СПОСОБ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ ОБСАДНОЙ КОЛОННЫ В ПОГЛОЩАЮЩЕЙ СКВАЖИНЕ Российский патент 1997 года по МПК E21B33/14 

Изобретение относится к строительству нефтяных и газовых скважин и может быть использовано при цементировании обсадных колонн (направлений, кондукторов, эксплуатационных) при наличии пластов, поглощающих буровые жидкости и тампонажные растворы.

Известны способы двухступенчатого цементирования обсадных колонн в условиях наличия поглощающих пластов. В первой стадии цементируют нижнюю часть колонны нагнетанием тампонажного раствора через башмак до зоны поглощения, ожидают затвердевание или загустевание раствора, а затем цементируют верхнюю часть колонны с помощью цементировочных муфт. Однако при таком способе в большинстве случаев в зоне поглощения отсутствует цементное кольцо, что резко ухудшает качество цементирования обсадных колонн.

Известен способ цементирования обсадных колонн в две ступени при наличии зоны поглощения с использованием штуцера (1).

Этот способ также не обеспечивает цементирование обсадной колонны до устья с получением сплошного цементного камня, а лишь уменьшает поглощение тампонажного раствора.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности (прототип) является способ цементирования буровых скважин, осложненных поглощениями тампонажных растворов (2).

В этом способе предлагается в зоне поглощения располагать медленно схватывающийся тампонажных раствор при реализации первой стадии цементирования обсадных колонн.

Недостатком способа является невозможность его применения в условиях полного поглощения тампонажного раствора, т.к. при этом медленно схватывающийся раствор, располагающийся в зоне поглощения, поглощается пластом и не обеспечивается достижением поставленной цели. Зона поглощения остается не изолированной.

Целью изобретения является обеспечение качества цементирования обсадной колонны за счет получения сплошного цементного камня в заколонном пространстве до устья скважины.

Поставленная цель достигается тем, что нижняя часть заколонного пространства до зоны поглощения цементируется обычно применяемым тампонажным цементным раствором через башмак колонны, а верхняя ее часть от зоны поглощения до устья тампонируется сухим тампонажным материалом в виде порошка, вяжущего вещества. Таким веществом может быть тампонажный цемент, гипс и др. в чистом виде или с наполнителями. Эта смесь нагнетается с устья с помощью сжатого воздуха. Для уплотнения смеси и обеспечения его равномерного наполнения в заколонном пространстве по периметру и высоте колонну одновременно вибрируют с частотой колебания 2-5 Гц.

Нагнетание тампонажного порошка производят из цементовоза с помощью сжатого воздуха при одновременном вибровоздействии на обсадную колонну. Если в процессе нагнетания тампонажного порошка заколонное пространство заполнится до использования всего расчетного количества порошка, то в заколонное пространство закачивают тампонажный раствор для продавливания сухой смеси до зоны поглощения. Количество раствора берут с учетом оставшейся части цемента.

Основными преимуществами предлагаемого способа, обеспечивающего достижение поставленной цели, являются:
первые же порции сухой смеси, достигая уровня жидкости в зоне поглощения, мгновенно образуют пастообразный быстросхватывающийся тампон;
столб тампонажного материала наращивается вверх постоянно при одновременном быстром скатывании цемента за счет подсоса цементом влаги, находящейся в скважине на стенках, что полностью предотвращает поглощение тампонажного раствора;
за счет меньшего водоцементного соотношения, чем при применении готового тампонажного раствора, образуется более прочный цементный камень и повышенная связь со стенками скважины и колонны.

Способ осуществляется следующим образом.

После спуска обсадной колонны заколонное пространство заливается тампонажным цементным раствором через башмак до зоны поглощения. Затем колонна подготавливается к вибровоздействию, т.е. внутрь колонны на глубину одной трети зоны поглощения на бурильных трубах спускают вибратор. После этого начинают засыпку сухого тампонажного порошка в заколонное пространство с устья из цементовоза при одновременном вибровоздействии на колонну.

Вибровоздействие осуществляется вращением бурильных труб в колонне со скоростью 60-120 об/мин. При этом вибратор, представляющий эксцентриковый груз, наносит периодические удары на колонну с частотой 2-5 Гц, что способствует равномерной укладке и уплотнению тампонажного порошка в заколонном пространстве.

После засыпки расчетного количества тампонажного порошка, в случае необходимости загерметизировав предварительно устье, производят нагнетание тампонажного раствора, продавливая тампонажный порошок до зоны поглощения. Объем сухого тампонажного порошка берут в количестве 1.1,2 объема заколонного пространства выше зоны поглощения.

Благодаря контакту первых порций сухой тампонажной смеси с влагой, находящейся в заколонном пространстве у зоны поглощения, происходит быстрое образование цементно-водной пасты, препятствующей поглощению остальной части тампонажной смеси, постепенно заполняющей заколонное пространство.

Опытами установлено, что масса порошка толщиной 30 мм пропитывается водой за счет капиллярных сил всего за 4-5 мин.

Технологический процесс осуществлен более чем в 20 скважинах Туймазинского управления буровых работ АНК "Башнефть". Внедрение в производство изобретения продолжается.

По данным геофизических измерений качество цементирования при применении предлагаемого способа выше, чем при применении "серийной технологии".

Использование: в строительстве нефтяных и газовых скважин и может быть использовано при цементировании обсадных колонн при наличии пластов, поглощающих буровые жидкости и тампонажные растворы. Изобретение обеспечивает повышение качества цементирования обсадной колонны за счет получения сплошного цементного камня в заколонном пространстве до устья скважины. Сущность изобретения: по способу осуществляют цементирование нижней части обсадной колонны до зоны поглощения. Цементирование осуществляют цементным раствором. В скважинах с катастрофическим поглощением цементирование верхней части обсадной колонны осуществляют сухим порошкообразным тампонажным цементом. Подачу его осуществляют с помощью сжатого воздуха. Одновременно с подачей тампонажного материала на обсадную колонну передают колебания с частотой 2-5 Гц.

Способ цементирования обсадной колонны в поглощающей скважине, включающий цементирование нижней части обсадной колонны цементным раствором до зоны поглощения и последующее цементирование верхней части обсадной колонны над зоной поглощения путем подачи тампонажного материала в заколонное пространство с устья, отличающийся тем, что в скважине с катастрофическим поглощением в качестве тампонажного материала для цементирования верхней части обсадной колонны применяют сухой порошкообразный тампонажный цемент, а подачу тампонажного материала осуществляют с помощью сжатого воздуха, при этом одновременно с подачей тампонажного материала на обсадную колонну передают колебания с частотой 2 5 Гц.