Способ цементирования скважин

 

Изобретение относится к строительству нефтяных и газовых скважин. Цель - увеличение сцепления цементного камня с породой путем снижения проницаемости приствольной части скважины и создания в порах проницаемых пород частиц, в последующем участвующих в формировании контактной зоны. Для этого подготовку ствола скважины осуществляют обработкой цементно-водной суспензией с водотвердым отношением 10-15 с созданием в ее потоке кавитационных волновых процессов и формированием в приствольной части кольматационного экрана из цементных частиц. Предлагаемый способ позволяет повысить изоляционные свойства формирующегося цементного камня за счет снижения водоотделения, повышения удельной поверхности цементных частиц, ускорения сроков схватывания и повышения степени сцепления цементного камня с горной породой. 1 ил., 1 табл. и с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s Е 21 В 33/13

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4716191/03 (22> 23,05.89 (46) 23.10.91. Бюл. М 39 (71) Тюменский индустриальный институт (72) В,П. Овчинников, Ю.С. Кузнецов, Г.П.

Зозуля, В.M. Шенбергер, В.П. Ерохин, В.И.

Урманчеев и А.П. Катков (53) 622.245.42(088.8) (56) Атрафьян М.О„Булатов А.И. Эффективность вытеснения буровых растворов и разрушения глинистых корок при цементировании скважин. ТНТО, сер. Бурение. — M.:

ВНИИОЭНГ, 1969, Авторское свидетельство СССР

М 834328, кл. Е 21 В 33/13, 1981. (54) СПОСОБ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ СКВАЖИН (57) Изобретение относится к строительству нефтяных и газовых скважин. Цель — увелиИзобретение относится к строительству нефтяных, газовых и другого назначения скважин, в частности к способу цементирования скважин.

Целью изобретения является увеличение сцепления цементного камня с породой путем снижения проницаемости приствольной части скважины и создания в порах проницаемых пород частиц, в последующем участвующих в формировании контактной зоны.

На чертеже приведена зависимость сцепления цементного камня (т) с образцом породы при различных скоростях истечения жидкости из вихревой насадки. Ы, 1686129 А1 чение сцепления цементного камня с породой путем снижения проницаемости приствольной части скважины и создания в порах проницаемых пород частиц, в последующем участвующих в формировании контактной зоны. Для этого подготовку ствола скважины осуществляют обработкой цементно-водной суспензией с водотвердым отношением 10 — 15 с созданием в ее потоке кавитационных волновых процессов и формированием в приствольной части кольматационного экрана иэ цементных частиц.

Предлагаемый способ позволяет повысить изоляционные свойства формирующегося цементного камня за счет снижения водоотделения, повышения удельной поверхности цементных частиц, ускорения сроков схватывания и повышения степени сцепления цементного камня с горной породой, 1 ил., 1 табл.

Эффективность предлагаемого способа по сравнению с известным оценивается по показателям сцепления цементного камня с горной породой и гидропрорыва по контакту цементный камень — горная порода при различных скоростях истечения жидкости из вихревой насадки и водотвердом отношении суспензии.

Сравнительные данные приведены в таблице.

При подготовке ствола скважины осуществляют формирование в приствольной части кольматационного экрана из цементных частиц путем прокачивания цементноводной суспензии через кольматационное устройство, представляющее собой пере1686129 трумента до предполагаемого объекта обработки, подсоединяется ведущая труба, включаются насосы и осуществляется проработка ствола скважины на длину ведущей трубы эарвнве приготовленной цементноводной суспенэией. Далее наращивается инструмент и аналогично прорабатываются следующие интервалы. Объем цементноводной суспензии принимается равным 2-3 объемам прорабатываемого интервала. После проработки осуществляется спуск обсадной колонны и ее цементирование, Использование способа цементирования скважины обеспечивает по сравнению

5 с известными следующие преимущества.

