Способ цементирования обсадной трубы в скважине

 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности. Обеспечивает повышение экологической безопасности нефтяных и газовых скважин и долговечности обсадных колонн. Сущность изобретения: по способу подают тампонажный раствор в затрубное пространство и воздействуют на раствор акустическими колебаниями частотой 20-100 кГц. Колебания генерируют источником, введенным в трубу. Используют трубу с наружным поверхностным покрытием из нержавеющей стали, имеющим толщину 0,3-0,5 мм и шероховатость 40-120 мкм. 1 ил.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности.

Как известно, за счет цементирования обсадных труб обеспечивается не только фиксация их положения и укрепление стенок скважины, но и предотвращается перетекание жидких и газообразных сред из одного пласта в другой. Низкое качество цементирования может привести к загрязнению и обводнению продуктивной зоны, утечкам газа или нефти и загрязнению поверхностных, в частности пресноводных зон, а также является причиной ускорения коррозии наружных поверхностей обсадных труб в пластах с агрессивной средой. Указанные явления снижают экологическую безопасность скважины и срок ее службы.

К недостаткам цементирования относится слабое сцепление тампонажного раствора, закачиваемого в затрубное пространство, с поверхностью обсадной колонны и с породой, что недопустимо на участках, расположенных в зоне возможного воздействия текучей агрессивной среды. Проведенные исследования показали, что в нефтедобывающих и газодобывающих скважинах, как правило, имеются микрозазоры между обсадными трубами и цементным камнем. Указанные микрозазоры являются причиной перетекания различных жидкостей и газов из одного пласта в другой вдоль поверхности обсадной колонны.

Известен способ уплотнения скважины путем цементирования в ней обсадной колонны, согласно которому блокирование движения среды по микрозазорам осуществляется с помощью размещенных на поверхности обсадной колонны упруго деформируемых при цементировании оболочек из эластомера (заявка ЕР 0197609, МПК E 21 В 33/14, опубл. 15.10.86).

Однако такие оболочки имеют недостаточно высокую механическую прочность при значительной толщине. Кроме того, низкая степень адгезии эластомера со сталью не обеспечивает надежного предохранения поверхности обсадной трубы от контакта с агрессивной средой. Аналогичными недостатками обладает наносимое на поверхность обсадной колонны в виде колец твердое покрытие из эпоксидной смолы с крупнозернистым наполнителем, например с песком (патент US 4607698, МПК E 21 В 33/14, опубл. 26.08.86).

Для улучшения технологии цементирования обсадных труб может быть использован метод, основанный на обработке свежего тампонажного раствора, находящегося в затрубном пространстве, мощным акустическим полем частотой 20-100 кГц и интенсивностью более 5 кВТ/м² (Кузнецов О.Л. Применение ультразвука в нефтяной промышленности. М., 1983, стр. 116, 117). Данный метод основан на процессе усиленной объемной кристаллизации растворов в акустическом поле и позволяет на локальном участке затрубного пространства, находящемся в зоне действия данного поля, существенно улучшить сцепление цемента не только с поверхностью обсадной трубы но и с породой.

Задача изобретения - повышение экологической безопасности нефтяных и газовых скважин и долговечности обсадных колонн.

Поставленная задача решается путем того, что для цементирования обсадной трубы в скважине путем подачи тампонажного раствора в затрубное пространство и воздействия на раствор акустическими колебаниями частотой 20-100 кГц, генерируемыми источником, введенным в трубу, согласно изобретению используют трубу с наружным поверхностным покрытием из нержавеющей стали, имеющим толщину 0,3-0,5 мм и шероховатость 40-120 мкм. Покрытие с указанными характеристиками обеспечивает значительное увеличение механического сцепления применяемых при креплении нефтяных, газовых и водяных скважин цементных растворов с обсадными трубами. За счет высокой степени адгезии покрытия к поверхности обсадной трубы и к цементному раствору устраняются микрозазоры, по которым жидкая и, особенно, газообразная среда может подниматься или опускаться из одного пласта в другой. Предлагаемое покрытие является прочным и долговечным, что позволяет улучшить защиту контактирующих с агрессивными средами обсадных труб от коррозии. Наличие покрытия не приводит к существенному повышению стоимости обсадных труб.

На чертеже изображен участок скважины с оборудованием для реализации описываемого способа.

Скважина содержит обсадную колонну 1, включающую прикрепленные друг к другу с помощью резьбовых соединений (на чертеже не показаны) обсадные трубы 2-4. В состав колонны входит обсадная труба 3 с наружным поверхностным покрытием 5 из нержавеющей стали, расположенная в скважине на уровне пласта 6 с текучей агрессивной средой, например с солевыми растворами. Внутри обсадной трубы 3 размещен источник (излучатель) 7 акустических колебаний.

Способ осуществляют следующим образом.

В затрубное пространство закачивают тампонажный раствор 8 и включают генератор акустических колебаний, к которому подключен источник 7. Воздействовать акустическими колебаниями необходимо на свежий раствор, причем время воздействия может быть как равным, так и существенно меньшим времени затвердевания раствора.

В результате воздействия акустических колебаний значительно повышается сцепление цементного камня с обсадной трубой 3 и с породой, находящейся в пласте 6 и около него. Использование обсадных труб с покрытием из нержавеющей стали и применение акустических колебаний для обработки тампонажного раствора позволяет увеличить прочность сцепления обсадных труб с цементной смесью в 2-3 раза, а прочность цементного камня на 20-30%.

Формула изобретения

Способ цементирования обсадной трубы в скважине путем подачи тампонажного раствора в затрубное пространство и воздействия на раствор акустическими колебаниями частотой 20-100 кГц, генерируемыми источником, введенным в трубу, отличающийся тем, что используют трубу с наружным поверхностным покрытием из нержавеющей стали, имеющим толщину 0,3-0,5 мм и шероховатость 40-120 мкм.

РИСУНКИ

Рисунок 1