Способ подготовки скважин к цементированию Советский патент 1980 года по МПК E21B33/138 

1

Изобретение относится к технологии подготовки скважин к цементированию, в частности, при наличии в разрезе скважин зон поглощения буровых и цементных растворов, и может бьоть использовано в нефтегазовой промышленности, геологии и горном деле.

Известны различные способы подготовки скважин к цементированию, заклю- О чающиеся в удалении глинистой корки слабыми растворами кислот типа НС1 или в закалке в скважину 3%-ного водного раствора полиакриламида с добавками гексарезерциновой смолы и 15 формалина 1.

Однако эти способы не эффективны при наличии в скважине зон сильных поглощений буровых и цементных растворов, так как удаление глинис- 20 той корки со стенок скважины способствует еще большему увеличению поглощений.

Наиболее близким к изобретению является способ подготовки скважин к 25 цементированию путем одновременной или раздельной закачки в скважину вымывающей и разделяющей фаз, входящих в состав буферной жидкости или вязко-упругого разделителя 2. ЗО

Однако этот способ при :значительных поглощениях является недостаточно эффективным.

Цель изобретения - создание способа подготовки скважин к цементированию в условиях наличия в геологическом разрезе зон сильных поглощений буровых и цементных растворов.

Поставленная цель достигается тем, что междувымывающей и разделяющей фазами продавливают закупоривaющsпo фазу.

В качестве закупоривающей фазы используется смесь фильтроперлита с содержанием стеклофазы в пределах 96-98% и натриевого жидкого стекла с модулем 2,5-3 с добавлением воды до прокачиваемой консистенции i Компоненты берутся в следующем соотношении, вес.%: жидкое стекло 80-85, фильтроперлит 5-10, вода остальное.

Фильтроперлит широко используется в технологии ряда производств химической, пищевой, нефтеперерабатывающей, фармацевтической и других отраслей народного хозяйства в качестве фильтровального порошка. По физико-техническим показателям фильтроперлит соответствует следующим осМовнЕлм Требованиям: насыпной объемный вес - не более 150 кг/м, гранулометрический состав - полныйостаток на сите 0,075 мм не более 20%, всплывающих частиц в воде по весу - не более 12%„

Открытая структура зерен фильтроперлита и их гранулометрический состав обеспечивают хорошую смачиваемость и диспергирование фильтроперлита в жидком стекле. Равномерно распределяюсь, в жидкой фазе, зерна фильтроперлита образуют большую и развитую структурную решетку. Этому, благоприятствует угловатая структура фильтроперлита, В результате фильтроперлитосиликатные смеси обладают повышенной стабильностью. Взаимодействие в условиях пластовых темпера,тур между природным стеклом (фильтроперлитом) и жидким, стеклом в присутствии кремнийорганйческих соединений приводит к повышению вязкости состава и надежной кольматации поглощающего плас.:са,

Поэтоглу в качестве разделяющей фазы в данном способе используется жидкость, содержащая кремнийорганические соединения, например, водный раствор этилсиликоната натрия 1-2%-н6й концентрации в расчете на сухое вещество Этилеиликонат натрия выпускается промышленноотью в виде 30%-ного водноспиртового раствора.

Состав твердого этилсиликоната натрия представлен следующей формулой: (ONa). В водном же растворе он, в основном, является мономером и отвечает формуле RSi (ОН)2 ONa, где R - этил. В растворе также присутствуют в небольшом количестве димерные и тримерные молекулы. Плотность этилсиликоната натрия при 20°С г/см 1,19; содержание кремния (не менее) 4 вес.% сухой остаток 30 вес.%; щелочность (в пересчете на ЫаОН) 15%.

Этилсиликонат натрия имеет щелочную реакцию, неограниченно растворяется в воде, не смешивается с углеводородами.

Использование водного раствора этилсили соната натрия в качестве разделяющей фазы способствует также защите цементного раствора от преждевременного его охватывания при контакте с закупоривающей фазой, содержащрй избыточное количество жидкого с екла - ускорителя схватывания.

