Способ цементирования обсадных колонн в скважинах

(55 Е 14 ТЕ го способа зндчительн ра во время вора, что водительнос вляется го коли- твердетребует ти и увеи. ОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР ИКАНИЕ ИЗОБ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Ремонтно-строительный участок Челябинского областного проектно-ремонтно- строительного объединения автомобильных дорог(72) И.П.Прокопьев, Г;Н,Якунин, Р.Ш, Рахимкулов, М,Г,Довлетбаев и Ю.Г,Спиридонов (56) Авторское свидетельство СССР М 1254140, кл, Е 21 В 33/14, 1986.Авторское свидетельство СССР М 1203234, кл. Е 21 В 33/14, 1986,(54) СПОСОБ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ ОБСАДНЫХ КОЛОНН В СКВАЖИНАХ(57) Использование: при цементировании скважин в условиях поглощений, Обеспечивает. повышение эффективности цементирования за счет усиления сцепления цементного раствора с обсадной колонной Изобретение относится к области бурения скважин, в частности к способам крепления и цементирования скважин с поглощающими пластами,Известен способ цементирования скважин, включающий подачу цементного раствора в заколонное пространство. последующую закачку через обсадную колонну бурового раствора с давлением на глубине поглощающего пласта равным разнице гидростатических давлений столбов цементного раствора в заколонном пространстве и бурового раствора в обсадной колонне, причем закачку бурового раствора осуществляют втечение времени до твердения цементного раствора 1),и уменьшения поглощений цементного раствора при снижении энергетических и материальных затрат. Сущность изобретения: способ включает приготовление цементного раствора с добавками наполнителя из магнитоактивного материала. В качестве та. кого наполнителя применяют полые. керамические микросферы золы-унос тепловых электростанций. Содержание в нем магнитоактивных соединений составляет не менее 8,5 мас.,ь. Их обогащают магнитной сепарацией до содержания магнитоактивного соединения не более 60 мас В таком виде их добавляют в цементный раствор в количестве 15 - 45 мас,0 цементный раствор подают в заколонное пространство скважины, В заколонном пространстве на цементный раствор воздействуют магнитным полем при напряженности 8000 - 12000 А/м.2 ил. Недостатком данно необходимость подачи чества.бурового раство ния цементного рас насосов высокой произ личивает расход энерги Наиболее близким по техническэй сущности и достигаемому эффекту к заявляемому является способ цементирования скважины путем введения в заколонное пространство цементного раствора, содержащего порошкообразный магнетит, а на обсадную колонну перед ее спуском устанавливают против интервала поглощающего пласта постоянные магниты для получения магнитного поля с нарастающейсверху вниз напряженностью 20000-40000А/м Р 3Недостатком данного способа являетсято, что при введении в цементный растворпорошкообразного магнетита увеличивается плотность цементного раствора,Плотность магнетита Бакальского месторождения составляет 3,1 г/см, Повышениезплотности цементного раствора в условияхпоглощающего пласта затрудняет цементирование за счет создания высокого гидростатического давления столба цементногораствора в заколонном пространстве.Для создания достаточного схватывания раствора прочного цементного камняна уровне поглощающего пласта в предлагаемом способе необходимо использоватьмощные постоянные магниты, которые располагают по всей длине обсадной колонныпротив поглощающего пласта. Размещениетакого количества дорогостоящих магнитовна значительной длине повышает стоимостьцементирования скважины. Все выше названные причины снижают эффективностьцементирования скважины известным способом.Целью изобретения является устранение указанных недостатков, а именно - повышение эффективности цементированияза счет усиления сцепления цементногораствора с обсадной колонной и уменьшения поглощений цементного раствора приснижении энергетических и материальныхзатрат.Поставленная цель достигается тем, чтов известном способе цементирования обсадных колонн в скважинах путем приготовления цементного раствора с добавкойнаполнителя из магнитоактивного материала, подачу в заколонное пространство цементного раствора и воздействиемагнитным полем на цементный раствор втечение времени его твердения, согласноизобретению, в качестве наполнителя применяют полые керамические микросферызолы - унос тепловых электростанций с содержанием магнитоактивнцх соединенийне менее 8,5 мас,которые обогащаютмагнитной сепарацией до содержания неболее 60 мас. и добавляют в цементныйраствор в количестве 15-45 мас,7 ь, и воздействие магнитным полем на цементныйраствор в заколонном пространстве осуществляют при напряженности 8000-12000А/м,Микросферы выделенные из золы-уносЧелябинской ТЭЦимеют следующий химсостав и физические параметры, ,4;902 54,8-56,9А 20 з 24,7-26,01/10 от диаметра Ре 2 Оз 2,4-2,9ГеО 3,6 - 3,8Ыа 2 О 1,1 - 1,4К 20 2 5 2 95 СаО 31 - 32М 90 1,6-1,8Истинная плотность 0,6 - 0,7 гсмНасыпная плотность 0,4 г/смДиаметр частиц 5 в 4 мкм 10 Толщина стенкимаксимальнаяГидростатическоедавления при 50%-номразрушении 100-150 кг/см 2 15 Твердость по Мосу 5-6Коэффициент теплопроводности О 08 вт/м СТемпература плавления 1300 СПредлагаемое техническое решение со ответствует критерию "новизна" т,к, имеетотличительные от прототипа признаки. Дляуяснения соответствия критерию ущественнце отличия" был проведен поиск решений, содержащих указанные отличительные 25 признаки.