Способ цементирования обсадных колонн в скважинах

 

Использование: при цементировании скважин в условиях поглощений. Обеспечивает повышение эффективности цементирования за счет усиления сцепления цементного раствора с обсадной колонной и уменьшения поглощений цементного раствора при снижении энергетических и материальных затрат. Сущность изобретения: способ включает приготовление цементного раствора с добавками наполнителя из магнитоактивного материала. В качестве такого наполнителя применяют полые керамические микросферы золы-унос тепловых электростанций. Содержание в нем магнитоактивных соединений составляет не менее 8,5 мас.%. Их обогащают магнитной сепарацией до содержания магнитоактивного соединения не более 60 мае. %. В таком виде их добавляют в цементный раствор в количестве 15-45 мас.% цементный раствор подают в заколонное пространство скважины . В заколонном пространстве на цементный раствор воздействуют магнитным полем при напряженности 8000-12000 А/м. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ся>s Е 21 В 33/14

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4866218/03 (22) 12.09.90 (46) 23.10.92, Бюл. ¹ 39 (71} Ремонтно-строительный участок Челябинского областного проектно-ремонтностроительного объединения автомобильных дорог (72) И.П.Прокопьев, Г;Н,Якунин, P.Ø. Рахимкулов, M.Ã,ÄGâëåòáàåî и 1О.Г.Спиридонов (56) Авторское свидетельство СССР № 1254140, кл. Е 21 В 33/14, 1986.

Авторское свидетельство СССР № 1203234, кл. Е 21 В 33/14, 1986, (54) СПОСОБ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ ОБСАДНЫХ КОЛОНН В СКВАЖИНАХ (57) Использование: при цементировании скважин в условиях поглощений. Обеспечивает. повышение эффективности цементирования за счет усиления сцепления цементного раствора с обсадной колонной

Изобретение относится к области Gyрения скважин, в частности к способам крепления и цементирования скважин с поглощающими пластами.

Известен способ цементирования скважин, включающий подачу цементного раствора в заколонное пространство. последующую закачку через обсадную колонну бурового раствора с давлением на глубине поглощающего пласта равным разнице гидростатических давлений столбов цементного раствора в заколонном пространстве и бурового раствора в обсадной колонне, причем закачку бурового раствора осуществляют втечение времени до твердения цементного раствора (1).

„„Я2„„1770549 А1 и уменьшения поглощений. цементного раствора при снижении энергетических и материальных затрат. Сущность изобретения: способ включает приготовление цементного раствора с добавками наполнителя из магнитоактивного материала. В качестве такого наполнителя применяют полые. керамические микросферы золы-унос тепловых электростанций. Содержание в нем магнитоактивных соединений составляет не менее 8,5 мас.%. Их обогащают магнитной сепарацией до содержания магнитоактивного соединения не более 60 мас.%. В таком виде их добавляют в цементный раствор в количестве 15 — 45 мас.% цементный раствор подают в заколонное пространство скважины, В заколонном пространстве на цементный раствор воздействуют магнитным полем при напряженности 8000 — 12000 А/м.

2 ил.

Недостатком данного способа является необходимость подачи значительного количества бурового раствора во время твердения цементного раствора, что требует насосов высокой производительности и увеличивает расход энергии.

Наиболее близким по техническэй сущности и достигаемому эффекту к заявляемому является способ цементирования скважины путем введения в заколонное пространство цементного раствора, содержащего порошкообразный магнетит, а ia обсадную колонну перед ее спуском устанавливают против интервала поглощающего пласта постоянные магниты для получения магнитного поля с нарастающей

1 7705до сверху вниз на и ря жен ность ю 20000-40000

А/м (23

Недостатком данного способа является то, что при введении в цементный раствор порошкообразного магнетита увеличивается плотность цементного раствора, Плотность магнетита Бакальского месторождения составляет 3,1 г/см . Повышение

3 плотности цементного раствора в условиях поглощающего пласта затрудняет цементирование за счет создания высокого гидростатического давления столба цементного раствора в заколонном пространстве.

Для создания достаточного схватывания раствора прочного цементного камня на уровне поглощающего пласта в предлагаемом способе необходимо использовать мощные постоянные магниты, которые располагают по всей длине обсадной колонны против поглощающего пласта. Размещение такого количества дорогостоящих магнитов на значительной длине повышает стоимость цементирования скважины. Все выше названные причины снижают эффективность цементирования скважины известным способом.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков, а именно — повышение эффективности цементирования за счет усиления сцепления цементного раствора с обсадной колонной и уменьшения поглощений цементного раствора при снижении энергетических и материальных затрат.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе цементирования обсадных колонн в скважинах путем приготовления цементного раствора с добавкой наполнителя из магнитоактивного материала, подачу в заколонное пространство цементного раствора и воздействие магнитным полем на цементный раствор s течение времени его твердения, согласно изобретению, в качестве наполнителя применяют полые керамические микросферы золы — унос тепловых электростанций с содержанием магнитоактивных соединений не менее 8,5 мас,Я„которые обогащают магнитной сепарацией до содержания не более 60 мас. и добавляют в цементный раствор в количестве 15-45 мас,7ь, и воздействие магнитным полем на цементный раствор в заколонном пространстве осуществляют при напряженности 8000-12000

А/м.

