Способ цементирования обсадных колонн

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 09) И) 1) 4 Е 21 В 33/1 ГОСУДАРСТВЕННЫПО ИЗОБРЕТЕНИЯПРИ ГКНТ СССР КОМИТЕТ ОТКРЫТИЯ НИЕ ИЗОБРЕОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ ОПИ мен обс ки и трещинообраэования це тногокамня, При цементировании адныхколонн закачку цементного растворачередуют с закачками жидкости затворения цементного раствора и вязкоупругога разделителя. Жидкость затво-рения принимают в объеме 7,5-15% отобъема соответствующих порций цементного раствора.В качестве жидкости затворения принимают раствор щелочи. Контакт цементного камня с водой обеспечит расширение (набухание) геляцементного камня и предотвратит егоусадку во время всего периода твердения при дефиците жидкости. Вязкоупругий разделитель предотвратит седиментацию частиц цемента в жидкостиа щелочь предотвратит коррозию обсадных колонн, 1 з.п. ф-лы,ЫХ Изобрет скважин, в нию обсаднЦель иэ метичности и трещиноня, а такцементно коррозии раз ия н,снижение Способ о садных кследующим ществ,чя обсадных колтвора чередатворения цзкоупругогозакачку жидт в объеме онн еакачками ости ога раствора и в лителя, При этом о аз творения принима ти(71) Уфимский нефтяной институт(5) Изобретение относится к бурениюскважин и м.б. использовано при цементировании обсадных колонн. Цель -повышение герметичности заколонногопространства за счет уменьшения усад ние относится к бурениючастности к цементировал колонн,бретения - повышение герзаколонного пространств за счет уменьшения усадки разам. При цементировании закачку цементного ра15% от объема соответствующих порций цементного раствора.Кроме того, в качестве жидкости затварения принимают раствор щелочи. В результате в заколонном пространстве образуется несколько перемещающихся поясов цементного раствора, воды затворения (водного раствора щелочи) и вязкоупругого разделителя, считая от башмака обсадной колонны.Известно, что традиционные минеральные вяжущие вещества цемента, применяемые при креплении скважин, являются усадочными материалами, т,е, их объем уменьшается при твердении без доступа воды извне. Даже расши 145495245 50 55 ряющиеся вяжущие при твердении без дополнительного поступления воды являются усадочными, хотя и в несколько меньшей степени. Таким образомф 5 отсутствие дополнительного доступа воды к твердеющей системе создает неблагоприятные условия для тверпеыия цементного раствора, в результате чего в эатрубном пространстве скважин создаются предпосылки для возникновения трещин в самом цементном камне и нарушения герметичности затрубного пространства. укаэанные явления наиболее сильно проявляются в 15 цементном растворе, твердеющем в межколонном пространстве или против плотныхнепроницаемых пород.Сущность метода сводится к созданию условий подвода к твердеющей сис теме жидкости затворения в течение всего периода твердения. Вода по мере расходования ее на реакции гидратации будет подводиться внутрь цементного камня через сеть пор и капил ляров. Контакт цементного камня с водой обеспечит расширение (набухание) геля цементного камня и предотвратит его усадку при твердении в отсутствии воды. На гидратацию це- З 0 мента расходуется вода в количестве 25% от его веса. При В/Ц = 0,5 сум.марный объем капиллярных пор тампонажного раствора составляет 61%. На полную гидратацию цемента израсходуется половина первоначально взятой воды, т.е. 30% по объему от объема первоначально взятого тампонажного раствора, Остальная часть воды в количестве 30% по объему от объема40 первоначально взятого тампонажного раствора заполнит поры цементного камня. При переходе воды из свободного в химически связанное состояние происходит переупаковка молекул воды с высвобождением части объема, занимаемого свободной водой. Эта доля составляет около 25% от объема воды, вступившей в химическую реакцию. Эта доля дефекта объема от суммарного объема раствора составит (0,3 Оь 25 = 0,075) 7,5%. Таким образом, объем жидкости, закачиваемой перед раствором, должен составлять не менее 7,5% от объема этого раствора.Вязкоупругий разделитель предотвращает седиментацию частиц цемента в объем воды. В качестве резервной воды эатворения можно испольэовать водный раствор щелочи, например извести, пассиЬирующий обсадные и эксплуатационные колонны и предотвращающий коррозию. П р и м е р, В качестве моделииспользуют стеклянную трубу длиной300 см, диаметром 5 см, нижняя частьтрубы имеет отвод, соединенный с газовым баллоном, наполненным азотом.В модель скважины поочередно заливаютцементный раствор, водный растворщелочи, вязкоупругий разделитель,затем снова цементный раствор, водный раствор щелочи, вязкоупругийразделитель и цементный раствор.Объемы залитых растворов таковы, чтоони занимают по высоте трубы цементный раствор 75 см, водный растворщелочи 10 см и вязкоупругий разделитель 5 см. Контрольную трубу заполняют цементным раствором полностью.Цементный раствор имеет параметры:1850 кг/м; растекаемость 22 см;начало схватывания 3 ч 40 мин; конецсхватывания 6 ч 10 мин,Через 48 ч ОЗЦ снизу трубы черезотвод создают давление газом с увеличением на 0,01 мПа через 30 мин иопределяют давление, при которомпроисходит прорыв газа на поверхностьцемента.В контрольной трубе прорыв газапроизошел при давлении 0,08 мПа. Вмодели скважины, залитой предлагаемымспособом, при давлении 0,5 мПа газопрорыва не было, и опыт был прекращен, так как возникла опасность разрыва стеклянной трубы,Полученные результаты объясняютсятем, что в трубе, зацементированнойпо традиционной технологии, за счетусадочных деформаций цементного камня образовался микрозазор, и давление газопрорыза оказалось низким.В трубе, залитой по предложенномуспособу, тампонажный камень при твер-.дении подсасывает воду, за счет чего исключена его усадка,Формула изобретения 1, Способ цементирования обсадных колонн путем закачки цементного раствора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения герметичности заколонного пространства за счет1 454952 Составитель В.ГрншановТехред М.Дидык Корректор И.Муска Редактор М,Келемеш Заказ 7421/35 Тираж 514 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Производственно-полиграФическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 уменьшения усадки и трещинообразования цементного камня, закачку цементного раствора чередуют с закачкамижидкости затворения цементного раствора и вязкоупругого разделителя,причем закачку жидкости затворенияпринимают в объеме 7,5-157 от объема соответствующих порций цементного раствора.2. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью снижения коррозии обсадных колонн, в качестве жидкости затворения принимают раствор щелочи.