[go: up one dir, main page]

RU2823955C1 - Method of cementing casing string in well - Google Patents

Method of cementing casing string in well Download PDF

Info

Publication number
RU2823955C1
RU2823955C1 RU2023133919A RU2023133919A RU2823955C1 RU 2823955 C1 RU2823955 C1 RU 2823955C1 RU 2023133919 A RU2023133919 A RU 2023133919A RU 2023133919 A RU2023133919 A RU 2023133919A RU 2823955 C1 RU2823955 C1 RU 2823955C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cement
mixture
water
dry
cement mortar
Prior art date
Application number
RU2023133919A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Роман Михайлович Осипов
Альберт Равилевич Исхаков
Антон Владимирович Абакумов
Original Assignee
Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина
Filing date
Publication date
Application filed by Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина filed Critical Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина
Application granted granted Critical
Publication of RU2823955C1 publication Critical patent/RU2823955C1/en

Links

Abstract

FIELD: mining.
SUBSTANCE: invention relates to a method for cementing a casing in a well. Method involves successive pumping of a washing spacer fluid and portions of cement mortar, the first portion of cement mortar with density of 1,520–1,640 kg/m3 in a volume which provides filling of the annular space in the well in the interval from mouth to 100 m from the bottomhole. First portion of the cement mortar contains a dry cement mixture, a water loss reducer, an antifoaming agent and water. Dry cement mixture is represented by a mixture with the following ratio of components, wt.pts.: portland cement – 100, lightening inert filler – 10–23, fibrous material – 0.1–0.6, water loss reducer “ПВС-ВР” or “ПВА” – 0.5, antifoaming agent “ПЕНТА-465” or FOBR – 0.05, at a ratio of dry cement mixture to water of 100 wt.pts. to 60 wt.pts. respectively, second portion of cement mortar, forcing through portions of cement mortar, performing process exposure for the time of waiting for hardening of cement mortar. Second portion of the cement mortar is pumped with density of 1,880–1,920 kg/m3 in a volume which provides filling of the annular space of the well in interval of 100 m from the bottomhole. Second portion of the cement mortar contains a dry cement mixture and water at a ratio of the dry cement mixture to water of 100 wt.pts. to 44 wt.pts. respectively, dry cement mixture used is a mixture of backfill portland cement and microcement, with the following ratio of components, wt.pts.: portland cement – 100, cement with particle size of 5 microns – 10–20.
EFFECT: increased efficiency of the method due to improved quality of cementing in wells with residual losses of drilling mud, elimination of filtration of cement mortar after opening of pores of permeable formations and increased tightness of cement lining at contact of cement stone-rock.
1 cl, 2 tbl

Description

Предложение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам цементирования обсадных колонн в скважинах.The proposal relates to the oil industry, in particular to methods of cementing casing columns in wells.

Известен способ цементирования скважины, включающий приготовление, закачку и продавку в скважину цементного раствора (суспензии), (Вадецкий Ю.В. Бурение нефтяных и газовых скважин. Изд-е 4, перераб. и доп. - М.: Недра. - 1978. - С. 387).A method of well cementing is known, which includes the preparation, pumping and squeezing of a cement solution (suspension) into the well (Vadetsky Yu.V. Drilling of oil and gas wells. 4th edition, revised and enlarged. - Moscow: Nedra. - 1978. - P. 387).

Существенным недостатком стандартных суспензий цементных растворов является то, что они не могут использоваться при ликвидации заколонных перетоков, отключении пластов, герметизации эксплуатационных колонн и водоизоляционных работах, поскольку грубодисперсную суспензию цементного раствора нельзя прокачать в микрозазоры, микротрещины и низкопроницаемые участки.A significant disadvantage of standard cement slurries is that they cannot be used to eliminate behind-the-casing flows, shut off formations, seal production columns, and perform water-proofing work, since coarsely dispersed cement slurries cannot be pumped into microgaps, microcracks, and low-permeability areas.

Также известен способ цементирования зон водопритока скважин (патент RU №2297515, МПК E21B 33/13, опубл. 20.04.07 г., бюл. №11), включающий спуск в скважину колонны насосно-компрессорных труб (НКТ), установку открытого конца НКТ выше зоны водопритока, определение удельной приемистости, приготовление, закачивание цементной суспензии, начиная с фракции с меньшим размером частиц, продавку цементной суспензии, промывку остатков цементной суспензии в течение времени, необходимого для схватывания цементной суспензии при давлении на 0,3-0,5 МПа ниже конечного давления при продавке и оставление на время ожидания затвердения цементной суспензии Also known is a method for cementing water influx zones of wells (patent RU No. 2297515, IPC E21B 33/13, published on 20.04.07, bulletin No. 11), which includes lowering a tubing string into the well, installing the open end of the tubing above the water influx zone, determining the specific injectivity, preparing and pumping in a cement slurry, starting with the fraction with a smaller particle size, squeezing the cement slurry, washing the remains of the cement slurry for the time required for the cement slurry to set at a pressure of 0.3-0.5 MPa below the final pressure during squeezing, and leaving it for the time it takes to wait for the cement slurry to harden.

Недостатком данного способа является его малая эффективность из-за низкой проникающей способности цементной суспензии, приготовленной из стандартного портландцемента и разделенной на фракции, в низкопроницаемые участки. Основной недостаток стандартного портландцемента тампонажного состоит в том, что большая часть суспензии (фракция с самыми маленькими частицами в объеме от 50 до 75 % от общего количества) ограничивается размерами сита с номером 0,8, что не позволяет цементной суспензии, разделенной на фракции, проникать в микрозазоры, микротрещины и низкопроницаемые участки. При продавке цементной суспензии на обычных режимах по расходу и давлению основная часть мелкой фракции будет двигаться преимущественно по высокопроницаемым участкам, а следующая за ней фракция осядет на входе в поры низко- и среднепроницаемого участка, что приведет к недостаточному охвату зон водопритока с малой и средней проницаемостью. Затем осуществляют промывку остатков цементной суспензии при давлении на 0,3-0,5 МПа ниже конечного давления при продавке. При этом довольно часто вымывается значительная часть цементной суспензии, ранее поглощенной зоной водопритока, что отрицательно сказывается на успешности цементирования скважин и необходимости производить повторные работы по догерметизации эксплуатационной колонны маловязкими отверждающимися истинными растворами (синтетические смолы или другие материалы) и, как следствие, приводит к дополнительным материальным затратам. При удельной приемистости зоны водопритока более 2 м³/(ч⋅МПа) для достижения эффективности проводимых работ необходимо закачать большой объем цементной суспензии.The disadvantage of this method is its low efficiency due to the low penetrating ability of the cement slurry prepared from standard Portland cement and divided into fractions into low-permeability areas. The main disadvantage of standard Portland cement is that most of the slurry (the fraction with the smallest particles in the volume from 50 to 75% of the total) is limited by the size of the sieve with a number of 0.8, which does not allow the cement slurry divided into fractions to penetrate into microgaps, microcracks and low-permeability areas. When squeezing the cement slurry under normal flow and pressure conditions, the main part of the small fraction will move mainly through highly permeable areas, and the fraction following it will settle at the entrance to the pores of the low- and medium-permeability area, which will lead to insufficient coverage of water inflow zones with low and medium permeability. Then, the remaining cement slurry is flushed at a pressure of 0.3-0.5 MPa below the final pressure during squeezing. In this case, quite often a significant portion of the cement slurry, previously absorbed by the water influx zone, is washed out, which negatively affects the success of well cementing and the need to perform repeated work on sealing the production casing with low-viscosity hardening true solutions (synthetic resins or other materials) and, as a result, leads to additional material costs. With a specific injectivity of the water influx zone of more than 2 m³/(h⋅MPa), to achieve the effectiveness of the work, it is necessary to pump in a large volume of cement slurry.

Также известен способ ремонтно-изоляционных работ, включающий закачку состава на основе микроцемента с использованием добавки - пластификатора Glenium-51 (Сторчак В.А., Мелехин А.А. Разработка составов тампонажных смесей на основе микроцементов // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. - 2011. - №8. - С. 51-53).A method of repair and insulation work is also known, which includes pumping a composition based on microcement using the additive - plasticizer Glenium-51 (Storchak V.A., Melehin A.A. Development of compositions of cement mixtures based on microcements // Construction of oil and gas wells on land and at sea. - 2011. - No. 8. - P. 51-53).

