Способ цементирования скважины

 

Изобретение относится к бурению скважин и предназначено для их крепления. Цельповышение эффективности изоляционных работ в стволах повышенной каверзности , а также в наклонно-направленных скважинах. К моменту подачи в тампонажный раствор легко разбуриваемых грузов производят перемещение заливочной колонны . Причем операцию по подаче грузов и перемещению колонны периодически повторяют до окончания первого периода структурообразования тампонажного состава . Применение способа цементирования позволяет повысить однородность экрана и прочность камня в стволах увеличенной каверзности, а также в наклонно-направленных скважинах, -что приводит к повышению надежности и как следствие к эффективности изоляционных работ.

СОЮЗ COBETCVNX сОциАлистических

РЕСПУБЛИК

<я> Е 21 В 33/14

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1657620 (21) 4804653/03, 4703388/03 (22) 20.03.90 (46) 23.03,92. Бюл, ¹ 11 (71) Ивано-Франковский институт нефти и газа (72) Я,С.Коцкулич, Б.А.Тершак, Н.В.Сенюш- кович и Б.M.Màëÿð÷óê (53) 622.245.43(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР №. 1657620, кл. Е 21 В 33/14, 12.06.89.. (54) СПОСОБ ЦЕУЕНТИРОБАНИЯ СКВАЖИНЫ (57) Изобретение относится к бурению сква>кин и предназначено для их крепления.

Цель — повышение эффективности изоляциИзобретение относится к бурению скважин, в частности к способам их крепления и является усовершенствованием изобретения по основному авт. св, N 1657620..

Известен способ цементирования скваскважины поасновномуавт.св. N 1657620, включающий спуск колонны заливочных труб, закачку и продавку тампонажного раствора, а также подачу в него к моменту стабилизации седиментационных процессов легко разбуриваемых грузов, обладающий свойством гравитационного разделения.

Недостатком известного способа является низкая эффективность операций в стволах повышенной кавернозности, а также наклонно направленных скважинах, Цель изобретения — повышение эффективности изоляционных рабат за счет повышения однородности экрана и прочности,„, à U „„1721214 А2 онных работ в стволах повышенной каверз-. ности, а также в наклонно-направленных скважинах. К моменту подачи в тампонажный раствор легко разбуриваемых грузов производят перемещение заливочной колонны. Причем операци1а по подаче грузов и перемещению колонны периодически павторя1от до окончания первого периода структурообразования тампанажного состава. Применение способа цементирования позволяет повысить однородность экрана и прочность камня в стволах увеличенно1-:. каверзнасти, а также в наклонно-направленных скважинах, что приводит к повышению надежности и как следствие к эффективности изоляционных работ. камня в стволах повышенной кавернозности, а также наклонно направленных скважинах. а

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе, включающем спуск колонны заливочных труб, закачку и продавку тампона>кного раствора, а также подачу в него к моменту стабилизации седиментационных процессов легко разбуриваемых грузов, обладающих свойством гравитационного разделения, в момент входа грузов в раствор производят перемещение заливочной колонны. Причем операцию по подаче грузов и перемещению колонны повторят до окончания первого периода структурообразования тампонажного состава.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом.

