СПОСОБ УСТАНОВКИ ЛЕГКОРАЗРУШАЕМОГО ЦЕМЕНТНОГО МОСТА В ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ СКВАЖИНЕ Российский патент 2015 года по МПК E21B33/134 C09K8/467 C09K8/14 

Предложение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам установки временных мостов в горизонтальных скважинах.

Известен способ установки цементного моста в скважине (Блажевич В.А. и др. Справочник мастера по капитальному ремонту скважин. М.: «Недра», 1985, с. 165), включающий спуск башмака на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) до нижней границы цементного моста, закачивание через колонну НКТ цементного раствора и продавливание его продавочной жидкостью, подъем башмака с колонной НКТ до верхней границы цементного моста и вымывание излишков цементного раствора.

Недостатками данного способа являются:

- во-первых, способ предназначен для вертикальных скважин, а в горизонтальных скважинах цементный раствор растекается по стволу горизонтальной скважины и размещается по нижнему периметру обсадной колонны горизонтальной скважины, что не обеспечивает герметичную установку цементного моста в горизонтальной скважине;

- во-вторых, при необходимости разбуривания цементного моста возникают сложности, связанные с неравномерной нагрузкой на разрушающий инструмент и уход инструмента в сторону с возможным заклиниванием разрушающего инструмента в обсадной колонне ввиду того, что в горизонтальной скважине закачанный по колонне НКТ цементный мост растекается и застывает лишь по нижнему периметру обсадной колонны.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ установки моста из тампонажного пеноцементного состава в скважине (патент RU №2089717, МПК Е21В 33/138, опубл. 10.09.1997, бюл. №25), включающий спуск в скважину колонны НКТ, закачку по колонне НКТ в интервал установки моста тампонажного пеноцементного состава, содержащего цемент, поверхностно-активное вещество, воду и мел, а также буферной жидкости, в качестве которой используется пластовая вода, при этом в качестве поверхностно-активного вещества применяют синтанол при следующем соотношении исходных ингредиентов, мас. ч.:

цемент 37-60 мел 7-30 синтанол 0,5 вода 38

а разрушение моста из тампонажного пеноцементного состава производят после проведения ремонтных работ с использованием 15%-ного раствора соляной кислоты. Недостатки данного способа:

- во-первых, способ невозможно реализовать в условиях горизонтальных скважин, так как тампонажный пеноцементный состав растекается и размещается лишь по нижнему периметру обсадной колонны, что не обеспечивает герметичность моста из тампонажного пеноцементного состава в горизонтальной скважине;

- во-вторых, в качестве буфера используется пластовая вода, которая при закачке и продавке может разбавлять цементный раствор, в результате чего он теряет свою прочность, а также вымывает цементный мост, который может образоваться в другом интервале скважины;

- в-третьих, технологически сложный в приготовлении состав с большим количеством ингредиентов, требующий четкого соблюдения указанных пропорций.

Техническими задачами предложения являются возможность установки герметичного цементного моста в горизонтальной скважине за счет применения состава, исключающего его растекание по обсадной колонне до застывания, а также повышение прочности устанавливаемого цементного моста за счет применения буферной жидкости, исключающей разбавление цементного раствора и обеспечивающей гарантированную установку моста в заданном интервале скважины, упрощение технологии приготовления состава за счет уменьшения количества ингредиентов состава.

Технические задачи решаются предлагаемым способом установки легкоразрушаемого цементного моста в горизонтальной скважине, включающим спуск в горизонтальную скважину колонны насосно-компрессорных труб - НКТ до интервала установки моста, закачку по колонне НКТ в интервал установки моста цементного раствора и мела, а также буферной жидкости, разрушение моста после проведения ремонтных работ раствором соляной кислоты.