Недостатками известного способа являются короткое время отверждения состава на основе микроцемента - 2,5 ч, что может привести к его преждевременному отверждению при проведении ремонтно-изоляционных работ в скважине, а также низкая прочность тампонажного камня.The disadvantages of the known method are the short curing time of the microcement-based composition - 2.5 hours, which can lead to its premature curing during repair and insulation work in the well, as well as the low strength of the cement stone.

Также известен способ цементирования зон водопритока скважин (патент RU № 2533997, МПК Е21В 33/138, опубл. 27.11.2014 г., бюл. № 33), включающий спуск в скважину колонны насосно-компрессорных труб (НКТ), установку открытого конца НКТ выше зоны водопритока, определение удельной приемистости зоны водопритока на двух режимах работы насосного агрегата, при удельной приемистости более 2 м³/(ч⋅МПа) закачивают последовательно буферную жидкость, водоизоляционную композицию до достижения удельной приемистости 0,5-2 м³/(ч⋅МПа). Затем в зависимости от удельной приемистости зоны водопритока определяют общий объем цементной суспензии. Одновременно готовят цементную суспензию, состоящую из суспензии портландцемента тампонажного в количестве 35 % от общего объема цементной суспензии и суспензии из микроцмента в количестве 65 % от общего объема цементной суспензии. При удельной приемистости зоны водопритока 0,5-2м³/(ч⋅МПа) закачивают последовательно буферную жидкость, цементную суспензию из микроцемента, цементную суспензию из портландцемента тампонажного. Затем увеличивают расход и давление закачки до предельно допустимого давления на эксплуатационную колонну и при таком расходе, не снижая давления, производят продавку буферной жидкости и всего объема цементной суспензии из микроцемента. Затем уменьшают расход и давление закачки до минимально возможного, при котором скважина продолжает принимать и продавливают цементную суспензию из портландцемента тампонажного в зону водопритока до получения нулевой приемистости. Продавку останавливают и производят технологическую выдержку, далее осуществляют промывку остатков цементной суспензии из портландцемента тампонажного с противодавлением, равным конечному давлению продавки цементной суспензии из портландцемента тампонажного в зону водопритока. Also known is a method for cementing water influx zones of wells (RU patent No. 2533997, IPC E21B 33/138, published on 27.11.2014, bulletin No. 33), which includes lowering a tubing string (TU) into the well, installing the open end of the TU above the water influx zone, determining the specific injectivity of the water influx zone in two operating modes of the pumping unit, and, if the specific injectivity is more than 2 m³/(h⋅MPa), a spacer fluid and a water-insulating composition are pumped in succession until a specific injectivity of 0.5-2 m³/(h⋅MPa) is achieved. Then, depending on the specific injectivity of the water influx zone, the total volume of the cement slurry is determined. At the same time, a cement slurry is prepared consisting of a slurry of oil well portland cement in the amount of 35% of the total volume of the cement slurry and a slurry of micro cement in the amount of 65% of the total volume of the cement slurry. With a specific injectivity of the water influx zone of 0.5-2 m³/(h⋅MPa), a spacer fluid, a cement slurry of micro cement, and a cement slurry of oil well portland cement are pumped in succession. Then, the flow rate and injection pressure are increased to the maximum permissible pressure on the production casing and, at such a flow rate, without reducing the pressure, the spacer fluid and the entire volume of the cement slurry of micro cement are squeezed out. Then, the flow rate and injection pressure are reduced to the minimum possible, at which the well continues to receive and the cement slurry of oil well portland cement is squeezed into the water influx zone until zero injectivity is obtained. The pressing is stopped and a technological holding is carried out, then the remains of the cement slurry from the oil well portland cement are washed with a counter pressure equal to the final pressure of pressing the cement slurry from the oil well portland cement into the water inflow zone.

Недостатком данного способа является его малая эффективность из-за низкой проникающей способности цементной суспензии, приготовленной из стандартного портландцемента и разделенной на фракции, в низкопроницаемые участки. Также недостатками являются низкое качество цементирования обсадных колонн, недостижение герметичности цементной крепи и низкое качество разобщения пластов.The disadvantage of this method is its low efficiency due to the low penetrating ability of the cement suspension prepared from standard Portland cement and divided into fractions, into low-permeability areas. Other disadvantages include the low quality of casing cementing, failure to achieve tightness of the cement lining and low quality of layer separation.

Также известен способ цементирования обсадной колонны в скважине (патент RU №2398955, МПК Е21В 33/138, опубл. 10.09.2010, бюл. №25), включающий последовательную закачку моющей буферной жидкости и порций цементного раствора. При этом в качестве первой и второй порций цементного раствора используют цементный раствор плотностью 1650-1750 кг/м3 с эрозионными свойствами, содержащий смесь портландцемента тампонажного и абразивного материала - мелкодисперсного песка кварцевого со средним размером зерен не более 1 мм в массовом соотношении от 100:8 до 100:10, а также поливиниловый спирт - ПВС-ВР в количестве 0,4-0,6 % и пеногаситель в количестве 0,04-0,06 % по массе цемента. В качестве третьей порции используют указанный цементный раствор, содержащий дополнительно хлористый кальций в количестве 2 % и хлористый натрий в количестве 1 %, по массе цемента, и с плотностью не менее 1850 кг/м3.Also known is a method for cementing a casing string in a well (RU patent No. 2398955, IPC E21B 33/138, published on 10.09.2010, bulletin No. 25), which includes sequential pumping of a washing spacer fluid and portions of cement slurry. In this case, the first and second portions of cement slurry are made of a cement slurry with a density of 1650-1750 kg/ m3 with erosive properties, containing a mixture of plugging portland cement and an abrasive material - fine quartz sand with an average grain size of no more than 1 mm in a weight ratio of 100:8 to 100:10, as well as polyvinyl alcohol - PVS-VR in an amount of 0.4-0.6% and a defoamer in an amount of 0.04-0.06% by weight of cement. The third portion is made from the specified cement mortar, which additionally contains calcium chloride in an amount of 2% and sodium chloride in an amount of 1%, by weight of the cement, and with a density of at least 1850 kg/ m3 .

Недостатками являются низкое качество цементирования, так как в состав последней порции не входит модифицирующие компоненты, а соли натрия и кальция лишь ускоряют процесс твердения цементного камня на ранних этапах.The disadvantages include the low quality of cementation, since the last portion does not contain modifying components, and sodium and calcium salts only accelerate the hardening process of the cement stone in the early stages.

