Способ крепления скважины в многолетнемерзлых породах

 

СПОСОБ КРЕПЛЕНИЯ СХВА«ИНЫ В МНОГОПЕТНЕМБРЗЛЫХ ПОРОДАХ г включаю щий спуск ббсахщой колонны и заполнение затрубногр пространства тампона жньм Со ставсм состоящим и $ сме си цементного раствора и ускбрителя осватывания, о т л я ч г1 я m и И с я тем, что, с целью повшения качества цементиров ания за счеt эффёктивного вымывания застойных зон каверн и схватывания срстсша в пределах индукцжэнного периода, цементный раствор и ускоритель схватывания подают в затрубное прост|; анство раздельно, при этом ускоритель схватывания вводят в восходящую струю цементного раствора в момент достижения им s каверн. : W о а СП сд со

СОЮЗ СОЕЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ПЮ (ll) 1(5)) .Е 21 В 33/13

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ и АВТОРСКОМУ| СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГПФ (21 } 346 5583/22-03 (22) 05.07.82 (46) 07.01.84 . Бюл., Р 1 (7 2), И..Ю. Быков (.71) Печорский государственный научно-исследовательский н проектHaiR институт нефтяной промыиленности (53) -.622.245-. 3 (,0.88.8) (56),-1. Вадецкий lO.Â. Бурение нефтя- . ных -и газовых«скв.ажин. и., недра -, - . -1973, с; -323- 3-31. 2.: .Гряэнов Г.С. Особенности глубо. кого бурения скважин в районах вечной мерзлоты..М.,, Недра, 1969, с. 99-103. (54) (57) СПОСОБ 1(РЕПЛЕЯИЯ СКВАйИНЦ

В ИЯОГОЛЕТНЕИЕРЗЛЫХ OOPO j- включающий спуск обсадной колонны и заполнение затрубного пространства тампонажньм -составом, состоящим as смеси цементного раствора и ускорителя схватывания, о т. л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения .качества цементирования за счет эффективного вымывания застойных зон- каверн и схватывания состава в пределах индукционного периода, цементный раствор и ускоритель схватывания подают. в затрубное пространство раздельно, при этом ускоритель схватывания вводят в восходящую струю цементного . раствора в момент достиженйя им щ каверн.

1065579

Изобретение относится к горной промышленности, а точнее к нефтегазодобывающей, и предназначено преимущественно для крепления скважин в кавернозных зонах многолетней мерзлоты.

Известен способ крепления, осуществляемый путем спуска обсадной ко-. лонны в пробуренную скважину, приготовления на дневной поверхности тампонажного состава, состоящего из цементного раствора и ускорителя сроков схватывания цементного раствора, и подачи этого состава в эатрубное пространство скважины. При этом количество ускорителя схватывания рас- 15 считывают, исходя из условий темпе" ратурного режима в стволе скважины, чтобы в процессе закачки в нем не произошло схватывания тампонажной смеси Г1 ).

Недостаток способа — низкое,качество цементиронания каверзной зоны скважины в связи с неполным вытеснением бурового раствора из периферийных областей i,àâåðíû в процессе 25 заполнения эатрубного пространства тампонажным составом из-эа низкой турбулентности восходящего потока тампонажной смеси.

Наиболее близким к изобретению является способ крепления скважины в многолетнемерзлых породах, включающий спуск обсадной колонны и заполнение эатрубного пространства тампонажным составом, состочщим из смеси цементного растнора и ускорителя схватывания ),2 3.

Недостаток способа заключается в низком качестве цементирования каверзной области в зоне распространения.многолетней мерзлоты, так как, попадая в затрубное пространство в ин тернале многолетнемерзлых пород, температура которых ниже О С, тампонажный состав охлаждается, и сроки схватывания его удлиняются . кроме 45 того, протаивакщая под воздействием тепла гидратации жидкая масса мерзлых пород перемешивается с тампонажным составом, что изменяет его компонентное соотношение и снижает 50 способность к образованию прочных цементационных связей, а продолжающееся охлаждение в среде отрицательной температуры приводит к частичному или полному замерзанию его водной 55 фазы, что сопровождается прекращением процессов образования цементного камня вообще.

Цель изобретения - повыаение ка честна цементиронания эа счет эффек-, 60 тивного вымывания застойных эон каверн и схватывания состава н пределах индукционного периода.

Укаэанная цель достигается тем, что согласно способу крепления скнажины в многолетнемерзлых породах, включакщему спуск обсадной колонны и заполнение эатрубного пространства тампонажным составом, состоящим иэ смеси цементного раствора и ускорителя схватывания, цементный раствор и ускоритель схватывания подают в затрубное пространство раздельно, при этом ускоритель схватывания вводят в восходящую струю цементного раствора в момент достижения им канерн.

В качестве ускорителей схватЫвания используют алебастр (гипс), электролиты, например хлорид кальция, или их композиции. Известна

Рецептура Расширяющегося быстросхватывакщегося тампонажного состава, содержащего, вес. %

Цемент для холодных ск важин ° 7 7, 4 5-88, 06;

Алебастр (гипс) 9,79-19,36у

Хлорид кальция 2,15-3,19.

Известно также, что сроки схватывания регулируются изменением количественного содержания ускорителя схватывания и подбираются по результатам лабораторных проб.

На чертеже представлена схема, пояснякщая способ.

В пробуренную через многолетнюю мерзлоту скнажину .1 спускают обсадную колонну 2 с отверстиями. 3 в стандартном башмачном патрубке 4 или такой же направлякщей пробке 5 и с отверстиями 6 в теле обсадной колонны, причем отверстия эти расположены в подошвенной части каверноэной области, представленной, например, кавернами 7 .-. 9 с разделительными перемычками 10 - 12. Внутрь обсадной колонны 2 спускают бурильные или другие трубы 13 с пакером 14, устанавливаемым ниже отверстий 6.

