Способ цементирования обсадных колонн в скважинах

 

Изобретение относится к бурению скважин и позволяет повысить качество цементирования в интервалах проницаемых пород за счет возможности уплотнения фильтра1р€онной корки бурового раствора (БР), образующейся на стенках скважины. Способ включает закачку в скважину последовательно буферной жидкости (БЖ), тампонажного раствора с вытеснением ими БР из скважины. В качестве БЖ используют жидкость, не фильтрующуюся через корку БР, или дисперсную жидкость с коэффициентом проницаемости ее фильтрационной корки, меньшим чем у БР. Против интервала проницаемых пород циркуляцию БЖ прекращают и вьщерживают ее до стабилизации показателей уплотнения фильтрационной корки БР. 3 табл. (Л со 00 QO ;о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) (5)) 4 Е 21 В 33/13

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,, К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3872459/22-03 (22) 29.03.85 (46) 30.10.87.. Бюл. В 40 (71) Украинский научно-исследовательский институт природных газов (72) В.С. Котельников и В.Г, Филь (53) 622.245.42 (088.8) (56) Булатов А.М. Справочник по креплению нефтяных и газовых скважин.

M. Недра, 1981, с. 220-222.

Там же, с. 222-223. (54) СПОСОБ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ ОБСАДНЫХ

КОЛОНН В СКВАЖИНАХ (57) Изобретение относится к бурению скважин и позволяет повысить качество цементирования в интервалах проницаемых пород за счет возможности уплотнения фильтрационной корки бурового раствора (БР), образующейся на стенках скважины. Способ включает закачку в скважину последовательно буферной жидкости (БЖ), тампонажного раствора с вытеснением ими БР из скважины. В качестве БЖ используют жидкость, не фильтрующуюся через корку БР, или дисперсную жидкость с коэффициентом проницаемости ее фильтрационной корки, меньшим чем у БР.

Против интервала проницаемых пород циркуляцию БЖ прекращают и выдерживают ее до стабилизации показателей уплотнения фильтрационной корки БР.

3 табл.

1348499

Изобретение относится к бурению ск13, Iжин, L3 чгlс I ности к спОсоб ам их цемент((роваш(я.

Цель изобретения — повыше!в(с качества ((еме!(т!!рования обслдгн гх колонн в интерва:(ах проницаемь(х пород зл счет возможности уплотнения фильтрлционной корки бурового раствора, образующейся на стенках скважины.

Способ осуществляют следующим 10

Образом.

В скважину закачивлют последовательно буферную жидкость и тампонажный раствор с вытеснением ими бурового раствора из скважины.

В качестве буферной жидкости используют ж! Iдкость, нефильтру! >щуIocfl через корку бурового раствора, и(!и цисперсную жидкость с коэффициентом г(роницае foeòè ее фи:(ь (рлционно((!(орш(,2О (ll Ь Ilf. (Ко 3(1>(>>1!1((1«!1; (О i 1:, 1! > .! (! (! Pl) !1! 1(II li()i l КО () Кll >J !) :><> l i i ji,! i,() р! . (:ри >то:1 !>р ) !(г! !(н гсj)L!ci l,l 1(< (шl :1« 1ü!:.; 1(орОД буферl(уlо .+! Iцко(. l ("!J(ер, „!в;Iь)3 ((() < т;1(1!!л. I i!л > L:Il((О!i;1 >л т«.!".! l уплотн«нил <1(!(3(ьтрлц!(о!, ной корк!(буро— вого рлстворл.

Pi, л)п!заш(! i . < ех (1.1 > ь«!(ш " ll()il lllлкО 13 В с к !>;(ж(i не () 6< с 1(< ! I в (i.;> (, f1 111Р(1 — 3О мер, путei»ij) ni.iio 3»j)o!l;3!(»)(релльных показателен в усп< )н(; ."; «..E(,«!:i,ili на

ОСНОВЕ ПрЕд((арптсПЬ(Н!1 .(так,.«н; рЛЛ— пельш их !Iclбораторных исспецс>в!11! >ill, Длн э i г() ЦО !!РовеДеIII(sl II< (l«н г !Ровоч35 ных рл пот в скважине Осу(, L«c l впяют выбор C ó|>åpII )й жидкост (. Огб!(р ll(JT из скг>л>(<((!!(1, I :(«ппл!В(ру(<)т цемеll (!(ро( ные работы, пробу бурового рлстворл, и в камере измерительного прибора, например водоотдат I(I(c(I, поц перепадом давлеш(я известным методом формируют фильтрационную корку бурового раствора. Выливают из прибора остаток бурового раствора (если он есть) 45 и известными методлми опрсцепяь"i 11!Iii толщину, или обьем фильтрлционной корки или определяют плотность корки, или коэффициент проницаемости. Затем в камеру прибора поверх корки бурово- 5О го раствора заливают исследуемую буферную жидкость и под пере!(лцом;(лв.I« ния известным способом осущ«с"(в.!яют ее фильтрлц!(ю через корку буровог о рлст(зора. Пос: г >(",) <-с га((3(б)у(1>ер(!О!(5