Наиболее близким является способ цементирования обсадной колонны в скважине (патент RU № 2720025, МПК Е21В 33/14, С08К 8/467, С04В 14/38, опубл. 23.04.2020, бюл. № 12), включающий последовательную закачку моющей буферной жидкости и порций цементного раствора, причем последовательно закачивают две порции цементного раствора, первую порцию цементного раствора закачивают плотностью 1520–1640 кг/м3 в объеме, обеспечивающем заполнение заколонного пространства в скважине в интервале от устья до 100 м от забоя, при этом первая порция цементного раствора содержит сухую цементную смесь, понизитель водоотдачи – ПВС-ВР или ПВА, пеногаситель – ПЕНТА-465 или «FOBR» и воду, в качестве сухой цементной смеси применяют смесь из портландцемента, облегчающего инертного наполнителя – вспененных микрогранул стекла фракций 0,1–1,5 мм или мелкопористых пенокерамических сферических гранул той же фракции, и фиброволокна размером волокон 3–6 мм диаметром 22–35 мкм при следующем соотношении компонентов, мас. ч.: портландцемент -100, облегчающий инертный наполнитель – вспененные микрогранулы стекла фракцией 0,1–1,5 мм или мелкопористые пенокерамические сферические гранулы той же фракцией - 10–23, фиброволокно - 0,1–0,6, понизитель водоотдачи ПВС-ВР или ПВА - 0,5 пеногаситель ПЕНТА-465 или «FOBR» - 0,05, при этом соотношение сухой цементной смеси к воде – 100 мас. ч. к 60 мас. ч. соответственно, далее закачивают вторую порцию цементного раствора плотностью 1585–1590 кг/м3 в объеме, обеспечивающем заполнение заколонного пространства скважины в интервале 100 м от забоя, при этом вторая порция цементного раствора содержит сухую цементную смесь, ускоритель схватывания – хлористый кальций и воду, в качестве сухой цементной смеси применяют смесь из портландцемента, облегчающего инертного наполнителя – вспененных микрогранул стекла фракций 0,1–1,5 мм или мелкопористых пенокерамических сферических гранул той же фракции, и фиброволокна размером волокон 3–6 мм диаметром 22–35 мкм при следующем соотношении компонентов, мас. ч.: портландцемент – 100, облегчающий инертный наполнитель – вспененные микрогранулы стекла фракцией 0,1–1,5 мм или мелкопористые пенокерамические сферические гранулы той же фракции - 10–23, фиброволокно - 0,1–0,6, ускоритель схватывания – хлористый кальций - 1–4, при этом соотношение сухой цементной смеси к воде – 100 мас. ч. к 50 мас. ч. соответственно.The closest method is for cementing a casing string in a well (RU patent No. 2720025, IPC E21B 33/14, C08K 8/467, C04B 14/38, published on 23.04.2020, bulletin No. 12), which includes the sequential injection of a washing spacer fluid and portions of cement slurry, with two portions of cement slurry being pumped in succession, the first portion of cement slurry is pumped in with a density of 1520–1640 kg/ m3 in a volume that ensures filling the annular space in the well in the interval from the wellhead to 100 m from the bottomhole, while the first portion of cement slurry contains a dry cement mixture, a fluid loss reducer - PVS-VR or PVA, a defoamer - PENTA-465 or "FOBR" and water, as a dry For the cement mixture, a mixture of Portland cement, a lightweight inert filler - foamed glass microgranules of fractions 0.1-1.5 mm or fine-porous spherical foam ceramic granules of the same fraction, and fiber with a fiber size of 3-6 mm and a diameter of 22-35 μm is used in the following ratio of components, parts by weight: Portland cement - 100, a lightweight inert filler - foamed glass microgranules of fraction 0.1-1.5 mm or fine-porous spherical foam ceramic granules of the same fraction - 10-23, fiber - 0.1-0.6, water loss reducer PVS-VR or PVA - 0.5, defoamer PENTA-465 or "FOBR" - 0.05, while the ratio of dry cement mixture to water is 100 parts by weight to 60 parts by weight. h., respectively, then the second portion of cement mortar with a density of 1585–1590 kg/ m3 is pumped in a volume that ensures filling the wellbore annular space in the interval of 100 m from the bottomhole, while the second portion of cement mortar contains a dry cement mixture, a setting accelerator - calcium chloride and water, a mixture of Portland cement, a lightweight inert filler - foamed glass microgranules of fractions of 0.1–1.5 mm or fine-pored foam ceramic spherical granules of the same fraction, and fiber with a fiber size of 3–6 mm and a diameter of 22–35 μm is used as a dry cement mixture. h.: Portland cement - 100, lightweight inert filler - foamed glass microgranules of fraction 0.1-1.5 mm or fine-pored foam ceramic spherical granules of the same fraction - 10-23, fiber - 0.1-0.6, setting accelerator - calcium chloride - 1-4, while the ratio of dry cement mixture to water is 100 wt. h. to 50 wt. h., respectively.

Недостатком является низкая плотность второй порции цементного раствора, которая ухудшает степень замещения бурового раствора, наличие сферических гранул во второй порции, которые могут быть разрушены в процессе закачки цементного раствора, что повлечет за собой преждевременный стоп и повлияет на качество цементирования. Также недостатком является низкая прочность на изгиб в возрасте 48 ч и низкая адгезия облегченного тампонажного раствора к горной породе и металлу обсадных труб, что снижает степень герметичности цементной крепи. The disadvantage is the low density of the second portion of cement slurry, which worsens the degree of substitution of the drilling mud, the presence of spherical granules in the second portion, which can be destroyed during the pumping of the cement slurry, which will entail premature stop and affect the quality of cementing. Another disadvantage is the low bending strength at the age of 48 hours and low adhesion of the lightweight cement slurry to the rock and casing metal, which reduces the degree of tightness of the cement lining.

Техническими задачами являются повышение эффективности способа за счет повышения качества цементирования в скважинах с остаточными поглощениями бурового раствора, устранения фильтрации цементного раствора после вскрытия пор проницаемых пластов и повышения герметичности цементной крепи на контакте цементный камень-горная порода.The technical objectives are to increase the efficiency of the method by improving the quality of cementing in wells with residual absorption of drilling mud, eliminating filtration of cement mortar after opening the pores of permeable formations, and increasing the tightness of the cement lining at the contact between cement stone and rock.

Технические задачи решаются способом цементирования обсадной колонны в скважине, включающим последовательную закачку моющей буферной жидкости и порций цементного раствора, первой порции цементного раствора плотностью 1520–1640 кг/м3 в объеме, обеспечивающем заполнение заколонного пространства в скважине в интервале от устья до 100 м от забоя, при этом первая порция цементного раствора содержит сухую цементную смесь, понизитель водоотдачи – ПВС-ВР или ПВА, пеногаситель – ПЕНТА-465 или «FOBR» и воду, в качестве сухой цементной смеси - смесь из портландцемента, облегчающего инертного наполнителя – вспененных микрогранул стекла фракций 0,1–1,5 мм или мелкопористых пенокерамических сферических гранул той же фракции, и фиброволокна размером волокон 3–6 мм диаметром 22–35 мкм при следующем соотношении компонентов, мас. ч.: портландцемент -100, облегчающий инертный наполнитель – вспененные микрогранулы стекла фракцией 0,1–1,5 мм или мелкопористые пенокерамические сферические гранулы той же фракцией - 10–23, фиброволокно - 0,1–0,6, понизитель водоотдачи ПВС-ВР или ПВА - 0,5 пеногаситель ПЕНТА-465 или «FOBR» - 0,05, при соотношении сухой цементной смеси к воде – 100 мас. ч. к 60 мас. ч. соответственно, второй порции цементного раствора, продавливание порций цементного раствора, осуществление технологической выдержки на время ожидания затвердевания цементного раствора. The technical problems are solved by cementing the casing in the well, including the sequential injection of a washing spacer fluid and portions of cement slurry, the first portion of cement slurry with a density of 1520–1640 kg/ m3 in a volume ensuring filling of the annular space in the well in the interval from the wellhead to 100 m from the bottomhole, wherein the first portion of cement slurry contains a dry cement mixture, a fluid loss reducer – PVS-VR or PVA, a defoamer – PENTA-465 or “FOBR” and water, as a dry cement mixture – a mixture of Portland cement, a lightweight inert filler – foamed glass microgranules of fractions 0.1–1.5 mm or fine-pored foam ceramic spherical granules of the same fraction, and fiber with a fiber size of 3–6 mm and a diameter of 22–35 μm at the following ratio of components, wt. h.: Portland cement - 100, lightweight inert filler - foamed glass microgranules of fraction 0.1-1.5 mm or fine-pored foam ceramic spherical granules of the same fraction - 10-23, fiber - 0.1-0.6, water loss reducer PVS-VR or PVA - 0.5, defoamer PENTA-465 or "FOBR" - 0.05, with a ratio of dry cement mixture to water of 100 parts by weight to 60 parts by weight, respectively, the second portion of cement mortar, squeezing portions of cement mortar, carrying out technological curing while waiting for the hardening of the cement mortar.

Новым является то, что вторую порцию цементного раствора закачивают плотностью 1880–1920 кг/м3 в объеме, обеспечивающем заполнение заколонного пространства скважины в интервале 100 м от забоя, при этом вторая порция цементного раствора содержит сухую цементную смесь и воду при соотношении сухой цементной смеси к воде – 100 мас. ч. к 44 мас. ч. соответственно, в качестве сухой цементной смеси применяют смесь из портландцемента тампонажного и цемента с размером частиц 5 микрон при следующем соотношении компонентов, мас. ч.: What is new is that the second portion of cement slurry is pumped in with a density of 1880–1920 kg/ m3 in a volume that ensures filling the wellbore annular space within an interval of 100 m from the bottomhole, while the second portion of cement slurry contains dry cement mixture and water with a ratio of dry cement mixture to water of 100 parts by weight to 44 parts by weight, respectively, a mixture of Portland cement and cement with a particle size of 5 microns is used as the dry cement mixture with the following ratio of components, parts by weight:

портландцемент Portland cement 100100 цемент с размером частиц 5 микрон cement with a particle size of 5 microns 10–2010–20

Для осуществления способа используют:To implement the method, use:

Портландцемент тампонажный марок ПЦТ I-50 или ПЦТ I-G-CC-1 – ГОСТ 1581-2019.Portland cement for oil wells grades PTsT I-50 or PTsT I-G-CC-1 – GOST 1581-2019.

