СПОСОБ РАЗОБЩЕНИЯ ПЛАСТОВ Российский патент 2010 года по МПК E21B33/14 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к строительству нефтяных и газовых скважин, и направлено на повышение эффективности цементирования скважин, увеличение срока службы скважины.

Известен способ разобщения пластов, заключающийся в использовании при цементировании скважин расширяющихся цементов (А.С.Волженский, Ю.С.Буров и др. Минеральные вяжущие вещества. М: Стройиздат. 1979. С.448-457).

К недостатком этого способа можно отнести: расширяющиеся цементы, имеющие быстрые сроки схватывания, по своей структуре хрупкие, которые со временем становятся водопроницаемыми и не способствуют разобщению пластов, что приводит к возникновению межколонных перетоков.

Известен способ разобщения пластов с применением устройства манжетного цементирования, когда в процессе цементирования обсадной колонны цементный раствор проходит по затрубному пространству через конусообразный упор и резиновые манжеты. После продавки цементного раствора за обсадную колонну он находится в неподвижном состоянии, где за счет седиментации и повышенной водоотдачи происходит осаждение твердых частиц и уплотнение раствора. Под действием гидростатического давления столба цементного раствора над манжетами происходит прилегание резиновых манжет к стенке скважины, а этим обеспечивается разделение заколонного столба цементного раствора и разобщение пластов в затрубном пространстве из-за образования уплотненного цементного камня в интервале продуктивного пласта (Т.М.Габбасов, Р.И.Котеев, И.А.Нуриев и др. Повышение качества разобщения пластов с применением устройства манжетного цементирования. Нефтяное хозяйство. №7. 2008 с.40-42).

Данный способ позволяет повысить качество разобщения пластов, но имеет ряд недостатков из-за значительной трудоемкости при спуске обсадной колонны на скважинах глубиной более 2000 м, когда возможны срывы резиновых манжет с обсадных труб и снижение качества цементирования.

Техническим результатом является повышение надежности разобщения продуктивных пластов, ускоренные сроки проведения работ, сокращение трудозатрат и металлоемкости работ.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе разобщения пластов при цементировании скважины в интервале продуктивного пласта в кровле или подошве после продавки цементного раствора за обсадную колонну размещается положительный электрод, который спускают в скважину и прижимают пружиной к стенке колонны в период ожидания затвердевания цемента (ОЗЦ). Отрицательный электрод устанавливают у устья скважины, включают постоянный ток на период времени от 4 до 6 часов. При прохождении электрического тока в месте крепления положительного электрода образуется плотный цементный камень, создающий непроницаемую перемычку между пластами.

Данный способ основан на создании в интервале продуктивного пласта - кровле или подошве высокопрочных цементных перемычек. Увеличение прочности и возрастание адгезионных свойств цементного камня с металлом достигается за счет обезвоживания цементного раствора под влиянием электрического поля положительного электрода. Формирование цементного камня в скважине сопровождается эффектом зависания твердой фазы и проникновением водного фильтрата в проницаемые пласты. Предлагаемый способ устраняет данные проблемы и улучшает качество цементирования скважин.

Способ осуществляется следующим образом.

По данным геофизических исследований определяют границы нефтегазоносных пластов в период выхода скважины из бурения.

При проведении тампонажных работ после продавливания цементного раствора за эксплуатационную колонну, когда скважина находится в ОЗЦ, в интервале нефтегазонасыщенного пласта (кровле или подошве пласта) на геофизическом кабеле спускают положительный электрод и прижимают его пружиной к стенке эксплуатационной колонны в период времени ОЗЦ. Отрицательный электрод устанавливают у устья скважины и включают постоянный электрический ток на период времени от 4 до 6 часов. При прохождении электрического тока в месте крепления положительного электрода образуется плотный цементный камень, создающий непроницаемую перемычку между пластами, что повышает качество разобщения пластов продуктивного горизонта и создает дополнительную защиту от проникновения в нефтегазонасыщенный пласт водного фильтрата цементного раствора.

