Способ цементирования скважин

 

1. СПОСОБ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ СКВАЖИН, включающий обработку цементного раствора и продавочной жидкости , прокачку цементного раствора в обсадную колонну и последующую продавку его продавочной жидкостью в затрубное пространство, отличающийся тем, что, с целью повыщения.качества цементирования за счет увеличения силы сцепления цемента с породой стенок скважины и металлом обсадной колонны, обработку цементного раствора и продавочной жидкости последовательно осуществляют в поле электрического тока диафрагменного электролизера, причем цементный раствор - в зоне отрицательного электрода до величины редокспотенциала от - 600 до - 800 мВ, а продавочную жидкость - в зоне положительного электрода до величины редокс-потенциала в пределах от + 600 до + 800 мВ, и последовательно прокачивают их в скважину в течение времени, меньщего, чем вреI мя электрохи мической релаксации цемент (Л ного раствора. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что продолжительность времени закачки цементного раствора и продавки его продавочной жидкостью в соответствии с периодом электрохимической релаксации цементного раствора выбирают 10-180 мин.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4 @ Е 2! В ЗЗ/13

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОбРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 2935198/22-03 (22) 26.06 .80 (46) 15.01.85. Бюл. № 2 (72) Н. А. Мариампольский, В. М. Бахир, С. А. Алехин, М.- А. Х. Хашимов и К. Каримов (71) Среднеазиатский научно-исследовательский институт природного газа (53) 622.245 (088.8) (56) 1. Вязельщиков В. М. Исследования по цементировани ю скважин в осложненных условиях Туркмении. В сб. Крепление скважин и разобщение пластов. М., «Недра», 1964, с. 135-139.

2. Мариампольский Н. А. и др. Влияние активных добавок на сцепление цемента с обсадочными трубами и породой стенок скважины. - В сб.: Промывка и цементирование скважин. М., «Недра», 1973, с. 117 — 120. (54) (57) 1. СПОСОБ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ СКВАЖИН, включающий обработку цементного раствора и продавочной жидкости, прокачку цементного раствора в обсадную колонну и последующую продавку

„„SU 1134699 A его продавочной жидкостью в затрубное пространство, отличающийся тем, что, с целью повышения качества цементирования за счет увеличения силы сцепления цемента с породой стенок скважины и металлом обсадной колонны, обработку цементного раствора и продавочной жидкости последовательно осуществляют в поле электрического тока диафрагменного электролизера, причем цементный раствор — в зоне отрицательного электрода до величины редокспотенциала от - 600 до - 800 мВ, а продавочную жидкость — в зоне положительного электрода до величины редокс-потенциала в пределах от + 600 до + 800 мВ, и последовательно прокачивают их в скважину в течение времени, меньшего, чем время электрохнмической релаксации цементного раствора.

2. Способ по и. 1, отличающийся тем, что продолжительность времени закачки цементного раствора и продавки его продавочной жидкостью в соответствии с периодом электрохимической релаксации цементного раствора выбирают 10 в 180 мин.

1134699

Изобретение относится к горной промышленности, а точнее к нефтегазодобывающей, и может быть использовано при цементировани скважин.

Известен способ цементирования скважин, при котором повышение прочности сцеп5 ления цементного камня с породой и обсадными трубами обеспечивается добавками песка (10 — ЗОО/0) или химических реагентов (0,5-1,0О/о) . При .этом достигается необходимая герметичность затрубного про- 10 странства. Прочность сцепления камня с породой и обсадной колонной возрастает в

1,5-2,0 раза (1).

Наиболее близким к предлагаемому является способ цементирования скважин, включающий обработку цементного раствора и продавочной жидкости, прокачку цементного раствора в обсадную колонну и последующую продавку его продавочной жидкостью в затрубное пространство (2) . го

Основным недостатком известных способов является то, что они практически не могут влиять на состояние глинистых корок на стенке скважины и поверхности труб, которые снижают прочность сцепления с цементным камнем.

Кроме того, добавки песка оказывают ощутимые результаты только в больших количествах (20-30 мас.о/0), снижая прочность цементного камня в «холодных» скважинах. Тампонажные растворы, содержащие песок, нестабильны. Песок из них вьшадает.

Химические реагенты в значительной степени влияют на сроки схватывания.

Цель изобретения — повышение качества цементирования за счет увеличения силы сцепления цемента с породой стенок скважины и металлом обсадной колонны.

Поставленная цель достигается тем, что по способу цементирования скважин, включающему обработку цементного раствора 40 и продавочной жидкости, прокачку цементного раствора в обсадную колонну и последующую продавку его продавочной жидкостью в затрубное пространство, обработку цементного раствора и продавочной жидкости последовательно осуществляют в поле электрического тока диафрагменного электролизера, причем цементный раствор — в зоне отрицательного электрода до величины редокс-потенциала от - 600 до - 800 мВ, а продавочную жидкость — в зоне положительногоо электрода до величины редокс-потенциала от + 600 до + 800 мВ, и последовательно прокачивают их в скважину в течение времени, меньшего, чем время электрохимической релаксации цементного раствора.

