Способ изоляции поглощающих и проявляющих пластов Советский патент 1992 года по МПК E21B33/138 

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, а именно к способам изоляции поглощающих и проявляющих пластов.

Известен способ цементирования, заключающийся в том, что для предотвращения растекания цементного раствора в поглощающий пласт в скважину одновременно закачивают цементный раствор и насыщенный водный раствор сульфата алюминия в соотношении объемов 1 : (0,5-1,0).

Недостатками способа являются увеличение сроков схватывания с увеличением времени перемешивания образующейся смеси; разрушение цементного камня из-за сравнительно низкой прочности при длительном процессе бурения (сверхглубоких или аварийных) скважин.

Цель изобретения - повышение прочности цементного камня на изгиб при од- новременном сокращении сроков схватывания цементного теста.

Способ осуществляется следующим образом.

В скважину на колонне бурильных труб спускают и устанавливают над поглощающим (или проявляющим) пластом гидромеханический пакер (ГМП). В мерниках одного цементировочного агрегата (ЦА) готовят насыщенный водный раствор сульфата алюминия (около 50 мас.% концентрации). В мерниках другого ЦА в воду затворения цемента вводят хлористый кальций.

Результатами лабораторных исследований установлено, что при смешивании цементного раствора без добавок и насыщенного водного раствора сульфата алюминия при соотношении объемов 1 :(0,5- 1,0) прочность цементного камня на изгиб резко снижается и составляет через 48 ч 0,8-1,2 МПа, Предварительный ввод в воду затворения цемента хлористого кальция в количестве 1-6% от массы цементного раствора приводит к повышению прочности цементного камня до 1,5 раз (см. таблицу)

сл

с

ю со

00

При смешивании цементного раствора с водным раствором сульфата алюминия происходит быстрое ггруктурообразование смеси. Начало схватывания этой смеси в статических условиях при соотношениях обьемов смешиваемых растворов 1:0,5 и 1:1 составляет 5-7 мин. Однако в динамических условиях (после перемешивания в течение 15 мин) сроки начала схватывания указанных смесей заметно увеличиваются и составляют уже 31 - 38 мин. Данное обстоятельство приводит к тому, что с увеличением глубины доставки смеси сроки схватывания ее удлиняются, что несколько снижает эффективность применения образующейся тампонирующей смеси.

Добавление в воду затворения цемента хлористого кальция в диапазоне концентраций 1-6 мас,% от веса цементного раствора (водоцементное отношение цементного раствора берется В/Ц 0,5) и последующее перемешивание этого цементного раствора с насыщенным водным раствором сульфата алюминия приводит к значительному сокращению сроков схватывания данной тампонирующей смеси как в статических, так и в динамических условиях. При этом также достигается заметное повышение статического напряжения сдвига смеси.

При добавлении хлористого кальция в количестве 0,5 мас.% заметного сокращения сроков схватывания не происходит. Дальнейшее повышение концентрации хлористого кальция свыше 6 мас.% приводит, наоборот, к некоторому удлинению сроков схватывания смеси в статических и динамических условиях при соотношении объемов смешиваемых компонентов как 1:0,5, так и 1:1,

Образующаяся тампонирующая смесь имеет структуру в виде густой пасты. При перемешивании она сохраняет подвижность, прокачиваемость и в течение длительного времени не схватывается. В состоянии покоя быстро набирает структуру и схватывается.

Таким образом, в зависимости от интенсивности поглощения в мерниках ЦА в воду затворения цемента вводят хлористый кальций с концентрацией 1-6 мас.% от веса цементного раствора.

. Для изоляции поглощающего или проявляющего пласта в полость бурильных труб или в ствол скважины одним ЦА закачивают цементный раствор, содержащий хлористый кальций, одновременно другим

ЦА закачивают водный раствор сульфата алюминия. При этом объемы смешения цементного раствора и раствора сульфата алюминия поддерживают в пределах 1:(0,5- 1,0). После окончания закачки в полость бурильных труб цементного раствора с хлористым кальцием совместно с раствором сульфата алюминия образующуюся смесь продавливают в поглощающий (проявляющий) пласт.

Преимущество предлагаемого способа заключается в том, что повышение эффективности изоляционных работ достигается за счет роста прочности на изгиб цементного камня, сокращения сроков схватывания и увеличения статического напряжения сдвига смеси.

Пример. При бурении скважины диаметром 215,9 мм на глубине 1500 м произошел полный уход технической воды с интенсивностью 450 м /ч МПа. Для изоляции поглощающего пласта при забое скважины 1570 м ГМП установили на глубине 1420 м. В мерниках одного ЦА приготовили

2 м3 водного раствора сульфата алюминия 50 мас.% концентрации. В мерниках другого ЦА в воде затворения объемом 4 м растворили 200 кг хлористогокальция из расчета получения раствора 3 мас.% от веса

цементного раствора.

В полость бурильных труб одновременно закачали цементный раствор из 7 т цемента и раствор сульфата алюминия при соотношении объемов 1:0,5. Полученную

тампонирующую смесь продавили до глубины 1470 м. После стоянки под пакером в течение 0,5 ч и спуско-подъемных операций цементный мост разбурен в интервале 1480-1540 м. Уход промывочной жидкости

ликвидирован.

Формула изобретения Способ изоляции поглощающих и проявляющих пластов путем одновременного закачивания по колонне труб или стволу

скважины цемента, предварительно введенного в воду затворения, и насыщенного водного раствора сульфата алюминия при соотношении объемов закачиваемых растворов 1 :(0,5-1,0), отличающийся тем,

что, с целью повышения прочности цементного камня на изгиб при одновременном сокращении сроков схватывания цементного теста, предварительно в воду затворения вводят хлористый кальций в количестве от 1

до 6% от массы цементного раствора.

Сущность: способ изоляции поглощающих и проявляющих пластов осуществляют путем одновременного закачивания по колонне бурильных труб или по заколонному пространству цементного раствора, содержащего 1 - 6% хлорида кальция от массы цементного раствора, и насыщенного водного раствора сульфата алюминия при соотношении объемов закачиваемых растворов 1:(0,5-1). 1 табл.