценивали по значению используемого для этой цели коэффициента качества цементирования , определяемому по кривой акустической цементограммы:

где: L - исследуемый интервал;

- участки интервала, характеризующиеся наличием контакта цементного камня с колонной.

Значения могут изменяться от нуля (отсутствие участков с контактом цементного камня с колонной) до единицы (наличие такого контакта во всем исследуемом интервале).

Как показано в 3.2.4, целесообразность использования для оценки качества цементирования скважин подтверждается путем сопоставления его значений для отдельных скважин с результатами их опробования и применения методов математической статистики с использованием промысловых данных при изучении состояния цементирования большого числа скважин.

 

 

Таблица 6

 

Для проведения анализа были выбраны скважины, в которых сопоставляемые, близкие по размерам и геологической характеристике, интервалы, соответствующие нижней и верхней ступеням, находились в примерно равных условиях по следующим технологическим факторам: скорость восходящего потока за колонной при цементировании составляла около 1, 5 м/с; различие в плотности ступенчато закачиваемых тампонажных растворов не превышало 50 кг/м³; растворы эти были сходны по реологическим свойствам; применялись одинаковые буферные жидкости в объеме 4 - 5 м³ (техническая вода или вязкий глинистый раствор); ОЗЦ после цементирования нижних ступеней и до цементирования верхних проходило во всех случаях при атмосферном давлении на устье.

Причем формирование цементного камня за колонной в нижних ступенях происходило в более выгодных условиях, чем в верхних. Средняя температура в нижних интервалах для большинства рассматриваемых скважин была на 21 - 26 °С выше, чем в верхних. Период ОЗЦ (к моменту проведения контроля за цементированием) верхних ступеней оказывался меньшим, чем нижних. Нижние части обсадных колонн оснащали 21-м - 26-ю центраторами.

Однако результаты анализа качества цементирования более чем 50 скважин, часть из которых представлена в табл.7, показали, что значения для нижних ступеней на 40 - 50 % меньше, чем для верхних.

Наибольшая разница в качестве цементирования верхней и нижней ступеней наблюдалась в скв. 549 Шебелинской площади и 72 Мелиховской площади.

Объединением " Башнефть" на площади Узыбаш в одном кусте были пробурены скв. 203 и 204.

В скв. 203 146-мм эксплуатационная колонна была зацементирована ступенчатым способом с применением пакера-муфты (ПДМ). В результате тампонажный раствор был поднят до устья, но качество цементирования нижней части оказалось также очень низким. Практически аналогичная картина наблюдалась и на остальных зацементированных таким способом пяти скважинах.

В то же время эксплуатационная колонна в скв. 204 была зацементирована в один прием, в результате чего был зафиксирован недоподъем тампонажного раствора до заданного уровня на 1100 м, но значение в нижнем интервале оказалось на 50 % выше, чем в соответствующем интервале скв. 203 (см. табл. 7).

Скв. 14 Юбилейной площади объединения Краснодарнефтегаз была обсажена 299-мм колонной и зацементирована двумя ступенями: первая в интервале 3000 - 1465 м, вторая - от 1465 м до 0. Интерпретация кривой акустической цементограммы этой скважины показывает, что качество цементирования нижней ступени значительно ниже, чем верхней.

 

 

Таблица 7

Контакт цементного камня с колонной в нижней ступени отмечается лишь в интервалах, сумма которых менее 25 % ее длины (360 м), т.е. < 25 %, а в верхней - более 50 %, (740 м), т.е. > 50 %, что иллюстрируется сопоставлением аналогичных по литологии глинистых участков разреза скважины, перекрытых зацементированными верхней (980 - 1130 м) и нижней (1850-2000 м) ступенями (рис. 28).

Рис. 28. Каротажные кривые, зарегистрированные в интервалах верхней ( ) и нижней ( ) ступеней цементирования скв. 14 Юбилейной площади:

1 - КС; 2 - ПС; 3 - кавернограмма; 4 -

 

Таким образом, проведенный анализ показал, что в ступенчато зацементированных скважинах с межколонными проявлениями качество цементирования нижних ступеней оказывалось хуже, чем в верхних.

Возникновение заколонного давления у устья этих скважин можно объяснить тем, что значения для верхних ступеней изменялись от 0, 48 до 0, 90 (см. табл.7), но не равнялось 1, т.е. при прорыве пластовых флюидов на участках заколонного пространства, соответствующих нижним ступеням, существовала вероятность продвижения их к устью скважин по участкам заколонного пространства, соответствующим верхним ступеням, качество цементирования которых было также далеко не всегда высокое.

Ухудшение качества цементирования нижних ступеней по сравнению с верхними может быть вызвано несколькими факторами, в том числе прокачиванием меньших объемов тампонажного раствора. Однако, как показал проведенный анализ, основной причиной вероятнее всего может являться изменение температуры во внутреннем изолированном (с помощью ПДМ) объеме нижней части колонны в период ОЗЦ. Изменение температуры в изолированном объеме колонны должно приводить к изменению давления в нем, что, в свою очередь, может стать причиной деформации обсадных труб и цементного кольца. Поэтому целесообразно более детально рассмотреть возможность возникновения изменений температуры в нижней ступени колонны и их влияние на качество цементирования.

⇐ Предыдущая78910111213141516Следующая ⇒

Поделиться: