Способ подготовки к цементированию скважин, пробуренных на буровом растворе на углеводородной основе Российский патент 2025 года по МПК C09K8/467 C09K8/40 C09K8/50 E21B33/138 

Изобретение относится к строительству скважин, в частности к способам подготовки скважин к цементированию, пробуренных на буровом растворе на углеводородной основе.

В связи с необходимостью сокращать время на строительство скважин, а именно снижать временные затраты на проработку интервалов неустойчивых глин, активно применяются буровые растворы на углеводородной основе (далее - РУО). Высокая ингибирующая способность РУО и низкая фильтратоотдача позволяют предупреждать набухание и осыпание неустойчивых глин. РУО также позволяет сохранять коллекторские свойства продуктивного пласта.

При этом возникает технологическая дополнительная задача: проблема заключается в том, что РУО является вязкой, маслянистой и гидрофобной жидкостью, поэтому эффективно вытеснить РУО и удалить масляную пленку со стенок скважины и обсадных труб буферными жидкостями на водной основе не удается. Для максимально возможного вытеснения РУО и удаления масляной пленки необходим комплексный подход по подготовке скважины к цементированию. Это необходимо для получения плотного контакта цементного камня с обсадной колонной и со стенками скважины, а также обеспечения герметичной крепи скважины и минимизации риска возникновения заколонной циркуляции.

Известен способ цементирования обсадной колонны в скважине (Деряев А.Р. Способ цементирования обсадной колонны в скважине, пробуренной буровым раствором на углеводородной основе / Актуальные исследования № 7 (86), 2022 г., с. 19-26), пробуренной буровым раствором на углеводородной основе. Способ заключается в применении двух составов в качестве буферной жидкости. Первый состав – дизельное топливо с добавлением сульфонола и морской воды в массовом соотношении (0,5:0,05:0,45). Вторая порция – 10% водный раствор сульфонола, состоящий из воды (технической, пластовой или жидкости затворения для цемента) и сульфонола в массовом соотношении (0,9:0,1).

Недостатком данного способа является необходимость смешивания водного раствора сульфонола и дизельного топлива, которые являются не смешивающимися жидкостями. Согласно проведенным исследованиям, показатель отмывающей способности данной буферной жидкости составил 81,3%, что является недостаточным для эффективного удаления остатков бурового раствора на углеводородной основе со стенок скважины и обсадной колонны. Адгезия цементного камня к металлу/горной породе после применения данных буферных жидкостей – 1,3/0,69 МПа, что является недостаточным для создания герметичности.

Также известен способ подготовки скважин к цементированию (патент RU № 2137906, МПК Е21В 33/138, опубл. 20.09.1999), включающий установку на забое скважины метасиликатной ванны, последовательную закачку следующих составов: вязкоупругого разделителя, состава разрыхлителя, гидроизолирующе-закрепляющего состава и кольматирующего состава. В результате повышается степень замещения бурового раствора вязкоупругим разделителем, происходит снижение проницаемости фильтрационной корки и повышение ее устойчивости к воздействию цементного раствора.

Недостатком данного способа является то, что этот способ рассчитан на скважины, пробуренные на буровом растворе на водной основе, так как используемые буферные жидкости готовятся на водной основе, и с РУО могут быть не совместимы, вытеснение бурового раствора тампонажным будет частичным – качество цементирования будет низким.

Наиболее близким является способ подготовки к цементированию скважин, пробуренных на инвертно-эмульсионном буровом растворе (патент RU № 2452849, МПК Е21В 33/13, С09К 8/40, С09К 8/467, опубл. 10.06.2012), включающий спуск в скважину колонны обсадных труб и промывку их инвертно-эмульсионным буровым раствором, последовательную закачку в скважину четырех буферных жидкостей: разделительно-вытесняющей, растворяющей, отмывающей и вытесняющей, и последующую продавку их в заколонное пространство тампонажным цементным раствором и продавочной жидкостью с полным вытеснением их из скважины и установкой тампонажного цементного раствора в заколонном пространстве в необходимом интервале, при этом в качестве разделительно-вытесняющей буферной жидкости используют смесь инвертно-эмульсионного бурового раствора с пластовой водой и с органическим растворителем в объемном соотношении (4-6):(2,5-5,5):(0,5-1,5) соответственно, в качестве растворяющей буферной жидкости - смесь органического растворителя, талового масла и 40%-ного водного раствора гидроокиси натрия в объемном соотношении (9,0-9,6):(0,2-0,5):(0,2-0,5) соответственно, в качестве отмывающей буферной жидкости - водный раствор моющего средства, дополнительно обладающий свойствами деэмульгатора, 0,5-4%-ной массовой концентрации, в качестве вытесняющей буферной жидкости - облегченный цементный раствор плотностью 1,35-1,45 г/см³, причем реологические характеристики: пластическая вязкость и динамическое напряжение сдвига, растворяющей буферной жидкости превышают реологические характеристики предыдущей - разделительно-вытесняющей, и последующей - отмывающей буферных жидкостей, а плотность и реологические характеристики вытесняющей буферной жидкости превышают эти показатели предыдущей - отмывающей буферной жидкости.