Новым является то, что в качестве цементного раствора используют облегченный тампонажный раствор плотностью 1270-1410 кг/м³ на основе седиментационно-устойчивого тампонажного материала - СУТМ при следующем соотношении ингредиентов, мас. ч.:

СУТМ 29,2-49,3 мел 9,8-23,4 вода до получения водотвердого отношения 0,6-0,9

причем в качестве буферной жидкости используют глинистый раствор на основе бентонитового глинопорошка плотностью 1130 кг/м³, который закачивают до и после закачки облегченного тампонажного раствора в объеме не более 25% от объема облегченного тампонажного раствора, причем для разрушения моста из облегченного тампонажного раствора используют 12%-ную ингибированную соляную кислоту, которую закачивают в горизонтальную скважину в объеме колонны НКТ, производят технологическую выдержку для разрушения моста в течение 8 ч, после чего промывкой удаляют продукты реакции из горизонтальной скважины.

Реагенты, представленные в заявке.

Седиментационно-устойчивый тампонажный материал (СУТМ), получаемый путем тщательного совместного смешивания тонкомолотого портландцемента и специальных добавок, регулирующих тампонажно-технические свойства. Состав СУТМ представлен в табл. 1.

Минеральная добавка представляет собой глину Биклянского месторождения, активированную содой и полимерами нафталинового ряда, что приводит к ее пептизации. Ускоренный обжиг глины при температуре 1200°C с последующим резким охлаждением до 60°C приводит к разрушению структуры глины до окислов алюминия и кальция и их соединений, что приводит к превращению глины в активную минеральную добавку. Добавление приготовленного таким образом активированного порошка глины (минеральной добавки) приводит при гидратации цемента к связыванию выделяющегося оксида кальция, вследствие чего происходит формирование цементного камня без каналов и трещин и предотвращает снижение его прочности и увеличивает его коррозионную стойкость.

**Облегчающая добавка предназначена для воздухововлечеиия, представляет собой порошок белого цвета с характерным резким запахом, является смесь солей олеиновой кислоты. Облегчающая добавка снижает плотность цементного камня, не ухудшая при этом его прочностные и коррозионные характеристики.

Оптимальное количество минеральной и облегчающей добавок в материале СУТМ было установлено опытным путем так, чтобы достичь максимально возможного положительного результата - образования цементного камня без каналов и трещин, не ухудшая при этом его прочностные и коррозионные характеристики.

Ингибированная соляная кислота представляет собой смесь соляной абгазной кислоты и ингибитора кислотной коррозии. Требования, предъявляемые к кислоте соляной ингибированной, представлены в табл. 2.

Мел по ГОСТ 12085-88 Мел природный обогащенный. Технические условия.

Глинистый раствор на основе бентонитового глинопорошка плотностью 1130 кг/м³ с выходом раствора 8 м³/т.

Выход раствора 8 м³/т означает получение 8 м³ глинистого раствора на основе бентонитового глинопорошка из 8 т сухого бентонитового глинопорошка.

Сущность предлагаемого способа

Способ установки легкоразрушаемого цементного моста в горизонтальной скважине включает спуск в горизонтальную скважину колонны НКТ до интервала установки моста. Далее по колонне НКТ в интервал установки моста в горизонтальной скважине производят закачку буферной жидкости - глинистого раствора на основе бентонитового глинопорошка плотностью 1130 кг/м³ в объеме не более 25% от объема облегченного тампонажного раствора.

Так, при закачке облегченного тампонажного раствора в объеме, равном 1 м³, закачивают буферную жидкость - глинистый раствор на основе бентонитового глинопорошка в объеме не более 0,25 м³, например 0,2 м³.

Затем в колонну НКТ в интервал установки цементного моста производят закачку облегченного тампонажного раствора плотностью 1270-1410 кг/м³, например, плотностью 1360 кг/м³, на основе седиментационно-устойчивого тампонажного материала - СУТМ при следующем соотношении ингредиентов, мас. ч.:

СУТМ 29,2-49,3 мел 9,8-23,4 вода до получения водотвердого отношения 0,6-0,9 в объеме, равном 1 м³

После закачивания облегченного тампонажного раствора в колонну НКТ закачивают буферную жидкость - глинистый раствор на основе бентонитового глинопорошка плотностью 1130 кг/м³ в объеме, равном 0,2 м³.