C !i(i,!) ( () i ii<((!1!!!1! (1 ) ((> (, 1

), ) < » l l i l I ((>, l (, | (; (! (, l ",; l !;i, (i (l 1 коэффициент проницаемости корки уменьшились или увеличилась ее плотность, это означает, что буферная жидкость

fI< фильтруется через корку бурового раствора ипи образует га корке раствора фильтрлционну!) корку, коэффициент прош3плем<зсти которой меньше коэффициента проницаемости корки бурового раствора. Описанным методом исследуют несколько составов буферных жидкоСтей и выбирают ту из них, которая оказывает наибольшее угьлотняющее действие на корку бурового раствора или при равном уплотняющем действии наиболее экономична и в наибольшей степени удовлетворяет другим требованиям буферной жидкост(1. После определения сосгава буферной жидкости осуществляют цементирование по описанной техНОЗОГИИ

В табл. 1 приведены плрлметры трех аидов буровых растворов, для которых проведены лабораторные исследования с ц;пью выбора буферной жидкости согплс!ВО способа. 1!робы буровых растворов отбирались с бурящихся скважин.

В табл. 2 приведены параметры фильTp((1LI1<) IIIII,Ix корок буровых растворов до li IlocJI< возде !c TIJII)(на них буферной жидко«тью. Там же приведены состав(,! буфсрных жидкостей. !

> таб.i. 3 пр((ведены результаты филь(рации цементного раствора через ynJIo гненные и неуплотненные корки буроf3!Ix растворов

Г1роведенные исследования позволил!(сделать следующие выводы.

2Z-ный водный раствор КССБ фильтровался через глинистые корки растворов % 1 и 2 без образования полимерной пленки. Уплотнение глинистых корок в этих случаях не происходило.

11ри фильтрации через глинистую корку раствора Ф 3 данной буферной жидкости поверх корки образовалась полимерная пленка. Однако проницаемость полимерной пленки бь(ла меньше проницаемости корки раствора - 3 о чем свидетельствует увеличение коэффициента проницаемости корки после воздействия буферной жидкостью, а также уменьшение ее средней плотности.

При фильтрации 57.-ного водного раствора КССБ для всех трех раствоpo(J cI3cp KopI го раствора

<>бр;1 зовывлллсь ((о>шмернля пленка. (,ОРКИ растВОрОВ (г 1 И 2 ПОд дЕйСтВИ«и полимерной пленки уплотнились, о

13 i84 39 чем свидетельствует уменьшение коэффициента проницаемости корок после воздействия полимерной жидкостью.

Уплотнения корки бурового раствора

Ф 3 не произошло, что говорит о мень5 шей проницаемости полимерной корки по сравнению с проницаемостью корки раствора Ф 3 до ее уплотнения.

2 и 57-ные водные растворы КМЦ при 10 фильтрации во всех случаях образовывали полимерные фильтрационные пленки сверху корок трех буровых растворов.

Корки буровых растворов во всех случаях уплотнились — увеличилась их 15 плотность, уменьшился коэффициент проницаемости.

Наименьшей проницаемостью обладают полимерные корки водного раствора

КМЦ при введении в него полиэтилено20 вой или резиновой крошки. При ноздей— ствии этими жидкостями произошло наибольшее уплотнение корок буровых растворов.

При фильтрации цементного раствора 25 через глинистые корки наименьшая водоотдача получена при фильтрации через корки, предварительно уплотненные 27-ным водным раствором КМЦ с добавлением полиэтиленовой или резино- дб вой крошки, а наибольшая — при фильтрации через неуплотненные корки (табл. 3). Частичная деструкция скелета фильтрационных корок, которая имела место при фильтрации через них

35 фильтрата цементного раствора (о чем свидетельствует увеличение коэффициента проницаемости корок, а также результаты визуального осмотра), и наибольшей степени отмечалась для неуплотненных корок и в наименьшей степени — для наиболее уплотненных корок.

Проницаемость фильтрационной корки цементного раствора во всех случаях превьппала проницаемость фильтрационных корок бурового раствора и буферных жидкостей.

Конкретный пример реализации способа.

Техническая колонна спущена на глубину 1400 м с целью перекрытия высокопродуктивных проницаемых газоносных горизонтов, залегающих в интервале

1200-1350 м. Выше глубины 1200 м разрез необсаженной части скважины представлен устойчивыми непроницаемыми породами. Параметры бурового раствора приведены в табл. 1. Требуется провести цементировочные работы с качественной изоляцией продуктивных горизонтов. При бурении используют p3clвор К - 2.

