Способ цементирования обсадных колонн глубоких скважин Советский патент 1987 года по МПК E21B33/14 

Изобретение относится к бурению :кважин, в частности к способам их цементирования.

Целью изобретения является повышение качества цементирования за сче возможности закачки цементного раствора в режиме противодействия разрыву сплошности лотока цементного раствора.

Способ осуществляют следующим об- разом.

Обсадную колонну спускают ниже зоны поглощения, после чего осуществляют цементирование. Цементирование йижней части обсадной колонны до зон поглощения осуществляют череЗ внутреннее сечение колонны, а цементирование верхней части обсадной колонны Bbmie зоны поглощения осуществляют через заколонное пространство.

Во время цементирования верхней части обсадной колонны первую порцию цементного раствора смешивают с водным раствором сульфата алюминия при концентрации 50 мас.% последнего. Пр этом объемы смешения цементного раствора и раствора сульфата алюминия принимают в соотношении 1: (0,5-1,0) соответственно. Объем первой порции цементного раствора, содержащей раствор сульфата алюминия, принимают равным не менее объема закрлонного пространства в интервале поглощающего пласта.

В результате лабораторных исследований (см. таблицу) установлено, что при смешивании цементного раствора с водным раствором сульфата алюминия происходит быстрое струк- турообразование смеси. Начало схва- тываниГ такой смеси при соотношении объемов смешиваемых компонентов 1:0,5 составляет 5 мин, я при соотношении объемов 1:1 - 7 мин. Отли- чительной особенностью смеси, имеющей структуру в виде густой пас.ты, является то, что при приложении сил она сохраняет подвижность и прокачи- ваемость в течение длительного вре мени (более 15 мин) без схватывания а в состоянии покоя быстро набирает структуру, превращаясь в плотную нетекучую массу через 1 мин, и начинает схватываться через 5-7 мин.

При соотношениях объемов смешиваемых растворов больше и меньше указанных, а также при добавлении раствора сульфата алюминия с концентра

0

5

5

5

0 5 0 5

0

цией менее 50%, сроки начала и конца схватывания смеси заметно увеличиваются, поэтому смеси с такими соотношениями объемов компонентов не рекомендуется к применению.

При движении смеси цементного - раствора и раствора сульфата алюминия при соотношении объемов 1 : :(0,5-1) в заколонном. пространстве возникает высокое сопротивление, что предотвращает развитие большой скорости движения столба цементного раствора за колонной и разрыв сплошности его потока.

Вслед за первой порцией цементного раствора, содержащей раствор сульфата алюминия, в затрубное пространство закачивают цементный раствор без добавок или с добавками в виде гель-цемента, аэрированного цементного раствора и т.д. Первая порция цементного раствора в виде густой массы нагнета ется под давлением и за счет возникновения высоких сил сопротивления при движ-ении этой порции за колонной развитие высокой. скорости движения столба цементного раствора под действием сил гравитации не происходит. Закачка цементного раствора поэтому производится под , давлением. В конечном итоге, к концу цементирования второй ступени растворы в затрубном пространстве занимают такое положение, при котором против поглощающего пласта и несколько выше его кровли находится цементный раствор с добавкой раствора сульфата алюминия, а вьше до устья скважиньТ - цементный раствор.

Преимущество и существенное отличие предлагаемого способа от известного заключается в том, что закачка и нагнетание всего объема цементного раствора для заполнения затрубного пространства от устья до подошвы поглощающего пласта производится ттод - давлением. При этом предотвращается гидроразрыв и уход большого объема цементного раствора в поглощающий пласт, развитие высокой скорости движения столба цементного раствора за колонной, подсос пластовой воды, разрыв сплошности цементного раство- ра за колонной и недоподъем цементного раствора.

Для осуществления предлагаемого способа требуется небольшой расход сульфата алюминия. Порошкообразный

3.13

сульфат алюминия или насыщенный его раствор с концентрацией 50% (м.д.) - отход производства нефтеперерабатывающих предприятий.

Пример. В скважину диаметром 215,9 мм и глубиной 2500 м опущена обсадная колонна диаметром 146 мм. В разрезе скважины находится поглощающий пласт в интервале 1000-1030м.