В скважину спуска1ат колонну заливочных труб, Далее затворяют необходимое ко1721214 личество тампонажного раствора, осуществляют закачку и продавку его в заданный интервал скважины, после чего скважину оставляют на ОЗЦ. При этом начинается седиментация частиц цемента в жидкости затворения, что приводит к расслоению состава, возникновению флюидопроводящих каналов и т.д. Причем данный процесс особенно интенсивно протекает в начальный период ОЗЦ, после чего наступает его стабилизация. К этому моменту в тампонажный раствор подают легко разбуриваемые грузы, обладающие свойством гравитационного разделения. В зависимости от плотности цементного раствора они могут, например, изготавливаться из свинца, чугуна и т.д., соединенных термоплавкой связью с облегченными частицами (например, из пенопласта, ПЭНД и т,д,), В зависимости от конкретных скважинных условий термоплавкая связь может реализовываться из парафина (т до 54 С), воска (t до 64 С), полиолефинов (t до 85 С) и т.д, Указанные грузы, снабженные турбулизирующими элементами, оседая в цементном растворе, перемешивают его, что приводит к повышению однородности состава в вертикальных скважинах и стволах, близких к номинальному, При дости>кении грузами забоя под влиянием скважинной температуры происходит гравитационное разделение грузов. Утяжеленная часть остается на забое. Облегченная же всплывает в цементном растворе, что приводит к его дополнительному перемешиванию, Вь1полнение грузов из легко разбуриваемого материала позволит в случае необходимости ликвидировать их. Таким образом обеспечивается разрушение седиментирующей структуры и обеспечивает однородность изоляционного экрана в вертикальных скважинах и стволах, близких к номинальному.

Поэтому при наличии участков с повышенной кавернозностью в момент подачи грузов в- тампонажный раствор производят перемещение заливочной колонны (например, вращение и осевое вращение). Созданным за счет центробежных сил потоком грузы "забрасываются" в каверну, разрушая и перемешивая структуру тампонажного раствор-. Для повышения эффективности подачи грузов в каверну заливочная колонна в да: ном интервале может оборудоваться специальными приспособлениями (например, турбулизаторами, эксцентриками).

Практически аналогичный эффект наблюдается и в наклонно направленных скважинах. В данном случае грузы на участках интенсивного искривления подаются и перемещаются эа счет движения заливочной колонны, а в вертикальных — под действием гравитационных сил.

При этом, поскольку период структурообразования реальных тампонажных составов процесс довольно длительный (1,5-3,0ч) и после перемешивания наблюдается повторная седиментация, процесс подачи гру10 зов и перемещения заливочной колонны

50 периодически повторяют до момента окончания первого периода структурообразования состава.

Как известно, тампонажные составы проходятчетыре стадии структурообразования. Первая стадия начинается в момент затворения цемента и включает в себя начальную гидратацию и возникновение гидратных новообразований. Они блокируют зерна цемента, в результате чего препятствуется поступление жидкости эатворения, замедляется гидратация вяжущего и образуется первичная непрочная коагуляционная структура.

С этого момента начинается второй этап, т,е. инкубационный привод, который в обычных условиях длится несколько часов.

Именно для него характерно возникновение основных осложнений, а именно каналообразование, фильтрация пластовых фл1оидов и т.д. В конце этого этапа блокирующие экраны из гидратных новообразований на зернах цемента под действием осмотических сил разрушаются. В результате открывается доступ жидкости затворения к частицам цемента и наблюдается дальнейшая гидратация вяжущего. Наблюдается рост кристаллизационного каркаса, образованного на основе коагуляционной структуры

На четвертой стадии наблюдается основной рост прочности состава. Таким образом, по предлагаемому способу за счет обеспечения подачи грузов и перемещения заливочной колонны до проявления осмотических сил обеспечивает принудительное разрушение экранов гидратных новообразований на зернах цемента, В результате проявляется двойной эффект.

1. Ускоряется переход от первой к третьей стадии структурообразования, сокращается инкубационный период за счет ускоренной повторной гидратации зерен цемента.

2. Разрушение в Данный момент первичной непрочной структуры приводит к ускоренному набору прочности камня

В то >ке время более позднее перемешивание состава, наоборот, может привести к l72 l 214 разрушению начального кристаллизационного каркаса и снижения прочности камнл .

Пример. Допустим в скважине, пробуренной долотом ф 215,9 мм, необходимо зацементировать хвостовик Ф 194 мм с 5 целью перекрытия соленосных отложений в интервале 2000 — 1850 м. Температура на глубине 2000 м 60 С. Коэффициент кавернозности ствола в интервале залегания со10 лей 1920 — 1905 м К=5,0, в остальном стволе

К = 1,05. Для цементирования предполагается использовать состав из П ЦТ-ДО-50, затворенный на водном растворе КаС1 плотностью 1990 кг/м . Стабилизация седиз ментационных процессов укаэанного соста- 15 ва наблюдается после 25 — 30 мин после пе реме ш и ва н ия. П родол>кител ьн ость его первой стадии структурообразования 1 ч 30 мин.

