Способ подготовки скважины к цементированию

 

Изобретение касается строительства нефтяных и газовых скважин ,в частности, буферных составов. Цель - повышение надежности цементирования в интервале солевых отложений за счет создания на стенках скважины пленки, предотвращающей их размывание. В скважину последовательно закачивают два буферных состава. Первый состав содержит ингредиенты при следующем соотношении, мас.%: метилцеллюлоза 1,6-2,4

сернокислая медь 3,0-5,0

вода остальное. Второй состав содержит ингредиенты при следующем соотношении, мас.%: карбоксиметилцеллюлоза 2,0-3,0

хлористый натрий 23,0-24,5

вода остальное. Время прокачивания растворов через затрубное пространство в интервале залегания соленосных пород выбирают таким, чтобы на стенках вначале образовалась, а потом упрочнилась полимерная пленка. Она препятствует проникновению к породам пресного цементного раствора. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (5g 4 Е 21 В 33/138

ГОсудАРстВенный номитет

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И РТНРЬПИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4214611/23 — 03 (22) 23.03.87 (46) 15.04.89. Бюл. Ф 14 (7 1) Восточно-Сибирский научно-исследовательский институт геологии, геофизики и минер пьного сырья (72) В.В.Казанский, П.Л.Зельцер, О.А.Брагина и В.П.Низовцев (53) 622.245.53 (088.8) (зб) Авторское свидетельство СССР

Р 825864, кл. Е 21 В 33/138, 1979. (54) СПОСОБ ПОДГОТОВКИ СКВАЖИНЫ К

ЦЕМЕНТИРОВАНИЮ (57) Изобретение касается строительства нефтяных и газовых скважин, в частности буферных составов. Цель— повышение надежности цементирования в интервале солевых отложений за

Изобретение относится к строительству нефтяных и газовых скважин, в частности к буферным составам,.пред— назначенным для разделения буровых и тампонажных растворов при проведении цементировочных работ.

Цель изобретения — повышение надежности цементирования скважины в интервале солевых отложений за счет создания на стенках скважин пленки, предотвращающей их размывание.

Способ подготовки скважины к цементированию включает последовательное закачивание двух буферных жидкостей. Первая содержит метилцеллюлозу (МЦ), сернокис. ую медь и воду

„„SU, 1472645 А1 счет создания на стенках скважины пленки, предотвращающей их размыва— ние. В скважину последовательно закачивают два буферных состава. Первьп состав содержит ингредиенты при следующем соотношении, мас.%: метилцеллюлоза 1,6-2,4; сернокислая медь

3, 0-5, 0; вода остальное. Второй состав содержит ингредиенты при следующем соотношении, мас.%: карбоксиметилцеллюлоза 2,0-3,0; хлористый натрий 23, 0-24,5; вода остальное. Время прокачивания растворов через затрубное пространство в интервале залега— ния соленосных пород выбирают таким, чтобы на стенках вначале образовалась, а отом упрочнилась полимерная пленка. Она препятствует проникновению к породам пресного цементного раствора. 1 табл. при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Метилцеллюлоза 1,6-2,4

Сернокислая медь 3, 0-5, 0

Вода Остальное а вторая буферная жидкость содер,".,ит к ар бок симетилцеллюло з у (КМЦ), хло— ристый натрий и воду при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Карбоксиметилцеллюлоза 2,0-3,0

Хлорид натрия 23, 0-24, 5

Вода 0с таль ное

Метилцеллюл о за (П1) — поли ме р н, ьй продукт взаимодейс тв;ts хлористого метила с целлюлозой, х, роше раствоз, 147264 римый в воде. В водном растворе макромолекулы МЦ совместимы с катиона ми поливалентных металлов (Cu

Zn и др.) но коагулируют в при° у

5 сутствии катионов одновалентных щелочных металлов. При попадании на поверхность образца соли — галита (NaC1) или сильвина (КС1) водного раствора двух веществ МЦ и сернокислой меди, поверхность NaC1 или КС1 частично растворяется и взаимодействует с данным .раствором происходит

"высаливание", а продукты взаимодействия образуют на поверхности образца соли пленку, тормозящую даль .з нейшее растворение галита или сильвина.