Снижение проницаемости приствольной части скважины заполнением поровых каналов горной породы цементными частицами повышает прочность породы к гидравличе0 скому разрыву, позволяет обеспечить подьем цемента на необходимую высоту, уменьшает процессы водоотделения иэ цементного раствора, что повышает качество тампонажного камня. Отсутствие глинистой

5 корки на стенках скважины и средство тампонажного цемента с материалом, заполняющим паровое пространство пород, обеспечивает высокую степень сцепления тампонажного камня с горной породой, 0 Таким образом, обеспечивается герметичность заколонного пространства как по цементному камню, так и по контакту цементный камень — горная порода, исключаются потери продукта и межпластовые

5 перетоки, что способствует охране окружающей среды и недр.

Формула изобретения

Способ цементирования скважин, включающий подготовку ствола скважины, 0 спуск обсадной колонны, промывку скважины промывочной жидкостью, закачку буферной жидкости и тампонажного раствора и продавку их в эатрубное пространство, о тл и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью увеличе45 ния сцепления цементного камня с породой путем снижения проницаемости приствольной части скважины и создания в порах проницаемых пород частиц, в последующем участвующих в формировании контактной

50 зоны, подготовку ствола скважины осуществляют обработкой цементно-водной суспензией с водотвердым отношением 10 — 15 с созданием в ее потоке кавитационных волновых процессов и формированием в при55 ствольной части кольматационного экрана из цементных частиц.

Водник, в тело которого вмонтирована вихревая гидромониторная насадка, При прокачивании через нее раствора с определенной скоростью (в зависимости от глубины: на глубине 500 м 90 — 95 м/с; на глуби- 5 не 3000 м 240 — 255 м/с) в потоке формируются кавитационные волновые процессы, которые вызывают кольматирование пристенного участка и диспергирование цементных частиц. Указанные процессы способ- 10 ствуют повышению изоляционных свойств формирующегося цементного камня эа счет снижения водоотделения, повышения удельной поверхности цементных частиц, ускорения сроков схватывания, повышения 1 степени сцепления цементного камня с горной породой.

В способе в качестве цементного раствора для обработки стенок скважины применяют цементно-водную суспензию. 2

Границы состава суспен эии выбираются из условия недопущения преждевременного загустевания и обеспечения содержания твердой фазы, достаточного для снижения проницаемости приствольной части сква- 2 жины. Водотвердое отношение цементноводной суспензии должно составлять

10 — 15, Это позволяет с запасом времени осуществить спуск обсадной колонны и качественно закольматировать приствольный 3 участок. Для предупреждения седиментационного расслаивания допускается введенйе полимерных добавок (ПАА, КМЦ, ГИПАНа и др.).

Анализ полученных результатов пока- 3 эывает, что качество состояния крепи, оцениваемое по напряжениям сцепления цементного камня с образцом породы и гидропрорыву, по предлагаемому способу..выше по сравнению с известным. При скоро- 4 сти прокачиваемого потока через насадку

60 м/с сцепления цементного камня с образцом породы llo предлагаемому (кривая 2) и известному(кривая 1) способам практически равны, а при большей скорости по предлагаемому выше. При скорости 250 м/с (кривая 3) силы сцепления соответствуют прочностным характеристикам образцов.

Величина давления гидропрорыва в обоих случаях выше, что связано со структурой контактной эоны.

Пример. После завершения бурения под обсадную колонну в компановку бурильного инструмента над долотом включается устройство, генерирующее кавитационные колебания. Г1роизводится с; ск инс1686129

Примечание. В числителе данные при скорости в 60 м/с, в знаменателе при 250 м/с.

7 та- чсаензия менеиеяого /Гаккя с абрезноо аороды

4;5

2, 2

05 10 15 ЯО 7Х Щ7 гг, ДУ /С

С арасаь иоеока 1Завруйои лросльранстбе

Составитель В.Никулин !

Техред М.Моргентал Корректор МтДемчик

Редактор И,Шулла

Производственно-издательский ковгйинат "Патент", г. Ужгород, ул.гагарина, 101

Заказ 3583 Тираж Подписное .

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Рэушская наб.. 4/5