УСТАНОВКА ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ГАЗОПРОЯВЛЕНИЙ В СКВАЖИНЕ В ПЕРИОД ОЖИДАНИЯ ЗАТВЕРДЕВАНИЯ ЦЕМЕНТА

Полезная модель относится к контрольно-измерительной технике для определения вероятности нефтегазопроявления при креплении скважин и может использоваться в нефтегазовой промышленности, особенно при строительстве и цементировании скважин на газовых месторождениях, где высока вероятность нефтегазопроявлений.
Известна установка для определения начала миграции газа в цементном растворе на приборе тестер миграции газа компании «Ofite», включающая модель пласта, модель цементного кольца, устройство подачи давления на пласт, датчики контроля давления и устройство подачи газа, моделирующtее его поступление из пласта [Чжу Д.П. Анализатор миграции газа производства компании OFITestingEquipment, Inc//Бурение и нефть.2008, № 3, с. 49-51].
Недостатком данного прибора является невозможность определения вероятности газопрорыва при давлении газа в пласте ниже, чем гидростатическое давление столба цементного раствора.
Наиболее близким к заявляемому объекту является установка для исследования изменения давления столба цемента, включающая в себя длинную трубу, моделирующую скважину, и измерительное устройство, состоящее из датчиков для измерения давления твердой и жидкой фазы, сетки, не пропускающей частицы цемента, и электрического разъема для присоединения регистрирующего прибора [Видовский А.Л., Р.А. Ахметов Об изменении давления столба тампонажного раствора в процессе твердения - В кн.: «Буровые растворы, крепление скважин и предупреждение осложнений». Краснодар, ВНИИКРнефть, 1971, с. 98-102].
Недостатком данной установки является невозможность исследований газопроявлений, возникающих в период ожидания затвердевания цемента, и невозможность подачи газа в установку.
Задачей полезной модели является разработка модельной установки для моделирования газопроявлений в скважине, позволяющей устранить указанные недостатки и определить вероятность возникновения газопроявления в период ожидания затвердевания цемента (ОЗЦ).
Поставленная задача достигается тем, что в установке для моделирования газопроявления в скважине, включающей в себя модель затрубного пространства, выполненную в виде вертикально расположенной трубы, согласно полезной модели в нижней части трубы размещена модель пласта, представленная уплотненным водонасыщенным песком, выполненная с возможностью создания давления газа ниже гидростатического давления столба цементного раствора в трубе через боковой отвод, с помощью отдельно подключенного компрессора, также с обеих сторон на боковых отводах в нижней части установки размещены манометр для фиксации давления газа и манометр для замера гидростатического давления столба цементного раствора.
При этом отношение длины трубы к ее диаметру должно быть более 50, а для определения гидростатического давления столба цементного раствора используется манометр.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является моделирование движения газа по цементному раствору и измерение давления раствора при его твердении.
пл
На фиг. 1 представлен общий вид установки для моделирования газопроявлений в скважине в период ОЗЦ. На фиг. 2 показаны графики изменения гидростатического давления столба цементного раствора ПЦТ-I-50, имеющие различное водоцементное отношение (В/Ц). На этих же графиков горизонтальной линией показано пластовое давление газоносного пласта (Р), которое ниже гидростатического давления столба цементных растворов. Из графиков видно, что через 15-90 мин гидростатическое давление столба цементного раствора становится ниже «пластового», что создает предпосылки для возникновения газопроявления.
Установка для моделирования газопроявлений в скважине в период ОЗЦ содержит трубу 1, в которую заливается цементный раствор 2, боковые отводы 3 и 4, на которых установлены манометр 5 для замера гидростатического давления, манометр 6 для фиксации давления газа, модель пласта 7, представленная водонасыщенным песком, вентиль 8 для слива цементного раствора, вентиль 9 для подачи газа, вентиль 10 для регулирования подачи давления на манометр 5.
Устройство работает следующим образом.
Для определения изменения гидростатического давления в трубу 1 с водонасыщенным песком 7 заливают цементный раствор 2, и начинают замер показаний манометра 5 во времени. Результаты измерений приведены в табл. 1 и на фиг. 2. Таким образом, можно оценить динамику падения давления конкретной рецептуры цементного раствора.
Для моделирования газопроявления в трубу 1 с водонасыщенным песком 7 заливают цементный раствор 2, на манометре 5 фиксируют гидростатическое давление и с помощью вентиля 9 и манометра 6 начинают подачу газа с давлением, равным 90% от гидростатического, с помощью отдельно подключенного компрессора (на фигуре не показан), моделируя, таким образом, окончание процесса цементирования и начало периода ожидания затвердевания цемента (ОЗЦ). На поверхности цементного раствора 2 фиксируют выделение газа, проходящего через цементный раствор. В частности, у цементного состава ПЦТ-I-50, В/Ц=0,5 появление газа на поверхности цементного раствора произошло примерно через полтора часа, что соответствуют фиг. 2а. У состава ПЦТ-I-50, В/Ц=0,4 появление газа произошло через 15 мин, что соответствует фиг. 2б. У состава ПЦТ-I-50, В/Ц=0,6 появление газа произошло через 15 мин, что соответствует фиг. 2в.
Также установка позволяет оценить состояние цементного камня, через который приникал газ, поры и каналы, образованные при водоотделении и миграции газа.
Таким образом, установка позволяет
оценить динамику изменения гидростатического давления цементного раствора при его затвердевании;
оценить устойчивость цементного раствора перед газопрорывом;
оценить свойства цементного камня, подвергнувшегося движению газа через себя;
оптимизировать свойства цементного раствора для предупреждения газопроявления.
Экспериментальная установка была изготовлена в Уфимском государственном нефтяном техническом университете на кафедре бурения нефтяных и газовых скважин.
В частности, она была использована для исследования изменения гидростатического давления цементных растворов при его твердении и моделирования газопроявления.