Способ цементирования обсадных колонн

 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при строительстве скважин. Цель изобретения - повышение качества цементирования. В обсадную колонну после ее спуска помещают в зону башмака прибор по определению захода цементного раствора внутрь обсадной колонны. Затем в затрубное пространство сверху закачивают буферную жидкость и цементный раствор. В первую порцию цементного раствора вводят добавку - винно-каменную кислоту в количестве 0,3-0,5 мас.%. С момента определения захода цементного раствора внутрь обсадной колонны закачку цементного раствора в затрубном пространстве продолжают в объеме , равном обьему цементного раствора с добавкой винно-каменной кислоты. После этого прекращают закачивание цементного раствора.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)ю Е 21 В 33/14

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 4

О 4

Q (21) 4668313/03 (22) 08.02.89 (46) 23.01.92. Бюл. М 3 (72) P.Æ.Вахитов и С.М.Ахунов (53) 622.245.42 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N248589,,кл. Е 21 В 33/14, 1972.

Авторское свидетельство СССР

N979620,,кл. Е 21 В 33/14, 1981. (54) СПОСОБ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ ОБСАДНЫХ КОЛОНН (57) Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при строительстве скважин. Цель изобретения — повышение качества цементирования.

Изобретение относится к области бурения скважин на нефть, газ, воду и другие полезные ископаемые. а именно к способу крепления обсадных колонн.

Известен способ обратного цементирования обсадных колонн, заключающийся во вводе в первую порцию цементного раствора волокнистых наполнителей, закупоривающих фильтр, устанавливаемый в заданном интервале обсадной колонны, Известен также способ обратного цементирования обсадных колонн, в котором перед началом цементирования в затрубное пространство скважины закачивают 4 — 5 м

"сигнальной" буферной кидкости, и продавливают ее буровым раствором в объеме, равном внутреннему объему обсадной колонны.

Общим недостатком этих способов является то, что в затрубном пространстве против комплекса продуктивных пластов устанавливается цементный раствор низкого Ы» 1707186 А1

В обсадную колонну после ее спуска помещают в зону башмака прибор по определению захода цементного раствора внутрь обсадной колонны. Затем в эатрубное пространство сверху закачивают буферную жидкость и цементный раствор. В первую порцию цементного раствора вводят добавку — винно-каменную кислоту в количестве

0,3-0,5 мас., С момента определения захода цементного раствора внутрь обсадной колонны закачку цементного раствора в затрубном пространстве продолжают в объеме, равном объему цементного раствора с добавкой винно-каменной кислоты. После этого прекращают закачивание цементного раствора. качества. Это происходит потому, что при своем движении вниз первая порция цементного раствора насыщается рыхлой частью корки глинистого (или другого) раствора на стенках скважины. В момент подхода первой порции цементного раствора, перемешанного с рыхлой коркой глинистого раствора, к башмаку обсадной колонны закачка цементного раствора в затрубное пространство прекращается, и в приэабойной зоне затрубное пространство скважины заполняется гель-цементом низкого качества.

Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому является способ, в котором для повышения надежности перекрытия проходного сечения обсадной колонны после закачки расчетного объема цементного раствора запорный элемент выполнен в виде полой цементировочной пробки, закрепленной на срезных элементах в башмаке обсадной колонны, и ограни1707186 чителя перемещения цементировочной пробки, при этом цементировочная пробка имеет посадочное седло-захват, выполненное из эластичного материала.

Недостатками данного способа являются заполнение затрубного пространства против продуктивных пластов цементным раствором низкого качества, трудность точного учета объема затрубного пространства, усложнение конструкции низа обсадной колонны.

Целью предлагаемого изобретения является выполнение качества цементирования обсадных колонн.

Поставленная цель достигается тем, что в первую порцию цементного раствора определенного объема вводят винно-каменную кислоту в количестве 0,3 — 0,5 мас., с момента определения захода цементного раствора во внутрь обсадной колонны закачку цементного раствора в затрубное про; странство продолжают в объеме, равном объему цементного раствора с добавкой винно-каменной кислоты. затем цементирочание прекращают.

Существенные отличия предложенного способа от известных технических решений заключаются в следующем: закачка первой порции цементного раствора известного объема с вводом реагента, предотвращающего схватывание цементного раствора; впуск и оставление внутри обсадной колонны только порции цементного раствора, содержащей реагентов, предотвращающих схватывание цементного раствора; заполнение эатрубного пространства против продуктивных пластов качественным цементным раствором; взаимосвязанное регулирование объемов закачки первой порции цементного раствора сверху в затрубное пространство. а затем во внутрь обсадной колонны; возможность подачи первой порции цементного раствора, содержащей реагентов, предотвращающих его схватывание, в широком диапазоне объемов и оставление тех же объемов цементного раствора внутри обсадной колонны без необходимости разбуривания.

Способ осуществляется следующим образом .

Спуск колонны осуществляют обычным способом. Низ колонны оборудуют направляющей пробкой, цементировочными отвврстмями, центрирующими фонарями.

После окончания спуска колонны скважину промывают, и производят оборудование устья скважины. Наворачивают цемемтмровочную головку на обсадную ко5

55 лонну и через нее вовнутрь обсадной колонны на каротажном кабеле спускают прибор по определению подхода цементного раствора к башмаку колонны. В качестве такого прибора может служить плотностномер (например, каротажный прибор СГДТ). Прибор устанавливают возле башмака обсадной колонны.

Затем с устья в затрубное пространство закачивают последовательно порцию абразивного раствора 5 объемом 4-5 м и буферную жидкость в объеме, равном или больше внутреннего объема обсадной колонны.