Облегчающий инертный наполнитель - вспененные микрогранулы стекла фракций 0,1-1,5 мм, выпускаемые по ТУ 5914-001-53933176-2011. Представляют собой высокопористый ячеистый неорганический теплоизоляционный материал. Ячейки имеют сферическую или гексагональную форму, их размер может составлять от долей миллиметров до нескольких сантиметров. Цвет материала обычно - зеленовато-серый.Lightweight inert filler - foamed glass microgranules of fractions 0.1-1.5 mm, manufactured according to TU 5914-001-53933176-2011. They are a highly porous cellular inorganic heat-insulating material. The cells have a spherical or hexagonal shape, their size can be from fractions of a millimeter to several centimeters. The color of the material is usually greenish-gray.

Облегчающий инертный наполнитель - мелкопористые пенокерамические сферические гранулы фракций 0,1-1,5 мм, выпускаемые по ТУ 5712-001-14851799-2014.Lightweight inert filler - fine-pored foam ceramic spherical granules of fractions 0.1-1.5 mm, produced according to TU 5712-001-14851799-2014.

Применение в качестве облегчающего инертного наполнителя любого из указанных приводит к одному техническому результату.The use of any of the above as a lightweight inert filler leads to the same technical result.

Фиброволокно - волокно строительное микроармирующее. Представляет собой однокомпонентное полипропиленовое волокно длиной 3-6 мм диаметром 22-35 мкм, изготовленное по ТУ 2272-006-13429727-2007 «Волокно строительное армирующее», марки ВСМ.Fiberglass is a micro-reinforcing construction fiber. It is a single-component polypropylene fiber 3-6 mm long and 22-35 µm in diameter, manufactured according to TU 2272-006-13429727-2007 "Reinforcing construction fiber", grade VSM.

Понизитель водоотдачи ПВС-ВР, выпускаемый по ГОСТ 10779-78;Water loss reducer PVS-VR, manufactured according to GOST 10779-78;

Понизитель водоотдачи ПВА (ВР-08), производства Chang Chun Petrochemical Малайзия, представляет собой эмульгирующий и стабилизирующий агент на основе поливинилового спирта. При низком поверхностном натяжении и способности рассеивать винилацетат в воде в очень мелкие гранулы ПВА (ВР-08) применяется для производства поливинилацетатной эмульсии. PVA Fluid Loss Reducer (BP-08), manufactured by Chang Chun Petrochemical Malaysia, is an emulsifying and stabilizing agent based on polyvinyl alcohol. With low surface tension and the ability to disperse vinyl acetate in water into very fine granules, PVA (BP-08) is used to produce polyvinyl acetate emulsion.

Применение в качестве понизителя водоотдачи любого из указанных приводит к одному техническому результату.The use of any of the above as a water loss reducer leads to the same technical result.

Пеногаситель ПЕНТА-465, выпускаемый по ТУ 2257-029-40245042-2002, представляет собой самоэмульгирующийся пеногасящий концентрат, эффективно используется в процессах, сопровождающихся обильным или средним пенообразованием, а также предупреждает излишнее пенообразование при предварительном введении в композицию (рецептуру);The PENTA-465 antifoam agent, manufactured according to TU 2257-029-40245042-2002, is a self-emulsifying antifoam concentrate, effectively used in processes accompanied by heavy or moderate foaming, and also prevents excessive foaming when pre-introduced into a composition (formulation);

Пеногаситель «FOBR», выпускаемый по ТУ 2458-002-65514187-2011, представляет собой пеногаситель на основе кремнийорганических олигомеров с добавлением поверхностно-активных веществ. «FOBR» предназначен для использования в качестве пеногасителя во всех типах буровых растворов на водной основе.The defoamer "FOBR", manufactured according to TU 2458-002-65514187-2011, is a defoamer based on organosilicon oligomers with the addition of surfactants. "FOBR" is intended for use as a defoamer in all types of water-based drilling fluids.

Применение в качестве пеногасителя любого из указанных приводит к одному техническому результату.The use of any of the above as a defoamer leads to the same technical result.

Микроцемент, например, микронизированный цемент марки «ультрацемент-5» по ТУ 5739-019-56864391-2020 изм. 1,2.Microcement, for example, micronized cement of the “ultracement-5” brand according to TU 5739-019-56864391-2020 amend. 1,2.

Вода – пресная вода плотностью 1000 кг/м3 для приготовления цементных растворов.Water – fresh water with a density of 1000 kg/ m3 for the preparation of cement mortars.

В качестве моющей буферной жидкости применяют 2%-й водный раствор триполифосфата натрия по ГОСТ 13493-86 или 0,2%-й водный раствор нитротриметил фосфоновой кислоты по ГОСТ 6318-77.A 2% aqueous solution of sodium tripolyphosphate according to GOST 13493-86 or a 0.2% aqueous solution of nitrotrimethyl phosphonic acid according to GOST 6318-77 is used as a washing buffer liquid.

В качестве продавочной жидкости используют, например, техническую пресную воду или минерализованную пластовую воду плотностью 1,05-1,16 г/см3. For example, industrial fresh water or mineralized formation water with a density of 1.05-1.16 g/ cm3 is used as a squeezing fluid.

Сущность способаThe essence of the method

Способ цементирования обсадных колонн включает в себя спуск обсадной колонны до пробуренного забоя скважины, последовательную закачку моющей буферной жидкости и двух порций цементного раствора. В качестве моющей буферной жидкости применяют 2%-й водный раствор триполифосфата натрия или 0,2%-й водный раствор нитротриметил фосфоновой кислоты. Далее последовательно закачивают две порции цементного раствора.The method of cementing casing strings includes lowering the casing string to the drilled bottom of the well, sequentially pumping in a cleaning spacer fluid and two portions of cement mortar. A 2% aqueous solution of sodium tripolyphosphate or a 0.2% aqueous solution of nitrotrimethyl phosphonic acid is used as a cleaning spacer fluid. Then two portions of cement mortar are sequentially pumped in.

Первую порцию цементного раствора плотностью 1520-1640 кг/м3 в объеме, обеспечивающем заполнение заколонного пространства в скважине в интервале от устья до 100 м от забоя, при этом первая порция цементного раствора содержит сухую цементную смесь, понизитель водоотдачи - ПВС-ВР или ПВА, пеногаситель - ПЕНТА-465 или «FOBR» и воду, в качестве сухой цементной смеси применяют смесь из портландцемента, облегчающего инертного наполнителя - вспененных микрогранул стекла фракций 0,1-1,5 мм или мелкопористых пенокерамических сферических гранул той же фракции и фиброволокна размером волокон 3-6 мм диаметром 22-35 мкм при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:The first portion of cement mortar with a density of 1520-1640 kg/ m3 in a volume that ensures filling the annular space in the well in the interval from the wellhead to 100 m from the bottomhole, while the first portion of the cement mortar contains a dry cement mixture, a fluid loss reducer - PVS-VR or PVA, a defoamer - PENTA-465 or "FOBR" and water, a mixture of Portland cement, a lightweight inert filler - foamed glass microgranules of fractions of 0.1-1.5 mm or fine-pored foam ceramic spherical granules of the same fraction and fiber with a fiber size of 3-6 mm and a diameter of 22-35 μm is used as a dry cement mixture.

