Способ цементирования скважин Советский патент 1982 года по МПК E21B33/14 

Изобретение относится к цементиро ванию скважин. Известен способ цементирования скважин, включающий згкачку в скважи ну неодновременно схватывающегося та понажного раствора ОПри этом быстросхватывающаяся смесь, располагающаяся в нижней части скважины, твердеет при действии гидростатического давления вышерасположенного столба тампонажного раст вора , находящегося в жидком состоянии. Недостатком этого способа являетс трудность регулирования времени загустевания тампонажных растворов, имеющих различные сроки схватывания Наиболее близким к предлагаемому является способ цементирования скважин, включащий закачку в скважину тампонажного раствора, продавку его в заколонное пространство и передачу на тампонажный раствор избыточного давления { 2. Недостатком известного способа является то, что воздействие постоянным избыточным давлением практически не оказывает влияния на сокращение сроков схватывания тампонажных растворов и повышение прочностных характеристик цементного камня. Целью изобретения является повышение качества цементирования скважин за счет развития процессов активации вяжущего компонента в составе тампонажного раствора, что и оказывает влияние на сокращение сроков схватывания растворов и повышение прочности цементного камня. Поставленная цель достигается тем, что передачу избыточного давления на тампонажный раствор начинают до завершения в нем процессов загустевания и седиментации, после чего давление сбрасывают с интенсивностью 5-20 кгс/ см /с. Причем операцию по повышению и сбрасыванию давления повторяют. .397 При этом воздействие импульсами избыточного давления осуществляют с устья скважины через эатрубное пространство или через внутриколонное пространство на уровне кровли продуктивнего пласта. Сущность способов заключается в том, что при приготовлении тампонажно го раствора молекулы воды затворения, гидратируя зерна вяжущего, проникают в имеющиеся микротрещины. Резкое снижение избыточного давления, создаваjCMoe на тампонажный раствор, вызывает соответствующее расширение молекул воды в микротрещинах, в результате чего зерна цемента испытывают дополнительные напряжения, приводящие к расширению имеющихся микротрещин и образованию новых. Вследствие этого происходит увеличение удельной поверхности зерен вяжущего и, как следствие, ускорение процессов их гидра тации, приводящее, в свою очередь, к сокращению сроков формирования тампонажного камня и повышению его прочностных характерис тик. эффективность способа возрастает с увеличением интенсивности воздействия избыточным давлением, которое ограничивается техническими возможностями, применяющегося обс удования. При интенсивности свыше..20 кгс/см /с возможно разрушение устья. Оптимальное количество циклов воздействия находится в пределах циклов. Воздействие импульсами избыточного давления менее 5 раз оказывает незначительное влияние на сокращение сроков формирования цементного камня и повышение его прочностных свойств. Увеличение количества циклов выше 15 также незначительно повышает эффективность воздействия (табл. 1). Способ передачи импульсов избыточного давления выбирается в зависи мости от высоты подъема тампонажного раствора и глубины залегания продук тивного пласта. Установлено, что, при подъеме тампонажного раствора до 1500 м от кровли пласта, воздействие импульсами избыточного давления целесообразно производить с- устья сква жины через затрубное пространство, при высоте подъема раствора и выше, 1500 м воздействие целесообразно осу ществлять через внутриколонное прост ранство на уровне кровли продуктивно го пласта(табл. 2). Способ осуществляют следующим образом. В скважину спускают эксплуатационную колонну. Закачивают и продавливают в затрубное пространство тампонажный раствор. Затем, если высота подъема цементного раствора не превышает 1500 м, герметизирует устье скважины и в затрубном пространстве создают избыточное давление не превышающее давление гидроразрыва пласта. После чего снижают избыточное давление в затрубном пространстве с интенсивностью не менее 5 кгс7см /с. повторяют в количестве 5-15 раз. После чего скважину оставляют на период ожидания затвердения цемента (ОЗЦ). При высоте подъема цементного раствора свыше 1500 м, после закачки и продавки тампонажного раствора, сообщают внутриколонное и межколонное пространство на уровне кровли продуктивного пласта, герметизируют устье скважины и во внутриколонном пространстве создают избыточное давление. По величине менее давления гидроразрыва пласта. Затем снижают давление в колонне с интенсивностью не менее 5 кгс/см /с Цикл повторяют раз. После чего скважину оставляют на ОЗЦ. Конкретный пример реализации способа . В скважину на глубину ЗЮО м спускают эксплуатационную колонну диаметром 168 мм; интервал подъема цемента3100 м - 2000 м. Пластовое давление 00 кгс/см. Интервал залегания кровли пласта - 2900 м. Плотность цементного раствора Jup 1,60-1,б2 г/см . Плотность бурового раствора 1 ,40 г/см. Затем в скважину закачивают и продавливают тампонажный раствор в заколонное пространство, герметизируют устье скважины и в затрубном пространстве создают избыточное давление 117 кгс/см в соответствии с расчетом-0,1 (Н VP ер где Р, - давление гидроразрь1ва в пласта, кгс/см ; кровле высота подъема цементного раствора от кровли продуктивного горизонта, н; -удельный вес цементного раствора, -высота столба бурового раствора в затрубном пространстве скважины, м; j - плотность бурового раство ра, г/см. Давление гидроразрыва пласта на стенках, которого имеется фильтрационная корка, определяют из зависимости% -глубина определения давле ния гидроразрыва, м; -пластовое давление, кгс/с .,ббр„, -0,1 /U 5 14 I 1 ,08.2900 . % V V JPP --То-- + 0,66.«400-0,1 (2000.1 ,65+1,И к 1000) 313 + 26 + -{330+1АО) 117 кгс/см . Затем избыточное давление снижают до атмосферного с интенсивностью не менее 5 кгс/смVc цикл повторили 10 раз. После чего скважину оставили на Экономическая эффективность от внедрения предлагаемого способа заключается в улучшении качества цементирования скважины на 25-30, в Снижении брака при цементировании на и в уменьшении времени ожидания затвердевания цемента на . По-предварительному расчету, годовой экономический эффект от использования способа составит 285 тыс. руб.

сэ

vO

LA

о

-3LA

О

сз

Lr

LA

о о

О

о

РО

о ил

о ил

о ил

го

го сч|

CNJ

00

00

ил

ил о

LA СЗ сз

tt

ю т

-Jг

оо

о

1Л

гvO CN

о о о

LTV

00 r I

u t

4D

CM

о

IX

с;

sи

Uо

ID

I- Q. m о X с: X a

о

I

о то

Ш

ю ю

0) Ш 0) (0

счоI-It(U

, I-,

а и

(1)XиCDи

X

Н I

aXXоО)

О)оЯ5о.с;

(О fO

3-с;аXс

(О о.

LTV

г

чО см

о

о

чО

ш 976 Формула изобретения 1. Способ цементирования скважин, включающий закачку в скважину тампонажного раствора, продавку его в заколонное пространство и передачу на тампонажный раствор избыточного давления, отличающийся тем. что, с целью повышения качества цементирования скважин за счет развития процессов активации вяжущего компо;нента в составе тампонажного раствора, передачу избыточного давления на тампонажный раствор начинают до завер шения в нем процессов загустевания и 12 седиментации, после чего давление сбрасывают с интенсивностью 5 - 20 кгс/см /с. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что операцию по повышению и сбрасыванию давления повторяют . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1 . Булатов А.И., Технология цементирования нефтяных и газовых сквржин, М., Недра, 1973, с. 32-33. 2. Авторское свидетельство СССР ff 721521, кл. Е 21 В 33/1, 1977 (прототип).