Способ подготовки скважины к цементированию Советский патент 1989 года по МПК E21B33/138 

I

Изобретение относится к строительству нефтяных и газовых скважин, в частности к буферным составам,- предназначенным для разделения буровых и тампонажных растворов при проведении цементировочных работ.

Цель изобретения - повышение надежности цементирования скважины в интервале солевых отложений за счет создания на стенках скважин пленки, предотвращающей их размывание.

Способ подготовки скважины к цементированию в.ключает последовательное закачивание двух буферных жидкостей. Первая содержит метилцеллю- лозу (МЦ), сернокислую медь и воду

при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Метилцеллкхпоза 1,6-2 4 Сернокислая медь 3,0-5 О ВодаОстальное

а вторая буферная жидкость содержит карбоксиметилцеллюлозу (К МЦ), хлористый натрий и воду при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: Карбоксиметил4

-sj

to

05

4

ел

целлюлоза Хлорид натрия Вода

2,0-3,0 23,0-24,5 Остальное

Метилцеллкхпоза (N11) - полимерный продукт взаимодействия хлористого метила с целлнгпозоГ, х.мюпю растпо3 ,147

римый в воде. В водном растворе макромолекулы МЦ совместимы с катионами поливалентных металлов (Си Zn и др.), но коагулируют в присутствии катионов одновалентных щелочных металлов. При попадании на поверхность образца соли - галита (NaCl) или сильвина (КС1) водного раствора двух веществ МЦ и сернокис- лой меди, поверхность NaCl или КС1 частично растворяется и взаимодействует с данным .раствором происходит высаливание, а продукты взаимодействия образуют на поверхности об- разца соли пленку, тормозящую даль«з нейшее растворение галита или сильвина.

Если затем на образовавшуюся пленку нанести водный раствор карбокси- метилцеллкшозы (КМЦ, которая представляет собой натриевую соль целлю- лозогликолевой кислоты) и хлорида натрия, то пленка упрочняется и становится нерастворимой в фильтрате раствора, состоящего из тампонажно- го портландцемента и пресной воды.

Таким образом, при использовании данного способа подготовки скважины для цементирования в соленосных по- родах нет необходимости насьшать цементные растворы солями N,Cl и

КС1.

В этом случае может применяться более простой по составу тампонаж- ный раствор, состоящий из цемента и пресной воды и значительно быстре набирающий прочность при твердении. Это позволяет сократить продолжительность ожидания затвердевания цементного раствора (ОЗЦ), ускорить строительство скважин, снизить стоимость тампонажного раствора.

В таблице приведены результаты исследований задитной способности

полимерных плекок.

Пример. Проводились опыт- ныа лабораторные испытания по определению возможности и разработке - технологии покрытия; поверхности образцов галита и .сильвина даста,трчно прочной пленкой, непроницаемой для фильтра пресного цементного раствор и получения плотного контакта, между формирующимся цементным-камием- и

поверхностью образцов галита и силвина.

Поскольку результаты, полученны при покрытии поверхности образцов

о

0

галита и сильвина, идентичны далее . описаны испытания с образцами галита.

Монолитный образец галита (содержание NaCl 98,4%) в виде призмы размерами 20-20-10 мм с пятью гранями, покрытыми клеем БФ-4, взвешенный на аналитических весах, помещали в химический стакан и заливали 100 см водного раствора МЦ и сернокислой меди. Образец галита вьщерживали в описанном растворе 0,5 ч. На поверхности образца образовывалась механически малопрочная пленка толщиной 0,5-0,8 мм.

После -замены указанного раствор. на насыщенный раствор NaCl с КМЦ н выдерживания образца галита в нем еще 0,5 ч пленка уплотнялась и упрочнялась.

Затем образец галита помещали в форму из нержавеющей стали для бало- чек размерами 160x40x40 мм и заливали раствором из тампонажного цемента и пресной воды при водоцементном отношении 0,5. Параллельно в другую форму помещали другой одинаковый с первым образец галита, но не покрытый пленкой из полимерного материала.

После твердения образцов цементного раствора в течение 24 ч их извлекали из форм, разламывали с одной стороны нахождения галита и определяли наличие зазоров между цементным камнем и поверхностями галита, не закрытыми клеем БФ-4.

Между поверхностью галита, покрытой пленкой из полимерного материала, и цементным камнем зазор отсутствовал.

В то же время между образцами цементного камня и галита, не покрытого указанной пленкой, образовался зазор 0,4-0,45. мм, .фиксируемый с помощью микроскопа.