Цементный раствор закачивают по трубам 13, а по кольцевому пространству 15 — ускоритель сроков схватывания цементного раствора, причем поток цементного раствора поступает в затрубное пространство 16 через башмак обсадной колонны и имеет вертикальное (аксиальное) направление снизу вверх, а поток ускорителя схватывания — радиальное, что обеспечивает смешение этих потоков в затрубном пространстве при их поперечном пересечении и имеет существенное значение так как именно благодаря поперечной схеме осуществляется интенсивное перемешивание потоков путем завихрения и турбулиэации их в точке пересечения. Образовавшийся после смешения в затрубном пространстве цементного раствора и ускорителя схватывания тампонажный состав 17, имеющий сокращенные сроки схватывания и обладающий эффектом расшире1065579 ния, поднимаясь вверх по кавернозной известным способом через башмачный области, вытесняя. буферную жид . патрубэк обсацной колонны. По колькость 18 (например, вязкоупругий цевому пространству закачивают растраэделитель) и буровой раствор 19, вор ускорителя схватывания с водозаполняет затрубное пространство твердым отношением 0 5 — 0,6, сосскважины, схватываясь и твердея в 5 тоящий из смеси воды, алебастра коРоткие сроки, что обеспечивает:ка- (гипса) и хаорида кальция в соотночественное цементирование в интерва- шенин, образующем тампонажный состав лах многолетней мерзлоты, осложен- с коротким сроком схватывания, доНых кавернообразованиями. Крепление статочным лишь,для заполнения каверподкавернозной области осуществляют О ноэной области затрубного пространстобычным цементным раствором, закачан- ва восходящим потоком этого состава ным через башмак обсадной колоний. от места смещения до зацанной отметПутем Раздельной доставки в За ки..Начало закачки раствора. Ускоритрубное. пространство цементного раст- теля схватывания и объемную скорость вора и Ускорителя схватывания, причем!5 подачи рассчитывают таким образом, ускоритель схватывания вводят в вос- чтобы его..поступление в затрубное ходящую струю цементного раствора - пространство через перфорационные отв момент достижения им каверны, сокра- верстия обсадной колонны началось щается время взаимодействия закачивае- в момент подхода к этим отверстиям мых компонентов и обеспечивается 2{) по эатрубному пространству восходяцементирования о воэможность завершения операции щего потока цементного о раствора и ания до окончания индук- : . продолжалось в течение времени, доционного перно а.

Р ода. -,: статочного для заполнения всей каЭта особенно н ость ввода ускорителя вернозной области (вплоть до устья, схватывания позволяет подобрать .та- j5. если это необходимо) образующимся кую дозу, кото ая об

У, Рая обеспечивает, пос- при смещении быстросхватывающимся .ле перемешнвания. с е с цементным раство- тампонажным составом. Благодаря раром, п актическ

Р вски немедленное охваты» днальному направлению потока ускование.и камнеоб раэование в объеме: рителя схватывания смешивание восхозаполненной тампонажным каверны..П и тако мпонажным составом . . 30 дящего потока цементного раствора р ° . р таком механизме существ . осуществляется с его отклонением к венно снижается во ся возможность переме- . стенке скважины, что способствует . шивания тампонажног о жного состава с от- поступлению тампонажного состава .таявшими массами т и, так как несмотря в периферийную область каверн и на повышенное и ти ей см о ьщеление тепла гидра-.: наиболее полному вытеснению буровых

Рукщ есью, оттаивание мерзлых жидкостей иэ. их застойных зон. Корот 35 пород .происходит. ме

Р, д медленнее, чем . кие сроки схватывания и способность камиеобраэование.

Способ может быть . тампонажного состава к:расширению е быть осуществлен, объема при твердении обеспечивают например, на cêâ вернозн обл с

Р кважинах,:имекщих ка- высокое качество крепления благода я р ую область в интервалах зале- 40 . плотному контакту цементного камня

pя гания ме злых. по

p . пород и. в подмерзлот- со стенками скважины. Повышению каиых отложениях на глубине от 60-80 чества цементирования способствует иэменякщаяся консистенция тампонажВнутрь обсадной колонны, имеющей ного состава, связанная с егб эапеРфорационные.отвеРстиЯ в подошвен-. 45 густевани м И густеванием. Известно, что вязкая ной части кавернозной области, спусмногократного. действия на нижнем отУР ые тРУ ы с пакером замещает буровой раствор в эатруба нижнем От ном пространстве(широко используюткрытом конде. После Установки пахера ся вяэкоупругие разделители для ниже перфорационных отве стий стье

Рфор + т eE + M 3 +T e 50 вытеснения затрубной буровой жидкосскважины обоРУдуют Устройством поэво . ти перед закачкой цементного растволяющим производить одновременно раздельное нагнетание жидкостей по. внутреннему каналу бурильных труб Использование способа крепления и кольцевой полости между обсадной 55 скважин в кавернозных областях мноколонной.и бурильными трубами. Затем голетней мерзлоты приводит к эначиро бурильным трубам подают буферную тельному сокращению капитальных зажидкость и расчетный объем цементно- - трат, так как не требуется выполнение го раствора с 3:Ц 0,4 — 0,5, пригн- повторного крепления скважины из-за товленный.по обычной технологии и за- возникакщих в результате некачествен. качиваемый в затрубное пространство ного цементирования осложнений.

ВНИИПИ Заказ 1101 /36 Тираж 569 - ПоДписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4