Если затем ка образовавшуюся пленку нанести водный раствор .карбокси- 2р метилцеллюпоэы (КИЦ, которая представляет собой натриевую соль целлюлоэогликолевой кислоты) и хлорида натрия, то пленка упрочняетая и становится нерастворимой в фильтрате 25 раствора, состоящего иэ тампонажного портландцемента и пресной воды.

Таким образом, при использовании данного способа подготовки скважины для цементирования в соленосных по- Зр родах нет необходимости насьппать цементные растворы солями N4C1 и

KC 1..

В -том случае может применяться более простой по составу темпокажный раствор, состоящий иэ цемента и пресной воды и значительно быстрее набирающий прочность ггри твердении.

Это позволяет сократить продолжительность ожидания затвердевания 40 цементного раствора (ОЗЦ), ускорить строительство скважин, снизить стаи« мость тампонажного раствора.

В таблице приведены результаты исследований защитной способности полимерных плекок.

Пример. Проводились опытные лабораторные испытания по определению возможности и разработке технологии покрытия поверхности образцов галита и,сильвина достаточно прочной пленкой, кепротыцаеьгой для фильтра преского цементного раствора,, и получения плотного контакта ьгежду формирующимся цементным камнеьг и поверхностью образцов галита и сильвина.

Поскольку результаты, полученные при покрытии поверхности образцов галита и сильвина, идентичны далее описаны испытания с образцами галита.

Монолитный образец галита (содержание NaC1 98,4X) в виде призмы размерами 20 ° 20 -10 мм с пятью гранями, покрытыми клеем БФ-4, взвешенный на аналитических весах, помещали в химический стакан и заливали 100 см водного раствора МЦ и сернокислой меди. Образец галита выдерживали в описанном растворе 0,5 ч. На поверхности образца образовывалась механически малопрочная пленка толщиной

0,5-0,8 мм.

После замены укаэанного раствор на насыщенный раствор NaC1 с КМЦ и выдерживания образца галита в нем еще 0,5 ч пленка уплотнялась и упрочнялась.

Затем образец галнта помещали в форму из нержавеющей стали для балочек размерами 160х40к40 мм и заливали раствором из тампонажного цемента и пресной воды при водоцементном отношении 0,5. Параллельно в другую форму помещали другой одинаковый с первым образец галита, но не покрытый пленкой из полимерного материала.

После твердения образцов цементного раствора в течение 24 ч их извлекали из форм, разламывали с одной стороны нахождения галита и определяли наличие зазоров межцу цементным камнем и поверхностями галита, не закрытыми клеем БФ-4.

Между поверхностью галита, покрытой пленкой из полимерного материала, и цементным камнем зазор отсутствовал.

В то же время между образцами цементного камня и галита, не покрьггого указанной пленкой, образовался зазор 0,4-0,45.мм, .фиксируемый с помощью микроскопа.

Проведенные лабораторные испьгтания, показали, что при контакте раствора МЦ и сернокислой.меди с поверхностью галита происходит растворение последнего и образование тонкого слоя насьпценного раствора NaC1. Мак ромолекулы ИЦ в зоне контакта сразу же переходят в нерастворимое состоя- ние и образуют пленку, тормозящую диффузию ионов Ма" от поверхности галита вглубь раствора. После замены раствора МЦ.н сернокислой меди на насьпценный раствор NaCl с КМЦ

1472645 происходит еще более сильное уплотнение и упрочнение полимерной пленки на поверхности галита за счет армирования ранее образованной пленки новы5 ми макромолекулами нерастворимой медной соли. КМЦ.

При контакте с такой упрочненной нерастворимой пленкой фильтрат пресного цементного раствора ее не растворяет, а благодаря непроницаемости пленки проникновение последнего к образцу галита исключается. Благодаря этому образуется плотный контакт между цементным камнем на пресной L5 основе, пленкой и образцом галита.

