Способ цементирования скважины

,5 О пособа яв операци ости, а таинах, ение эфф за счет по и прочно я- в естного с ивность аверноз ых скваж- повыш ых работ экранаком изв эффект щенной равлен бретени ляционн одности Недостатется низкаястволах повынаклонно напЦель изотивности изошения однор ек- ы- ти ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Ивано-Франковский институт нефти игаза(54) СПОСОБ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ СКВАЖИНЪ(57) Изобретение относится к бурению скважин и предназначено для их крепления.Цель - повышение эффективности изоляциИзобретение относится к бурению скважин, в частности к способам их крепления и является усовершенствованием изобретения по основному авт. св, М. 1657620Известен способ цементирования скваскважины поосновномуавт. св. Р 1657620, включающий спуск колонны заливочных труб, закачку и продавку тампонажного раствора, а также подачу в него к моменту стабилизации седиментационных процессов легко разбуриваемых грузов, обладающий свойством гравитационного разделения. оннь 1 х работ в стволах повышенной каверз- ности, а также в наклонно-направленных скважинах. К моменту подачи в тампонажный раствор легко разбуриваемых грузов производят перемещение заливочной колонны. Причем операцию по подаче грузов и перемещению колонны периодически повторяют до окончания первого периода структурообразования тампонажного состава. Применение способа цементирования позволяет повысить однородность экрана и прочность камня в стволах увеличенно 1: каверзности, а также в наклонно-направленных скважинах, что приводит к повышению надежности и как следствие к эффективности изоляционных работ. камня в стволах повышенной кавернозности,а также наклонно направленных скважинах, ъПоставленная цель достигается тем, чтов известном способе, включающем спуск колонны заливочных труб, закачку и продавкутампонакного раствора, а также подачу внего к моменту стабилизации седиментационных процессов легко разбуриваемых грузов, обладающих свойствомгравитационного разделения, в момент входа грузов в раствор производят перемещение заливочной колонны. Причем операциюпо подаче грузов и перемещению колонныповторят до окончания первого периодаструктурообразования тампонажного состава,Предлагаемый способ реализуется следующим образом.В скважину спускают колонну заливочных труб, Далее затворяют необходимое ко 1721214ли 1 чество тампонажного раствора, осуществляют закачку и продавку его в заданньй интервал скважины, после чего скважину оставляют на ОЗЦ. При этом начинается седиментацил частиц цемента в жидкости затворенил, что приводит к расслоению состава, возникновению флюидопроводящих каналов и т.д. Причем данный процесс особенно интенсивно протекает в начальный период ОЗЦ, после чего наступает его стабилизация. К этому моменту в тампонажный раствор подают легко разбуриваемые грузы, обладающие свойством гравитационного разделения. В зависимости от плотности цементного раствора они могут, например, изготавливаться из свинца, чугуна и т,д., соединенных термоплавкой связью с облегченными частицами(например, из пенопласта, ПЭНА и т д)В зависимости от конкретных скважинных условий термоплавкая связь может реализовываться из парафина (т до 54 С), воска(сдо 64 С), полиолефинов(ада 85 С) и т.д,Указанные грузы, снабженные турбулизирующими элементами, оседая в цементном растворе, перемешивают его, что приводит к повышению однородности состава в вертикальных скважинах и стволах, близких к номинальному, При достижении грузами забоя под влиянием скважинной температуры происходит гравитационное разделение грузов, Утяжеленная часть остаетсл на забое. Облегченнал же всплывает в цементном растворе, что приводит к его дополнительному перемешиванию, Вь 1 полнение грузов из легко разбуриваемого материала позволит в случае необходимости ликвидировать их. Таким образом обеспечивается разрушение седиментирующей структуры и обеспечивает однородность изоляционного экрана в вертикальных скважинах и стволах, близких к номинальному. Поэтому при наличии участков с повышенной кавернозностью в момент подачи грузов в тампонажный раствор производят перемещение заливочной колонны (например, вращение и осевое вращение). Созданным за счет центробежных сил потоком грузы "забрасываютсл" в каверну, разрушая и перемешивал структуру тампонажного раствора. Длл повышения эффективности подачи грузов в каверну заливочная колонна в да,ном интервале может оборудоваться специальными приспособлениями (например, турбулизаторами, эксцентриками).Практически аналогичный эффект наблюдаетсл и в наклонно направленных скважинах, В данном случае грузы на участ ках интенсивного искривления подаются и перемещаются эа счет движения заливочной колонны, а в вертикальных - под действием гравитационных сил,При этом, поскольку период структурообразования реальных тампонажных составов процесс довольно длительньй (1,5-3,0 ч) и после перемешивания наблюдается повторная седиментация, процесс подачи гру 10 зов и перемещения заливочной колоннь 1 15 20304045 50 периодически повторяют до момента окончания первого периода структурообразования состава.Как известно, тампонажные составы проходятчетыре стадии структурообразования. Первая стадия начинается в момент затворения цемента и включает в себя начальную гидратацию и возникновение гидратных новообразований. Они блокируют зерна цемента, в результате чего препятствуется поступление жидкости эатворения, замедляется гидратация вяжущего и образуется первичная непрочная коагуляционнал структура.