Способ цементирования обсадных колонн глубоких скважин

 

Изобретение относится к области бурения скважин. Цель - повьшение качества цементирования за счет возможности закачки цементного раствора (ЦР) в режиме противодействия разрыву сплошности потока ЦР. Обсадную колонну (ОК) спускают ниже зоны поглощения . Затем осуществляют цементировав ние ОК. Цементирование нижней части ОК до зоны поглощения осуществляют через внутреннее сечение ОК. Цементирование верхней части ОК вьппе зоны поглощения ведут через заколонное пространство. Во время цементирования верхней части ОК первую порцию ЦР смешивают с водным раствором сульфата алюминия при концентрации последнего 50 мас.%. При этом объемы смешения ЦР и раствора сульфата алюминия принимают в соотношении 1: :(О,5-1,0) соответственно. Объем первой порции ЦР, содержащей раствор сульфата алюминия, принимают равным не менее объема заколонного пространства в интервале поглощающего пласта. Закачка и нагнетание всего объема ЦР для заполнения затрубного пространства от-устья до подошвы поглощающего пласта производится под давлением. 1 табл. С S (Л I

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

9ЯО,» 1

А1 (50 4 Е 21 В 33/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3895695/22-03 (22) 15.05.85 (46) 15.04.87. Бюл. й- 14(71) Уфимское управление буровых работ Производственного объединения

"Башнефть" (72) Р.E.Âàõèòoâ, В.И.Халявкин и З.И.Шахмаев (53) 622.245.42(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 881199330066, кл. Е 21 В 33/138, 1980.

Шахмаев З.И. Цементирование скважин управляемыми встречными потоками.

Труды БашНИПИнефть, вып. 61, 1981, с. 89. (54) СПОСОБ ЦКМЕНТИРОВАНИЯ ОБСАДНЫХ

КОЛОНН ГЛУБОКИХ СКВАЖИН (57) Изобретение относится к области бурения скважин. Цель — повышение качества цементирования за счет возможности закачки цементного раствора (ЦР) в режиме противодействия разрыву сплошности потока ЦР. Обсадную колонну (ОК) спускают ниже зоны поглощения. Затем осуществляют цементирование ОК. Цементирование нижней части

ОК до зоны поглощения осуществляют через внутреннее сечение ОК. Цементирование верхней части ОК вьппе зоны поглощения ведут через заколонное пространство. Во время цементирования верхней части ОК первую порцию

ЦР смешивают с водным раствором сульфата алюминия при концентрации последнего 50 мас.X. При этом объемы смешения ЦР и раствора сульфата алюминия принимают в соотношении 1:

:(0,5-1,0) соответственно. Объем первой порции ЦР, содержащей раствор сульфата алюминия, принимают равным не менее объема заколонного пространства в интервале поглощаЮщего пласта. Закачка и нагнетание всего объема ЦР для заполнения затрубного пространства от.устья до подошвы поглощающего пласта производится под давлением. 1 табл.

1 130З702

Изобретение относится к бурению кважин, в частности к способам их с цементирования. Ю

Целью изобретения является повы- ш шение качества цементирования эа счет 5 м воэможности закачки цементного раствора в режиме противодействия разры- р ву сплошности потока цементного раст- н вора.

Способ осуществляют следующим об в fO в разом.

Обсадную колонну спускают ниже эоны поглощения, после чего осуществляют цементирование. Цементирование

Йижней части обсадной колонны до зоны 15 поглощейия осуществляют через внутреннее сечение колонны, а цементиравание верхней части обсадной колонны выше зоны поглощения осуществляют через эаколанное пространство. 20

Во время цементирования верхней части обсадной колонны первую порцию цементного раствора смешивают с водным раствором сульфата алюминия при концентрации 50 мас.7 последнего. При

25 этом объемы смешения цементного раствора и раствора сульфата алюминия принимают в соотношении 1:(0,5-1,0) соответственно. Объем первой порции цементного раствора, содержащей раствор сульфата алюминия, принимают равным не менее объема закрлонного пространства в интервале поглощающего пласта.

В результате лабораторных исследований (см. таблицу) установлено, что при смешивании цементного раствора с водным раствором сульфата алюминия происходит быстрое. струк- . 40 турообразование смеси. Начало схватывани такой смеси при соотношении объемов смешиваемых компонентов

1:0,5 составляет 5 мин, а при соотношении объемов 1:l — 7 мин. Отличительной особенностью смеси, имеющей структуру в виде густой пасты, является то, что при приложении сил она сохраняет подвижность и прокачиваемость в течение длительного вре- 0 мени (более 15 мин) без схватывания, а в состоянии покоя быстро набирает структуру, превращаясь в плотную нетекучую массу через 1 мин, и начинает схватываться через 5-7 мин.

При соотношениях объемов смешиваемых растворов больше и меньше указанных, а также при добавлении раствора сульфата алюминия с концентра2 цией менее 50Х сроки начала и конца хватывания смеси заметно увеличиватся, поэтому смеси с такими соотноениями объемов компонентов не рекоендуется к применению.

