Способ цементирования скважины Советский патент 1992 года по МПК E21B33/14 

Изобретение относится к бурению скважин, в частности к способам их крепления и является усовершенствованием изобретения по основному авт. св. № 1657620. .

Известен способ цементирования сква- скважины по основному авт. св. Мз 1657620, в кл ю- чающий спуск колонны заливочных труб, закачку и продавку тампонажного раствора, а также подачу в него к моменту стабилизации седиментационных процессов легко разбуриваемых грузов, обладающий свойством гравитационного разделения,

Недостатком известного способа является низкая эффективность операций в стволах повышенной кавернозности, а также наклонно направленных скважинах.

Цель изобретения - повышение эффективности изоляционных рабрт за счет повышения однородности экрана и прочности

камня в стволах повышенной кавернозности, а также наклонно направленных скважинах.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе, включающем спуск колонны заливочных труб, закачку и продавку тампонажного раствора, а также подачу в него к моменту стабилизации седиментационных процессов легко разбуриваемых грузов,обладающихсвойством гравитационного разделения, в момент вхо- да грузов в раствор производят перемещение заливочной колонны. Причем операцию по подаче грузов и перемещению колонны повторят до окончания первого периода структурообразования тампонажного состава.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом.

В скважину спускают, колонну заливочных труб. Далее затворяют необходимое

N

ю

„«и

4

ho

лц,чество тампонажного раствора, осуществляют закачку и продавку его в заданный интервал скважины, после, чего скважину оставляют на 03 Ц. При этом начинается седиментация частиц цемента в жидкости затворения, что приводит к расслоению состава, возникновению флюидопроводящих каналов и т.д. Причем данный процесс особенно интенсивно протекает в начальный период 03 Ц, после чего наступает его ста- билизация. К этому моменту в тампонажный раствор подают легко разбуриваемые грузы, обладающие свойством гравитационного разделения. В зависимости от плотности цементного раствора они могут, например, изготавливаться из свинца, чугуна и т.д.; соединенных термоплавкой связью с облегченными частицами (например, из пенопласта, ПЭНД и т. д.).

В зависимости от конкретных скважин- ных условий термоплавкая связь .может реализовываться из парафина (t до 54°С), воска (t до 64°С), полиолефинов (t до 85°С) .и т.д.

Указанные грузы, снабженные турбули- зирующими элементами, оседая в цементном растворе, перемешивают его, что приводит к повышению однородности состава в вертикальных скважинах и стволах, близких к номинальному. При достижении грузами забоя под влиянием скважинной температуры происходит гравитационное разделение грузов. Утяжеленная часть остается на забое. Облегченная же всплывает в цементном растворе, что приводит к его до- полнительному перемешиванию. Выполнение грузов из легко разбуриваемого материала позволит в случае необходимости ликвидировать их. Таким образом обеспечивается разрушение седиментирующей структуры и обеспечивает однородность изоляционного экрана в вертикальных скважинах и стволах, близких к номинальному. Поэтому при наличии участков с повышенной кавернозностью в момент подачи гру- зов в-тампонажный раствор производят перемещение заливочной колонны (например, вращение и осевое вращение). Созданным за счет центробежных сил потоком грузы забрасываются в каверну, разрушая и перемешивая структуру тампонажного раствора. Для повышения эффективности подачи грузов в каверну заливочная колонна в данном интервале может оборудоваться специальными приспособлениями (например, турбулизаторами, эксцентриками).

Практически аналогичный эффект наблюдается и в наклонно направленных скважинах. В данном случае грузы на участ-

ках интенсивного искривления подаются и перемещаются за счет движения заливочной колонны, а в вертикальных- под действием гравитационных сил.

При этом, поскольку период структуро- образования реальных тампонажных составов процесс довольно длительный (1,5-3,0 ч) и после перемешивания наблюдается повторная седиментация, процесс подачи грузов и перемещения заливочной колонны периодически повторяют до момента окончания первого периода структурообразова- ния состава.

Как известно, тампонажные составы проходятчетыре стадии структурообразова- ния. Первая стадия начинается в момент затворения цемента и включает в себя начальную гидратацию и возникновение гид- ратных новообразований. Они блокируют зерна цемента, в результате чего препятст- вуется поступление жидкости затворения, замедляется гидратация вяжущего и образуется первичная непрочная коагуляциои- ная структура.

G этого момента начинается второй этап, т.е. инкубационный привод, который в обычных услов.иях длится несколько часов. Именно для него характерно возникновение основных осложнений, а именно кана- лообразование, фильтрация пластовых флюидов и т.д. В конце этого этапа блокирующие экраны из гидратных новообразований на зернах цемента под действием осмотических сил разрушаются. В результате открывается доступ жидкости затворения к частицам цемента и наблюдается дальнейшая гидратация вяжущего. Наблюдается рост кристаллизационного каркаса, образованного на основе коагуляционной структуры.

На четвертой стадии наблюдается основной рост прочности состава. Таким образом, по предлагаемому способу за счет обеспечения подачи грузов и перемещения заливочной колонны до проявления осмотических сил обеспечивает принудительное разрушение экранов гидратных новообразований на зернах цемента.

В результате проявляется двойной эффект.