В табл. 2 приведены результаты лабораторных исследований по выбору буферной жидкости для раствора Ф 2, пробы которого были отобраны со сква— жилы. Из 5 исследуемых буферных жидкостей лишь 2Е-ный водный раствор

КССБ не уплотняет корку бурового раствора Р 2 — толщина корки и ее плот— ность после фильтрации через нее буферной жидкости не изменяется. Осталь— ные 4 состава буферных жидкостей при фильтрации через глинистую корку образуют сверху полимерную тонкую корку с меньшим, чем у корки буровс.го раствора коэффициентом проницаемости.

Следствием этого является уменьшение толщины, объема, коэффициента проницаемости, увеличение плотности корки после фильтрации через нее буферной жидкости. Наибольшее уплотняющее действие на глинистую корку раствора

Р 2 оказывают 2Z-ный водный раствор

КМЦ- 600, а также указанный раствор с добавлением 57. по весу полиэтиленовой или резиновой крошки. Из — за дефицита полиэтиленовой и резиновой крошки на момент цементирования в качестве буферной жидкости выбирают

2Z-ный водный раствор КМЦ-600.

Известными методами определяют объем буферной жидкости из расчета заполнения затрубного пространства в интервале 1200-1400 м. Расчетньп объем жидкости закачивают в скважину и продавливают в интервал 1200 †14 м.

Циркуляцию прекращают и выдерживают буферную жидкость в указанном интервале в течение 3-4 ч. Для наибольшего уплотнения глинистой корки на стенках скважины и для ускорения процесса уплотнения создают в скважине избыточное давление. После этого в трубы эакачивают расчетный объем новой порции буферной жидкости, расчетный объем цементного раствора, процавочной жидкости и по известной технологии продавливают цементный раствор в заколонное пространство в интервал цементирования.

Формула и з о б р е т е н и я

Способ цементирования обсадных колонн в скважинах, включающий за1348499 эуют жидкость, нефильтрующуюся через корку бурового раствора, или дисперсную жидкость с коэффициентом проница5 емости ее фильтрационной корки меньУ шим коэффициента проницаемости фильтрационной корки бурового раствора, причем против интервала проницаемых пород буферную жидкость выдерживают до уплотнения фильтрационной корки бурового раствора.

Таблица 1

Водоот- СтабильС11С за

1 и 10мин, Па

Условная вязкость1

Плотность, кг/м

Раствор, У ность за

24 ч, 7. дача по

ВМ-6 за

30 мин, см3

1,4/3,1 29

100

1120

0,8/1,3

2,4/3,9

1170

100

1160

Таблица

Примечачания

Параметры глинистой корки до уплотнения

kiljl fio сть qtë. п1 if< ifия

К вЂ” т

Пло тТолщиВремя уплотпения

ПлотК-т проницаеТолность кг/м

103 на, -э мх10 проницаемосщи на, мх10 ность

/„з

1 03 ти, D 1 0 мости

D ° 10

Раствор Nt- 1

10, 2 1, 29 8, 57 Водный раствор 27. КССБ

7,35 Полимерная плен4 10 2 1 31 ка сверху корки отсутствует

6, 93 Сверху корки образовалась по4 9 7 1 43 лимерная пленка

Водный раствор 5Z КМЦ качку в скважину буферной жидкости, тампонажного раствора с вытеснением ими бурового раствора из скважины, отличающийся тем, что, с целью повышения качества цементирования в интервалах проницаемых пород эа счет возможности уплотнения фильтрационной корки бурового раствора, образующейся на стенках скважины, в качестве буферной жидкости испольВодный раствор 57 КССБ