Проведенные лабораторные испытания показали, что при контакте раствора МЦ и сернокислой.меди с поверхностью галита происходит растворение последнего и образование тонкого слоя насыщенного раствора NaCl. Мак ромолекулы Щ в зоне контакта сразу же переходят в нерастворимое состоя-- ние и образуют пленку, тормозящую диффузию ионов Na от поверхности галита вглубь раствора. После замены раствора МЦ.и сернокислой меди на, насыщенный раствор NaCl с КМЦ

5

происходит еще более сильное уплотнение и упрочнение полимерной пленк на поверхности галита за счет, армирвания ранее образованной пленки новми макромолекулами нерастворимой ме йой соли. КМЦ.

При контакте с такой упрочненной нерастворимой пленкой фильтрат пресного цементного раствора ее не растворяет, а благодаря непроницаемости пленки проникновение последнего к образцу галита исключается. -Благодаря этому образуется плотный контакт между цементным камнем на пресной основе, пленкой и образцом галита.

В качестве показателей буферного раствора взяты плотность (р) и ус- ловная вязкость по стандартному полевому вискозиметру СПВ-5 (Т)о Эффективность буферного раствора оценивали по величине зазора между цементным камнем и поверхностью соли, защищенного полимерной пленкой.

Из данных таблицы следует, что указанные составы буферных жидкостей обладают хорошими технологическими свойствами и образуют на поверхности солевых пород защитную пленку, обеспечивающую, плотный контакт соли с цементным камнем, полученным из пресного цементного раствора. При уменьшенном по сравнению с указанным содержанием в буферньк жидкостях полимеров - МЦ и КМЦ и сернокислой меди на поверхности солевых пород образуется рыхлая защитная пленка, не исключающая растворение соли пресным раствором цемента, вследствие чего образуется зазор между цементным камнем и поверхностью галита. При увеличенном содержании полимеров буферные жидкости становятся непрокачиваемыми по трубам из-за высокой вязкости, а повьппенное содержание сернокислой меди приводит к высаливанию .метилцеллйпозы и полученная пленка обладает низкими защитными свойствами. Пределы содержания хлорида натрия в растворе соответствуют максимальной растворимости этой соли и зависят от содержания полимерной добавки.

Технология цементирования скважин согласно.изобретению следующая. После окончания спуска обсадной колонны .и .промывки скважины закачивают вначале первую буферную жидкость (водньй раствор МЦ и сернокислой меди), затем. второй раствор (насыщенный водный раствор хлорида натрия и КМЦ), Время прокачивания растворов через затрубное пространство в интервале залегания соленосных пород выбирают таким, чтобы на. их стенках вначале образовалась, а.потом упрочнилась полимерная пленка, препятст- вугацая проникновению к породам прес кого цементного, раствора.

Последний закачивают и продавли- ваю.т по обычной технологии.

20

Наряду с формированием прочной непроницаемой пленки на соленосньк породах данный способ подготовки скважины к цементированию способствует полному замещению бурового раствора тампонажным.

ормула изобретения

30

Способ подготовки скважины к цементированию, включающий последовательной закачивание в скважкну двух буферьшх составов, отличающийся тек, что, с целью повыше35 HiiH надежности цементирования в интервале солевых отложений за счет создания на стенках скважины пленки, предотвращакщей их размывание, в качестве перного состава используют

0 водный раствор метил целлюлозы и сер-т нокислой меди при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: Метштцеллипоз а

П6-2,4

Сернокислая медь 3,0-5,0 5 ВодаOcTiinbHoe

а в качестве второго - водный раствор карбоксиметилцеллюлозы и хлористого натрия при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: 0 Карбоксиметилцеллюпоза2,0-3,0

Хлористый натрий 23,0-24,5 ВодаОстальное

образец соли погружвлся «посрадстявкво цвиев ямй раствор.

Изобретение касается строительства нефтяных и газовых скважин ,в частности, буферных составов. Цель - повышение надежности цементирования в интервале солевых отложений за счет создания на стенках скважины пленки, предотвращающей их размывание. В скважину последовательно закачивают два буферных состава. Первый состав содержит ингредиенты при следующем соотношении, мас.%: метилцеллюлоза 1,6-2,4

сернокислая медь 3,0-5,0

вода остальное. Второй состав содержит ингредиенты при следующем соотношении, мас.%: карбоксиметилцеллюлоза 2,0-3,0

хлористый натрий 23,0-24,5

вода остальное. Время прокачивания растворов через затрубное пространство в интервале залегания соленосных пород выбирают таким, чтобы на стенках вначале образовалась, а потом упрочнилась полимерная пленка. Она препятствует проникновению к породам пресного цементного раствора. 1 табл.