Недостатками данного способа являются многокомпонентность состава и необходимость его приготовления на буровой площадке. Также недостатками являются небольшая отмывающая способность – 75,8%, что является недостаточным для эффективного удаления остатков бурового раствора на углеводородной основе со стенок скважины и обсадной колонны и недостаточно большая адгезия цементного камня к металлу/горной породе после применения данных буферных жидкостей – 1,2/0,65 МПа, что является недостаточным для создания герметичности.

Техническим результатом является увеличение объема плотного контакта цементного камня с вмещающими поверхностями: обсадная колонна – цементный камень, цементный камень – горная порода в скважинах, пробуренных на буровых растворах на углеводородной основе, за счет полного вытеснения буровых растворов на углеводородной основе и достижения максимальной адгезии цементного камня с горной породой и обсадной колонной из скважины.

Технический результат достигается способом подготовки к цементированию скважин, пробуренных на буровом растворе на углеводородной основе, включающим спуск в скважину колонны обсадных труб, промывку их буровым раствором, последовательную закачку в скважину буферных жидкостей, продавку их в заколонное пространство тампонажным раствором и продавочной жидкостью с полным вытеснением их из скважины и установкой тампонажного раствора в заколонном пространстве в необходимом интервале.

Новым является то, что после спуска колонны обсадных труб и промывки буровым раствором на углеводородной основе в скважину закачивают последовательно три буферные жидкости: растворяющую, вытесняющую и отмывающую, при этом в качестве растворяющей жидкости используют дизельное топливо или 29-31% водный раствор WellFix Spacer OBM, состоящий из концентрата WellFix Spacer OBM и воды технической в объемном соотношении концентрата к воде технической (0,29-0,31):(0,69-0,71) в объеме 3-5 м³, в качестве вытесняющей буферной жидкости используют водный раствор смеси буферной порошкообразной СБП-3 в массовом соотношении порошка к воде 1:(0,85-0,89) или абразиво-содержащий цементный раствор АСЦР, состоящий из кварцевого песка, портландцемента тампонажного бездобавочного повышенной сульфатостойкости ПЦТ-I-G-CC-1 и воды технической в массовом соотношении кварцевого песка, портландцемента тампонажного и воды технической (0,97-1,03):(9,97-10,03):(7,67-7,73) или глинистый буровой раствор, состоящий из бентонитового глинопорошка, кальцинированной соды и воды технической в массовом соотношении (1,97-2,03):(0,022-0,028):(7,97-8,03) в объеме 3-5 м³, в качестве отмывающей буферной жидкости – 9-11% водный раствор Winclean OBM 1, состоящий из концентрата Winclean OBM 1 и воды технической в объемном соотношении концентрата к воде (0,09-0,11):(0,89-0,91) или 4-6% водный раствор сульфонола в массовом соотношении сульфонола и воды (0,04-0,06):(0,94-0,96) в объеме 3-5 м³.

Для осуществления способа применяют:

Буровой раствор на углеводородной основе, соответствующий требованиям ГОСТ 33697-2015;

Дизельное топливо по ГОСТ 305-2013;

WellFix Spacer OBM, представляет собой композицию углеводородный растворителей на основе терпенов ТУ 20.59.59-272-14023401-2020;

Смесь буферную порошкообразную СБП-3, представляет собой смесь структурообразователя, утяжелителя, регулятора вязкости, понизителя вязкости и красителя по ТУ 5717-008-80338612-2007;

Абразиво-содержащий цементный раствор (АСЦР), состоящий из кварцевого песка, производимого по ГОСТ 22551-2019, и портландцемента тампонажного бездобавочного повышенной сульфатостойкости (ПЦТ-I-G-CC-1, далее - портландцемент), производимого по ГОСТ 1581-2019;

Глинистый буровой раствор, состоящий из бентонитового глинопорошка, кальцинированной соды и воды технической.

Соду кальцинированную по ГОСТ 5100-85;

Бентонитовый глинопорошок по ТУ 2164-005-01424676-2014;

Winclean OBM 1 представляет собой композицию из анионных и неионногенных ПАВ, моно и полигликолевых спиртов по ТУ 20.59.59-001-65607606-2023;

Сульфонол представляет из себя смесь изомеров натриевых солей алкилбензолсульфокислот по ТУ 20.41.20-135-07510508-2020;

В качестве тампонажного раствора используют водный раствор портландцемента по ГОСТ 1581-2019.

Воду техническую плотностью 1-1,05 г/см³.

Способ подготовки к цементированию скважин, пробуренных на буровом растворе на углеводородной основе, осуществляют следующим образом.

