Способ крепления скважины в многолетнемерзлых породах

СОЮЗ СОЕЕТСНИСОЦИАЛИСТ ИЧЕРЕСПУБЛИК Е 21 В 33/1 АРСТВЕННИЙ КОМИТЕТ СС ЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКР ОПИСАНИЕ ИЗО И АВТОРСКОВЮГ СВИДЕТЕЛ(71) Печорский государственнаучно-исследовательскнй иный институт нефтяной пром, кого бурения скважин в райсной мерзлотыМ., ,недрамис. 99-103. У(54) (57) спосов кРеплевия сквяасинцВ ИНОЕ ОЛЕНВИВРЗ)й ПОРОДА - включающий спуск обсадной колонны и зайолненне затрубного пространства тампоиый . нажньм-составом, состоящим иэ смеси проект- цементного раствора н ускорителя ыиленности .схватывания, о т.л и ч а ю щ и й стем, что, с целью повышения .качеств не нефтя- цементирования эа счет эффективногонедра, вымывания застойных зон каверн исхватывания состава в пределах инду сти глубо- ционного периода, цементный раствор нах веч- и ускоритель схватывания подают. в1969, эатрубное пространство раздельно,при этом ускоритель схватываниявводят в восходящую струю цементнограствора в момент достиженйя имкаверн.Изобретение относится к горнойпромышленности, а точнее к нефтегазодобываюцей, и предназначено преимущественно для крепления скважин вкавернозных зонах многолетней мерзлоты.5Известен способ крепления, осуществляемый путем спуска обсадной ко-.лонны в пробуренную скважину, приготовления на дневной поверхности тампонажного состава, состоящего из цементного раствора и ускорителя сроковсхватывания цементного раствора,и подачи этого состава в эатрубноепространство скважины, При этом количество ускорителя схватывания рассчитывают, исходя из условий темпе"ратурного режима в стволе скважины,чтобы в процессе закачки в нем непроизошло схватывания тампонажнойсмеси Г 1 3,20Недостаток способа - низкое,ка"чество цементирования каверзной зоны скважины в связи с неполным вытеснением бурового раствора из периферийных областей 1,аверны в процессезаполнения эатрубного пространстватампонажным составом из-эа низкойтурбулентности восходящего потокатампонажной смеси.Наиболее близким к изобретениюявляется способ крепления скважиныв многолетнемерзлых породаМ, включающий спуск обсадной колонны и заполнение эатрубного пространства тампонажным составом, сосгочщим из смесицементного раствора и ускорителясхватывания 12 3Недостаток способа заключаетсяв низком качестве цементирования каверзной области в зоне распространения многолетней мерзлоты, так как, попадая в затрубное пространство в интервале многолетнемерзлых пород,температура которых ниже ОфС, тампонажный состав охлаждается, и срокисхватывания его удлиняются. кроме 45того, протаивакщая под воздействиемтепла гидратации жидкая масса мерзлых пород перемешивается с тампонажным составом, что изменяет егокомпонентное соотношение и снижает 50способность к образованию прочныхцементационных связей, а продолжающееся охлаждение в среде отрицательной температуры приводит к частичномуили полному замерзанию его водной 5фазы, что сопровождается прекращением процессов образования цементного камня вообще.Цель изобретения - повыаение качества цементирования эа счет эффек-, 60тивного вымывания застойных эон каверн и схватывания состава в пределах индукционного периода.Укаэанная цель достигается тем,что согласно способу крепления скважины в многолетнемерзлых породах,включакщему спуск обсадной колонныи заполнение эатрубного пространства тампонажным составом, состоящимиэ смеси цементного раствора и ускорителя схватывания, цементный раствор и ускоритель схватывания подаютв затрубное пространство раздельно,при этом ускоритель схватывания вводят в восходящую струю цементногораствора в момент достижения имкаверн.В качестве ускорителей схватЫвания используют алебастр (гипс),электролиты, например хлорид кальция, или их композиции. Известнарецептура расширяющегося быстросхватывакщегося тампонажного состава, содержащего, вес. %Цемент для холодных скважин77,45-88,.06;Алебастр (гипс) 9,79-19,36;Хлорид кальция 2,15-3,19,Известно также, что сроки схватывания регулируются изменением количественного содержания ускорителясхватывания и подбираются по результатам лабораторных проб.На чертеже представлена схема,пояснякщая способ,В пробуренную через многолетнююмерзлоту скважину,1 спускают обсадную колонну 2 с отверстиями. 3 встандартном башмачном патрубке 4или такой же направлякщей пробке 5и с отверстиями 6 в теле обсаднойколонны, причем отверстия эти расположены в подошвенной части каверноэ"ной области, представленной, например, кавернами 7 .-. 9 с разделительными перемычками 10 - 12. Внутрь обсадной колонны 2 спускают бурильныеили другие трубы 13 с пакером 14,устанавливаемым ниже отверстий 6,Цементный раствор закачивают по трубам 13, а по кольцевому пространству 15 - ускоритель сроков схватывания цементного раствора, причем поток цементного раствора поступаетв затрубное пространство 16 черезбашмак обсадной колонны и имеет вертикальное аксиальное) направлениеснизу вверх, а поток ускорителясхватывания - радиальное, что обеспечивает смешение этих потоков взатрубном пространстве при их поперечном пересечении и имеет существен.