Способ цементирования скважин Советский патент 1984 года по МПК E21B33/13 E21B33/14 

оо

4

о:)

4:

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к нефтегазодобывающей, и может быть использовано при креплении скважин.

Известен способ цементирования, заключающийся в доставке битумноминеральной композиции Е разогретом виде в специальных Терморегулирующих контейнерах, спускаемых на трубах. Шлтеснение осуществляется буровым раствором, отверждение сгюнтанное вследствие охлаждения 1 . Однако этот способ может быть .использован только по прямому назначению, в случае поглощения для задавливания битумно-минеральной композиции или. битума в трещины пласта Для крепления и изоляции заколонного пространства эта методика непригодна, так как применяется при не больших глубинах (до ЮС jj. }, поэтому, что затрачивается много времени на спускоподъемные операции, и, с другой стороны, строго регламентирован объем доставляемого тампонажного материала (пооядка 30000 .

Наиболее близким к изобретению техническим решением является способ цементирования скважин тампонажной композиции. включающий приготовление бнтумно-минеральной композиции путем смешения твердообразного тонкодисперсного битумно-минерального компонента с жидкостью или газом, инертным по отношению к нему, транспортирование ее в скважину и обращение там в монолитное твердообразное состояние при воздействии температуры 2

Этот способ также может быть использован только по прямому назначению: для закупоривания естественных или искусственных трещин в проницаемом пласте. Для цементирования обсадных колонн битумно-минеральной тампонажной композицией (БМТК ) этот метод непригоден. Кроме того, образ вание монолитного непроницаемого. состояния tнепроницаемого слоя) предусмотрено прежде всего под механическим воздействием пластового (горного ) даёления при смыкании треи:,ин в породе, в результате снижения давления жидкости в них. Это фактор в силу специфики условий реализации не может быть использован для цемен-тирования обсадных колонн, так как цементирующее вещество в последнем случае находится в несмыкающемся при снижении давления жидкости заколонном пространстве скважины.

подчиненным фактором является температура среды, которая должна облегчать деформируемость частиц твердой смолы. Однако максимальная температура среды (отпласта или от искусственного источника) ограничивается значением ниже точки плавления используемой смолы. Причем, реализация способа строго ограничивается этим параметром, несоблюдение которого делает этот способ неэффективным для достижения основной цели - закупоривания проницаемого пласта. При повышении температуры до точки плавления резко возрастает подвижность (текучесть) смол, снижается вязкость и уменьшается сопротивление перепаду давления из скважины в пласт (в данном случае);. Исключаются таким образом условия образования непроницаемого слоя, закупоривающего трещины в горной породе: разжиженная смола беспрепятственно уходит в глубь пласта, поглощается им, оказываясь при этом неспособной воспринять механическое воздействие пород при смыкании трещин .

Цель изобретения - повышение качества цементирования.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу цементирования скважин, включающему приготовление битумно-минеральной тампонсзж-ной композиции путем смешения твер-i дообразного тонкрдисперсного битумно-минерального компонента с жидкостью или газом, инертным по отношению к нему, транспортирование её в скважину и обращение там в монолитное твердообразное состояние при воздействии температуры, обращение в монолитное твердообразное состояние производят путем выдер - ки битумно-минеральной тампонажной композиции за колонной в течение времени, необходимого для седиментационного уплотнения битумно-минерального компонента, последующего его нагревания до температуры плавления, повторной выдержки при этой температуре до сплавления частиц компонента, и охлаждения его до температуры пласта.

Для обращения порошка в монолит можно, например, использовать спекание путем прогрева до температуры превышающей температуру размягчения установкой СУЭПС-1200 с глубинным электронагревателем (ТЭНГ типа НММ 77, 85/21, предназначенным длА работы в скважинах с диаметром колонны 141 мм и более. Наружный диаметр электронагревателя 112 мм. Длина 3700 мм. Масса 60 кг, мощность 25 кВТ, .