С этого момента начинается второйэтап, т,е. инкубационный привод, который в обычных условиях длится несколько часов, Именно длл него характерно возникновение основных осложнений, а именно каналообразование, фильтрация пластовыхфл 1 оидов и т.д, В конце этого этапа блокирующие экраны из гидратных новообразований на зернах цемента под действием осмотических сил разрушаются. В результате открывается доступ жидкости затворенияк частицам цемента и наблюдается дальнейшая гидратация вяжущего, Наблюдаетсярост кристаллизационного каркаса, образованного на основе коагуляционной структурыНа четвертой стадии наблюдается основной рост прочности состава. Таком образом, по предлагаемому способу за счетобеспечения подачи грузов и перемещения заливочной колонны до проявления осмотических сил обеспечивает принудительное разрушение экранов гидратных новообразований на зернах цемента,В результате проявляется двойной эффект.1. Ускоряется переход от первой к третьей стадии структурообразования, сокращается инкубационный период за счет ускоренной повторной гидратации зеренцемента,2. Разрушение в Данный момент первичной непрочной структуры приводит к ускоренному набору прочности камняВ то ке время более позднее перемешивание состава, наоборот, может привести кразрушению начального кристаллизационного каркаса и снижения прочности камнл.П р и м е р. Допустим в скважине, пробуренной долотом215,9 мм, необходимозацементировать хвостовик Ф 194 мм с 5 целью перекрытия соленосных отложений в интервале 2000 - 1850 м. Температура на глубине 2000 м 60 С. Коэффициент кавернозности ствола в интервале залегания со 10 лей 1920 - 1905 м К=5,0, в остальном стволе К = 1,05. Для цементирования предполагается использовать состав из П ЦТ-ДО, затворенный на водном растворе КаС 1 плотностью 1990 кг/м . Стабилизация седизментационных процессов укаэанного соста ва наблюдается после 25 - 30 мин после перемешивания. Продолжительность его первой стадии структурообразования 1 ц 30 мин.В, скважину на глубину 2000 м на бу-, 20 рильных трубах ТБПВ Ф 127 мм спускается хвостовик у 194 мм. Соединение его с бурильной колонной осуществляется при помощи одного из известных заливочных устройств. Хвостовик на глубине 1915 и 25 1910 м оборудуется эксцентриками210 мм.Затворяют расчетное колицество (3,1 м ) цементного раствора. Затем закацивают и продавливают его в интервал 1850- 30 2000 м. Открывают промывочные отверстия в заливоцном устройстве и производят смывку излишков тампонажного состава с головы хвостовика. Далее в эатрубное пространство начинают сбрасывать легко раз бираемые грузы, выполненные в виде двух цастей шарообразной формы диаметром 5 мм, соединенных термоплавкой связью из парафина. Одна из частей выполнена из свинца плотностью р 1 = 11300 кг/м; вторая 40з.из ПЗНД плотностью р 2 = 1240 кг/м, Средзневзвешенная плотность грузов рр =- 6270 кг/м, знацительно превышает плотность промывочной жидкости рпр = 1340 кг/м и тампонакнжо раствора, цто позволяет им тонуть со скоростью Ч = 1,2 - 1,3 м/с. Нарукная поверхность грузов снабжена турбулизирующими элементами.После истечения 26 - 27 мин с момента ОЗЦ грузы попадают в тампонакный состав, седиментационные процессы в котором практически стабилизировались. Оседая в цементном растворе, в номинальном стволе они перемешивают состав, гомогениэируя его. Однако в каверне структура 55 состава практически не разрушается, Поэтому, пропустив часть грузов для движения на забой, начинают перемещать расхаживать и вращать) заливоцную колонну, В результате часть состава в каверне перемешивается за счет работы инструмента, остальная - грузами, забрасываемыми под действием центробежных сил.Таким образом обеспечивается гомогенизация всего тампонажного состава. Далее под действием скважин ной температуры парафин расплавляется, в результате чего начинается гравитационное разделение грузов. Часть, выполненная из свинца, остается на забое (дне каверны). Вторая (облегченная) всплывает в цементном растворе, производит при этом его повторйое перемешивание.После технологической паузы производят повторный сброс грузов в затрубное пространство и, дождавшись их попадания в проседиментировавший тампонажный состав, производят очередное перемещение заливочной колонны и т,д.Аналогично по истецении ОЗЦ 1 ц 30 мин, т.е. к моменту окончания первой стадии структурообразования тампонажного состава, производится подаца грузов и перемещение.заливоцной колонны. В результате, кроме гомогенизации, происходит разрушение блокирующих пленок гидратных новообразований на зернах цемента, сокращается инкубационный период структурообразования, ускоряется набор прочности камня.Существенным отличием предлагаемого способа цементирования является то, что к моменту подачи в тампонажный раствор легко разбуриваемых грузов производят перемещение заливочной колонны. Причем операцию по подаче грузов и перемещению заливочной колонны повторяют до оконцания первого периода структурообразования тампонажного состава.Повышается эффективность изоляционных работ за счет повышения однородности экрана в стволах увеличенной кавернозности, а также наклонно направленных скважинах,Формула изобретения Способ цементирования скважины по авт. св, % 1657620, от л и ц а ю щ и й с я тем, что, с целью повь 1 шения однородности экрана и процности камня в стволахувеличенной кавернозности, а также наклонно направленных сквакинах, к моменту подачи в тампонакный раствор легко разбуриваемых грузов производят перемещение заливочной колонны, причем подачу грузов и перемещение колонны периодически повторяют до оконцанил первого периода структурообразования тампонажного состава,