По способу осуществляют спуск в скважину колонны обсадных труб, промывку их буровым раствором на углеводородной основе (РУО). После промывки в скважину закачивают последовательно заранее приготовленные буферные жидкости: растворяющую, вытесняющую и отмывающую. После закачки буферных жидкостей осуществляют их продавку в заколонное пространство закачиванием тампонажного раствора и продавочной жидкости с полным вытеснением их из скважины и установкой тампонажного раствора в заколонном пространстве.

В качестве растворяющей жидкости используют дизельное топливо или 29-31% водный раствор WellFix Spacer OBM, состоящий из концентрата WellFix Spacer OBM и воды технической в объемном соотношении концентрата к воде технической (0,29-0,31):(0,69-0,71) в объеме 3-5 м³. Дизельное топливо и водный раствор WellFix Spacer OBM являются углеводородными растворителями, применение которых позволяет деструктурировать углеводородные связи в РУО, разжижать РУО и эффективно удалять РУО со стенок обсадной колонны и горной породы.

В качестве вытесняющей буферной жидкости используют водный раствор смеси буферной порошкообразной (СБП-3) плотностью 1,3±0,03 г/см³ в массовом соотношении порошка к воде 1:(0,85-0,89) или абразиво-содержащий цементный раствор (АСЦР) плотностью 1,47±0,03 г/см³, состоящий из кварцевого песка, портландцемента и воды технической в массовом соотношении кварцевого песка, портландцемента и воды технической (0,97-1,03):(9,97-10,03):(7,67-7,73) соответственно или глинистый буровой раствор плотностью 1,27±0,03 г/см³, состоящий из бентонитового глинопорошка, кальцинированной соды и воды технической в массовом соотношении (1,97-2,03):(0,022-0,028):(7,97-8,03) соответственно в объеме 3-5 м³. СБП-3 имеет пластическую вязкость (35-37 мПа·с) и динамическое напряжение сдвига (ДНС) (95-98 дПа), водный раствор АСЦР имеет пластическую взять (39-41 мПа·с) и динамическое напряжение сдвига (105-107 дПа), глинистый буровой раствор имеет пластическую взять (33-35 мПа·с) и динамическое напряжение сдвига (92 дПа), что выше пластической вязкости (30,7 мПа·с) и ДНС (87 дПа) используемого бурового раствора на углеводородной основе, что позволяет эффективно вытеснять РУО и растворяющую буферную жидкость.

В качестве отмывающей буферной жидкости – 9-11% водный раствор Winclean OBM 1, состоящий из Winclean OBM 1 и воды технической в объемном соотношении концентрата к воде (0,09-0,11):(0,89-0,91) или 4-6% водный раствор сульфонола в массовом соотношении сульфонола и воды (0,04-0,06):(0,94-0,96) в объеме 3-5 м³. Winclean OBM 1 состоит из анионных и неионногенных ПАВ, моно и полигликолевых спиртов; сульфонол представляет из себя смесь изомеров натриевых солей алкилбензолсульфокислот, обладающий смачивающими, моющими и эмульгирующими свойствами. Данные компоненты позволяют эффективно удалить масляную пленку РУО и остатки предыдущих буферных жидкостей.

После закачки буферных жидкостей осуществляют их продавку в заколонное пространство закачиванием тампонажного раствора и продавочной жидкости с полным вытеснением их из скважины и установкой тампонажного раствора в заколонном пространстве.

В качестве тампонажного раствора используют водный раствор портландцемента изготавливаемого по ГОСТ 1581-2019 в массовом соотношении портландцемента к воде (1-0,43):(1-0,45). В качестве продавочной жидкости закачивают воду техническую плотностью от 1,0 г/см³ до 1,05 г/см³.

Благодаря такой совокупности операций, их последовательности и определенной рецептуре используемых буферных жидкостей обеспечивается максимальное вытеснение РУО из скважины, удаление масляной пленки с контактирующих поверхностей, достигается плотный контакт цементного камня с поверхностями обсадных труб и горной породы, обеспечивается высокая адгезия цемент-камень, цемент-порода и минимизируется риск возникновения заколонной циркуляции.

Отмывающая способность растворяющей, вытесняющей и отмывающей буферных жидкостей была определена по следующей методике. Взвешивают сухой и чистый цилиндр от вискозиметра Ofite 800 (таким образом определяют массу сухого и чистого цилиндра). Далее цилиндр помещают в РУО (свойства РУО представлены в табл. 1) и вращают в течение 10 минут с частотой вращения 200 об/мин, оставляют стекать в течение 2 мин. Взвешивают цилиндр с пленкой РУО (таким образом определяют массу цилиндра с пленкой РУО). После этого цилиндр вискозиметра помещают в растворяющую буферную жидкость на 5 мин при частоте вращения цилиндра 200 об/мин, затем помещают в вытесняющую буферную жидкость на 5 мин при частоте вращения цилиндра 200 об/мин, после этого цилиндр помещают в отмывающую буферную жидкость на 5 мин при частоте вращения цилиндра 200 об/мин, остатки буферных жидкостей стекают 2 мин. Затем взвешивают (определяют массу остатков РУО с цилиндром). По разнице масс чистого цилиндра, цилиндра с пленкой РУО и отмытого цилиндра определяют отмывающую способность буферных жидкостей в процентах.