Микросферы выделенные из золы-унос

Челябинской ТЭЦ-2 имеют следующий химсостав и физические параметры,,4:

Si0z 54,8-56,9

Ab0a 24,7-26,0

1/10 от диаметра

Fe>Og 2,4-2,9

Fe0 3,6 — 3,8

N 2O

К20 2,5 — 2,9

5 СаО 3,1 — 3,2

Mg0 1,6-1,8

Истинная плотность 0,6-0,7 r см з

Насыпная плотность 0,4 г/см

Диаметр частиц 5 — 400 мкм

10 Толщина стенки максимальная

Гидростатическое давления при 50%-ном разрушении 100 150 кг/см

15 Твердость по Мосу 5-6

Коэффициент теплопроводности 0,08 вт/м С

Температура плавления 1300 С

Предлагаемое техническое решение со20 ответствует критерию "новизна" т,к. имеет отличительные от прототипа признаки. Для уяснения соответствия критерию ""ущественные отличия" был проведен поиск решений, содержащих указанные отличительные

25 признаки.

В результате поиска обнаружен ряд таких решений (Патент США ММ 3804058.

3782985).

Из этих источников известно исполь30 эование полых керамичсских микросфер золы-унос в качестве наполнителя для легковесного цемента, В этих решениях микросферы проявляют два свойства, а именно снижение веса, а

35 также обеспечение теплоизоляции для геотермальных скважин. В предла — àåìîì решении дополнительно к этим свойствам микросферы придают дополнительное свойство, заключающееся в проявлении по40 вышенных магнитных свойств за счет предварительной магнитной сепарации, что позволяет проводит заданный режим твердения цемента.

На фиг.1 дана схема цементирования

45. скважины до закачки цементного раствора; на фиг.2 — то же, в процессе закачки цементного раствора.

Способ осуществляется следующим образом, В скважину 1 глубиной 3100 м опу50 скают обсадную колонну 2, после чего производят цементирование по прямой схеме, через внутреннее сечение обсадной колонны 2, заполняя затрубное пространство цементным раствором 3 от забоя дэ подо55 швы поглощающего пласта 4. Затем с устья скважины в заколонное пространство закачивают буферную жидкость, вытесняя буровой раствор в поглощающий пласт, Вслед за буферной жидкостью в заколонное пространство закачивают порцию цементного

177054о ость ва, г/с а о

1,3

1,2 раствора 4, содер .<а щего портландцемент в количестве 60 мас.% и 40% полых керамических микросфер, выделенных из золыунос ТЗЦ (плотность цементного раствора

1250 кг/м ), Микросферы предварительно 5 подвергнчты магнитной сепарации с цельи; выделения микросфер с повышенным содержанием "г;агнетита" б0 . Одновременно с закачкой цементного раствора во внутренн,ою полость обсадной колонны на 10 глубине расположения кровли поглощаюв,его пласта на кабеле 6 спускают кольцеBblB электромагниты 7, которые создает магнитное поле в затрубном пространстве с напряженностью 10000 А/4, При постепен- 5 ном движен ли столба цементного рас.:-вора

Br!èç по 1,действием магнитного поля цементн -!.л р".ñrâîp застывает, что приводлт к заг ирани а каналов движения столба цементно о раствора, Застывание и запира- 20 ние:<аналое происходит при относительно низкой напряженности магнитного поля, что обусловлено пониженным гидростатическим давлением столов цементного pac-.âñðà из-"":à его пониженной плотности. 25

После полного застывания цементного раствора в атрубном пространстве, иэ обсадной!<0AoHHbl удаляются электромагниты N =. .<онечном итоге обеспечивается выполнение основной задачи — удержание всего 30 столба цементнсго раствора над кровлей поглощающего плас-.а, путем предотвращения проникновения в поглощающий пласт.

Сравнительные технико-экономические параметры предлагаемого способа и изве- 35 стных представлены в таблице, Аналлз данных таблицы показывает, что при содержании магнитоактивных частиц менее 8,50 снижается прочность цементного камня. Обогащение микросфер 40 свыше содержания 60% экономически неэффективно ввиду больших энергетических зат рат.

Таким образом, ис поль в<. в ание и редп агаемого способа позволяет отказаться от установки на обсадной колоне постоянных магнитов и снизить себестоимость цементирования на 2000 руб. Кроме того, эа счет магнитного взаимодействия увеличивается сила сцепления поверхности обсадной колонны и полых микросфер с магнитом, что позволяет снизить перетечки между пластами, которая может быть нарушена после перфорации обсадной колонны.

Формула изобретения

Способ цементирования обсадных колонн в скважинах путем приготовления цементного раствора с добавками наполнителя из магнитоактивного материала, подачу s заколонное пространство цементного раствора и воздействие магнитным полем на цементный раствор в течение временл его твердения, о т и и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения эффективности цементирования за счет усиления сцепления цементного раствора с обсадной колонной и уменьшения поглощений цементного раствора при снижении энергетических и материальных затрат, в качестве наполнителя применяют полые керамические микросферы эолы-унос тепловых электростанций с содержанием магнитоактивных соединечий не менее 8,5 мас., которые обогащают магнитной сепарацией до содержания магнитоактивног0 соединения не более 60 мас. и добавляют в цементный раствор в количестве 15-45 мас.%, а воздействие магнитным полем на цементный раствор в закопанном пространстве осуществляют при напряженности 8000-12000

А/м.

1770549

Составитель Г.Якунин

Техред M,Ìoðãåíòàë

Редактор Е.Полионова

Корректор Н.Ревская

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 3722 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4!5