В, скважину на глубину 2000 м на бу-, 20 рильных трубах ТБПВ Ф 127 мм спускается хвостовик ф 194 мм. Соединение его с бурильной колонной осуществляется при помощи одного из известных заливочных устройств. Хвостовик на глубине 1915 и 25

1910 м оборудуется эксцентриками 210 мм.

Затворяют расчетное количество (3,1 мз) цементного раствора. Затем закачивают и продавливают его в интервал 1850- 30

2000 м. Открывают промывочные отверстия в заливочном устройстве и производят смывку излишков тампонажного состава с головы хвостовика. Далее в эатрубное пространство начинают сбрасывать легко раз- 35 бираемые грузы, выполненные в виде двух частей шарообразной формы диаметром 5 мм, соединенных термоплавкой связью из парафина. Одна из частей выполнена из свинца плотностью p> = 11300 кгl м; вторая 40 з из ПЗНД плотностью р2 = 1240 кг/м, Сред з невзвешенная плотность грузов р р =- 6270 кг/м, значительно превышает плотность промывочной жидкости р р = 1340 кг/м и тампона>кнжо раствора, что позволяет им тонуть со скоростью V = 1,2 — 1,3 м/с. Нару>кная поверхность грузов снабжена турбулизирующими элементами.

После истечения 26 — 27 мин с момента

ОЗЦ грузы попадают в тампона>кный состав, седиментационные процессы в котором практически стабилизировались.

Оседая в цементном растворе, в номинальном стволе они перемешивают состав, гомогениэируя его. Однако в каверне структура 55 состава практически не разрушается. Поэтому, пропустив часть грузов для движения на забой, начинают перемещать (pacxàæèвать и вращать) заливочную колонну, B peзультате часть состава в каверне перемешивается за счет работы инструмента, остальная — грузами, забрасываемыми под действием центробежных сил.

Таким образом обеспечивается гомогенизация всего тампонажного состава. Далее под действием скважин ной температуры парафин расплавляется, в результате чего начинается гравитационное разделение грузов. Часть, выполненная из свинца, остается на забое (дне каверны).

Вторая (облегченная) всплывает в цементном растворе, производит при этом его повторйое перемешивание.

После технологической паузы производят повторный сброс грузов в затрубное пространство и, дождавшись их попадания в проседиментировавший тампонажный состав, производят очередное перемещение заливочной колонны и т,д.

Аналогично rio истечении ОЗЦ 1 ч 30 мин, т.е. к моменту окончания первой стадии структурообразования тампонажного состава, производится подача грузов и перемещение.заливочной колонны. В результате, кроме гомогенизации, происходит разрушение блокирующих пленок гидратных новообразований на зернах цемента, сокращается инкубационный период структурообразования, ускоряется набор прочности камня.

Существенным отличием предлагаемого способа цементирования является то, что к моменту подачи в тампонажный раствор легко разбуриваемых грузов производят перемещение заливочной колонны. Причем операцию по подаче грузов и перемещению заливочной колонны повторяют до окончания первого периода структурообразования тампонажного состава.

Повышается эффективность изоляционных работ за счет повышения однородности экрана в стволах увеличенной кавернозности, а также наклонно направленных скважинах.

Формула изобретения

Способ цементирования скважины по авт. св, N l 657620, отличающийся тем, что, с целью повышения однородности экрана и прочности камня в стволахувеличенной кавернозности, а также наклонно направленных сква>кинах, к моменту подачи в тампона>кный раствор легко разбуриваемых грузов производят перемещение заливочной колонны, причем подачу грузов и перемещение колонны периодически повторяют до окончания первого периода структурообразования тампонажного состава.