Продолжительность времени закачки . цементного раствора и продавки его продавочной жидкостью в соответствии с периодом электрохимической релаксации цементного раствора выбирают 10 — 180 мин.

Способ осуществляется следующим образом.

Цементный раствор в процессе прокачки

его в скважину на поверхности подвергается электрообработке в зоне отрицательного электрода диафрагменного электрол изера при редокс-потенциале от - 600 до - 800 мВ.

Период прокачки цементного раствора в скважину и продавки его продавочной жидкостью до завершения процесса цементирования выбирают в соответствии с периодом электрохимической релаксации этого раствора 10 — 180 мин.

Прокачиваемая вслед за цементным раствором продавочная жидкость подвергается на поверхности электрообработке в зоне положительного электрода диафрагменного электролизера при редокс-потенциале от

+ 600 до + 800 мВ.

В качестве диафрагменного электролизера может быть использован любой из известных электролизеров.

Обеспечение разности потенциалов между цементным раствором, породой и обсадной колонной достигается следующим п6разом.

Известно, что порода ствола скважины имеет положительный редокс-потенциал, равный + 200 мВ. Контактирующий с породой тампонажный раствор имеет редокс-потенциал от - 600 до - 800 мВ. Металлическая обсадная колонна к концу цементирования приобретает заряд продавочной жидкости, редокс-потенциал которой составляет от + 600 до + 800 мВ. Против нее расположен тампонажный раствор, имеющий редокс-потенциал от-600до -800 мВ.

При величине редокс-потенциала цементного раствора больше - 600 мВ, а продавочной жидкости меньше + 600 мВ разность потенциалов на контакте порода-цементный раствор, цементный раствор — обсадная колонна недостаточна для интенсификации протекающих здесь реакций, что приводит лишь к незначительному росту силы сцепления.

При величине редокс-потенциала цементного раствора меньше - 800 мВ, а продавочной жидкости больше + 800 мВ дальнейший прирост интенсификации реакций в контактной зоне незначителен и не оправдывается возрастающими затратами электроэнергии.

Благодаря равномерному распределению зарядов по контактирующим поверхностям и возникновению дополнительных процессов взаимодействия наличие глинистой корки на породе и глинистой пленки на обсадной колонне в меньшей степени сказывается на силе сцепления, чем при известных способах цементирования.

1134699

Составитель Е.Молчанова

Редактор И. Рыбченко Техред И. Верес Ко р ректор О. Ти го р

Заказ 10051/29 Тираж 540 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, ж — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП сПатент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Пример. Готовят стандартный цементный раствор с в/ц 0,5 согласно требованиям

ГОСТ 1581-78, который делят на две части.

Часть цементного раствора используют в качестве контрольной, часть подвергают электрообработке в отрицательной зоне диафрагменного электролизера до редокс-потенциала - 800 мВ.

Электрообработанную пробу делят на 2 части, каждую из которых заливают в форму специального приспособления.

В одной форме электрообработанный цемент контактирует с влажной породой, редокс-потенциал которой составляет

+ 200 мВ, в другой — с образцом металла обсадной колонны, редокс-потенциал которого составляет + 800 мВ. Подачу электрического тока к металлу и влажной породе с целью обеспечения необходимой величины разности потенциалов осуществляют с помощью стабилизатора постоянного тока

П 138.

Контрольную пробу также делят на две части, каждую из которых заливают в форму. В одной форме цементный раствор контактирует с породой, в другой — с металлическим образцом. В обоих указанных случаях ток к образцам не подают.

Все пробы, залитые в формы специального приспособления, выдерживают в течение 14 сут. 11осле затвердевания цемента определяют усилие на отрыв его от породы и металла.

Усилие на отрыв цементного камня, об5 разован ного электрообработанным раствором, составляет: от породы 3,10 кгс/см и от металла 4,90 кгс/сма. Усилие на отрыв цементного камня, образованного контрольн ым раствором, составляет: от породы

1,87 кгс/сма и от металла 3,09 кгс/см .

Таким образом, электрообработка цементного раствора в зоне отрицательного электрода при обеспечении положительного потенциала на породе и обсадной колонне повышает силу сцепления. Кроме того, опре1> деляют сроки схватывания, растекаемост и прочность камня двухсуточного хранения (по ГОСТ 1581-78) для электрообработанного при вышеуказанных редокс-потенциалах цементного раствора. Установлено, что электрообработка практически не влия20 ет на сроки схватывания цементного раствора, повышая в среднем на 14о/в его растекаемость. Прочность камня на изгиб двухсуточного возраста в результате электрообработки в среднем возрастает на 18о/о.

Изобретение обеспечивает сокращение добавок реагентов, повышающих сцепление цемента с породой и обсадной колонной, на ! 00 /р, повышение падеж ности и времени эксплуатации нефтяных и газовых скважин на 12-15в/о и повышение качества тампонажных работ.