Водный раствор 27 1Л!Ц

Параметры глинистой корки после уплотне.ния

4 8,5 1,61 2,35 То Же

4 7,9 1,69 1,95

1348499

Продолжение табл. 2

Жидкость уплотнения

Параметры глинистой корки после уплотнения

Примечачания

К-т

Время упПлот- К-т

Толдина, мх10 лотнения ти, D10

10,2 1,29 8,57

4 7 6 1 81 1 08

4 7,6 1,84 1,12

10 2 1 29 8 57

Раствор ф

11,3 1,36 6,30 Водный раствор 27 КССБ

4 11,3 1,37

6,02 Полимерная пленка отсутствует

4 11,1 1,43

Водный раствор 57 КССБ

5,04 Сверху кор" ки образовалась полимерная пленка

Водный раствор 27 КМЦ 4 10,1 1,51 2,14

То же

9,8 1,67 1,43

9,9 1,69 1,58

9,4 1 25 5 83 Водный раствор 27. КССБ 4 11 2 1,24 6,49

Водный раствор 57 КССБ 4

12,5 1,22 7,01

9,3 1,53 2,43

Водный раствор 27 КМЦ 4

8,3 1,62 0,99

9,4 1,25 5,83 лимерная пленка

9,0 1,63 1,09

То же

Параметры глинистой корки до уплотнения ность проникг/м цае10 мости

D 10

Водный раствор 27 КМЦ с добавлением 57. по весу полиэтиленовой крошки

Водный раствор 27 КМЦ с добавлением 57.по весу резиновой крошки

Водный раствор 27. КМЦ с 4 добавлением 57. по весу полиэтиленовой крошки

Водный раствор 27. КИЦ с 4 добавлением по 5Х весу .—

1 резиновой крошки

Раствор Ф 3

Водный раствор 27 КМЦ с 4 добавлением 57. по весу полиэтиленовой крошки

Водный раствор 27 КИЦ с 4 добавлением 5Х по весу резиновой крошки

Толщина 1 мх!0 ность ,г/мэ !

03 проницаемосСверху корки образовалась по1348499

ТаблицаЗ

Параметры корки после фильтроации цеПараметры корки до фильтрования цементного растТип корки ментного раствора вора

К-т

Объем отфильВремя фильтВодоотдаК-т

Пло тТолпроницаемосность, г/смз щи««а, мм тровавшейся ча эа рации цементного жидкости, см ти, D 10 раствора, ч корки, см

Корка раствора Ф 1

3 13,0 >18,0

10 2 1,29 857 7 0

Корка раствора Ф 1, уплотненная 27.-ным водным раствором 10,3 1,31 6,92 5,5

КССБ

3 10 О )1384

9,4 1,49 5,32 4,5

3 8 О )1015

8,0 1,76 1,34 1,5

3 45 >486

7 4 1 89 О 74 О 9

3 1,5 >1,56 !

7 5 1 93 0 69 0 8

11,3 1,36 6,3 4,3

Корка раствора У 2

Корка раствора Ф 2, уплотнен««ая 57.-нь«м вод««««м раствором

КССБ 10,9 1,47 4,44 3,5

9,0 )13,23

1G,5 1,59 2,93 2,4

7,5 )10,61

Корка раствора У 1, уплотненная 57.-ным раствором КССБ

Корка раствора N - 1, уплотненная 5Х-ным водным раствором

К1 1Ц

Корка раствора Ф 1, уплотнен««пн 27.-ным водным раствором

КМЦ с добавлением 5/. по весу целофановой крошки

Корка раствора 11 1, уплотненная 27-ным водным раствором

К«1Ц с добавлением 57. по весу реэиновой крошки

Корка раствора N - 2, уплотненная 2Х.-ным водным раствором

КССБ

Корка рас гвор;« -, уплотнен««ия 27; — ным водным раствором

,11Ц прони цаемости

D 10 последниеЗч формирования (уплотнения) 3 1,5 )1,52

3 11,0 >16 78

1348499

Продолжение табл. 3

Параметры корки до фильтрования цементного растПараметры корки после фильтроации цементного раствора

Тип корки вора

К-т

Пло тК-т

ТолВодоВремя Объем фильт- отфильпрощина, мм ность, r/C 3 отдача sa прони цаемости

D 10 ницаемосрации цементного тровавшейся жидкости, см3 ти» 6

D10 раствора, ч

9 1 1,75 1,12 1 0

2,5 >3,1

325>31

3 9 5 >12»0

9,1 1,76 1,15 1,0

94 1,25 583 49

Корка раствора 3

Корка раствора Р 3, уплотненная 27-ным водным раствором

КССБ 12,8 1,21 7,21 4,4

3 9,0 >15,56

Корка раствора Ф 2, уплотненная 57-ным водным раствором

КССБ 13,2 1,20 7,81 5,1

3 8 5 >15»15

8,9 1,59 1,91 2,4

3 5 0 >4 75

8 7 1 69 0 86 0 85

3 1,5 >1»77

8,6 1,69 0,89 0,92

3 1 5 )! 73

ВНИИПИ Заказ 5174/32 Тираж 532 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Корка раствора У 2, уплотненная 2i,.-ным водным раствором

КМЦ с добавлением 57 по весу полиэтиленовой крошки

Корка раствора 1»- 2, уплотненная 27.-ныл» водным раствором

КИЦ с добавлением 57. по весу резиновой крошки

Корка раствора Ф 3, уплотненная 27-ным водным раствором

КИЦ

Корка раствора М 3, уплотненная 27-ным водным раствором

КМЦ с добавлением 57. по весу полиэтиленовой крошки

Корка раствора Р 3, уплотненная 27-ным водным раствором

КМЦ с добавлением 57. по несу резиновой крошки последние 3ч формирования (уплотнения) корки, » Ì3