Патент на изобретение №2386013

(54) СПОСОБ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ ВЕРХНЕЙ СТУПЕНИ ОБСАДНОЙ КОЛОННЫ В СКВАЖИНЕ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин, а именно к способам цементирования верхней ступени обсадной колонны в скважине. Включает закачивание расчетного объема тампонажного раствора внутрь обсадной колонны после ожидания затвердевания цемента первой ступени и продавливание его через ее боковые цементировочные отверстия в заколонное пространство продавочной жидкостью. Перед тампонажным раствором закачивают буферную жидкость, а тампонажный раствор закачивают порциями. В качестве первой порции используют абразивосодержащий цементный раствор повышенной плотности, а в качестве второй порции – цементный раствор стандартной плотности. После продавливания их в заколонное пространство до получения давления «стоп» абразивосодержащий цементный раствор подвергают неоднократному возвратно-поступательному движению путем отбора вовнутрь колонны части тампонажного раствора и продолжают продавливание до получения давления «стоп». Причем возвратно-поступательному движению раствор подвергают в несколько приемов в период начала схватывания цемента. Обеспечивает эффективное разрушение адгезионной пленки в заколонном пространстве и максимальное удаление остатков бурового раствора в скважине, также повышает качество разобщения пластов и усиливает напряженность контакта заколонного цементного камня с окружающей средой. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин, а именно к способам цементирования верхней ступени обсадной колонны в скважине, когда пласты этой ступени представлены проницаемыми или поглощающими буровой раствор коллекторами.

Известен способ ступенчатого цементирования обсадной колонны в скважине (см. описание к патенту RU 2038462, МПК 6 Е21В 33/14, опубл. в БИ 18, 27.06.05 г.), включающий закачивание в обсадную колонну тампонажного раствора первой ступени продавливанием раствора в заколонное пространство через башмак колонны, открытием боковых цементировочных отверстий в муфте ступенчатого цементирования и вымыванием из заколонного пространства скважины лишней порции тампонажного раствора закачиванием в заколонное пространство через боковые цементировочные отверстия сначала технической воды, затем и бурового раствора. После 5-6 часов ОЗЦ через эти же боковые отверстия продавливают тампонажный раствор расчетного объема продавочной жидкостью для цементирования второй ступени.

Известен также «Способ ступенчатого цементирования скважины в условиях аномально низких пластовых давлений в зоне поглощения» (см. патент RU 2188302, МПК 7 Е21В 33/14, опубл. в БИ 24, 27.08.2002 г.), включающий цементирование верхней ступени после ожидания затвердевания цемента (ОЗЦ) первой ступени путем закачивания расчетного объема тампонажного раствора внутрь обсадной колонны и продавливание его через боковые цементировочные отверстия в заколонное пространство продавочной жидкостью.

Этот способ цементирования верхней ступени обсадной колонны по своей технической сущности более близок к предлагаемому и может быть принят в качестве прототипа.

Общим недостатком как аналога, так и прототипа является низкое качество цементирования верхней ступени обсадной колонны. Объясняется это тем, что в процессе технологических операций цементирования остатки глинистого бурового раствора на стенках скважины с проницаемыми коллекторами полностью не удаляются буферной жидкостью. При этом использование других технологических операций в описании к этим патентам не предусмотрено. Как известно, наличие остатков глинистого бурового раствора на стенках скважины является причиной межпластовых перетоков, что также отрицательно сказывается на состоянии стенок обсадной колонны, которая в агрессивной среде подвергается коррозионному разрушению.

Задачей настоящего изобретения является повышение качества цементирования.

Поставленная задача решается описываемым способом цементирования верхней ступени обсадной колонны в скважине, включающим закачивание расчетного объема тампонажного раствора внутрь обсадной колонны после ожидания затвердевания цемента первой ступени и продавливание его через ее боковые цементировочные отверстия в заколонное пространство продавочной жидкостью.

Новым является то, что перед тампонажным раствором закачивают буферную жидкость, а тампонажный раствор закачивают порциями: в качестве первой порции используют абразивосодержащий цементный раствор повышенной плотности, а в качестве второй порции – цементный раствор стандартной плотности, при этом после продавливания их в заколонное пространство до получения давления «стоп» абразивосодержащий цементный раствор подвергают неоднократному возвратно-поступательному движению путем отбора вовнутрь колонны части тампонажного раствора и продолжают продавливание до получения давления «стоп», при этом абразивосодержащий цементный раствор приготавливают из расчета на каждые пять тонн цемента с добавлением мелкодисперсного кварцевого песка массой пятьсот килограммов через осреднительную емкость, с плотностью раствора 1830-1900 кг/м³, причем возвратно-поступательному движению абразивосодержащий цементный раствор подвергают в несколько приемов в период начала схватывания цемента, а перед продавочной жидкостью вслед за тампонажным раствором закачивают в качестве буферной жидкости техническую воду в объеме 6 м³.

Способ осуществляют следующим образом.