При движении смеси цементного -. аствора и раствора сульфата алюмиия при соотношении объемов 1 (0,5-1) в заколонном пространстве озникает высокое сопротивление, что предотвращает развитие большой скорости движения столба цементногораствора за колонной и разрыв сплошности его потока °

Вслед за первой порцией цементного раствора, содержащей раствор сульфата алюминия, в затрубное пространство закачивают цементный раст вор без добавок или с добавками в виде гель-цемента, аэрированного цементного раствора и т.д. Первая порция цементного раствора в виде густой массы нагнетается под давлением и эа счет возникновения высоких сил сопротивления при,движении этой порции за колонной развитие высокой. скорости движения столба цементного раствора под действием сил гравитации не происходит. Закачка цементного раствора поэтому производится под, давлением. В конечном итоге, к концу цементиравания второй ступени растворы в затрубном пространстве занимают такое положение, при котором против поглощающего пласта и несколько выше

его кровли находится цементный раствор с добавкой раствора сульфата алюминия, а выше да устья скважинь1— цементный раствор.

Преимущества и существенное отличие предлагаемого способа от известного заключается в там, что закачка и нагнетание всего объема цементного раствора для заполнения эатрубнаго пространства ат устья до подошвы поглощающего пласта производится под-давлением. При этом предотвращается гидроразрыв и уход большого объема цементного раствора в поглощающий пласт, развитие высокой скорости движения столба цементного раствора за колонной, подсос пластавой воды, разрыв сплашнасти цементного раствора за колонной и недоподъем цементного раствора.

Для осуществления предлагаемого способа требуется небольшой расход сульфата алюминия. Порошкообразный.1303702 терис- Сроки cxsaполу- тывания, и сме- ч/мин

Проба

Ф ог

Неча- Ко»» ло нец

l00 I 84

100

l Цементный раствор в/ц 0,5

100 - 200

О/24 3/40

О/33 4/50 .

О/05 l/03

25 l 25

50 lSO сульфат алюминия или насыщенный его раствор с концен-.рацией 507 (м.д.) отход производс.ва нефтеперерабатывающих предприятий.

Пример. В скважину диаметром

215,9 мм и глубиной 2500 м опущена обсадная колонна диаметром 146 мм.

В разрезе скважины находится поглощающий пласт в интервале 1000-1030 м.

Первая, ступень обсадной колонны за- 10 цементирована прямым способом с поднятием цементного раствора за колонной в интервале 2500-1030 м.

Объем затрубного пространства скважины в интервале поглощающего пласта с учетом кавернозности составляет 1м, а в интервале 0-1000 м—

21 м

Исходя из глубины запегания по1"лощающего пласта и времени закачки 20 всего объема цементного раствора для цементирования второй ступени соотношение объемов смешиваемых цементного раствора и раствора сульфата алюминия 50%-ной концентрации принимают I:1. Объем первой порции цементного раствора с добавкой раствора сульфата алюминия с учечум возможности захода небольшой порции це- . ментного раствора в поглощающий ; пласт, некоторого его подъема выше кровли поглощающего пласта принимают равным 3 м . Для получения указанной смеси с таким объемом в скважину закачивают одновременно цементный раст-35 вор объемом 1,5 м и раствор сульфат та алюминия объемом 1,5 м . Вслед за первой порцией цементного раствор ра, содержащей раствор сульфата алюминия, в затрубное пространство сква-40 жины закачивают 20 м цементного

5 раствора и скважину под давлением в, затрубном пространстве 25-30 кгс/см

2 оставляют на ОЗЦ

Предлагаемый способ рекомендуется использовать также для изоляции зон поглощений и водопроявлений большой интенсивности в процессе бурения скважины путем закачки тампонирующей смеси указанных составов и соотношений объемов компонентов в интервал поглощающего или водопроявляюще-. ,го пласта через ствол скважины, от» крытый конец колонны труб или гидромеханический пакер.

Формула изобретения

Способ цементирования обсадных колонн глубоких скважин, включающий спуск обсадной колонны ниже зоны поглощения, цементирование нижней части обсадной колонны через ее внутреннее сечение до зоны поглощения и цементирование верхней части обсадной колонны через ее заколонное пространство выше зоны поглощения, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения качества цементирования за счет возможности закачки цементного раствора в режиме противодействия разрыву сплошности потока цементного раствора, во время цементирования верхней части обсадной колонны первую порцию цементного раствора смешивают с водным раствором сульфата алюминия при концентрации последнего 50 мас.Е, при зтом объемы смешения цементного раствора и раствора сульфата алюминия принимают в соотношении 1:(0,5-1,0) соответственно.

200 Густая мас- О/30 4/10 са в виде пасты

1303702

Продолжение таблицы

Сроки схватывания, ч/мии бъем Hnow роб, наст и г/см

Неча- Кола нец

0Х 40Х 50Х

О/06 1/33

100 t,84

l75 густая масса s виде пасты

l00 200

О/07 2/50

О/23 3/55

7 -В!

50 250

Составитель В.Гришанов

Редактор Ю.Середа Техред М.Моргентал - Корректор A.00ðóöäð

Заказ 1284/33 Тираж 533 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãoðoä, ул.Проектная, 4

5 Цементный раствор в/ц 0,5 е ъем добавляемого диого раствора льфата алюминия концентрацией, см

Объем получаемой смеси

S см

Характери тика полу чаемой см си