Способ цементирования скважин

 

Изобретение относится к строительству сквалсин, а именно к способам цементирования обсадных колонн, и позволяет повысить надежность цементирования за счет снижения вероятности гидроразрывапород. Закачивают в скважину тампонажный раствор, содержащий цемент и воду, совме.стно с гидрофобизированной алнялиниевой пудрой при температуре, предотвращающей гидроразрыв пород от их охлаждения . Количество алюминиевой пудры составляет от 0,05 до 0,5% от массы цемента. Введение алюминиевой пудры приводит к повышению т-ры тампонажного раствора за счет реакции алюминия с гидроокисью кальций. Наличие гидрофобной пленки приводит к задержке реакции во времени. Это позволяет доставить цементньй раствор с алюминиевой пудрой в нижнюю часть скважины с определенной заранее з.аданной т-рой, предотвращающей недопустимое охлаждение пород, склонных к гидроразрыву . При взаимодействии алкл иние- § вой пудры с цементным раствором ввделяется водород, что ведет к облегче- f) нию раствора. Введение алк шниевой пудры предотвращает также преждевременное загустевание цементного раствора . 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ, РЕСПУБЛИК

SU „„1434080

А1 (я) 4 Е 21 В 33/13

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4157285/22-03 . (22) 20. 10. 86 (46) 30.10.88. Бюл. У 40 (71) Сибирский научно-исследовательский институт нефтяной промышленности (72) А.В.Колотов и B..П.Борцов (53) 622.245.42 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1090849, кл. E 21 В 33/138, 1983.

Авторское свидетельство СССР

Н 1063983, кл. E 21 В 33/13, 1982 ° (54) СПОСОБ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ СКВАЖИН (57) Изобретение относится к строительству скважин, а именно к способам цементйрования обсадных колонн, и позволяет повысить надежность цементирования эа счет снижения вероятности гидроразрыва пород. Закачивают в скважину тампонажный раствор, содержащий цемент и воду, совместно с гидрофобизированной алюминиевой пудрой при температуре, предотвращающей гидроразрыв пород от их охлаждения. Количество алюминиевой пудры составляет от 0,05 до 0,5Х от массы цемента. Введение алюминиевой пудры приводит к повышению т-ры тампонажного раствора за счет реакции алюминия с гидроокисью кальциИ. Наличие гидрофобной пленки приводит к задержке реакции во времени. Это позволяет доставить цементный раствор с алюминиевой пудрой в нижнюю часть скважины с определенной заранее заданной т-рой, предотвращающей недопустимое охлаждение пород, склонных к гидроразрыву. При взаимодействии алюминие- g вой пудры с цементным раствором выделяется водород, что ведет к облегчению раствора. Введение алюминиевой пудры предотвращает также преждевременное загустевание цементного раствора. 1 табл.

1434080

Изобретение относится к строительству скважин, а именно к способам цементирования обсадных колонн.

Цель изобретения - повьппение надежности цементирования за счет сни5 жения вероятности гидроразрыва пород.

Цементирование скважин производят следующим образом.

Закачивают в скважину тампонажный раствор, включающий цемент и воду, совместно с гидрофобизированной алюминиевой пудрой и осуществляют доставку тампонажного раствора при температуре, предотвращающей охлаждение о интервала пород более чем на 16,3 С, обеспечивая подогрев эа счет экзотермической реакции. Количество алюминиевой пудры составляет 0,05-0,5Х от массы цемента. 20

Введение гидрофобизированной алюминиевой пудры приводит к повьппению температуры тампонажного раствора эа счет реакции алюминия с гидроокисью кальция. Однако в силу того, что гидрофобная пленка препятствует реак ции, имеет место некоторая задержка реакции во времени, причем согласно экспериментам в течение 30-40 мин ре-! . акция идет без видимых проявлений, З© .затем интенсивность реакции увеличивается в течение 30-40 мин достигает максимума и затем быстро затухает., : Интенсивность поступления тепла в це; ментный раствор изменяется во време- 35 ни таким же образом. Задержка реакции в 30-40 мин позволяет доставить цементный раствор с алюминиевой пудрой в нижнюю часть скважины с опреде: ленной заранее заданной температурой, 49 предотвращающей недопустимое охлаждение пород, склонных к гидрораэрыву.

