Способ цементирования обсадной колонны

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК щ1 4 Е 21 В 33/14.

»»

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3865803/22-03 (22) 13.03.85 (46) 23.06.88. Бюл. № 23 (71) Азербайджанский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности (72) Л. М. Матвеенко, Т. К. Аливердизаде, Р. М. Абдуллаев и Э. М. Сулейманов (53) 622.245.42 (088.8) (56) Шадрин Л. Н. Технология и организация крепления скважин. — М.: Недра, 1975, с. 81 — 89.

Авторское свидетельство СССР № 1203234, кл. E 21 В 33/14, 1984.

„„SU„„1404638 A 1 (54) (57) СПОСОБ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ

ОБСАДНОЙ КОЛОННЫ, включающий пода. чу в заколонное пространство цементного раствора с ферромагнитными добавками и воздействие на цементный раствор магнитным полем, отличающийся тем, что, с целью повышения качества цементирования скважин за счет усиления адгезии цементного камня с обсадной колонной, в качестве ферромагнитных добавок используют магнетит с содержанием железа 55 — 57 мас.% и в количестве 3 — 6% от веса цемента, а воздействие на цементный раствор магнитным полем осуществляют с напряженностью

54 — 58 кА/м.! 404638

Изобретение относится к области бурения скважин, в частности к способам их цементирования.

Целью изобретения является повышение качества цементирования за счет усиления адгезии цементного камня с обсадной колонной.

Способ осуществляют следующим образом.

Приготовляют тампонажный цемент с ферромагнитными добавками, после чего осуществляют подачу цементного раствора в заколонное устройство и воздействуют на него магнитным полем.

При этом в качестве ферромагнитных добавок используют магнето с содержанием железа 55 — 57 мас.Я. Количество магнетита 3 — 6Я от массы цемента. Магнитное поле создают с напряженностью 54 — 58 кА/м

Магнитным полем воздействуют на цементный раствор со стороны обсадной колонны, например, ее намагничением перед спуском в скважину или пропусканием тока по проволочной обмотке, которой снабжают наружную поверхность обсадной колонны, или размещением постоянных магнитов.

Проведены испытания способа в лабораторных условиях с различными добавками и при оптимальной напряженности магнитного поля 58 кА/м. Результаты испытаний приведены в таблице.

Способ позволяет увеличить в 2 — 3 раза показатель адгезии между цементным камнем и обсадной колонной.

Механизм такой зависимости прочности адгезионной связи от содержания магнетита заключается в следующем.

Так как магнетит не способен к гидратационному схватыванию, не способен притягиваться к магниту, то его добавление в цементный раствор в магнитном поле сопровождается усилением адгезии цементного раствора к поверхности магнита. Но это усиление происходит только до определенного содержания магнетита в цементном растворе (до 6Я) . Дальнейшее повышение содержания магнетита приводит к росту его концентрации в пристенном слое, в котором после гидратации цемента прочностные связи оказываются ослабленными, а силы магнитной консолидации частиц магнетита не восполняют сил прочностных связей, так как первые намного меньше вторых.

Прочность на изгиб цементного камня с содержанием магнетита 15 и 30Я(по известным соотношениям) соответственно 37,2 и 29,3 кгс/см .

Та же прочность при содержании магнетита 6Я составляет 45,3 кгс/см и при повышении содержания до 9Я практически не меняется (при 15 и 80О сильно умень10 шается). Прочность адгезии увеличивается при увеличении концентрации до 3 — 6Я, а при дальнейшем увеличении концентрации магнетита эта прочность уменьшается.

Таким образом, оптимальным является содержание магнетита 3 — 6Я.

Что касается влияния непрерывности магнитного поля на величину оптимальной концентрации магнетита, то напряженность 58 кА/м является оптимальной, при которой прочность связи достигает максимума, а далее не увеличивается, так как дальнейшее увеличение силы магнитной тяги приводит к сепарации (выделению) магнетита из цементно-магнетитовой смеси.

Величина 58 кА/м является оптимальной. С учетом естественного магнитного ста25 рения (5О в год), а также при условии, что магнит должен быть использован в годичный срок, напряженность магнитного поля принимается 54 — 58 кА/м (54000—

58000 А/м).

3р Пример. Для цементирования скважин приготовляют тампонажный раствор для горячих скважин в объеме 52 м (расход цемента 40 т) . Добавляют в цементный раствор 1,2 — 2,4 т магнетита с содержанием железа 55 — 57 мас.о. Затем цементный раствор заканчивают в скважину.

Предварительно на обсадную колонну помещают втулки из постоянного магнита, например из сплава ЮНДК-24-Т2, и коэрцитивной силой 59 кА/м. После закачки цементного раствора в скважину и его по40 дачи в заколонное пространство на него воздействует магнитное поле.

В результате, цементный раствор приобретает необходимые свойства, а камень на его основе обеспечивает необходимую кон45 тактную прочность связи с обсадной колонной.

1404638

Тангенциальная

Сроки схватывания, ч-мин

Образец

Прочность

Количество магнетита в

Плотность тампонажцементного камня

Начало

Конец на изгиб пособразце,Ж от массы вора, см цемента известному предлагаемому

12,4

12,4

44,3

23,0

21,4

43,7

9,7

23,0

23,1

7,2

44,6

22,5

22,9

6,3

45,1

22,0

16,9

4,8

45,3

21,5

Составитель В. Гришанов

Редактор О. Юрковецкая Техред И. Верес Корректор И.Муска

Заказ 3067/32 Тираж 531 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий! I 3035, Москва, 7К вЂ” 35, Ра> шская наб., д. 4, 5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная. 4

2-50 3-15

2-50 3-20

2-55 3-30

3-00 3-40

3-00 3-40 ного портландцементного раствора, г/ M3

1,810

1,816

1, 825

1,832

1,858

Расте кае— мость тампо наж— ного растле односуточного твердения при

75 С, кгс/см прочность адгезионной связи между цементным камнем и моделью обсадной колонны после односуточного твердения при 75 С, кгс/см, по способу