Способ цементирования обсадных колонн

 

Изобретение относится к бурению скважин и м.б. использовано при цементировании обсадных колонн. Цель - повышение герметичности заколонного пространства за счет уменьшения усадки и трещинообразования цементного камня. При, цементировании обсадных колонн закачку цементного раствора чередуют с закачками жидкости затворения цементного раствора и вязкоупругого разделителя. Жидкость затворения принимают в объеме 7,5-15% от ; объема соответствующих порций цементного раствора,В качестве жидкости затворенкя принимают раствор щелочи. Контакт цементного камня с водой обеспечит расширение (набухание) геля цементного камня и предотвратит его усадку 30 время всего периода твердения при дефиците жидкости. Вязкоупругий разделитель предотвратит седиментацию частиц цемента в жидкости, а щелочь предотвратит коррозию обсадных колонн. 1 з.п. ф-лы. S

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„ЯЦ„„1454952

1б11 4 Е 21 В 33/13

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Изобретение относится к бурению скважин, в частности к цементированию обсадных колонн.

Цель изобретения — повышение герметичности заколонного пространства за счет уменьшения усадки и трещинообразования цементного камня, а также снижение коррозии обсадных колонн.

Способ осуществляют следующим образом. 10

При цементировании обсадных колонн закачку цементного раствора чередуют с закачками жидкости эатворения цементнога раствора и вязкоупругого разделителя, При этом закачку жидкос- 15 ти затворения принимают в объеме 7,5ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4216916/22-03 (22) 27.03,87 (46) 30.01.89. Бюл. И-* 4 (71) Уфимский нефтяной институт (?2) М.Р.Иавлютов, П.С.Шмелев, В.В.Васильев, Ф.А.Агзамов, Ю.С.Кузнецов и З.M.Фаттахов (53) 622.245.42(088.8) (56) Мищевич В.И. Справочник инженера по бурению, M. Недра, 1977, с. 395.

Соловьев Е.M. Заканчивание скважин. M.: Недра, 1979, с, 2чо. (54) СПОСОВ ЦЕИЕНтИРОВЛПИЯ ОВС ЕЙНЫХ

KOji0HH (5?) Изобретение относится к бурению скважин и м,б. использовано при цементировании обсадных колонн. Цель— повышение герметичности заколонного пространства за счет уменьшения усадки и трещинообраэования цементного камня, При цементировании обсадных колонн закачку цементного раствора чередуют с закачками жидкости затворения цементного раствора и вязкоупругога разделителя. Жидкость затво- рения принимают в объеме 7,5-15% от объема соответствующих порций цементного раствора.В качестве жидкости затворения принимают раствор щелочи. Контакт цементного камня с водой обеспечит расширение (набухание) геля цементного камня и предотвратит его усадку во время всего периода твердения при дефиците жидкости. Вязко-упругий разделитель предотвратит се- а диментацию частиц цемента в жидкости, а щелочь предотвратит коррозию обсадных колонн. 1 s,ï. ф-лы.

С::

15% от объема соответствующих порций цементного раствора.

Кроме того, в качестве жидкости затварения принимают раствор щелочи.

В результате в заколонном пространстве образуется несколько перемещающихся поясов цементного раствора, воды затворения (водного раствора щелочи) и вязкоупругаго разделителя, считая от башмака обсадной колонны.

Известно, что традиционные минеральные вяжущие вещества цемента, применяемые при креплении скважин, являются усадочными материалами, т.е. их объем уменьшается при твердении без доступа воды извне. Даже расши1454952

50

55 ряющиеся вяжущие при твердении без дополнительного поступления воды являются усадочными, хотя и в несколько меньшей степени. Таким образом

5 отсутствие дополнительного доступа воды к твердеющей системе создает неблагоприятные условия для .тверпения цементного раствора, в результате .чего в эатрубном пространстве скважин создаются предпосылки для возникновения трещин в самом цементном камне и нарушения герметичности saтрубного пространства. Укаэанные явления наиболее сильно проявляются в 15 цементном растворе, твердеющем в межколонном пространстве или против плотных, .непроницаемых пород.