В качестве показателей буферного раствора взяты плотность (p) и условная вязкость по стандартному полевому вискозиметру СПВ-5 (Т). Эф- 20 фективность буферного раствора оценивали по величине зазора между цементным камнем и поверхностью соли„ защищенного полимерной пленкой.

Из данных таблицы следует, что 25 указанные составы буферных жидкостей обладают хорошими технологическими свойствами и образуют на поверхности солевых пород защитную пленку, обеспечивающую.плотный контакт соли с д0 цементным камнем, полученным из пресного цементного раствора. При уменьшенном по сравнению с указанным содержанием в буферных жидкостях полимеров " МЦ и КМЦ и сернокислой меди на поверхности солевых пород образуется рыхлая защитная пленка, не исключакщая растворение соли пресньж раствором цемента, вследствие чего образуется зазор между цементным камнем и поверхностью галита.

При увеличенном содержании полимеров буферные жидкости становятся непрокачиваемыми по трубам из-за высокой вязкости, а повышенное содержание сернокислой меди приводит к высаливанию.метилцеллюпозы и полученная пленка обладает низкими защитными свойствами. Пределы содержания хлорида натрия в растворе соответствуют максимальной растворимости этой соли и зависят от содержания полимериой добавки.

Технология цементирования скважин согласно. изобретению следующая. После окончания спуска обсадной колонны.и.промывки скважины закачивают вначале первую буферную жидкость (водный раствор К и сернокислой меди),. затем. второй раствор (насьпцен-ный водный раствор хлорида натрия и КМЦ)„ Время прокачивания растворов через затрубное пространство в интервале залегания соленосных пород выбирают таким, чтобы на их стенках вначале образовалась, а.потом упрочнилась полимерная пленка, препятствующая проникновению к народам пресного цементного, раствора.

Последний закачивают v. продавливают по обычнои технологии. !

Наряду с формированием прочной непроницаемой пленки на соленосных породах данный способ подготовки скважины к цементированию способствует полному замещению бурового раствора тампонажным.

Формула и з о б р е т е н и я

Способ подготовки скважины к цементированию,включающий последовательное закачивание в скважину двух буферных составов, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения надежности цементирования в интервале солевых отложений за счет создания на стенках скважины пленки, предотвращакицей их размывание, в качестве первого состава используют водный раствор метилцеллюлоэы и -ер-i нокислой меди при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Метилцеллюпоза 1,6--2,4

Сернокислая медь 3,0-5, 0

Вода Остальное а в качестве второго — водньй раствор карбоксиметилцеллюлозы н хлористого натрия при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Карбоксиметилцеллюл оз а -,0-3,0

Хлористый натрий -"3,,0-24, 5

Вода Остальное

1472645

Состав буферного раствора> мас.Х

Вторал порциа

Парван лорци» казатели ЮЩ RaC1 н о оказатели

Галит Сильвии р, т, /м

P ° г/м

0,01 0,01

Зазор отсутств.

То ле н

«н

0,015

0,02 течет"

0,4

О> 45

" - образец соли логруналсл непосредственно в цементно раствор.

Составитель Л.Бестужева

Техред Л.Олийнык Корректор Н.Король

Редактор A.Äîëèíè÷

Заказ 1688/35 Тираж 514 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101

1,4

1 ° 6

1,8

2 ° 2

24

2,6

2, О 96,6 1028

3,0 95 4 1040

3 0 95 ° 2 1041

4 ° 0 94 1046

4,0 93,8 1049

5 О 92 ° 6 1052

6,0 92в4 1060

240 1,5

288 2,0

312 2,2

360 2,5

405 2,8

460 3 О

"Не 3 ° 5 речети

24,5

24 5

24,5

24

23

23

74 1200

73 5 1198

73,3 1196

73 5 1192

74,2, 1191

74 1190

T3,5 1185

82

108

416

482

"Пе

8еличина зазора мыкду цеиеытньм камнем н лонерхностъю обр ца соли, ме