Адгезию цементного камня к металлу определяют по следующей методике. Чистый и сухой патрубок (диаметр внутренний 50 мм, высота 100 мм) погружают на 1 час в РУО, который перемешивают при помощи мешалки, вращающейся со скоростью 350 об/мин, имитируя циркуляцию РУО в скважине. Затем патрубок металлическими щипцами извлекают из РУО и выдерживают 2 мин в покое для стекания РУО с металла. Далее патрубок помещают в растворяющую буферную жидкость, которую перемешивают с помощью мешалки, вращающейся со скоростью 350 об/мин, имитируя циркуляцию буферного состава в скважине. После 5 мин перемешивания патрубок извлекают из растворяющей буферной жидкости и на 5 мин помещают в вытесняющую буферную жидкость, также с созданием циркуляции при помощи мешалки с частотой 350 об/мин, далее патрубок помещают в отмывающую буферную жидкость с созданием циркуляции при помощи мешалки со скоростью 350 об/мин. После этого к нижней части патрубка прикрепляют дно и в патрубок заливают портландцемент. Далее патрубок помещают в камеру влажного хранения на 48 час. После этого дно у патрубка убирают и патрубок устанавливают на гидравлический пресс на специальные проставки (снизу) и устанавливают пуансон (сверху) таким образом, чтобы воздействие гидравлического пресса приходилось на цементный камень. При работе гидравлического пресса при страгивании цементного камня с металла фиксируют максимальную силу страгивания. Величину адгезии рассчитывают как соотношение максимальной силы страгивания к площади контакта цементного камня с поверхностью патрубка.

Адгезию цементного камня к горной породе определяют по следующей методике. Подготавливают образец горной породы цилиндрической формы (диаметр – 30 мм, высота – 60 мм). Образец горной породы погружают на 1 час в РУО, который перемешивают с помощью мешалки, вращающейся со скоростью 350 об/мин, имитируя циркуляцию РУО в скважине. Затем образец металлическими щипцами извлекают из РУО и выдерживают 2 минуты в покое для стекания РУО. Далее образец помещают в растворяющую буферную жидкость, которую перемешивают с помощью мешалки, вращающейся со скоростью 350 об/мин, имитируя циркуляцию буферного состава в скважине. После 5 мин перемешивания образец извлекают из растворяющей буферной жидкости и на 5 мин помещают в вытесняющую буферную жидкость, также с созданием циркуляции при помощи мешалки с частотой 350 об/мин, далее образец помещают в отмывающую буферную жидкость с созданием циркуляции при помощи мешалки со скоростью 350 об/мин. После этого образец горной породы помещают в цилиндрический сосуд, смазанный маслом и заполнят портландцементом таким образом, чтобы с каждой стороны цилиндрического образца был цементным камень на расстоянии 1-1,5 см на всю длину образца. Торцы образца горной породы должны быть чистыми и не иметь контакта с портландцементом. Далее образец помещают в камеру влажного хранения на 48 час. После этого образец с цементным камнем извлекают из цилиндрического сосуда. Далее образец с цементным камнем устанавливают на гидравлический пресс на специальные проставки (снизу) и устанавливают пуансон (сверху) таким образом, что цементный камень упирается на проставки, а воздействие пуансона приходится на образец горной породы. При работе гидравлического пресса при страгивании цементного камня с образца горной породы фиксируют максимальную силу страгивания. Величину адгезии рассчитывают, как соотношение максимальной силы страгивания к площади контакта цементного камня с поверхностью образца.

Для проведения испытаний используют буровой раствор на углеводородной основе, свойства которого представлены в табл. 1. В табл. 2 представлены результаты лабораторных испытаний растворяющей, вытесняющей и отмывающей буферных жидкостей.

Таблица 1 – Свойства РУО

№ Параметры раствора Значения 1 Плотность, кг/м³ 1315 2 Электростабильность 300 3 Пластическая вязкость, мПа⋅с 30,7 4 ДНС, дПа 87 5 СНС_10/10, дПа 27/29 6 Содержание карбоната кальция, кг/м³ 622,2 7 Содержание углеводородов, % 52 8 Содержание воды, % 28 9 Отношение углв/вода, % 65/35

Таблица 2 – Отмывающая способность и величина адгезии к металлу и горной породе предлагаемых буферных жидкостей

