Способ цементирования скважин

 

СПОСОБ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ СКВАЖИН , включающий приготовление битумно-минеральной тампонажной композиции путем смещения твердообразного тонкодисперсного битумно-минерального компонента с жидкос1 ью или газом, инертным по отношению к нему , транспортирование ее в скважину и обращение там в монолитное твердообразное состояние при воздействии температуры, отличающкйс я тем, что, с целью повышения качества цементирования обсгщных колонн, обращение в монолитное хвердообразное срстоние производят пу-. тем выдержки битумно-минеральной тампонажной композиции за колонной в течение времени, необходимого для се диментацион ного уп лот нения битум- . но-минерального компонента, после- § дующего его нагревания до температу (Л ры плавления, повторной выдержки при этой температуре до сплавления частиц компонента и охлаждейия его до температуры пласта.

СОЮЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Ц5В E 21 B 33/13

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕ М 306РЕТЕНН ОТНРЫТИ (21 ) 3459067/22-03 (22) 12.03.82 (46) 15.02.84. Бюл. В 6 (72) A.Â.Черненко, Л.Г.Левентюк и О.Н.Обозин (71 ) Всесоюзный научно-исследовательский институт по креплению скважин и буровым растворам (53) 622.245.(088.8) (56) 1. Рафиенко И.И. Эффективные методы ликвидации поглощений промы- . вочной жидкости при бурении. И., 1967, с. 145.

2. Крылов В.И. и др. Предупреждение и ликвидация поглощения промывочной жидкости в скважине при повышении забойных температур и аномально высоких пластовых давлениях.

THTO. Y:., 1972, с. 89-92 (прототип). (54)(57)СПОСОБ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ СКВАЖИН, включающий приготовление битумно-минеральной тампонажной комI

„„SU„„1073434 А позиции путем смещения твердообразного тонкодисперсного битумно-минерального компонента с жидкостью или газом, инертным по отношению к нему, транспортирование ее в скважину и обращение там в монолитное твердообразное состояние при воздействии температуры, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения качества цементирования обсадных колонн, обращение в монолитное ввердообразное состоние производят пу-. тем выдержки битумно-минеральной тампонажной композиции за колонной в течение времени, необходимого для седиментационного уплотнения битумно-минерального компонента, после- Я дующего его нагревания до температуры плавления, повторной выдержки при этой температуре до сплавления частиц компонента и охлаждейия его до температуры пласта.

1073434

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к нефтегазодобывающей, и может быть использовано при креплении скважин.

Известен способ цементирования, заключающийся в доставке битумноминеральной композиции в разогретом виде в специальных терморегулирующих контейнерах, спускаемых на трубах. Вытеснение осуществляется буровым раствором, отверждение спонтанное вследствие охлаждения E1 >, Однако этот способ может быть .использован только по прямому наз начению, в случае поглощения для задавливания битумно-минеральной композиции или, битума в трещины пласта

Для крепления и изоляции заколонного пространства эта методика непригодна, так как применяется при небольших глубинах (до 100 з;. ), поэтому, что затрачивается много времени

° на спускоподъемные операции, и, с другой стороны, строго регламентиро-. ван объем доставляемого тампонажного материала (порядка 30000 см ). з

НаибоЛее близким к изобретению техническим решением является способ цементирования скважин тампонажной композиции. включающий приготовление битумно-минеральной композиции путем смешения твердообразного тонкодисперсного битумно-минерального компонента с жидкостью или газом, инертным по отношению к нему, транспортирование ее в скважину и обращение там в монолитное твердообразное состояние при воздействии температуры(Г2

Этот способ также может быть использован только по прямому назначению: для закупоривания естественных или искусственных трещин в проницаемом пласте. Для цементирования обсадных колонн битумно-минеральной тампонажной композицией (БМТК 1 этот . метод непригоден. Кроме того, обра- . звание монолитного непроницаемого состояния (непроницаемого слоя) пре дусмотрено прежде всего под механическим воздействием пластового (гор ного ) давления при смыкании тре1;ин в породе, в результате снижения давления жидкости в них. Это фактор в силу специфики условий реализации не может быть использован для цемен.тирования обсадных колонн, так как цементирующее вещество в последнем случае находится в несмыкающемся при снижении давления жидкости заколонном пространстве скважины.

Подчиненным фактором является температура среды, котор д ая должна облегчать деформируемость частиц твердой смолы. Однако максимальная температура а среды (от пласта или от искусств твенного источника) ограничиплавлевается з начением ниже точки пл ния используемой смолы. Причем, реализация способа строго ограничивается этим параметром, несоблюдение которого делает этот способ неэффективным для достижения основной цели — закупоривания проницаемого пласта. При повышении температуры до точки плавления резко возрастает подвижность (текучесть) смол, снижается вязкссть и уменьшается соп10 ротивление перепаду давления из скважины в пласт (в данном случае).