После ожидания затвердевания цемента (ОЗЦ) первой ступени скважины проверяют обвязку устьевого оборудования и наличие продавочной пробки, расположенной ниже от боковых цементировочных отверстий, предназначенных для цементирования через них второй ступени, если она отсутствует, то ниже от боковых цементировочных отверстий, примерно 10-15 метров, устанавливают цементный мост. Затем в колонну обсадных труб закачивают буферную жидкость для разделения бурового раствора от тампонажного в объеме примерно 6-10 м³, которая через боковые цементировочные отверстия попадает в заколонное пространство. Вслед за буферной жидкостью в колонну обсадных труб с использованием цементировочных агрегатов ЦА-320 М закачивают тампонажный раствор расчетного объема порциями. При этом в качестве первой порции через осреднительную емкость закачивают абразивосодержащий цементный раствор (АЦР) повышенной плотности в пределах 1830-1900 кг/м³ с водоцементным отношением 0,43, приготовленный из расчета на 5 тонн цемента с добавлением мелкодисперсного кварцевого песка в количестве 500 кг с помощью цементосмесительного агрегата, затем, не прерывая технологический процесс, вслед за АЦР закачивают в качестве второй порции и обычный цементный раствор стандартной плотности.

Приготовленный АЦР составляет 2/3 части от общего объема тампонажного раствора. После тампонажного раствора в заколонное пространство вслед за ним в колонну закачивают чистую техническую воду в объеме примерно 6 м³, которая является инертной по своему физико-химическому воздействию на тампонажный раствор. Не прерывая технологический процесс, вслед за технической водой закачивают продавочную жидкость, в качестве которой используют буровой раствор.

Абразивный цементный раствор при движении по колонне труб и заколонному пространству, соприкасаясь со стенками колонны и ствола скважины, подвергает эрозии адгезионную пленку и фильтрационную корку глинистого раствора. В результате обеспечивается максимальное удаление остатков бурового раствора в заколонном пространстве и качественное разобщение пластов, повышается напряженность контакта заколонного цементного камня с окружающей средой. Как показали стендовые и промысловые исследования, для усиления эффекта удаления со стенок скважины остаточного глинистого раствора после продавливания тампонажного раствора АЦР необходимо подвергать неоднократному возвратно-поступательному движению путем отбора вовнутрь колонны части тампонажного раствора и продавливанию его обратно в период начала схватывания цемента, что сравнимо с ополаскиванием абразивом стенок скважины. Установлено, что наибольший эффект при этом достигается тогда, когда эту операцию проводят в несколько приемов, например два или три раза. Кроме того, при этом достигается и другой эффект, способствующий повышению качества цементирования, заключающийся в исключении застойных зон в цементном камне. После окончания этой операции тампонажный раствор полностью продавливают в заколонное пространство и скважину оставляют в покое для ОЗЦ, по окончании которого, т.е. после ОЗЦ, геофизическими исследованиями, например по данным акустического каротажа (АКЦ) и СГДТ, проводят оценку качества цементирования.

Абразивсодержащий цементный раствор подвергался анализу в лабораторных условиях института «ТатНИПИнефть» и ООО «Экобур» при t=21°C. Результаты лабораторных исследований сведены в таблицу.

Как видно из показателей таблицы, абразивсодержащий цементный раствор удовлетворяет требованиям ГОСТ 1581-07.

Способ испытывался в промысловых условиях ОАО «Татнефть». Результаты испытаний положительные.

Технико-экономическое преимущество предложения заключается в следующем.

Использование способа обеспечивает эффективное разрушение адгезионной пленки и фильтрационной корки глинистого раствора в заколонном пространстве. В результате обеспечивается максимальное удаление остатков бурового раствора в скважине, качественное разобщение пластов, повышается напряженность контакта заколонного цементного камня с окружающей средой за счет добавления в цементный раствор легкодоступного материала, обладающего повышенными эрозионными свойствами – мелкодисперсного кварцевого песка в сравнении с известными абразивными материалами типа цементно-водной суспензии или алюмосиликатных микросфер. Все это в конечном итоге обеспечивает повышение качества цементирования при меньших финансовых затратах.

Формула изобретения

1. Способ цементирования верхней ступени обсадной колонны в скважине, включающий закачивание расчетного объема тампонажного раствора внутрь обсадной колонны после ожидания затвердевания цемента первой ступени и продавливание его через ее боковые цементировочные отверстия в заколонное пространство продавочной жидкостью, отличающийся тем, что перед тампонажным раствором закачивают буферную жидкость, а тампонажный раствор закачивают порциями: в качестве первой порции используют абразивосодержащий цементный раствор повышенной плотности, а в качестве второй порции – цементный раствор стандартной плотности, при этом после продавливания их в заколонное пространство до получения давления «стоп» абразивосодержащий цементный раствор подвергают неоднократному возвратно-поступательному движению путем отбора вовнутрь колонны части тампонажного раствора и продолжают продавливание до получения давления «стоп».

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что абразивосодержащий цементный раствор приготавливают из расчета на каждые 5 т цемента с добавлением мелкодисперсного кварцевого песка массой 500 кг через осреднительную емкость с плотностью раствора 1830-1900 кг/м³.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что возвратно-поступательному движению абразивосодержащий цементный раствор подвергают в несколько приемов в период начала схватывания цемента.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед продавочной жидкостью вслед за тампонажным раствором закачивают в качестве буферной жидкости техническую воду в объеме 6 м³.