Способ цементирования обсадной колонны Советский патент 1988 года по МПК E21B33/14 

С/

с

4

с: ос ос

Изобретение относится к области бурения скважин, в частности к способам их цементирования.

Целью изобретения является повышение качества цементирования за счет усиления адгезии цементного камня с обсадной колонной.

Способ осуществляют следующим образом.

Приготовляют тампонажный цемент с ферромагнитными добавками, после чего осуществляют подачу цементного раствора в за- колонное устройство и воздействуют на него магнитным полем.

При этом в качестве ферромагнитных добавок используют магнетит с содержанием железа 55-57 мас.%. Количество магнетита 3-6% от массы цемента. Магнитное поле создают с напряженностью 54-58 кА/м. Магнитным полем воздействуют на цементный раствор со стороны обсадной колонны, например, ее намагничением перед спуском в скважину или пропусканием тока по проволочной обмотке, которой снабжают наружную поверхность обсадной колонны, или размещением постоянных магнитов.

Проведены испытания способа в лабораторных условиях с различными добавками и при оптимальной напряженности магнитного поля 58 кА/м. Результаты испытаний приведены в таблице.

Способ позволяет увеличить в 2-3 раза гЕОказатель адгезии между цементным камнем и обсадной колонной.

Механизм такой зависимости прочности адгезионной связи от содержания магнетита заключается в следующем.

Так как магнетит не способен к гидра- тационному схватыванию, не способен притягиваться к магниту, то его добавление в цементный раствор в магнитном поле сопровождается усилением адгезии цементного раствора к поверхности магнита. Но это усиление происходит только до определенного содержания магнетита в цементном растворе (до 6%). Дальнейшее повышение содержания магнетита приводит к росту его концентрации в пристенном слое, в котором после гидратации цемента прочностные свявосполняют сил прочностных связей, так как первые намного меньше вторых.

Прочность на изгиб цементного камня с содержанием магнетита 15 и 30%(по известным соотношениям) соответственно 37,2 и 29,3 кгс/см1

Та же прочность при содержании магнетита 6% составляет 45,3 кгс/см и при повышении содержания до 9% практически не меняется (при 15 и 80% сильно умень10 шается). Прочность адгезии увеличивается при увеличении концентрации до 3-6%, а при дальнейшем увеличении концентрации магнетита эта прочность уменьшается.

Таким образом, оптимальн 1м является содержание магнетита 3-6%.

Что касается влияния непрерывности магнитного поля на величину оптимальной концентрации магнетита, то напряженность 58 кА/м является оптимальной, при которой прочность связи достигает мак2Q симума, а далее не увеличивается, так как дальнейщее увеличение силы магнитной тяги приводит к сепарации (выделению) магнетита из цементно-магнетитовой смеси.

Величина 58 кА/м является оптимальной. С учетом естественного магнитного ста25 рения (5% в год), а также при условии, что магнит должен быть использован в годичный срок, напряженность магнитного поля принимается 54-58 кА/м (54000- 58000 А/м).

30

35

40

Пример. Для цементирования скважин приготовляют тампонажный раствор для горячих скважин в объеме 52 м (расход цемента 40 т). Добавляют в цементный раствор 1,2-2,4 т магнетита с содержанием железа 55-57 мас.%. Затем цементный раствор заканчивают в скважину.

Предварительно на обсадную колонну помещают втулки из постоянного магнита, например из сплава ЮНДК-24-Т2, и коэрцитивной силой 59 кА/м. После закачки цементного раствора в скважину и его подачи в заколонное пространство на него воздействует магнитное поле.

В результате .цементный раствор приобретает необходимые свойства, а камень на его основе обеспечивает необходимую конзи оказываются ослабленными, а силы маг- .г тактную прочность связи с обсадной конитной консолидации частиц магнетита не

лонной.

восполняют сил прочностных связей, так как первые намного меньше вторых.

Прочность на изгиб цементного камня с содержанием магнетита 15 и 30%(по известным соотношениям) соответственно 37,2 и 29,3 кгс/см1

Та же прочность при содержании магнетита 6% составляет 45,3 кгс/см и при повышении содержания до 9% практически не меняется (при 15 и 80% сильно умень0 шается). Прочность адгезии увеличивается при увеличении концентрации до 3-6%, а при дальнейшем увеличении концентрации магнетита эта прочность уменьшается.

Таким образом, оптимальн 1м является содержание магнетита 3-6%.

Что касается влияния непрерывности магнитного поля на величину оптимальной концентрации магнетита, то напряженность 58 кА/м является оптимальной, при которой прочность связи достигает макQ симума, а далее не увеличивается, так как дальнейщее увеличение силы магнитной тяги приводит к сепарации (выделению) магнетита из цементно-магнетитовой смеси.

Величина 58 кА/м является оптимальной. С учетом естественного магнитного ста5 рения (5% в год), а также при условии, что магнит должен быть использован в годичный срок, напряженность магнитного поля принимается 54-58 кА/м (54000- 58000 А/м).

Пример. Для цементирования скважин приготовляют тампонажный раствор для горячих скважин в объеме 52 м (расход цемента 40 т). Добавляют в цементный раствор 1,2-2,4 т магнетита с содержанием железа 55-57 мас.%. Затем цементный раствор заканчивают в скважину.

Предварительно на обсадную колонну помещают втулки из постоянного магнита, например из сплава ЮНДК-24-Т2, и коэрцитивной силой 59 кА/м. После закачки цементного раствора в скважину и его подачи в заколонное пространство на него воздействует магнитное поле.

В результате .цементный раствор приобретает необходимые свойства, а камень на его основе обеспечивает необходимую контактную прочность связи с обсадной колонной.