Порцию абразивной жидкости эакачивают с целью предварительного снятия рыхлой части корки бурового раствора со стенок скважины и предотвращения попадания ее в большом объеме в первую порцию цементного раствора. В качестве абразивного раствора используют порции цементного раствора или различных вязко-упругих разделителей.

Буферную жидкость закачивают для продавки порции абразивного раствора, а также для промывания корки со стенок скважины. В качестве буферной жидкости используют технические воды и водные растворы реагентов-пептиэаторов (кальцинированной и каустической соды 2-3 мас, и т.д.). Вслед за ними в затрубное пространство эакачивают первую порцию 7 цементного раствора определенного объема с добавкой винно-каменной кислоты в количестве 0,3 — 0,5 мас. от количества цемента.

Добавка в цементный раствор винно-каменной кислоты в таком количестве предотвращает его схватывание, В качестве таких реагентов используют и другие реагенты (например, различные полимеры).

Цель ввсда в пеовую порцию цементного раствора определенного объема винно-каменной кислоты заключается в следующем, При движении вниз цементного раствора, несмотря на предварительное очищение стенок скважины от рыхлой части корки бурового раствора, некоторая часть корки попадает в первую порцию цементного раствора. Поэтому при использовании предлагаемого способа обратного цементирования первая порция цементного раствора определенного объема более низкого качества продзвливается внутрь обсадной колонны, против продуктивных пластов в затрубном пространстве устанавливается качественный цементный раствор, а цементный раствор, находящийся внутри обсадной колонны, не схватывается, отпадает необходимость операций по разбуриванию.

Заключительные работы по цементированию производят в следующей последова1707186 тельности. Момент захода первой порции цементного раствора через башмак или отверстия внутрь обсадной колонны определяют плотностномером, С этого момента закачку цементного раствора в затрубное пространство с устья производят в обьеме, равном объему первой порции цементного раствора с добавкой винно-каменной кислоты. Объем последней порции цементного раствора определяется и контролируется по прибору станции контроля цементирования (СКЦ-2М). Контроль и подача последней порции цементного раствора в таком объеме гарантирует вход во внутрь обсадной колонны только первой порции цементного раствора, содержащей реагенты, предотвращающие его схватывание, Объем первой порции цементного раствора с добавкой винно-каменной кислоты зависит от многих факторов. глубины и диаметра скважины, обсадной колонны, типа и качества бурового раствора, литологии пород, слагающих геологический разрез. Поэтому для каждой площади данный объем устанавливается опытным путем и может составить величину 0,5-1,5 м или больше.

К моменту окончания цементирования растворы располагаются в последу.эщей последовательности. В затрубном пространстве скважины находится цементный раствор, внутри обсадной колонны — порция цементного раствора с добавкой винно-каменной кислоты, выше — буферная жидкость, Порция абразивного раствора к этому моменту полностью вытесняется из полости обсадной колонны. После окончания закачки последней порции цементного раствора краны на цементироеочной головке закрывают, плотностномер поднимают вверх.

Пример. Глубина скважины 2500 м, диаметры скважины и спускаемой обсаднои колонны составляют соответственно 216 и

146 мм. Объем первой порции цементного раствора 1 м, объем затрубного простран3 ства скважины с учетом объема каверн составляет 53 м, а сбъем внутренней з полости обсадной колонны — 32 м . Количез ство цемента берут из расчета приготовления цементного раствора обьемом больше

57м.

После промывки и оборудования устья скважины и спуска внутрь обсадной колонны до башмака прибора СГДТ в затрубное пространство последовательно закачивают

4 м цементного раствора и 33 м водного з раствора кальцинированной соды с концентрацией 2 мас. Оь. Затем закачивают первую порцию цементного раствора обьемом 1 м .

l5

55 предварительно добавив в нее 0.5 (, виннокаменной кислоты, т,е. из расчеты 1,3 т сухого цеменга на приготовление 1 л; цеме..т ого з раствора в него вводят 6,5 кг BY(но-каменной кислоты, После этого продолжают закачку цементного раствора без добавок. Закачку цел ентного раствооа производят под давлением

10 — 20 кгс/см, регулируя противодавление кранами цементировочной голонки.

После фиксирования момента подхода цементного раствора к башмаку обсадной колонны прибором СГДТ дальнейшую закачку цементного раствора производят в объеме 1 м контролируя данный объем по прибору станции контроля цементироеания. После окончания закачки этагп объема краны закрь|вают, и прибор СГДТ поднимают вверх.

Предложенный способ по сравнению с известным обладает следующими преимуществами: в затрубном пространстве про ив продуктивных пластов устанавливается качественный цементный раствор; порция цементного раствора е нижней части обсадной колоннь не загеердееает, отпадает необходимость разбуриеания цементной пробки; не происходит загрязне«ие недр; рыхлая часть корки глинистого рагтвора со стенок скважины снимается, ч-в,лучшает контакт цементнсго камня со гтенками скнажины; соблюдаются условия безопасности труда и промсанитарии.

Формула изобретения

Спогоб цементироеания обсадных колонн, включающий спуск в обсадную колонну перед цементированием 1 установку возле башмака vîëîí÷û прибора по оп ределению захода цементного ра".теора ннутрь обсадной колонны, закачку сееоху B затрубное пространство буферной жил ости и цементного раствора с вводом в первую его порцию добавки, опреде ение момента захода цементного раствора внутрь обсадной колонны, отличающийся тем, что, с целью повышения качества цементирования, в первую порцию цементного раствора вводят в качестве добавки винно-каменную кислоту в количестве 0,3 — 0,5 мас. /, с момента определения захода цементного раствора внутрь обсадной колонны закачку цементного раствора в затрубном пространстве продолжают в объеме, равном объему цементного раствора с добавкой винно-каменной кислоты, после чего прекращают закачивание цементного раствооа