п/п Растворяющая буферная жидкость Вытесняющая буферная жидкость Отмывающая буферная жидкость Отмывающая способность, % Адгезия цементного камня к металлу/горной породе, МПа 1 Дизельное топливо Водный раствор смеси буферной порошкообразной, при соотношении порошка к воде 1:0,85 9% водный раствор WinClean OBM 1, при соотношении концентрата к воде 0,09:0,91 89,5 1,48/0,8 2 Дизельное топливо Водный раствор смеси буферной порошкообразной, при соотношении порошка к воде 1:0,87 10% водный раствор WinClean OBM 1, при соотношении концентрата к воде 0,1:0,9 90 1,49/0,81 3 Дизельное топливо Водный раствор смеси буферной порошкообразной, при соотношении порошка к воде 1:0,89 11% водный раствор WinClean OBM 1, при соотношении концентрата к воде 0,11:0,89 90,3 1,49/0,82 4 Дизельное топливо Абразиво-содержащий цементный раствор при массовом соотношении кварцевого песка, портландцемента и воды технической (0,97:9,97:7,67) 4% водный раствор сульфонола, при соотношении сульфонола к воде 0,04:0,96 91,4 1,44/0,79 5 Дизельное топливо Абразиво-содержащий цементный раствор при массовом соотношении кварцевого песка, портландцемента и воды технической (1:10:7,7) 5% водный раствор сульфонола, соотношении сульфонола к воде 0,05:0,95 92,3 1,45/0,8 6 Дизельное топливо Абразиво-содержащий цементный раствор при массовом соотношении кварцевого песка, портландцемента и воды технической (1,03:10,03:7,73) 6% водный раствор сульфонола, соотношении сульфонола к воде 0,06:0,94 92,5 1,46/0,79 7 29% водный раствор WellFix Spacer OBM, соотношение концентрата к воде техн. 0,29:0,71 Глинистый буровой раствор, при массовом соотношении бентонитового глинопорошка и кальцинированной соды и воды технической (1,97:0,022:7,97) 9% водный раствор WinClean OBM 1, при соотношении концентрата к воде 0,09:0,91 91,5 1,47/0,81 8 29% водный раствор WellFix Spacer OBM, соотношение концентрата к воде техн. 0,29:0,71 Глинистый буровой раствор, при массовом соотношении бентонитового глинопорошка и кальцинированной соды и воды технической (2:0,025:8) 10% водный раствор WinClean OBM 1, при соотношении концентрата к воде 0,1:0,9 91,88 1,45/0,82 9 29% водный раствор WellFix Spacer OBM, соотношение концентрата к воде техн. 0,29:0,71 Глинистый буровой раствор, при массовом соотношении бентонитового глинопорошка и кальцинированной соды и воды технической (2,03:0,028:8,03) 11% водный раствор WinClean OBM 1, при соотношении концентрата к воде 0,11:0,89 92,02 1,47/0,81 10 30% водный раствор WellFix Spacer OBM, соотношение концентрата к воде техн. 0,3:0,7 Водный раствор смеси буферной порошкообразной, при соотношении порошка к воде 1:0,85 9% водный раствор WinClean OBM 1, при соотношении концентрата к воде 0,09:0,91 95,4 1,52/0,84 11 30% водный раствор WellFix Spacer OBM, соотношение концентрата к воде техн. 0,3:0,7 Водный раствор смеси буферной порошкообразной, при соотношении порошка к воде 1:0,87 10% водный раствор WinClean OBM 1, при соотношении концентрата к воде 0,1:0,9 96,77 1,53/0,85 12 30% водный раствор WellFix Spacer OBM, соотношение концентрата к воде техн. 0,3:0,7 Водный раствор смеси буферной порошкообразной, при соотношении порошка к воде 1:0,89 11% водный раствор WinClean OBM 1, при соотношении концентрата к воде 0,11:0,89 96,88 1,53/0,83 13 31% водный раствор WellFix Spacer OBM, соотношение концентрата к воде техн. 0,31:0,69 Абразиво-содержащий цементный раствор при массовом соотношении кварцевого песка, портландцемента и воды технической (0,97:9,97:7,67) 9% водный раствор WinClean OBM 1, при соотношении концентрата к воде 0,09:0,91 95,4 1,51/0,81 14 31% водный раствор WellFix Spacer OBM, соотношение концентрата к воде техн. 0,31:0,69 Абразиво-содержащий цементный раствор при массовом соотношении кварцевого песка, портландцемента и воды технической (0,1:10:7,7) 10% водный раствор WinClean OBM 1, при соотношении концентрата к воде 0,1:0,9 94,65 1,5/0,79 15 31% водный раствор WellFix Spacer OBM, соотношение концентрата к воде техн. 0,31:0,69 Абразиво-содержащий цементный раствор при массовом соотношении кварцевого песка, портландцемента и воды технической (1,03:10,03:7,73) 11% водный раствор WinClean OBM 1, при соотношении концентрата к воде 0,11:0,89 96,05 1,49/0,8 16 29% водный раствор WellFix Spacer OBM, соотношение концентрата к воде техн. 0,29:0,71 Глинистый буровой раствор, при массовом соотношении бентонитового глинопорошка и кальцинированной соды и воды технической (1,97:0,022:7,97) 4% водный раствор сульфонола, при соотношении сульфонола к воде 0,04:0,96 90,1 1,45/0,76 17 29% водный раствор WellFix Spacer OBM, соотношение концентрата к воде техн. 0,29:0,71 Глинистый буровой раствор, при массовом соотношении бентонитового глинопорошка и кальцинированной соды и воды технической (2:0,025:8) 5% водный раствор сульфонола, соотношении сульфонола к воде 0,05:0,95 91,65 1,46/0,75 18 29% водный раствор WellFix Spacer OBM, соотношение концентрата к воде техн. 0,29:0,71 Глинистый буровой раствор, при массовом соотношении бентонитового глинопорошка и кальцинированной соды и воды технической (2,03:0,028:8,03) 6% водный раствор сульфонола, соотношении сульфонола к воде 0,06:0,94 92,37 1,48/0,8 19 30% водный раствор WellFix Spacer OBM, соотношение концентрата к воде техн. 0,3:0,7 Водный раствор смеси буферной порошкообразной, при соотношении порошка к воде 1:0,85 4% водный раствор сульфонола, при соотношении сульфонола к воде 0,04:0,96 93,4 1,49/0,8 20 30% водный раствор WellFix Spacer OBM, соотношение концентрата к воде техн. 0,3:0,7 Водный раствор смеси буферной порошкообразной, при соотношении порошка к воде 1:0,87 5% водный раствор сульфонола, соотношении сульфонола к воде 0,05:0,95 95,2 1,52/0,82 21 30% водный раствор WellFix Spacer OBM, соотношение концентрата к воде техн. 0,3:0,7 Водный раствор смеси буферной порошкообразной, при соотношении порошка к воде 1:0,89 6% водный раствор сульфонола, соотношении сульфонола к воде 0,06:0,94 94,6 1,51/0,81 22 31% водный раствор WellFix Spacer OBM, соотношение концентрата к воде техн. 0,31:0,69 Абразиво-содержащий цементный раствор при массовом соотношении кварцевого песка, портландцемента и воды технической (0,97:9,97:7,67) 4% водный раствор сульфонола, при соотношении сульфонола к воде 0,04:0,96 93,24 1,49/0,8 23 31% водный раствор WellFix Spacer OBM, соотношение концентрата к воде техн. 0,31:0,69 Абразиво-содержащий цементный раствор при массовом соотношении кварцевого песка, портландцемента и воды технической (0,1:10:7,7) 5% водный раствор сульфонола, соотношении сульфонола к воде 0,05:0,95 94,58 1,49/0,8 24 31% водный раствор WellFix Spacer OBM, соотношение концентрата к воде техн. 0,31:0,69 Абразиво-содержащий цементный раствор при массовом соотношении кварцевого песка, портландцемента и воды технической (1,03:10,03:7,73) 6% водный раствор сульфонола, соотношении сульфонола к воде 0,06:0,94 95,91 1,51/0,82