портландцементPortland cement 100100 облегчающий инертный наполнитель – вспененныеlightweight inert filler - foamed микрогранулы стекла фракций 0,1-1,5 мм илиglass microgranules of fractions 0.1-1.5 mm or мелкопористые пенокерамические сферическиеfine-pored spherical ceramic foam гранулы той же фракциейgranules of the same fraction 10-2310-23 фиброволокноfiberglass 0,1-0,60.1-0.6 понизитель водоотдачи ПВС-ВР или ПВА water loss reducer PVS-VR or PVA 0,50.5 пеногаситель ПЕНТА-465 или «FOBR»antifoam agent PENTA-465 or "FOBR" 0,05,0.05,

при этом соотношение сухой цементной смеси к воде - 100 мас. ч. к 60 мас. ч.in this case, the ratio of dry cement mixture to water is 100 parts by weight to 60 parts by weight.

Вторую порцию цементного раствора закачивают плотностью 1880–1920 кг/м3 в объеме, обеспечивающем заполнение заколонного пространства скважины в интервале 100 м от забоя. Вторая порция цементного раствора содержит сухую цементную смесь и воду при соотношении сухой цементной смеси к воде – 100 мас. ч. к 44 мас. ч. соответственно, в качестве сухой цементной смеси применяют смесь из портландцемента тампонажного и цемента с размером частиц 5 микрон при следующем соотношении компонентов, мас. ч.: The second portion of cement slurry is pumped in with a density of 1880–1920 kg/ m3 in a volume that ensures filling of the wellbore annular space within 100 m from the bottomhole. The second portion of cement slurry contains dry cement mixture and water with a ratio of dry cement mixture to water of 100 parts by weight to 44 parts by weight, respectively; a mixture of oil well portland cement and cement with a particle size of 5 microns is used as the dry cement mixture with the following ratio of components, parts by weight:

портландцемент Portland cement 100100 цемент с размером частиц 5 микрон cement with a particle size of 5 microns 10–2010–20

После закачки второй порции цементного раствора закачкой продавочной жидкости продавливают первую и вторую порции цементного раствора в заколонное пространство скважины. В качестве продавочной жидкости используют, например, техническую воду или минерализованную пластовую воду плотностью 1,05-1,16 г/см3. Далее обсадную колонну оставляют на время ожидания для затвердевания двух порций цементного раствора не менее чем на 48 часов.After pumping the second portion of cement slurry, the first and second portions of cement slurry are pressed into the wellbore annular space by pumping the displacement fluid. For example, process water or mineralized formation water with a density of 1.05-1.16 g/cm 3 is used as the displacement fluid. Then the casing is left to wait for the two portions of cement slurry to harden for at least 48 hours.

Закачка первой порции цементного раствора плотностью 1520-1640 кг/м3 с сухой цементной смеси к воде – 100 мас. ч. к 60 мас. ч. соответственно, обеспечивает снижение гидродинамического давления при цементировании и позволяет поднять цемент до устья без потери циркуляции.Pumping the first portion of cement mortar with a density of 1520-1640 kg/ m3 with a dry cement mixture to water – 100 parts by weight to 60 parts by weight, respectively, ensures a reduction in hydrodynamic pressure during cementing and allows lifting the cement to the wellhead without loss of circulation.

Закачка второй порции плотностью 1880-1920 кг/м3 с содержанием портландцемента и цемента с размером частиц 5 микрон в соотношении 100 мас. ч. к 10-20 мас. ч. обеспечивает наиболее полное вытеснение бурового раствора тампонажным раствором за счет более высокой плотности последнего, а также наиболее плотный контакт на границе цементный камень-горная порода за счет наличия в цементной структуре частиц более тонкого помола. Так как в цементном растворе содержатся частицы более тонкого помола, которые могут проникнуть в поры горной породы, создается более плотный и герметичный контакт на границе цементный камень-горная порода. Также это позволяет повысить адгезию цементного камня с металлом обсадных труб и горной породой. Pumping the second portion with a density of 1880-1920 kg/ m3 containing Portland cement and cement with a particle size of 5 microns in a ratio of 100 parts by weight to 10-20 parts by weight ensures the most complete displacement of the drilling mud by the cement slurry due to the higher density of the latter, as well as the most dense contact at the cement stone-rock boundary due to the presence of finer ground particles in the cement structure. Since the cement slurry contains finer ground particles that can penetrate into the pores of the rock, a denser and more hermetic contact is created at the cement stone-rock boundary. This also improves the adhesion of the cement stone to the metal of the casing pipes and the rock.

Способ цементирования обсадной колонны осуществляют в следующей последовательности.The method of cementing the casing column is carried out in the following sequence.

После проведения заключительных работ (проработки ствола скважины, геофизических исследований) спускают обсадную колонну до пробуренного забоя скважины. На цементном складе готовят расчетное количество сухой цементной смеси, необходимое для приготовления двух порций цементного раствора с учетом глубины скважины и диаметра обсадной колонны. После этого готовую сухую цементную смесь загружают в цементовозы и отправляют на буровую.After the final work (wellbore boring, geophysical surveys) is completed, the casing is lowered to the drilled well bottom. The cement warehouse prepares the calculated amount of dry cement mix required to prepare two batches of cement slurry, taking into account the well depth and casing diameter. After that, the finished dry cement mix is loaded into cement trucks and sent to the drilling rig.

Перед началом цементирования обсадной колонны в скважине, непосредственно на буровой, сухую цементную смесь перетаривают из цементовозов в цементосмесительные машины. Одновременно с перетариванием сухой цементной смеси в бункерах цементировочных агрегатов набирают техническую воду в количестве 60 мас. ч. на 100 мас. ч. сухой цементной смеси и в количестве 44 мас. ч. на 100 мас. ч. сухой цементной смеси для приготовления двух порций цементного раствора.Before cementing the casing in the well, directly at the drilling site, the dry cement mixture is transferred from the cement trucks to the cement mixing machines. Simultaneously with the transfer of the dry cement mixture, technical water is collected in the bunkers of the cementing units in the amount of 60 parts by weight per 100 parts by weight of the dry cement mixture and in the amount of 44 parts by weight per 100 parts by weight of the dry cement mixture to prepare two portions of the cement mortar.

Далее готовят воду затворения для первой порции цементного раствора путем добавления в техническую воду понизителя водоотдачи 0,5 мас. ч. и пеногасителя 0,05 мас. ч. от массы портландцемента путем перемешивания, в течение 0,5-1 ч. Next, prepare the mixing water for the first portion of the cement mortar by adding 0.5 parts by weight of a water loss reducer and 0.05 parts by weight of a foam suppressor based on the weight of the Portland cement to the process water by stirring for 0.5-1 hour.

Приготовление первой и второй порций цементного раствора производят с помощью цементно-смесительного устройства цементно-смесительной машины. Плотность первой порции цементного раствора на выходе из цементно-смесительного устройства в технологическую емкость «чанок» контролируется оператором с помощью ареометра в пределах 1520-1640 кг/м3, плотность второй порции цементного раствора - 1880-1920 кг/м3. На колонну обсадных труб устанавливают цементировочную головку с установленной в ней продавочной разделительной пробкой, соединяют тампонажными шлангами или трубами высокого давления с цементировочными агрегатами. Закачивают моющую буферную жидкость в количестве, например, 6-9 м3 в колонну обсадных труб с помощью цементировочного агрегата. Не прерывая технологический процесс, с использованием цементировочного агрегата, последовательно за моющей буферной жидкостью в скважину в колонну обсадных труб последовательно закачивают первую и далее вторую порцию цементного раствора. Первую порцию цементного раствора закачивают объемом, обеспечивающем заполнение заколонного пространства в скважине в интервале от устья до 100 м от забоя, вторую порцию цементного раствора - объемом, обеспечивающем заполнение заколонного пространства скважины в интервале 100 м от забоя.The first and second portions of cement slurry are prepared using a cement mixing device of a cement mixing machine. The density of the first portion of cement slurry at the outlet of the cement mixing device into the process tank "vat" is controlled by the operator using a hydrometer within the range of 1520-1640 kg/ m3 , the density of the second portion of cement slurry is 1880-1920 kg/ m3 . A cementing head with a squeeze-out separating plug installed in it is installed on the casing pipe column, connected with cementing hoses or high-pressure pipes to the cementing units. The washing spacer liquid is pumped in an amount of, for example, 6-9 m3 into the casing pipe column using a cementing unit. Without interrupting the technological process, using a cementing unit, the first and then the second portion of cement slurry are sequentially pumped into the casing pipe column after the washing spacer liquid into the well. The first portion of cement slurry is pumped in a volume that ensures filling the annular space in the well in the interval from the wellhead to 100 m from the bottom, the second portion of cement slurry is pumped in a volume that ensures filling the annular space of the well in the interval of 100 m from the bottom.