Технологическая схема способа заключается в следующем.

Перед цементированием обсадной колонны в скважину сначала заканчивают вымывающую фазу, например 2-5%-ый водный раствор триэтаноламин Обеспечивающий вытеснение и вымывание глинистого раствора и корки из зоны цементирования.

Затем в скважину заканчивают расчётный объем закупоривающей фазы смеси жидкого стекла и фильтроперлита, которая заполняет очищенные трещины и каналы зоны ухода, задерживается в них благодаря высокой структурообразующей способности и задерживает зaкaчивae лыe впоследствии разделяющую фазу и цементный раствор. В качестве разделяющей фазы используют водный раствор этилсиликоната натрия, что способствует предотвращению преждевременного схва|тывания цемента и повышению, вязкости и структурообразованию закупоривающей смеси.

При контакте цементного раствора с закупоривающей фазой в зоне ухода избыточное жидкое стекло действует как интенсивный ускоритель схватывания цементного раствора В результате в зоне поглощения образуется прочная перемычка небольшого объема, обеспечивающая проведение качественного цементирования с подъемом цемента до заданного уровня. Промышленное использование способа явля ется экономически эффективным, что подтверждается опытом его внедрения,

Характеристика результатов испытания -и оценка показателей.

ФильтрЪперлитосиликатные тампоны применяют при цементировании 1-х ступеней эксплуатационных колонн на ряде скважин при наличии сильно поглощакхцих горизонтов в свите медистых песчаников или араукаритовой свиты верхнего карбона.

Фильтроперлитосиликатную смесь готовят в глиномешалке с добавлением воды до прокачиваемой консистенции в объеме до 4 м. Закачку в скважину смеси производят цементировочными агрегатами с последующей закачкой разделительной воды в объеме 1 м и расчетного количества облегченного цементного раствора.

Состав и свойства фильтроперлитосиликатных смесей, испытанных при цементировании скважин, приведены в таблице.

ю

VO

k

t

I

CNI

VO го

ш

S щЦ

Ш ttФ

fl тt

Ю (вS о

о а и

1Л гЧ

1Л

о S « о о Ш m S

00

см и и

) 2

1Л

in r

n

in о

1Л

оо о

о

о о

о из

1Л ю

гН 1-1

гаSS

оftо

цсО)

о2

X(би

1Л

1Л см

VD fN

см

S(0. С4

VO

п г

ел

4а2

г

гЧ

гН

яь„с

I о

i

аж5 Ь

СУ1

0)ш.SН

аел п см

я2ко п см

аФ(б

5яя-

VO VO

lO rr

чд

.4 1-)гЧ

о т

о

СП

2

СП

о

о

ел го см

1Л

CM

in

Я

m см

СЧ

Я

1Л

оо

гО VO

го

VU

Тамлонажная смесь поднята до :Проектного уровня, поглощений при этом не наблюдается..Предлагаемый способ является более эффективным по сравнению с известным.. Формула изобретения

1.Способ подготовки скважин к цементированию при наличии зон поглощения буровых и цементных растворов путем последовательной закачки в скважину вымывающей и разделяющей фаз, отличающийся тем, что, с целью более эффективной изоляции зон поглощения, между вымывающей и разделяющей фазами продавливают закупоривающую фазу.

2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве закупоривающей фазы используют смесь вес.%: жидкое стекло 80-85; фильтроперлит 5-10 и вода остальное, а в качестве разделяющей фазы - водный раствор силиконата натрия J 1-2% концентрации на сухое вещество.

Источники информации, принятые во внимание .при экспертизе

1 1. Авторское свидетельство СССР 402635, кл. С 04 В 21/00, 1971.

2, Булатов А,И, и др., Современ. ное состояние и перспективные развития техники и технологии крепле15 НИН 1ефтяных скважин, М., ВНИИОЭНТ, 1977, с. 14 (прототип).