Как видно из таблицы, показатели по адгезии цементного камня к металлу изменяются в пределах 1,44-1,53 МПа, показатели по адгезии цементного камня к горной породе изменяются в пределах 0,75-0,85 МПа, что значительно превышает показатель по адгезии способа по наиболее близкому аналогу (показатель по адгезии наиболее близкого аналога – 1,2/0,65 МПа). Результаты испытаний также показывают, что значения отмывающей способности меняются от 89,95% до 96,88%, что значительно превышает показатель отмывающей способности по наиболее близкому аналогу (отмывающая способность наиболее близкого аналога – 75,8%).

Увеличивается сила сцепления цементного камня с вмещающими поверхностями: обсадная колонна – цементный камень, цементный камень – горная порода, за счет полного вытеснения бурового раствора на углеводородной основе и отмывания маслянистой пленки. В результате достигается герметичность цементной крепи и минимизируется риск возникновения заколонной циркуляции.

Буферные жидкости, используемые при реализации предлагаемого способа в промысловых условиях, приготавливают в емкостях цементировочных агрегатов следующим образом:

Для приготовления растворяющей буферной жидкости в емкость цементировочного агрегата набирают расчетное количество воды и добавляют концентрат WellFix Spacer OBM в необходимом объеме. При использовании в качестве растворяющей буферной жидкости дизельного топлива, дизельное топливо перекачивают в цементировочный агрегат из бензовоза.

Для приготовления вытесняющей буферной жидкости в емкость цементировочного агрегата набирают расчетное количество воды и при помощи цементно-смесительной машины подают порошок СБП-3 или АСЦР расчетной массы. При использовании глинистого бурового раствора используют блок приготовления бурового раствора буровой площадки или растворного узла, в который набирают расчетное воды технической, вводят последовательно расчетную массу соды кальцинированной и бентонитового глинопорошка. При помощи верхнеприводных мешалок и гидроворонки происходит перемешивание компонентов в течение 1-1,5 часа. Перед закачкой в скважину расчетный объем глинистого бурового раствора перекачивают в емкость цементировочного агрегата.