1.Ускоряется переход от первой к третьей стадии структурообразования, сокращается инкубационный период за счет ускоренной повторной гидратации зерен цемента. 2.Разрушение в Данный момент первичной непрочной структуры приводит к ускоренному набору прочности камня.

В то же время более позднее перемешивание состава, наоборот, может привести к

разрушению начального кристаллизационного каркаса и снижения прочности камня.

Пример. Допустим- в скважине, пробуренной долотом ф 215,9 мм, необходимо зацементировать хвостовик Ф 194 мм с целью перекрытия соленосных отложений в интервале 2000-1850 м. Температура на глубине 2000 м 60°С. Коэффициент кавер- нозности ствола в интервале залегания солей 1920-1905 м К 5,0, в остальном стволе К 1,05. Для цементирования предполагается использовать состав из ПЦТ-ДО-50, затворенный на водном растворе. NaCi плотностью 1990 кг/м .Стабилизация седи- ментационных процессов указанного состава наблюдается после 25-30 мин после перемешивания. Продолжительность его первой стадии структурообразования 1 ч 30 мин.

В. скважину на глубину 2000 м на бурильных трубах ТБПВ Ф 127 мм спускается хвостовик -ф 194 мм. Соединение его с бурильной колонной осуществляется при помощи одного из известных заливочных устройств. Хвостовик на глубине 1915 и 1910 м оборудуется эксцентриками fi 210 мм.

Затворяют расчетное количество (3,1 м3) цементного раствора. Затем закачивают и продавливают его в интервал 1850- 2000 м. Открывают промывочные отверстия в заливочном устройстве и производят смывку излишков тампонажного состава с головы хвостовика. Далее в затрубное пространство начинают сбрасывать легко разбираемые грузы, выполненные в виде двух частей шарообразной формы диаметром 5 мм, соединенных термоплавкой связью из парафина. Одна из частей выполнена из свинца плотностьюр 11300 кг/м3, вторая из ПЭНД плотностью рг 1240 кг/м3. Средневзвешенная плотность грузов рср 6270 кг/м , значительно превышает плотность промывочной жидкости рпр 1340 кг/м и тампонажного раствора, что позволяет им тонуть со скоростью V 1,2-1,3 м/с. Наружная поверхность грузов снабжена турбули- зирующими элементами.

После истечения 26-27 мин с момента. 03Ц грузы попадают в тампонажный состав, седиментационные процессы в котором практически стабилизировались. Оседая в цементном растворе, в номинальном стволе они перемешивают состав, гомогенизируя его. Однако в каверне структура состава практически не разрушается. Поэтому, пропустив часть грузов для движения на забой, начинают перемещать (расхаживать и вращать) заливочную колонну. В результате часть состава в каверне перемешивается за счет работы инструмента, остальная - грузами, забрасываемыми под действием центробежных сил. 5Таким образом обеспечивается гомогенизация всего тампонажного состава. Далее под действием скважинной температуры парафин расплавляется, в результате чего начинается гравитационное

0 разделение грузов. Часть, выполненная из свинца, остается на забое (дне каверны). Вторая (облегченная) всплывает в цементном растворе, производит при этом его по- . втррное перемешивание,

5 После технологической паузы производят повторный сброс грузов в затрубное пространство и, дождавшись их попадания в проседиментировавший тампонажный состав, производят очередное перемещение

0 заливочной колонны и т.д.

Аналогично по истечении ОЗЦ 1 ч 30 мин, т.е. к моменту окончания первой стадии структурообразования тампонажного состава, производится подача грузов и пе5 ремещение.заливочной колонны. В результате, кроме гомогенизации, происходит разрушение блокирующих пленок гидрат- ных новообразований на зернах цемента, сокращается инкубационный период струк0 турообразования, ускоряется набор прочности камня.

Существенным отличием предлагаемого способа цементирования является то, что к моменту подачи в тампонажный раствор

5 легко разбуриваемых грузов производят перемещение заливочной .колонны. Причем операцию по подаче грузов и перемещению заливочной колонны повторяют до окончания первого периода структурообразования

0 тампонажного состава.

Повышается эффективность изоляционных работ за счет повышения однородности экрана в стволах увеличенной кавернозно- сти, а также наклонно направленных сква5 жинах.

Формула изобретения Способ цементирования скважины по авт. св. № 1657620, отличающий с я тем,

0 что, с целью повышения однородности экрана и прочности камня в стволах увеличенной кавернозности, а также наклонно направленных скважинах, к моменту подачи в тампонажный раствор легко разбуриваемых.

5 грузов производят перемещение заливочной колонны, причем подачу грузов и перемещение колонны периодически повторяют до окончания первого периода структурообразования тампонажного состава.

Изобретение относится к бурению скважин и предназначено для их крепления. Цель- повышение эффективности изоляционных работ в стволах повышенной каверзности, а также в наклонно-направленных скважинах. К моменту подачи в тампонаж- ный раствор легко разбуриваемых грузов производят перемещение заливочной колонны. Причем операцию по подаче грузов и перемещению колонны периодически повторяют до окончания первого периода структурообразования тампонажного состава. Применение способа цементирования позволяет повысить однородность экрана и прочность камня в стволах увеличенной каверзности, а также в наклонно-направленных скважинах, -что приводит к повышению надежности и как следствие к эффективности изоляционных работ.