ное значение, так как именно благодаря поперечной схеме осуществляетсяинтенсивное перемешивание потоковпутем завихрения и турбулиэации ихв точке пересечения. Образовавшийсяпосле смешения в затрубном пространстве цементного раствора и ускорителя схватывания тампонажный состав 17,имеющий сокращенные сроки схватывания и обладающий эффектом расшире1065579ния, поднимаясь вверх по кавернозной известным способом через башмачныйобласти, вытесняя. буферную жид - патрубэк обсацной колонны. По колькость 18 (например, вязкоупругий цевому пространству закачивают растраэделитель) и буровой раствор 19, вор ускорителя схватывания с водозаполняет затрубное пространство твердым отношением 0,5 - 0,6, сосскважины, схватываясь и твердея в 5 тоящий из смеси воды, алебастракоРоткие сРоки, что обеспечивает.ка- (гипса) и хяорида кальция в соотночественное цементирование в интерва- шенин, образудаем тампонажный состав лахмноголетней мерзлоты, осложен- с коротким сроком схватывания, доНых кавернообразованиями. Крепление статочным лишь,для заполнения каверподкавернозной области осуществляют 10 ноэной области затрубного пространстобычным цементным раствором, эакачан- ва восходящим потоком этого составаным через башмак обсадной колоний. от места смещения до зацанной отметПутем Раздельной доставки в за киНачало закачки раствора, ускоритРУбное. пространство цементного раст- теля схватывания и объемную скорость вора и ускорителя схватывания, .причем 5 подачи рассчитывают таким образом, ускоритель схватывания вводят в вос.- чтобы егопоступление в затрубное ходящую струй цементного раствора пространство через перфорационные от-в момент достижения им каверны, сокра- верстия обсадной колонны началось щается время взаимодействия закачивае- в момент подхода к этим отверстияммых компонентов и обеспечивается 2 О по эатрубному пространству восходяцементирования овоэможность завершения операции щего потока цементногоо раствора иания до окончания индук- . продолжалось в течение времени, доционного перно а.. р ода. , статочного для заполнения всей каЭта особеннон ость ввода ускорителявернозноя области (вплоть до устья,схватывания позволяет подобрать .та- р 5. если это необходимо) образующимсякую дозу, кото ая обУ рая обеспечивает, пос- при смешении быстросхватывакщимся.ле перемешнвания. с ес цементным раство- тампонажным составом. Благодаря раром, п актическр вски немедленное охваты днальному.направлению потока ускование.и камнеоб раэование в объеме:рителя схватывания смзшивание восхозаполненной тампонажнымкаверныП и такомпонажным составом ЗО дящего потока цементного растворар. р таком механизме сущест. . осуществляется с его отклонением к , венно снижается вося возможность переме- . . стенке скважины, что способствует . шивания тампонажного жного состава с.от- поступлению тампонажного состава.таявшими массами ти, так как несмотра впериферийную область каверн ина повыщеннре итией смр ьщеление тепла гидра-. наиболее полному вытеснению буровыхРукщ есью, оттаивание мерзлых жидкостей иэ. их застойных эон. Корот 35пород .происходит. меР д медленнее, чем . кие сроки схватывания и способностькамиеобраэование.Способ может быть.тампонажного состава к расширениюе быть осуществлен, объема при твердении обеспечиваютнапример, на скввернозн обл сР кважинах,:имекщих ка- высокое качество крепления благода яР ую область в интервалах зале О плотному контакту цементного камняРЯгания ме злых. порпород и. в подмерзлот- со стенками скважины. Повышению ка" ных отложениях на глубине от 60-80 чества цементирования способствуетиэменякщаяся консистенция тампонажВнутрь обсадной колонны, имеющей ного состава, связанная с егб эапеРфорационные.отвеРстиЯ в подошвен-. 45 густевани м Игустеванием. Известно, что вязкая ной части каверноэной области, спусмногократного. действия на нижнем отУР ые тРУ ы с пакером замещает буровой раствор в затруби а нижнем от- ном пространстве(широко используюткрытом конце. После установки пакера ся вяэкоупругие разделители для ниже перфорационных отве стий стьеРфор ц т ерстий УстЬе 50 вытеснения затрубной буровой жидкосскважины оборуДуют уСтройствОмф поэво- . ти перед закачкой цементноГо Растволяющим производить одновременнораздельное нагнетание жидкостей повнутреннему каналу бурильных труб. Использование способа крепления и кольцевой полости между обсадной55 скважин в кавернозных областях мноколонной,и бурильными трубами. Затем голетней мерзлоты приводит к эначицо бурильным трубам подают буферную тельному сокращению капитальных зажидкость и расчетный объем цементно-. трат, так как не требуется выполнение го раствора с Э:Ц. 0,4 - 0,5, пригн- повторного крепления скважины из-за товленный.по обычной технологии и за- возникакщих в результате некачествен. качиваемый в затрубиое пространство ного цементирования осложнений,60ВНИИПИ Заказ 1101/Эб Тираж 569 - Подписноешеееее ш ееешею шшшшшееееееша аееешае ееафилиал ППП фПатентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4