Для приготовления отмывающей буферной жидкости в емкость цементировочного агрегата набирают расчетный объем технической воды и добавляют концентрат WinClean OBM 1 или порошок сульфонола расчетной массы.

Примеры практического применения

1. После бурения интервала в 1000 м долотом диаметром 146 мм и спуска в скважину колонны обсадных труб наружным диаметром 102 мм с толщиной стенки 6,5 мм, скважина заполнена буровым раствором на углеводородной основе (плотность – 1300 кг/м³, отношение углеводородной фазе к водной фазе – 65/35) в объеме – 12,08 м³. Произвели промывку скважины в 2 цикла, что соответствует закачке в скважину бурового раствора объемом 24,16 м³. После этого в скважину закачали приготовленные буферные жидкости - растворяющую, вытесняющую и отмывающую, каждая из которых выполняет свое назначение. Сначала закачали растворяющую буферную жидкость в объеме 3 м³, состоящую из WellFix Spacer OBM и воды технической в объемном соотношении (0,29:0,71) соответственно. Для приготовления 3 м³ растворяющей буферной жидкости смешали 0,87 м³ WellFix Spacer OBM и 2,13 м³ воды технической. Далее закачали вытесняющую буферную жидкость – глинистый буровой раствор в объеме 3 м³, состоящий из бентонитового глинопорошка, кальцинированной соды и воды технической в массовом соотношении (1,97:0,022:8,03) соответственно. Для приготовления 3 м³ вытесняющей буферной жидкости смешали 650 кг бентонитового глинопорошка, 7 кг соды кальцинированной и 2,67 м³ воды технической. После вытесняющей буферной жидкости закачали 3 м³ отмывающей буферной жидкости, состоящей из технической воды и Winclean OBM 1 в объемном соотношении (0,91:0,09) соответственно. Для приготовления 3 м³ отмывающей буферной жидкости использовали 2,73 м³ воды технической и 0,27 м³ Winclean OBM 1. Вслед за этим закачали 8,17 м³ тампонажного раствора, состоящего из портландцемента и воды технической в массовом соотношении (1:0,45). Для приготовления 8,57 м³ тампонажного раствора использовали 12240 кг портландцемента и 5,5 м³ воды технической. После этого закачали продавочную жидкость в объеме 6,21 м³ состоящую из воды технической для вытеснения буферных жидкостей из затрубного пространства и размещения портландцемента в затрубном пространстве.

2. После бурения интервала в 2000 м долотом диаметром 146 мм и спуска в скважину колонны обсадных труб наружным диаметром 114 мм с толщиной стенки 6 мм, скважина заполнена буровым раствором на углеводородной основе (плотность – 1300 кг/м³, отношение углеводородной фазе к водной фазе – 65/35) в объеме – 29,39 м³. Произвели промывку скважины в 2 цикла, что соответствует закачке в скважину бурового раствора объемом 58,78 м³. После этого в скважину закачали приготовленные буферные жидкости - растворяющую, вытесняющую и отмывающую, каждая из которых выполняет свое назначение. Сначала закачали растворяющую буферную жидкость, состоящую из дизельного топлива в объеме 4 м³. Далее закачали вытесняющую буферную жидкость в объеме 4 м³, состоящую из кварцевого песка, портландцемента и технической воды в массовом соотношении (1:10:7,7) соответственно. Для приготовления 4 м³ вытесняющей буферной жидкости смешали 3,08 м³ воды технической, 400 кг кварцевого песка и 4000 кг портландцемента. После вытесняющей буферной жидкости закачали 4 м³ отмывающей буферной жидкости, состоящей из технической воды и Winclean OBM 1 в объемном соотношении (0,9:0,1) соответственно. Для приготовления 4 м³ отмывающей буферной жидкости использовали 3,6 м³ воды технической и 0,4 м³ Winclean OBM 1. Вслед за этим закачали 22,9 м³ тампонажного раствора, состоящего из портандцемента и воды технической в массовом соотношении (1:0,44). Для приготовления 13,06 м³ тампонажного раствора использовали 18650 кг портландцемента и 8,2 м³ воды технической. После этого закачали продавочную жидкость в объеме 16,33 м³ состоящую из воды технической для вытеснения буферных жидкостей из затрубного пространства и размещения портландцемента в затрубном пространстве.