Исключаются таким образом условия образования ыепроницаемого слоя, закупоривающего трещины в горной по15 роде: разжиженная смола беспрепятственно уходит в глубь пласта, поглощается им, оказываясь при этом неспособной воспринять механическое воздействие пород при смыкании треур щин.

Цель изобретения — повышение качества цементирования.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу цементирования скважин, включающему приготовление битумно-минеральной тампонаж» ной композиции путем смешения твер дообразного тонкодисперсного битумно-минерального компонента с жид30 костью или газом, инертным по отношению к нему, транспортирование ее в скважину и обращение там в монолитное твердообразное состояние при воздействии температуры, обращение в монолитное твердообразное состояние производят путем выдер-ки битумно-минеральной тампонажной композиции за колонной в течение времени, необходимого для седиментационного уплотнения битумно-мине40 рального компонента, последующего его нагревания до температуры плавления, повторной выдержки при этой температуре до сплавления частиц компонента и охлаждения его до тем45 пературы пласта.

Для обращения порошка в монолит можно, например, использовать спекание путем прогрева до температуры, превышающей температуру размягчения, 5р становкой СУЭПС-1200 с глубинным

У электронагревателем (ТЭН): тип а

Н)4М 77, 85/21, предназначенным для работы в скважинах с диаметром конны 141 мм и более. Наружный диаметр электронагревателя 112, дл мм ина 3700 мм, Масса 60 кг, мощность

25 кВт.

Обращение БМТК в монолитное твердообразное состояние производят нагреванием до температуры плавления. Без необходимой выдержки при лонном температуре плавления в заколо пространстве EYiTK монолит с параметрами цементного камня (ГОСТ 1581-78) че образует.

1073434

Составитель Е.Молчанова

Техред О.Неце Корректор Г. Решетник

Редактор М.Товтин

Тираж 564 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Эаказ 288/31

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Битумно-минеральная композиция представляет собой порошкообраэный материал, полученный-путем гранулирования непосредственно из расплава, минуя охлаждение. При этом в расплавленный битум вводятся минеральные добавки и ПАВ и после перемешивания до однородной массы, последнюк обращают в твердое порошкообразное состояние.

Монолитизацию битумно-.минераль- 10 ной композиции можно осуществить также СВЧ (сверхвысокими частотами) так как они способны переносить энергию, но в настоящий момент в скважине это пока неосуществимо. 15

Пример. Следует зацементировать колонну на высоту. 1000 м от башмака (диаметр колонны 168 мм, скважины 270 мм ). Температура на забое 60 С, тогда прогрев осущест- 20 вляется до 100 С (удельная теплоемкость битума при этой температуре 1880 Дж/кг.К ). Битумно-минеральную композицию в виде смеси порошка и носителя доставляют в интервал цементирования в эаколонное пространство скважины стандартным оборудованием для цементажа. Это обеспечивает полное вытеснение промывочной жидкости из затрубного пространства, а следовательно и надежность крепи и изоляцию, и использование гидропневмотранспорта позволяет закачивать любые, требуемые объемы тампонажного материала.

Снимается ограничение на количест-35 во минерального наполнителя к битуму ° Кроме того, суспензия не может спонтанно обращаться в монолит, а только в случае искусственного воздействия, в отличие от расплава, 40 и поэтому время на операцию транспортировки и начало операции монолитизации не регламентируется. Операцию.монолитизации начинают сразу же после доставки тампонажного материала в скважину и спуска электронагревателя (ТЭН) типа НММ 77,85/71 на троссе до башмака. Время, необходимое на сидиментацию порошка, сопоставимо со временем переоборудования устья и спуска обогревателя. Прогрев необходимо осуществлять снизу вверх со скоростью, для данного случая, 34,4 м/ч. Скорость подъема обогревателя должна обеспечить прог-. рев определенного объема тампонажного материала, в целях улучшения монолитизации. Полное время операции составит 29 ч. Остывание верхней порции свеси не дальше подъема нагревателя. В случае необходимости разогрева и отверждение могут повторяться неоднократно.

Таким образом, способ цементирования скважин позволяет испольэо .ать тампонажный материал битумноминеральной композиции для серийного цементирования скважин с обеспечением надежной крепи и изоляции пластов.

Используемый тампонажный материал имеет углеводородную основу, что способствует предотвращению снижения естественной проницаемости пласта. Прочность композиции определя- . ется количеством минерального наполнителя и возрастает с его увеличением, кроме того, материал не разрушается под действием агрессивных сред. Поэтому может применяться для цементирования в условиях рапы и сероводородной агрессии, обеспечивая надежную изоляцию пластов, тогда как разработка химически стойких вяжущих материалов для таких агрессивных компонентов, как сероводород, представляет большие трудности, в настоящее время такие материалы в серийном цементировании не применяются.