После закачки второй порции цементного раствора на цементировочной головке освобождают разделительную продавочную пробку. Закачкой технической пресной воды или минерализованной пластовой воды плотностью 1,05-1,16 г/см3 продавливают первую и вторую порцию цементного раствора в заколонное пространство скважины до получения момента «СТОП». Далее обсадную колонну оставляют на время ожидания для затвердевания двух порций цементного раствора не менее 48 ч. После геофизическими исследованиями проводят оценку качества цементирования. After pumping the second portion of cement slurry, the separating squeeze plug is released on the cementing head. By pumping technical fresh water or mineralized formation water with a density of 1.05-1.16 g/ cm3, the first and second portions of cement slurry are squeezed into the wellbore annulus until the "STOP" moment is reached. Then the casing string is left to wait for the hardening of two portions of cement slurry for at least 48 hours. After that, the cementing quality is assessed using geophysical studies.

В таблице 1 приведены рецептуры порций цементного раствора способа цементирования обсадной колонны в скважине.Table 1 shows the recipes for the portions of cement mortar for the method of cementing the casing in the well.

Таблица 1 - Рецептуры порций цементного раствора способа цементирования обсадной колонны в скважинеTable 1 - Recipes of cement mortar portions for the method of cementing the casing in the well

№ п/пItem No. Первая порция цементного раствораFirst portion of cement mortar Вторая порция цементного раствораSecond portion of cement mortar Сухая цементная смесь, мас. ч.Dry cement mixture, wt. parts Понизитель водоотдачи, мас. ч.Water loss reducer, wt. h. Пеногаситель, мас. ч.Defoamer, wt. h. Вода, мас. ч.Water, wt. Сухая цементная смесь, мас. ч.Dry cement mixture, wt. parts Вода, мас. ч.Water, wt. ПортландцементPortland cement Облегчающий инертный наполнительLightweight inert filler ФиброволокноFiberglass ПВС-ВРPVS-VR ПВАPVA ПЕНТА-465PENTA-465 FOBRFOBR ПортландцементPortland cement Цемент c размером 5 микронCement with a size of 5 microns Вспененные микрогранулы стеклаFoamed glass microbeads Мелкопористые пенокерамические сферические гранулыFine-pored ceramic foam spherical granules 11 22 33 44 55 66 77 88 99 1010 1111 1212 1313 11 100100 1515 -- 0,10,1 0,50.5 -- 0,050.05 -- 6060 100100 2020 4444 22 100100 2020 -- 0,10,1 0,50.5 -- 0,050.05 -- 6060 100100 2020 4444 33 100100 1010 -- 0,30.3 0,50.5 -- 0,050.05 -- 6060 100100 2020 4444 44 100100 2020 -- 0,30.3 0,50.5 -- 0,050.05 -- 6060 100100 1515 4444 55 100100 2323 -- 0,30.3 0,50.5 -- 0,050.05 -- 6060 100100 1515 4444 66 100100 1515 -- 0,40.4 0,50.5 -- 0,050.05 -- 6060 100100 1515 4444 77 100100 1515 -- 0,60.6 0,50.5 -- 0,050.05 -- 6060 100100 1010 4444 88 100100 -- 1515 0,10,1 -- 0,50.5 -- 0,050.05 6060 100100 1010 4444 99 100100 -- 2020 0,10,1 -- 0,50.5 -- 0,050.05 6060 100100 1010 4444 1010 100100 -- 1010 0,30.3 -- 0,50.5 -- 0,050.05 6060 100100 -- 4444 1111 100100 -- 2020 0,30.3 -- 0,50.5 -- 0,050.05 6060 100100 -- 4444 1212 100100 -- 2323 0,30.3 -- 0,50.5 -- 0,050.05 6060 100100 -- 4444 1313 100100 -- 1515 0,40.4 -- 0,50.5 -- 0,050.05 6060 100100 -- 4444 1414 100100 -- 1515 0,60.6 -- 0,50.5 -- 0,050.05 6060 100100 -- 4444

В таблице 2 представлены результаты исследований физико-механических свойств цементных растворов и камня для предлагаемого способа (пример № 1- 14) и результат для способа по наиболее близкому аналогу (пример № 15). Как видно из таблицы 2, наибольшее значение прочности получаемого камня на изгиб после закачки второй порции у наиболее близкого аналога – 5,03 МПа, а прочность получаемого камня на изгиб по предлагаемому способу меняется от 6,5 до 7,9 МПа, что в 1,6 раз превышает значения наиболее близкого аналога. Этим объясняется более прочная цементная крепь, устойчивая к динамическим нагрузкам, возникающим при освоении скважины. Table 2 presents the results of studies of the physical and mechanical properties of cement mortars and stone for the proposed method (example No. 1-14) and the result for the method using the closest analogue (example No. 15). As can be seen from Table 2, the highest value of the obtained stone bending strength after pumping the second portion is for the closest analogue - 5.03 MPa, and the obtained stone bending strength according to the proposed method varies from 6.5 to 7.9 MPa, which is 1.6 times higher than the values of the closest analogue. This explains the stronger cement lining, resistant to dynamic loads that occur during well development.

Пример выполнения способаExample of the method implementation

После проведения заключительных работ (проработки ствола скважины глубиной 1800 м, диаметром 216 мм, геофизических исследований) спустили обсадную колонну диаметром 168 мм до пробуренного забоя скважины глубиной 1800 м и подвесили ее в столе ротора с помощью элеватора. За сутки до начала работ по цементированию обсадной колонны в скважине на цементном складе приготовили расчетное количество сухой цементной смеси, необходимое для приготовления двух порций цементного раствора. Общее количество цементного раствора составило 25,9 м3.After the final work (working the borehole with a depth of 1800 m, diameter of 216 mm, geophysical surveys) a casing column with a diameter of 168 mm was lowered to the drilled bottom of the borehole with a depth of 1800 m and suspended in the rotor table using an elevator. A day before the start of work on cementing the casing column in the borehole, the calculated amount of dry cement mixture required for the preparation of two portions of cement mortar was prepared in the cement warehouse. The total amount of cement mortar was 25.9 m 3 .

Для получения такого объема цементного раствора приготовили 20,7 т сухой цементной смеси, состоящей из: портландцемента ПЦТ II-50 - 100 мас. ч. (18 т), облегчающего инертного наполнителя (вспененных микрогранул стекла) - 15 мас. ч. (2,7 т), фиброволокна - 0,1 мас. ч. (0,018 т) (пример № 1, табл. 1). Далее путем многократного перетаривания из одного цементного силоса в другой на заводе цементных смесей сухую цементную смесь привели в воздушную взвесь с равномерным распределением сухих добавок по всему объему сухой цементной смеси. После этого готовую сухую цементную смесь загрузили в цементовозы и отправили на буровую. После проведения заключительных работ (проработки ствола скважины, геофизических исследований) спустили обсадную колонну до пробуренного забоя скважины (1799,5 м) и подвесили ее в столе ротора с помощью элеватора. На колонну обсадных труб установили цементировочную головку с установленной в ней продавочной разделительной пробкой, соединили тампонажными шлангами или трубами высокого давления с цементировочными агрегатами.To obtain such a volume of cement mortar, 20.7 tons of dry cement mixture were prepared, consisting of: Portland cement PCT II-50 - 100 parts by weight (18 tons), lightweight inert filler (foamed glass microgranules) - 15 parts by weight (2.7 tons), fiber - 0.1 parts by weight (0.018 tons) (example No. 1, Table 1). Then, by repeated repacking from one cement silo to another at the cement mixture plant, the dry cement mixture was brought into an air suspension with uniform distribution of dry additives throughout the volume of the dry cement mixture. After that, the finished dry cement mixture was loaded into cement trucks and sent to the drilling rig. After the final work (wellbore boring, geophysical surveys) was completed, the casing was lowered to the drilled well bottom (1799.5 m) and suspended in the rotor table using an elevator. A cementing head with a squeeze-out separating plug installed in it was installed on the casing string, connected with cementing hoses or high-pressure pipes to the cementing units.

