Способ цементирования скважин Советский патент 1988 года по МПК E21B33/13 E21B33/138 E21B43/26 

4

СлЭ

Изобретение относится к строительству скважин, а именно к способам цементирования обсадных колонн.

Цель изобретения - повьшение надежности цементирования за счет снижения вероятности гидроразрьюа пород.

Цементирование скважин производят следующим образомо

Закачивают в скважину тампонажный раствор, включаниций цемент и воду, совместно с гидрофобизированной алюминиевой пудрой и осуществляют доставку тампонажного раствора при температуре, предотвращающей охлалздение интервала пород более чем на 16,3 С, обеспечивая подогрев за счет экзотермической реакции. Количество алюминиевой пудры составляет 0,05-0,5% ют массы цемента.

Введение гидрофобизированной алюминиевой пудры приводит к повьшению температуры тампона;кного раствора за счет реа1кции алюминия с гидроокисью кальция. Однако в силу того, что гидрофобная пленка препятствует peaiK ции, имеет место некоторая задержка реакции во времени, причем согласно экспериментам в течение мин реакция идет без види:-1ых проявлений, затем интенсивность реакции увеличивается в течение 30-40 мин достигает максимума и затем быстро затухает. Интенсивность поступления тепла в це- ментньй раствор изменяется во времени таким же образом. Задержка реакции в 30-40 мин позволяет доставить цементный раствор с алюминиевой пудрой в нижнюю часть скважины с определенной заранее заданной температурой, предотвращающей недопустимое охлаждение пород, склонных к гидроразрыву.

При взаимодействии алюминиевой пудры с цементным раствором вьщеляет- ся газ водород. Насыщение газом цементного раствора ведет к его облегчению, что немаловажно при цементировании скважин в условиях поглощений.

Кроме того, алюминиевая пудра не ведет к преждевременному загустеванию цементного раствора. Эксперименты на KOHcjicTOMeTpe КЦ-3 под давлением 40 МПа показали, что в течение 2 ч вязкость цементного раствора не повышается и составляет 20 усл.ед.

Количество вводимой в раствор алюминиевой пудры определяют исходя из требований недопустимости охлаждения пород более, чем на определенную ве0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

личину, например 16,3°С. Большее охлаждение пород может вызвать гидро- разрьш и поглощение тампонажного раствора.

Учитьшая, что каждый градус температуры цементного раствора изменяет давление гидроразрьгоа на 0,2- 0,3 МПа, давление гидроразрьша пластов в зависимости от величины добавки алюминиевой пудры будет изменяться так, как это 1 показано в таблице.

Из таблицы видно, что эффект становится незначительным при добавке менее 0,01%. Верхняя граница добавки алюминиевой пудры обусловлена прокачиваемостью цементного раствора. Опыты показывают, что добавку гидрофобизированной алюминиевой пудры можно довести до 0,5% от массы цемента. В последнем случае время загустевания составляет 40-50 мин, которого вполне достаточно для цементирования неглубоких (500-700 м) скважин. Следовательно, за верхнюю границу добавки можно принять величину 6,5%.

Цементньй раствор с гидрофобизированной алюминиевой пудрой подают в скважину, предварительно прогнав через гидроактиватор. Эта операция необходима для того, чтобы частично разрушить гидрофобную пленку на частичках пудры и тем самым ускорить начало реакции. Гидроактиватор необходимо применять в неглубоких скважинах, где процесс цементирования длится 1-1,5 ч. В глубоких скважинах (глубже 2000 м) гидроактиватор применять не следует,, так как в таких скважинах времени для эффективного использования энергии экзотермической реакции достаточно.

Пример реализации спосрба в скважинах с естественной температурой горных пород 60 С.

Для обеспечения подъема за эксплуатационной колонной цементного раствора нормальной плотности (1,83 г/см) необходимо, чтобы пласты при цементировании охлаждались не более, чем на 16,3 С. Следовательно, температура цементного раствора на забое таких скважин должна быть не ниже 43,7 С, ,

Если в скважину закачивать цементный раствор с температурой +5 С, температура его на забое должна быть

18,. Эта температура на 25, меньше регламентированной. Следовательно, в цементный раствор необходимо ввести 0,37% от массы цемента алюминиевой пудры. Для этого в нагнетательную линию цементировочных агрегатов встраивают струйный эжектор с насадкой 12-14 мм. Производят затвот- рение цемента и цементный раствор прокачивают через эжектор. В эжекторе создается разрежение. С помощью гофрированного шланга за счет всасывающего эффекта в зону разрежения эжектора подают гидрофобизированную алюми- ниевую пудру марок 11АП-1 или ПАП-2, в требуемом количестве. В эжекторе происходит смешение пудры с цементным раствором. Смесь поступает в скважину..

Предлагаемый способ цементирования скважин позволяет предотвратить

гидроразрыв пластов и повысить надеж ность подъема цементного раствора за обсадной колонной в условиях поглощений.

t С

Формула изобретения

Способ цементирования скважин, включающий закачку тампонажного раствора, содержащего цемент и воду, с температурой, предотвращакщей гидроразрыв пород от их охлаждения, о т - (личающийся тем, что, с лью повышения надежности цементирования за счет снижения вероятности гидроразрыва пород, в скважину дополнительно закачивают гидрофобизированную алюминиевую пудру в количестве 0,05-0,5% от массы цемента, причем алюминиевую пудру закачивают в скважину совместно с тампонажным раствором.

Изобретение относится к строительству сквалсин, а именно к способам цементирования обсадных колонн, и позволяет повысить надежность цементирования за счет снижения вероятности гидроразрыва- пород. Закачивают в скважину тампонажный раствор, содержащий цемент и воду, совме.стно с гидрофобизированной алнялиниевой пудрой при температуре, предотвращающей гидроразрыв пород от их охлаждения. Количество алюминиевой пудры составляет от 0,05 до 0,5% от массы цемента. Введение алюминиевой пудры приводит к повышению т-ры тампонаж- ного раствора за счет реакции алюминия с гидроокисью кальций. Наличие гидрофобной пленки приводит к задержке реакции во времени. Это позволяет доставить цементньй раствор с алюминиевой пудрой в нижнюю часть скважины с определенной заранее з.аданной т-рой, предотвращающей недопустимое охлаждение пород, склонных к гидроразрыву. При взаимодействии алкл иние- § вой пудры с цементным раствором ввде- ляется водород, что ведет к облегче- f) нию раствора. Введение алк шниевой пудры предотвращает также преждевременное загустевание цементного раствора. 1 табл.