3. После бурения интервала в 2500 м долотом диаметром 215 мм и спуска в скважину колонны обсадных труб наружным диаметром 178 мм с толщиной стенки 8 мм, скважина заполнена буровым раствором на углеводородной основе (плотность – 1300 кг/м³, отношение углеводородной фазе к водной фазе – 65/35) в объеме – 80,05 м³. Произвели промывку скважины в 2 цикла, что соответствует закачке в скважину бурового раствора объемом 160,1 м³. После этого в скважину закачали приготовленные буферные жидкости - растворяющую, вытесняющую и отмывающую, каждая из которых выполняет свое назначение. Сначала закачали растворяющую буферную жидкость, состоящую из дизельного топлива в объеме 5 м³. Далее закачали вытесняющую буферную жидкость в объеме 5 м³, состоящую из СБП-3 и технической воды в массовом соотношении порошка к воде (1:0,85) соответственно. Для приготовления 5 м³ вытесняющей буферной жидкости смешали 4000 кг СБП-3 и 3,4 м³ воды технической. После вытесняющей буферной жидкости закачали 4 м³ отмывающей буферной жидкости, состоящей из технической воды и сульфонола в массовом соотношении (0,94:0,06) соответственно. Для приготовления 5 м³ отмывающей буферной жидкости использовали 5 м³ воды технической и 319 кг сульфонола. Вслед за этим закачали 28,55 м³ тампонажного раствора, состоящего из портандцемента и воды технической в массовом соотношении (1:0,43). Для приготовления 28,55 м³ тампонажного раствора использовали 40780 кг портландцемента и 17,54 м³ воды технической. После этого закачали продавочную жидкость в объеме 51,5 м³ состоящую из воды технической для вытеснения буферных жидкостей из затрубного пространства и размещения портландцемента в затрубном пространстве.

Таким образом предлагаемый способ позволяет увеличить объем плотного контакта цементного камня с вмещающими поверхностями: обсадная колонна – цементный камень, цементный камень – горная порода в скважинах, пробуренных на буровых растворах на углеводородной основе, за счет полного вытеснения буровых растворов на углеводородной основе и достижения максимальной адгезии цементного камня с горной породой и обсадной колонной из скважины.

Изобретение относится к строительству скважин, в частности к способам подготовки скважин к цементированию, пробуренных на буровом растворе на углеводородной основе. Техническим результатом является увеличение объема плотного контакта цементного камня с вмещающими поверхностями: обсадная колонна – цементный камень, цементный камень – горная порода в скважинах, пробуренных на буровых растворах на углеводородной основе, за счет полного вытеснения буровых растворов на углеводородной основе и достижения максимальной адгезии цементного камня с горной породой и обсадной колонной из скважины. Способ подготовки к цементированию скважин, пробуренных на буровом растворе на углеводородной основе, включает спуск в скважину колонны обсадных труб, промывку их буровым раствором, последовательную закачку в скважину буферных жидкостей, продавку их в заколонное пространство тампонажным раствором и продавочной жидкостью с полным вытеснением их из скважины и установкой тампонажного раствора в заколонном пространстве в необходимом интервале. После спуска колонны обсадных труб и промывки буровым раствором на углеводородной основе в скважину закачивают последовательно три буферные жидкости: растворяющую, вытесняющую и отмывающую. 2 табл., 3 пр.

Способ подготовки к цементированию скважин, пробуренных на буровом растворе на углеводородной основе, включающий спуск в скважину колонны обсадных труб, промывку их буровым раствором, последовательную закачку в скважину буферных жидкостей, продавку их в заколонное пространство тампонажным раствором и продавочной жидкостью с полным вытеснением их из скважины и установкой тампонажного раствора в заколонном пространстве в необходимом интервале, отличающийся тем, что после спуска колонны обсадных труб и промывки буровым раствором на углеводородной основе в скважину закачивают последовательно три буферные жидкости: растворяющую, вытесняющую и отмывающую, при этом в качестве растворяющей жидкости используют дизельное топливо или 29-31% водный раствор WellFix Spacer OBM, состоящий из концентрата WellFix Spacer OBM и воды технической в объемном соотношении концентрата к воде технической (0,29-0,31):(0,69-0,71) в объеме 3-5 м³, в качестве вытесняющей буферной жидкости используют водный раствор смеси буферной порошкообразной СБП-3 в массовом соотношении порошка к воде 1:(0,85-0,89) или абразиво-содержащий цементный раствор АСЦР, состоящий из кварцевого песка, портландцемента тампонажного бездобавочного повышенной сульфатостойкости ПЦТ-I-G-CC-1 и воды технической в массовом соотношении кварцевого песка, портландцемента тампонажного и воды технической (0,97-1,03):(9,97-10,03):(7,67-7,73) или глинистый буровой раствор, состоящий из бентонитового глинопорошка, кальцинированной соды и воды технической в массовом соотношении (1,97-2,03):(0,022-0,028):(7,97-8,03) в объеме 3-5 м³, в качестве отмывающей буферной жидкости – 9-11% водный раствор Winclean OBM 1, состоящий из концентрата Winclean OBM 1 и воды технической в объемном соотношении концентрата к воде (0,09-0,11):(0,89-0,91) или 4-6% водный раствор сульфонола в массовом соотношении сульфонола и воды (0,04-0,06):(0,94-0,96) в объеме 3-5 м³.