Перед началом работ, непосредственно на буровой сухую цементную смесь перетарили из цементовозов в цементосмесительные машины. Одновременно с перетариванием сухой цементной смеси в бункерах цементировочных агрегатов набрали техническую воду для первой порции цементного раствора (для 18,5 т смеси) в количестве 60 мас. ч. (11,1 м3) на 100 мас. ч. сухой цементной смеси для первой порции цементного раствора и для второй порции цементного раствора (для 10 т смеси) в количестве 44 мас. ч. (4,4 м3) на 100 мас. ч. сухой цементной смеси для второй порции цементного раствора.Before the start of the work, directly at the drilling rig, the dry cement mixture was transferred from the cement trucks to the cement mixing machines. Simultaneously with the transfer of the dry cement mixture, technical water was collected in the bunkers of the cementing units for the first portion of the cement mortar (for 18.5 tons of the mixture) in the amount of 60 parts by weight (11.1 m3 ) per 100 parts by weight of the dry cement mixture for the first portion of the cement mortar and for the second portion of the cement mortar (for 10 tons of the mixture) in the amount of 44 parts by weight (4.4 m3 ) per 100 parts by weight of the dry cement mixture for the second portion of the cement mortar.

Далее приготовили воду затворения для первой порции цементного раствора путем добавления в техническую воду понизителя водоотдачи (ПВС-ВР) 0,5 мас. ч. (9,25 кг) и пеногасителя 0,05 мас. ч. (0,92 л) от массы портландцемента путем перемешивания в течение 0,5 ч.Next, mixing water was prepared for the first portion of the cement mortar by adding 0.5 parts by weight (9.25 kg) of a water loss reducer (PVS-VR) and 0.05 parts by weight (0.92 l) of a foam suppressor to the technical water based on the weight of the Portland cement by stirring for 0.5 hours.

Подготовили моющую буферную жидкость в бункере цементировочного агрегата в количестве 6 м3. Закачали моющую буферную жидкость в колонну обсадных труб с помощью цементировочного агрегата.Prepared a washing buffer liquid in the cementing unit bunker in the amount of 6 m3 . Pumped the washing buffer liquid into the casing string using the cementing unit.

С использованием цементировочного агрегата и цементно-смесительной машины последовательно за моющей буферной жидкостью в скважину, в колонну обсадных труб, последовательно закачали первую и далее вторую порцию цементного раствора. Для первой порции цементного раствора в цементно-смесительное устройство одновременно подавали 18,5 т сухой цементной смеси и воду затворения. Плотность первой порции цементного раствора на выходе из цементно-смесительного устройства в технологическую емкость «чанок» контролировал оператор с помощью ареометра в пределах 1620 кг/м3, плотность второй порции цементного раствора - 1920 кг/м3. Первую порцию цементного раствора закачали объемом (21 м3), обеспечивающем заполнение заколонного пространство в скважине в интервале от устья до 100 м от забоя, вторую порцию цементного раствора (7 м3) - объемом, обеспечивающем заполнение заколонного пространства скважины в интервале 100 м снизу-вверх от забоя.Using a cementing unit and a cement mixing machine, the first and then the second portion of cement slurry were pumped sequentially into the well after the washing spacer liquid, into the casing string. For the first portion of cement slurry, 18.5 tons of dry cement mix and mixing water were simultaneously fed into the cement mixing device. The density of the first portion of cement slurry at the outlet of the cement mixing device into the process tank "vat" was controlled by the operator using a hydrometer within 1620 kg/ m3 , the density of the second portion of cement slurry - 1920 kg/ m3 . The first portion of cement slurry was pumped in a volume (21 m3 ) that ensured filling the annular space in the well in the interval from the wellhead to 100 m from the bottom, the second portion of cement slurry (7 m3 ) - in a volume that ensured filling the annular space of the well in the interval of 100 m from the bottom up from the bottom.

После закачки второй порции цементного раствора на цементировочной головке освободили разделительную продавочную пробку. Закачкой технической воды продавили первую и вторую порции цементного раствора в заколонное пространство скважины до получения момента «СТОП». Далее обсадную колонну оставили на время ожидания для затвердевания двух порций цементного раствора на 48 ч. После геофизическими исследованиями провели оценку качества цементирования.After pumping the second portion of cement slurry, the separating squeeze plug was released on the cementing head. By pumping technical water, the first and second portions of cement slurry were squeezed into the wellbore annular space until the "STOP" moment was reached. Then the casing was left to wait for the two portions of cement slurry to harden for 48 hours. Afterwards, the cementing quality was assessed using geophysical studies.

Таблица 2 - Результаты исследований физико-механических свойств цементных растворов и камня для способа цементирования обсадной колонны в скважинеTable 2 - Results of studies of the physical and mechanical properties of cement mortars and stone for the method of cementing the casing in the well

Первая порция цементного раствораFirst portion of cement mortar Вторая порция цементного раствораSecond portion of cement mortar Водоот-
деление,
мл
Water-
division,
ml
Растека-
емость,
мм
Rasteka-
ability,
mm
Плотность,
кг/м3
Density,
kg/ m3
Прочность получаемого
камня через 48 ч, МПа
The strength of the resulting
stone after 48 h, MPa
Водоот-
деление,
мл
Water-
division,
ml
Растека-
емость,
мм
Rasteka-
ability,
mm
Плотность,
кг/м3
Density,
kg/ m3
Прочность получаемого
камня через 48 ч, МПа
The strength of the resulting
stone after 48 h, MPa
Адгезия, кНAdhesion, kN
изгибbend сжатиеcompression изгибbend сжатиеcompression 11 22 33 44 55 66 77 88 99 1010 1111 1212 Способ цементирования обсадной колонны в скважинеMethod of cementing a casing in a well    11 0,70.7 210210 16021602 4,24.2 9,119.11 11 220220 18991899 7,37.3 34,334.3 32,832.8 22 00 206,5206.5 15441544 4,054.05 10,6610.66 22 216216 19011901 6,96.9 33,633.6 33,533.5 33 11 218218 16401640 4,014.01 1111 2,22,2 218218 18801880 7,87.8 34,834.8 33,433.4 44 00 206206 15461546 4,174.17 10,610.6 2,22,2 226226 19051905 7,97.9 32,532.5 31,331.3 55 1,41.4 200200 15451545 4,14.1 9,89.8 2,42.4 230230 19031903 77 28,228.2 30,230.2 66 00 202,5202.5 15931593 4,144.14 11,6311.63 2,52.5 225225 18981898 6,86.8 27,927.9 29,329.3 77 00 190190 15201520 4,34.3 11,811.8 3,83.8 236236 19101910 7,47.4 29,229.2 28,228.2 88 0,70.7 210210 16021602 4,24.2 9,119.11 3,83.8 242242 19051905 7,77.7 28,828.8 26,626.6 99 00 206,5206.5 15441544 4,054.05 10,6610.66 44 254254 19151915 7,57.5 28,428.4 26,726.7 1010 11 218218 16401640 4,014.01 1111 4,24.2 240240 19161916 6,26.2 2626 25,825.8 1111 00 206206 15461546 4,174.17 10,610.6 4,84.8 260260 19201920 6,56.5 2424 23,223.2 1212 1,41.4 200200 15451545 4,14.1 9,89.8 5,65.6 250250 19181918 6,76.7 23,523.5 24,924.9 1313 00 202,5202.5 15931593 4,144.14 11,6311.63 5,25.2 245245 19051905 6,36.3 24,224.2 26,826.8 1414 00 190190 15201520 4,34.3 11,811.8 5,45.4 240240 19101910 6,86.8 25,725.7 25,225.2 Способ по наиболее близкому аналогуMethod according to the closest analogue 1515 1,01.0 218218 16401640 4,014.01 1111 00 218,5218.5 15891589 5,035.03 14,814.8 --

Предлагаемый способ повышает эффективность цементирования обсадной колонны за счет повышения качества цементирования в скважинах с остаточными поглощениями бурового раствора, устранения фильтрации цементного раствора после вскрытия пор проницаемых пластов и повышения герметичности цементной крепи на контакте цементный камень-горная порода.The proposed method increases the efficiency of casing cementing by improving the quality of cementing in wells with residual absorption of drilling mud, eliminating filtration of cement mortar after opening the pores of permeable formations, and increasing the tightness of the cement lining at the cement stone-rock contact.