В результате поиска обнаружен ряд таких решений (Патент США ММ 3804058.3782985).Иэ этих источников известно исполь зование полых керамичсских микросферзолы-унос в качестве наполнителя для легковесного цемента,В этих решениях микросферы проявляют два свойства, а именно снижение веса, а 35 также обеспечение теплоизоляции для геотермальных скважин. В предлагаемом решении дополнительно к этим свойстваммикросферы придают дополнительноесвойство, заключающееся в проявлении по вышенных магнитных свойств за счет предварительной магнитной сепарации, чтопозволяет проводит заданный режим твердения цемента.На фиг.1 дана схема цементирования 45. скважины до закачки цементного раствора;на фиг,2 - то же, в процессе закачки цементного раствора.Способ осуществляется следующим образом, В скважину 1 глубиной 3100 м опу скают обсадную колонну 2, после чегопроизводят цементирование по прямой схеме, через внутреннее сечение обсадной колонны 2, заполняя затрубное пространствоцементным раствором 3 от забоя дэ подо швы поглощающего пласта 4. Затем с устьяскважины в заколонное пространство закачивают буферную жидкость, вытесняя буровой раствор в поглощающий пласт, Вслед забуферной жидкостью в заколонное пространство закачивают порцию цементного1770549 сть , г/ 1,3 раствора 4, содер,ащего портландцемент вколичестве 60 мас,% и 40, полых керамических микросфер, выделенных из золыунос ТЗЦ плотность цементного раствора1250 кг/м), Микросферы предварительно 5подвергнчты магнитной сепарации с цельювыделения микросфер с повышенным содержанием "г;агнетита" бО. Одновременно с закачкой цементного раствора вовнутренн,ою полость обсадной колонны на 10глубине расположения кровли поглощающего пласта на кабеле 6 спускают,ольцевые электромагниты 7, которые создаетма нитное поле в затрубном пространстве снапряженностью 10000 А/м, При постепенном движен ли столба цементного рас: ворав .из поч лей; твием магнитного поля цементны л раствор застывает, что приводлт кзаг ирани а каналов движения столба цементноо раствора, Застывание и запирание аналое происходит при относительнонизкой напряженности магнитного поля,что обусловлено пониженным гидростатическим давлением столов цементного раствора из-за его пониженной плотности, 25После полного застывания цементного раствора в затрубном пространстве, иэ обсадной колонны удаляются электромагниты и вонечнсм итоге обеспечивается выполнение основной задачи - удержание всего 30столба цементнсго раствора над кровлейпоглощающего пласта, путем предотвращения проникновения в поглощающий пласт.Сравнительные технико-экономическиепараметры прецлагаемого способа и известных представлены в таблице,Аналлз данных таблицы показывает,что при содержании магнитоактивных частиц менее 8,50, снижается прочность цементного камня. Обогащение микросфер 40свыше содержания 60% экономически неэффективно ввиду больших энергетических затрат.Таким образом, использование предлагаемого способа позволяет отказаться от установки на обсадной колоне постоянных магнитов и снизить себестоимость цементирования на 2000 руб, Кроме того, эа счет магнитного взаимодействия увеличивается сила сцепления поверхности обсадной колонны и полых микросфер с магнитом, что позволяет снизить перетечки между пластами, которая может быть нарушена после перфорации обсадной колонны. формула изобретения Способ цементирования обсадных колонн в скважинах путем приготовления цемен.гногс раствора с добавками наполнителя из магнитоактивного материала, подачу в заколонное пространство цементного раствора и воздействие магнитным полем на цементный раствор в течение времени его твердения, о т л и ч а ю щ и й - с я тем, что, с целью повышения эффективности цементирования за счет усиления сцепления цементного раствора с обсадной колонной и уменьшения поглощений цементного раствора при снижении энергетических и материальных затрат, в качестве наполнителя применяют полые керамические микросферы эолы-унос тепловых электростанций с содержанием магнитоактивных соединечий не менее 8,5 мас., которые обогащают магнитной сепарацией до содержания магнитоактивного соединения не более 60 мас.,4 и добавляют в цементный раствор в количестве 15-45 мас.оь, а воздействие магнитным полем на цементный раствор в эаколонном пространстве осуществляют при напряженности 8000-12000 А/м.1770549 Заказ 3722 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открыти113035, Москва, Ж. Раушская наб 45 ГКНТ ССС Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 10 Составитель Г,ЯкунинРедактор Е.Полионова Техред М,Моргентал Корректор Н.Ревская