Облегченный тампонажный раствор обладает тиксотропными свойствами: его вязкость уменьшается при продвижении (разжижается) и увеличивается (сгущается) в покое. При закачивании в скважину тампонажный раствор имеет невысокую вязкость, необходимую для продвижения в колонне НКТ, после достижения необходимой глубины (в покое) вязкость его возрастает, он сгущается.

Благодаря вышеописанным тиксотропным свойствам облегченного тампонажного раствора после его закачки по колонне НКТ в интервал установки моста облегченный тампонажный раствор не успевает растечься по стволу горизонтальной скважины до застывания, в связи с чем после застывания облегченный тампонажный раствор равномерно по периметру заполняет ствол горизонтальной скважины, что обеспечивает герметичность моста в горизонтальной скважине.

Буферная жидкость, в качестве которой применяют глинистый раствор на основе бентонитового глинопорошка с плотностью 1130 кг/м³, имеет хорошую удерживающую способность, благодаря чему в заданном интервале горизонтальной скважины образуется мост из облегченного тампонажного раствора. Закачка буферной жидкости, в качестве которой используют глинистый раствор до и после закачки облегченного тампонажного раствора в объеме не более 25% от его объема, не дает ему уйти из интервала установки и гарантированно обеспечивает установку моста из облегченного тампонажного раствора в заданном интервале горизонтальной скважины. Кроме того, глинистый раствор при закачке и продавке не разбавляет облегченный тампонажный раствор, в результате чего он не теряет свою прочность.

После того как необходимость в мосте из облегченного тампонажного раствора отпадает, например, после проведения ремонтно-изоляционных работ, в горизонтальную скважину закачивают 12%-ную ингибированную соляную кислоту в объеме колонны НКТ, в течение 8 ч мост из облегченного тампонажного раствора разрушается. Ингибированная соляная кислота представляет смесь соляной абгазной кислоты и ингибитора кислотной коррозии, наличие которого позволяет использовать смесь при химической очистке металлических изделий от отложений (моста из облегченного тампонажного раствора). Далее промывкой горизонтальной скважины, например, закачкой по колонне НКТ технологической жидкости плотностью 1000 кг/м³ в количестве двух объемов скважины, например 45 м³, удаляют продукты реакции из горизонтальной скважины. Затем выполняют запланированные работы в горизонтальной скважине, например, обустраивают горизонтальную скважину эксплуатационным оборудованием (технологической колонной труб с глубинным насосом).

В лабораторных условиях подбирали соотношение реагентов облегченного тампонажного цементного раствора на основе седиментационно-устойчивого тампонажного материала - СУТМ при водотвердом отношении (В/Т) от 0,5 до 1. Определяли плотность цементного раствора, его растекаемость, полученные цементные балочки испытывали на изгиб и сжатие, а также на разрушение раствором ингибированной соляной кислоты (опыты №№1-6 табл. 3).

В табл. 3 представлены результаты исследований, из которых следует, что водотвердое соотношение облегченного тампонажного цементного раствора должно находиться в пределах 0,6-0,9. При В/Т<0,6 у раствора растекаемость 160 мм, что затрудняет его закачивание в насосно-компрессорные трубы (НКТ), а при В/Т>0,9 - уменьшается прочность цементного камня, что отрицательно сказывается на качестве установки цементного моста.