Claims (2)

Способ цементирования обсадной колонны в скважине, включающий последовательную закачку моющей буферной жидкости и порций цементного раствора, первой порции цементного раствора плотностью 1520–1640 кг/м3 в объеме, обеспечивающем заполнение заколонного пространства в скважине в интервале от устья до 100 м от забоя, при этом первая порция цементного раствора содержит сухую цементную смесь, понизитель водоотдачи – ПВС-ВР или ПВА, пеногаситель – ПЕНТА-465 или «FOBR» и воду, в качестве сухой цементной смеси - смесь из портландцемента, облегчающего инертного наполнителя – вспененных микрогранул стекла фракций 0,1–1,5 мм или мелкопористых пенокерамических сферических гранул той же фракции, и фиброволокна размером волокон 3–6 мм, диаметром 22–35 мкм при следующем соотношении компонентов, мас. ч.: портландцемент - 100, облегчающий инертный наполнитель – вспененные микрогранулы стекла фракцией 0,1–1,5 мм или мелкопористые пенокерамические сферические гранулы той же фракции - 10–23, фиброволокно - 0,1–0,6, понизитель водоотдачи ПВС-ВР или ПВА - 0,5 пеногаситель ПЕНТА-465 или «FOBR» - 0,05, при соотношении сухой цементной смеси к воде – 100 мас. ч. к 60 мас. ч. соответственно, второй порции цементного раствора, продавливание порций цементного раствора, осуществление технологической выдержки на время ожидания затвердевания цементного раствора, отличающийся тем, что вторую порцию цементного раствора закачивают плотностью 1880–1920 кг/м3 в объеме, обеспечивающем заполнение заколонного пространства скважины в интервале 100 м от забоя, при этом вторая порция цементного раствора содержит сухую цементную смесь и воду при соотношении сухой цементной смеси к воде – 100 мас. ч. к 44 мас. ч. соответственно, в качестве сухой цементной смеси применяют смесь из портландцемента тампонажного и цемента с размером частиц 5 микрон при следующем соотношении компонентов, мас. ч.: A method of cementing a casing string in a well, including the sequential injection of a washing spacer fluid and portions of cement slurry, the first portion of cement slurry with a density of 1520–1640 kg/ m3 in a volume ensuring filling of the annular space in the well in the interval from the wellhead to 100 m from the bottomhole, wherein the first portion of cement slurry contains a dry cement mixture, a fluid loss reducer – PVS-VR or PVA, a defoamer – PENTA-465 or “FOBR” and water, as a dry cement mixture – a mixture of Portland cement, a lightweight inert filler – foamed glass microgranules of fractions 0.1–1.5 mm or fine-pored foam ceramic spherical granules of the same fraction, and fiber with a fiber size of 3–6 mm, a diameter of 22–35 μm at the following ratio of components, wt. h.: Portland cement - 100, lightweight inert filler - foamed glass microgranules with a fraction of 0.1-1.5 mm or fine-pored foam ceramic spherical granules of the same fraction - 10-23, fiber - 0.1-0.6, water loss reducer PVS-VR or PVA - 0.5, defoamer PENTA-465 or "FOBR" - 0.05, with a ratio of dry cement mixture to water - 100 wt. h. to 60 wt. h., respectively, of the second portion of the cement mortar, squeezing out portions of the cement mortar, carrying out a technological holding period while waiting for the cement mortar to harden, characterized in that the second portion of the cement mortar is pumped in with a density of 1880–1920 kg/ m3 in a volume that ensures filling the wellbore annular space in the interval of 100 m from the bottomhole, while the second portion of the cement mortar contains a dry cement mixture and water with a ratio of dry cement mixture to water of 100 parts by weight to 44 parts by weight. respectively, a mixture of oil well portland cement and cement with a particle size of 5 microns is used as the dry cement mixture with the following ratio of components, h. by weight: портландцемент Portland cement 100100 цемент с размером частиц 5 микрон cement with a particle size of 5 microns 10–2010–20
RU2023133919A 2023-12-19 Method of cementing casing string in well RU2823955C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2823955C1 true RU2823955C1 (en) 2024-07-30

Family

ID=

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6626991B1 (en) * 1999-07-29 2003-09-30 Schlumberger Technology Corp Low-density and low-porosity cementing slurry for oil wells or the like
RU2520233C2 (en) * 2010-09-28 2014-06-20 КЛИАРВОТЕР ИНТЕРНЭШНЛ, ЭлЭлСи Novel weight materials for use in cement, spacer and drilling fluids
RU2533997C1 (en) * 2013-09-17 2014-11-27 Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина Water inflow zones cementing method
RU2576416C1 (en) * 2015-01-14 2016-03-10 Публичное акционерное общество "ГАЗПРОМ" (ПАО "ГАЗПРОМ") Method to fix process wells of underground storages of gaseous and liquid hydrocarbons (versions)
RU2582143C1 (en) * 2015-04-21 2016-04-20 Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина Method for repair insulation work using suspensions of fine mineral binder
RU2720025C1 (en) * 2019-04-30 2020-04-23 Публичное акционерное общество «Татнефть» имени В.Д. Шашина Casing string cementing method in well
RU2781004C1 (en) * 2021-12-07 2022-10-04 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром проектирование" Grouting mixture

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6626991B1 (en) * 1999-07-29 2003-09-30 Schlumberger Technology Corp Low-density and low-porosity cementing slurry for oil wells or the like
RU2520233C2 (en) * 2010-09-28 2014-06-20 КЛИАРВОТЕР ИНТЕРНЭШНЛ, ЭлЭлСи Novel weight materials for use in cement, spacer and drilling fluids
RU2533997C1 (en) * 2013-09-17 2014-11-27 Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина Water inflow zones cementing method
RU2576416C1 (en) * 2015-01-14 2016-03-10 Публичное акционерное общество "ГАЗПРОМ" (ПАО "ГАЗПРОМ") Method to fix process wells of underground storages of gaseous and liquid hydrocarbons (versions)
RU2582143C1 (en) * 2015-04-21 2016-04-20 Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина Method for repair insulation work using suspensions of fine mineral binder
RU2720025C1 (en) * 2019-04-30 2020-04-23 Публичное акционерное общество «Татнефть» имени В.Д. Шашина Casing string cementing method in well
RU2781004C1 (en) * 2021-12-07 2022-10-04 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром проектирование" Grouting mixture

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3955993A (en) Method and composition for stabilizing incompetent oil-containing formations
RU2656266C2 (en) Method for treating a subterranean formation with a mortar slurry with the possibility of formation of a permeable layer of hardened mortar slurry
US4275788A (en) Method of plugging a well
US11833478B2 (en) System and method of producing foamed cement in a laboratory environment
US3862663A (en) Method for stabilizing incompetent oil-containing formations
RU2635310C1 (en) Hardening compositions containing cement dust, and methods for their application
WO2016164030A1 (en) Fracture having a bottom portion of reduced permeability and a top portion having a higher permeability
MX2013012179A (en) Use of methylhydroxyethyl cellulose as cement additive.
USRE27271E (en) Method and composition for stabilizing incompetent sand containing forma-tions
US3429373A (en) Method and composition for stabilizing incompetent oil containing formations
WO2020117190A1 (en) Strength retrogression mitigation materials for cement compositions
RU2823955C1 (en) Method of cementing casing string in well
RU2720025C1 (en) Casing string cementing method in well
RU2398955C1 (en) Procedure for fixing well with cement grout
RU2288351C1 (en) Method for making a bottomhole filter
WO2020117192A1 (en) Expansion agents for cement compositions
RU2743123C1 (en) Method of isolation of absorption zones during well drilling
RU2614997C1 (en) Method of water inflow limitation in fractured carbone reservoirs
RU2398095C1 (en) Method for string cementing in well using cement mortar with erosion properties
RU2533997C1 (en) Water inflow zones cementing method
CN116376524A (en) Plugging agent, preparation method and construction method
CN111087994B (en) Multistage particle mesh cementing wall-repairing working solution and preparation and construction method thereof
RU2519262C1 (en) Method of formation isolation with cement-silicate mud
RU2071548C1 (en) Method for isolation of water inflow in well
RU2778122C1 (en) Method for insulation of absorption zones when drilling wells