Способ цементирования обсадной колонны

(19) (11) ЕСПУБЛИН ЕТЕНИЯ Ъь ЛЬСТВУ венный ый иниверди ймано орг НедрГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОПИСАНИЕК АВТОРСКОМУ(71) Азербайджанский государстнаучно-исследовательский и проектнститут нефтяной промышленности(54) (57) СПОСОБ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ ОБСАДНОЙ КОЛОННЫ, включаюший пода чу в заколонное пространство цементного раствора с ферромагнитными добавками и воздействие на цементный раствор магнитным полем, отличающийся тем, что, с целью повышения качества цементирования скважин за счет усиления адгезии цементного камня с обсадной колонной, в качестве ферромагнитных добавок используют магнетит с содержанием железа 55 - 57 мас.00 и в количестве 3 - 600 от веса цемента, а воздействие на цементный раствор магнитным полем осушествляют с напряженностью 54 - 58 кА/м.Изобретение относится к области бурения скважин, в частности к способам их цементирования,Целью изобретения является повышение качества цементирования за счет усиления адгезии цементного камня с обсадной колонной.Способ осуществляют следующим образом.Приготовляют тампонажный цемент с ферромагнитными добавками, после чего осуществляют подачу цементного раствора в заколонное устройство и воздействуют на него магнитным полем.При этом в качестве ферромагнитных добавок используют магнето с содержанием железа 55 - 57 мас.Я. Количество магнетита 3 - 6 Я от массы цемента, Магнитное поле создают с напряженностью 54 - 58 кА/м. Магнитным полем воздействуют на цементный раствор со стороны обсадной колонны, например, ее намагничением перед спуском в скважину или пропусканием тока по проволочной обмотке, которой снабжают наружную поверхность обсадной колонны, или размещением постоянных магнитов.Проведены испытания способа в лабораторных условиях с различными добавками и при оптимальной напряженности магнитного поля 58 кА/м. Результаты испытаний приведены в таблице.Способ позволяет увеличить в 2 - 3 раза показатель адгезии между цементным камнем и обсадной колонной.Механизм такой зависимости прочности адгезионной связи от содержания магнетита заключается в следующем.Так как магнетит не способен к гидратационному схватыванию, не способен притягиваться к магниту, то его добавление в цементный раствор в магнитном поле сопровождается усилением адгезии цементного раствора к поверхности магнита, Но это усиление происходит только до определенного содержания магнетита в цементном растворе (до 6 Я). Дальнейшее повышение содержания магнетита приводит к росту его концентрации в пристенном слое, в котором после гидратации цемента прочностные связи оказываются ослабленными, а силы магнитной консолидации частиц магнетита не восполняют сил прочностных связей, так какпервые намного меньше вторых,Прочность на изгиб цементного камняс содержанием магнетита 15 и 30 Я(по известным соотношениям) соответственно 37,2и 29,3 кгс/см.Та же прочность при содержании магнетита 6 Я составляет 45,3 кгс/см и приповышении содержания до 9 Я практическине меняется (при 15 и 80 Я сильно умень 10 шается). Прочность адгезии увеличиваетсяпри увеличении концентрации до 3 - 6 Я,а при дальнейшем увеличении концентрациимагнетита эта прочность уменьшается.Таким образом, оптимальным являетсясодержание магнетита 3 - 6 Я,Что касается влияния непрерывностимагнитного поля на величину оптимальной концентрации магнетита, то напряженность 58 кА/м является оптимальной,при которой прочность связи достигает максимума, а далее не увеличивается, так какдальнейшее увеличение силы магнитной тягиприводит к сепарации (выделению) магнетита из цементно-магнетитовой смеси.Величина 58 кА/м является оптимальной. С учетом естественного магнитного ста 25 рения (5 О" в год), а также при условии,что магнит должен быть использован в годичный срок, напряженность магнитногополя принимается 54 - 58 кА/м (54000 -58000 А/м),30 Пример. Для цементирования скважинприготовляют тампонажный раствор для горячих скважин в объеме 52 м (расход цемента 40 т). Добавляют в цементный раствор 1,2 - 2,4 т магнетита с содержанием железа 55 - 57 мас.о,". Затем цементный раствор заканчивают в скважину.Предварительно на обсадную колонну помещают втулки из постоянного магнита, например из сплава ЮНДК-Т 2, и коэрцитивной силой 59 кА/м. После закачки цементного раствора в скважину и его по дачи в заколонное пространство на него воздействует магнитное поле.В результате, цементный раствор приобретает необходимые свойства, а камень на его основе обеспечивает необходимую кон тактную прочность связи с обсадной колонной.1404638 Тангенциальная Сроки схватывания ч мин Образец Прочность Количествомагнетита в Плотность Растетампонаж- каецементного камня Начало Конец на изгиб пособразце,7 отмассы вора,см це- мента известному предлагаемому12,4 12,4 44,3 23,0 0 21,4 43,7 9,7 23,0 23,1 7,2 44,6 22,5 22,9 6,3 45,1 22,0 16,9 4,8 45,3 21,5 Составитель В. Гришанов Редактор О. Юрковецкая Техред И. Верес Корректор И.Муска Заказ 3067/32 Тираж 531 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж - 35, Рашская наб., д. 4,5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 42-50 3-15 2-50 3-20 2-55 3-30 3-00 3-40 3-00 3-40 ного порт- ландцементного раствора,г/смз 1,81,0 1,816 1,825 1,832 1,858 мость тампо наж - ного растле одно- суточного твердения при 75 С, кгс/см прочность адгезионной связи между цементным камнем и моделью обсадной колонны после одно- суточного твердения при 75 С, кгс/см,по способу