Первая .ступень обсадной колонны за- 0 отношений объемов компонентов в интер- цементирована прямым способом с под- вал поглощающего или водопроявляющет,го пласта через ствол скважины, отг крытый конец колонны труб или гидронятием цементного раствора за колонной в интервале 2500-1030 м.

Объем затрубного пространства скважины в интервале поглощающего пласта с учетом кавернозности со- ставляет 1 м , а в интервале 0-1000 м - 21 м.

Исходя из глубины зaJзeгaния пор15

механический пакер.

Формула изобретения

Способ цементирования обсадных колонн глубоких скважин, включающий

лощающего пласта и времени закачки 20 пуск обсадной колонны ниже зоны пог-

всего объема цементного раствора дпя цементирования второй ступени соотношение объемов смешиваемых цементного раствора и раствора сульфата алюминия 50%-ной концентрации принимают 1:1. Объем первой порции цементного раствора с добавкой раствора сульфата алюминия с учетгрм возможности захода небольшой порции цементного раствора в поглощающий г пласт, некоторого его подъема вьш1е кровли поглощающего пласта принимают равным 3 м. Для получения указанной смеси с таким объемом в скважину за25

30

лощения, цементирование нижней части обсадной колонны через ее внутреннее сечение до зоны поглощения и цементирование верхней части обсадной колонны через ее заколонное пространство выше зоны поглощения, отличающийся тем, что, с целью повышения качества цементирования за счет возможности закачки цементного раствора в режиме противодействия разрыву сплошности потока цементного раствора, во время цементирования верхней части обсадной колонны первую порцию цементного расткачивают одновременно цементный раст-35 вора смешивают с водным раствором

вор объемом 1,5 м и раствор сульфата алюминия объемом 1,5м. Вслед за первой порцией цементного раствотт ра, содержащей раствор сульфата алюсульфата алюминия при концентрации последнего 50 мас.%, при этом объемы смешения цементного раствора и раствора сульфата алюминия принимаминия, в затрубное пространство сква- О ют в соотношении 1:(0,5-1,0) соответ- жины закачивают 20 м цементного ственно.

раствора и скважину под давлением в . затрубном пространстве 25-30 кгс/см

оставляют на ОЗЦ.

Предлагаемый способ рекомендуется использовать также для изоляции зон поглощений и водопроявлений большой интенсивности в процессе бурения скважины путем закачки тампонирующей- смеси указанных составов и со

механический пакер.

Формула изобретения

Способ цементирования обсадных колонн глубоких скважин, включающий

5

0

лощения, цементирование нижней части обсадной колонны через ее внутреннее сечение до зоны поглощения и цементирование верхней части обсадной колонны через ее заколонное пространство выше зоны поглощения, отличающийся тем, что, с целью повышения качества цементирования за счет возможности закачки цементного раствора в режиме противодействия разрыву сплошности потока цементного раствора, во время цементирования верхней части обсадной колонны первую порцию цементного растсульфата алюминия при концентрации последнего 50 мас.%, при этом объемы смешения цементного раствора и раствора сульфата алюминия принимаРедактор Ю.Середа

Составитель В,Гришанов

Техред М.Моргентал - Корректор А.Обручар

Заказ 1284/33 Тираж 533Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Продолжение таблицы

Изобретение относится к области бурения скважин. Цель - повьшение качества цементирования за счет возможности закачки цементного раствора (ЦР) в режиме противодействия разрыву сплошности потока ЦР. Обсадную колонну (ОК) спускают ниже зоны поглощения. Затем осуществляют цементировав ние ОК. Цементирование нижней части ОК до зоны поглощения осуществляют через внутреннее сечение ОК. Цементирование верхней части ОК вьппе зоны поглощения ведут через заколонное пространство. Во время цементирования верхней части ОК первую порцию ЦР смешивают с водным раствором сульфата алюминия при концентрации последнего 50 мас.%. При этом объемы смешения ЦР и раствора сульфата алюминия принимают в соотношении 1: :(О,5-1,0) соответственно. Объем первой порции ЦР, содержащей раствор сульфата алюминия, принимают равным не менее объема заколонного пространства в интервале поглощающего пласта. Закачка и нагнетание всего объема ЦР для заполнения затрубного пространства от-устья до подошвы пог- лощающего пласта производится под давлением. 1 табл. С S (Л I