При проведении экспериментальных работ с целью определения адгезионных и прочностных свойств цементного камня использовался тампонажный портландцемент. Цементный раствор замешивался при водоцементном отношении 0,5.

Цель экспериментов - определение воздействия постоянного электрического тока на адгезионные и прочностные характеристики цементного камня.

Эксперименты по определению адгезионных и прочностных характеристик цементного камня проводились при нормальных условиях по разработанной методике. После затворения цементного раствора им заполняли два металлических стаканчика диаметром и высотой 30 мм, установленные на металлической пластине.

Для увеличения контакта раствора с металлом пластины дно у стакана отсутствует, а корпус его изолируется от пластины с помощью мастики с целью, чтобы избежать вытекания раствора и обеспечить максимальный контакт электрода с раствором.

На электроды подавалось напряжение постоянного тока от 12 до 36 В. Возникающий электрический постоянный ток двигался от отрицательного электрода через цементный раствор к положительному электроду, расположенному в верхней части другого стаканчика в цементном растворе. Электрический ток подавался на время начала застывания цементного раствора от 4 до 6 ч. После затвердевания цементного раствора в металлическом стаканчике образцы цементного камня выдавливались из него с помощью пресса и определялась адгезия цемента с металлом стаканчика. На следующем этапе цилиндрические образцы цементного камня помещались в кернодержатель и определялась проницаемость цементного камня (Таблица 1).

Таблица 1 № опыта Напряжение, В Заряд электрода Проницаемость, K·10^-3 мкм² Примечание 1 12 положительный 0,238 камень плотный 2 12 отрицательный 1,741 камень неплотный 3 22 положительный 0,129 камень плотный 4 22 отрицательный 2,470 камень неплотный 5 36 положительный 0 камень плотный 6 36 отрицательный 0,644 камень неплотный

По результатам экспериментальных работ проницаемость цементного камня под влиянием положительного электрода снижается от 0,238·10^-3 мкм до 0 при напряжении 36 B.

На последнем этапе полученные цилиндрические образцы устанавливались в прессе и определялась их прочностная характеристика (Таблица 2).

Данное явление связано с улучшением структуры цементного камня, что хорошо наблюдается при возрастании адгезии и прочности образца цементного камня на сжатие от 18 до 24 МПа. Для цементного камня, образовавшегося под влиянием отрицательного электрода, характерны более низкие свойства. Проницаемость образца сохраняется при напряжении 36 B, а адгезионные и прочностные свойства улучшаются незначительно.

Огромным преимуществом данного способа разобщения пластов являются повышение надежности разобщения продуктивных пластов, ускоренные сроки проведения работ, сокращение трудозатрат и металлоемкости работ по сравнению со способом разобщения пластов с помощью устройства манжетного цементирования.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к способу строительства нефтяных и газовых скважин, и может быть использовано для разобщения пластов при цементировании скважины. При цементировании скважины после продавки цемента за обсадную колонну отрицательный электрод устанавливают у устья скважины, а положительный электрод спускают на геофизическом кабеле в скважину. Размещают положительный электрод на уровне кровли или подошвы продуктивного пласта, прижимают его к стенке колонны и включают постоянный электрический ток на период ожидания затвердевания цемента от 4 до 6 часов. При этом при прохождении электрического тока в месте прижатия положительного электрода образуется цементный камень, создающий непроницаемую перемычку между пластами. Повышается надежность разобщения продуктивных пластов, сокращаются сроки проведения работ, а за счет воздействия постоянного электрического тока на цементный раствор улучшаются адгезионные и прочностные характеристики цементного камня. 2 табл.

Способ разобщения пластов, заключающийся в том, что при цементировании скважины в интервале продуктивного пласта в кровле или подошве размещают положительный электрод, спускаемый в скважину на геофизическом кабеле после продавки цемента за обсадную колонну, прижимают положительный электрод к стенке колонны в период ожидания затвердевания цемента от 4 до 6 ч, а отрицательный электрод устанавливают у устья скважины, при этом при прохождении электрического тока в месте прижатия положительного электрода образуется цементный камень, создающий непроницаемую перемычку между пластами.