В стеклянные стаканы помещали полученные тампонажные камни одинаковой массы, заливали раствором ингибированной соляной кислоты различной концентрации и определяли время их растворения. По результатам исследований установлено (опыты №№1-6), что оптимальным для растворения тампонажного камня является 12%-ный раствор ингибированной соляной кислоты, где растворение происходит в течение 260-320 мин. Растворение тампонажных камней в 24%-ной ингибированной соляной кислоте происходит в течение 20-55 мин, при этом реакция протекает очень бурно со вспениванием, что может вызвать осложнения при промысловых работах. Растворение тампонажных камней в 6%-ной ингибированной соляной кислоте происходит в течение длительного времени - 960-1200 мин, что является нежелательным, так как подвергает опасности коррозии металл обсадной колонны и НКТ.

Таким образом, применение способа установки легкоразрушаемого цементного моста в горизонтальной скважине позволяет:

- произвести герметичную установку моста в горизонтальной скважине за счет применения состава из облегченного тампонажного раствора, исключающего его растекание по обсадной колонне до застывания;

- повысить прочность устанавливаемого моста за счет применения буферной жидкости, исключающей разбавление цементного раствора и обеспечивающей гарантированную установку моста в заданном интервале скважины;

- упростить технологию приготовления состава за счет уменьшения количества ингредиентов, входящих в состав;

- при необходимости быстро разрушить мост из облегченного тампонажного раствора, закачав раствор соляной кислоты с выдержкой в течение 6-8 ч, промывкой и удалением продуктов растворения.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам установки временных мостов в горизонтальных скважинах. Способ установки легкоразрушаемого цементного моста в горизонтальной скважине включает спуск в горизонтальную скважину колонны насосно-компрессорных труб - НКТ до интервала установки моста, закачку по колонне НКТ в интервал установки моста цементного раствора и мела, а также буферной жидкости, разрушение моста после проведения ремонтных работ раствором соляной кислоты. В качестве цементного раствора используют облегченный тампонажный раствор плотностью 1270-1410 кг/м³ на основе седиментационно-устойчивого тампонажного материала - СУТМ при следующем соотношении ингредиентов, мас.ч.: СУТМ 29,2-49,3, мел 9,8-23,4, вода остальное. В качестве буферной жидкости используют глинистый раствор на основе бентонитового глинопорошка плотностью 1130 кг/м, который закачивают до и после закачки облегченного тампонажного раствора в объеме не более 25% от объема облегченного тампонажного раствора, причем для разрушения моста из облегченного тампонажного раствора используют 12%-ную ингибированную соляную кислоту, которую закачивают в горизонтальную скважину в объеме колонны НКТ, производят технологическую выдержку для разрушения моста в течение 8 ч, после чего промывкой удаляют продукты реакции из горизонтальной скважины. Технический результат - повышение герметичности при установке моста в горизонтальной скважине, повышение прочности устанавливаемого моста. 3 табл.

Способ установки легкоразрушаемого цементного моста в горизонтальной скважине, включающий спуск в горизонтальную скважину колонны насосно-компрессорных труб - НКТ до интервала установки моста, закачку по колонне НКТ в интервал установки моста цементного раствора и мела, а также буферной жидкости, разрушение моста после проведения ремонтных работ раствором соляной кислоты, отличающийся тем, что в качестве цементного раствора используют облегченный тампонажный раствор плотностью 1270-1410 кг/м³ на основе седиментационно-устойчивого тампонажного материала - СУТМ при следующем соотношении ингредиентов, мас.ч.:
СУТМ 29,2-49,3 мел 9,8-23,4 вода до получения водотвердого отношения 0,6-0,9

причем в качестве буферной жидкости используют глинистый раствор на основе бентонитового глинопорошка плотностью 1130 кг/м³, который закачивают до и после закачки облегченного тампонажного раствора в объеме не более 25% от объема облегченного тампонажного раствора, причем для разрушения моста из облегченного тампонажного раствора используют 12%-ную ингибированную соляную кислоту, которую закачивают в горизонтальную скважину в объеме колонны НКТ, производят технологическую выдержку для разрушения моста в течение 8 ч, после чего промывкой удаляют продукты реакции из горизонтальной скважины.