При взаимодействии алюминиевой пудры с цементным раствором выделяется газ водород. Насыщение газом цементного раствора ведет к его облегчению, что немаловажно при цементировании скважин в условиях поглощений.

Кроме того, алюминиевая пудра не ведет к преждевременному загустеванию цементного раствора, Эксперименты на консистометре КЦ-3 под давлением

40 ИПа показали, что в течение 2 ч вязкость цементного раствора не повышается и составляет 20 усл.ед.

Количество вводимой в раствор алюминиевой пудры определяют исходя из требований недопустимости охлаждения пород более, чем на определенную ве2 личину, например 16,3 С. Большее охлаждение пород может вызвать гидроразрыв и поглощение тампонажного раствора.

Учитывая, что каждый градус температуры цементного раствора изменяет давление гидроразрыва на 0,20,3 МПа, давление гидроразрыва пластов в зависимости от величины добавки алюминиевой пудры будет изменяться так, как это показано в таблице.

Из таблицы видно, что эффект становится незначительным при добавке менее 0,01Х. Верхняя граница добавки алюминиевой пудры обусловлена прокачиваемостью цементного раствора. Опыты показывают, что добавку гндрофобизированной алюминиевой пудры можно довести до 0,5 . от массы цемента. В последнем случае время загустевания составляет 40-50 мин, которого вполне достаточно для цементирования неглубоких (500-700 м) скважин. Следовательно, sa верхнюю ,границу добавки можно принять величину 0,5 .

Цементный раствор с гидрофобиэированной алюминиевой пудрой подают .в скважину, предварительно прогнав через гидроактиватор. Эта операция необходима для того, чтобы частично разрушить гидрофобную пленку на частичках пудры и тем самым ускорить начало реакции. Гидроактиватор необходимо применять в неглубоких скважинах, где процесс цементирования длится 1-1,5 ч. В глубоких скважинах (глубже 2000 м) гидроактиватор применять не следует, так как в таких скважинах времени для эффективного использования энергии экзотермической реакции достаточно.

Пример реализации способа в скважинах с естественной температурой горных пород 60 С.

Для обеспечения подъема sa эксплуатационной колонной цементного раствора нормальной плотности (1,83 г/см ) необходимо, чтобы пласты при цементировании охпаждались не более, чем на 16,3 С. Следовательно, температура цементного раствора на забое таких скважин должна быть не ниже 43,7 С.

Если в скважииу закачивать цементо ный раствор с температурой +5 С, температура его на забое должна быть

1434080

Формула изобретения

Предлагаемый способ цементирования скважин позволяет предотвратить

Добавка, Ж от массы цемента

Изменение давления гидроразрыва пластов, МПа

Изменение температуры, град.

0,35

0,005

0,010

0,7

0,050

3,5

0,100

0,500

1,000

70

Составитель Л.Бестужева

Техред М . Дидык Корректор М.Пожо

Редактор А.Лежнина

Тираж 531 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 5527/33

Производственно-полиграфическое предприятие, r, Ужгород, ул. Проектная, 4

18,1 C. Эта температура на 25, С меньше регламентированной. Следовательно, в цементный раствор необходимо ввести 0,377 от массы цемента алюминиевой пудры. Для этого в нагнетательную линию цементировочных агрегатов встраивают струйный эжектор с насадкой 12-14 мм. Производят затво-.рение цемента и цементный раствор прокачивают через эжектор. В эжекторе создается разрежение. С помощью гофрированного шланга за счет всасывающего эффекта в зону разрежения эжектора подают гидрофобизированную алюми- 15 ниевую пудру марок ПАП-1 или ПАП-2: в требуемом количестве. В эжекторе происходит смешение пудры с цементным раствором. Смесь поступает в скважину. . 20 гидроразрыв пластов и повысить надежность подъема цементного раствора за обсадной колонной s условиях поглощений.

Способ цементирования скважин, включающий закачку тампоиажного раствора, содержащего цемент и воду, с температурой, предотвращающей гидроразрыв пород от их охлаждения, о т1л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности цементирования эа счет снижения вероятности гидроразрыва пород, в скважину дополнительно закачивают гидрофобизированную алюминиевую пудру в количестве

0,05-0,5Х от массы цемента, причем алюминиевую пудру эакачивают в скважину совместно с тампонажным раствором.

0,0?-0,105

О, 14-0,21

0,7-1,05

1,4-2,1

7,0-10,5

14,0-21, 0