Обращение БМТК в монолитное твердообразное состояние производят нагреванием до температуры плавления . Без необходимой выдержки при температуре плавления в заколонном пространстве БМТК монолит с параметрами цементного камня (ГОСТ 1581-78 че образует. Битумно-минеральная композиция представляет собой порошкообразный материал, полученный путем гранулирования непосредственно из расплава минуя охлаждение. При этом в расплавленный битум вводятся минеральные добавки и ПАВ и после перемешивания до однородной массы, последню обращают в твердое порошкообразное состояние. Монолитизацию битумно-минеральной композиции можно осуществить также СВЧ сверхвысокими частотами так как они способны переносить энергию, но в настоящий момент в сквсокине эТо пока неосуществимо. Пример. Следует зацементировать колонну на высоту 1000 мот башмака (диаметр колонны 168 мм, скважины 270 кял I. Температура на забое 60 С, тогда прогрев осуществляется до 100 С (удельная теплоемкость битума при этой температуре 1880 Дж/кг-К I. Битумно-минеральную композицию в виде смеси порсяика и носителя доставляют в интервал цементирования в заколонное пространство скважины стандартным оборудованием для цементажа. Это обеспечивает полное вытеснение промывочной жидкости из затрубного пространства, а следовательно и надежность крепи и изоляцию, и использо вание гидропневмотранспорта позволяет закачивать любые, требуемые объемы тампонажного материала. Снимается ограничение на количе во минерального наполнителя к биту му. 1фоме того, суспензия не может спонтанно обращаться в монолит, а только в случае искусственного воз действия, в отличие от расплава, и поэтому время на операцию транспортировки и начало операции монол тизации не регламентируется. Опера цию монолитизации начинают сразу ж после доставки тампонажного материала в скважину и спуска электронагревателя (ТЭН) типа НИМ 77,5/71 на троссе до башмака. Время, необходимое на сидиментацию порошка, сопоставимо со временем переоборудования устья и спуска обогревателя. Прогрев необходимо осуществлять снизу вверх со скоростью, для данного случая, 34,4 м/ч. Скорость подъема обогревателя должна обеспечить прогрев определенного объема тампонажного материала, в целях улучшения монолитйзации. Полное время операции составит 29 ч. Остывание верхней порции смаси не дальше подъема нагревателя. В случае необходимости разогрева и отверждение могут повторяться неоднократно. Таким образом, способ цементирования скважин позволяет использогать тампонажный материал битумноминеральной композиции для серийного цементирования скважин с обеспечением надежной крепи и изоляции пластов. Используемый тампонажный материал имеет углеводородную основу, что способствует предотвращению снижения естественной проницаемости пласта. Прочность композиции определяется количеством минерального наполнителя и возрастает с его увеличением, кроме того, материал не разрушается под действием агрессивных сред. Поэтому может применяться для цементирования в условиях рапы и сероводородной агрессии, обеспечивая надежную изоляцию пластов, тогда как разработка химически стойких вяжущих материалов для таких агрессивных компонентов, как сероводород, представляет большие трудности, в настоящее время такие материалы в серийном цементировании не применяются.

СПОСОБ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ СКВАЖИН , включающий приготовление битумно-минеральной тампонажной композиции путем смещения твердообразного тонкодисперсного битумно-минерального компонента с жидкос1 ью или газом, инертным по отношению к нему, транспортирование ее в скважину и обращение там в монолитное твердообразное состояние при воздействии температуры, отличающкйс я тем, что, с целью повышения качества цементирования обсгщных колонн, обращение в монолитное хвердообразное срстоние производят пу-. тем выдержки битумно-минеральной тампонажной композиции за колонной в течение времени, необходимого для се диментацион ного уп лот нения битум- . но-минерального компонента, после- § дующего его нагревания до температу(Л ры плавления, повторной выдержки при этой температуре до сплавления частиц компонента и охлаждейия его до температуры пласта.