Сущность метода сводится к созданию условий подвода к твердеющей сис- 20 теме жидкости затворения в течение всего периода твердения. Вода по мере расходования ее на реакции гидратации будет подводиться внутрь цементного камня через сеть пор и капил- 25 ляров. Контакт цементного камня с водой обеспечит расширение (набухание) геля цементного камня и предотвратит его усадку при твердении в отсутствии воды. На гидратацию це- З0 мента расходуется вода в количестве

25% от его веса. При В/Ц = 0,5 сум.марный объем капиллярных пор тампонажного раствора составляет 61 . На полную гидратацию цемента израсходуется половина первоначально взятой воды, т.е. 30 по объему от объема первоначально взятого тампонажного раствора, Остальная часть воды в количестве 30 по объему от объема

40 первоначально взятого тампонажного раствора заполнит поры цементного камня. При переходе воды из свободно"o в химически связанное состояние происходит переупаковка молекул воды с высвобождением части объема, занимаемого свободной водой. Эта доля составляет около 25 от объема воды, вступившей в химическую реакцию. Эта доля дефекта объема от суммарного объема раствора составит (0,3 ° Оь25 = 0,075) 7,5 .. Таким образом, объем жидкости, закачиваемой перед раствором, должен составлять не менее 7,5 от объема этого раствора.

Вязкоупругий разделитель предотвращает седиментацию частиц цемента в объем воды.

В качестве резервной воды эатворения можно испольэовать водный раствор щелочи, например извести, пассиЬирующий обсадные и эксплуатационные колонны и предотвращающий коррозию.

Пример. В качестве модели используют стеклянную трубу длиной

300 см, диаметром 5 см, нижняя часть трубы имеет отвод, соединенный с газовым баллоном, наполненным азотом.

В модель скважины поочередно заливают цементный раствор, водный раствор щелочи, вязкоупругий разделитель, затем снова цементный раствор, водный раствор щелочи, вязкоупругий разделитель и цементный раствор.

Объемы залитых растворов таковы, что они занимают по высоте трубы цементный раствор 75 см, водный раствор щелочи 10 см и вязкоупругий разделитель 5 см. Контрольную трубу заполняют цементным раствором полностью.

Цементный раствор имеет параметры:

1850 кг/м ; растекаемость 22 см; начало схватывания 3 ч 40 мин; конец схватывания 6 ч 10 мин.

Через 48 ч ОЗЦ снизу трубы через отвод создают давление газом с увеличением на 0,01 мПа через 30 мин и определяют давление, при котором происходит прорыв газа на поверхность цемента.

В контрольной трубе прорыв газа произошел при давлении 0,08 мПа. В модели скважины, залитой предлагаемым способом, при давлении 0,5 мПа газопрорыва не было, и опыт был прекращен, так как возникла опасность разрыва стеклянной трубы.

Полученные результаты объясняются тем, что в трубе, зацементированной по традиционной технологии, за счет усадочных деформаций цементного камня образовался микрозазор, и давление газопрорыза оказалось низким.

В трубе, залитой по предложенному способу, тампонажный камень при твер-. дении подсасывает воду, за счет чего исключена его усадка.

Формула изобретения

1. Способ цементирования обсадных колонн путем закачки цементного раствора, отличающийся тем, что, с целью повышения герметичности заколонного пространства за счет

? 454952

Составитель В.Грншанов

Техред M.Дидык Корректор И.Муска

Редактор М.Келемеш

Заказ 7421/35 Тираж 514 Подписное

ВНК1ПИ Государственного комитета но изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 уменьшения усадки и трещинообразования цементного камня, закачку цементного раствора чередуют с закачками жидкости затворения цементного раствора и вязкоупругого разделителя, причем закачку жидкости затворения принимают в объеме 7,5-157 от объема соответствующих порций цементного раствора.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью снижения коррозии обсадных колонн, в качестве жидкости затворения принимают

I раствор щелочи.