RU1776293C - Способ цементировани скважин - Google Patents

Abstract

Использование: при цементировании скважин. Обеспечивает повышение эффективности цементировани  наклонных и горизонтальных скважин, релаксацию напр жений в массиве горных породи разрушение глинистой корки на стенках скважины . Сущность изобретени : перед спуском наружную поверхность обсадной колонны покрывают слоем редкоземельного вещества. В качестве такого примен ют вещество с магнитострикционными свойствами . Слой вещества принимают толщиной 2 - 15 см на длине обсадной колонны 3-5 м и с шагом 13 - 15 м. Передачу на обсадную колонну колебаний осуществл ют путем подачи импульсного напр жени  на слой редкоземельного вещества. Частоту импульсного напр жени  принимают равной частоте собственных колебаний обсадной колонны. Частоту и величину импульсного напр жени  принимают из услови  обеспечени  колебаний обсадной колонны с определенной амплитудой. Ее ограничивают амплитудой, при которой напр жени  в массиве пород не превышают половины их разрушающих напр жений. Подачу импульсного напр жени  начинают с нижних участков обсадной колонны. В редкоземельное вещество добавл ют в жущее в количестве 5-20 мас.%. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. СП с

Description

Изобретение относитс  к горному делу и нефте- и газодобыче и может быть использовано дл  качественного цементировани  обсадных колонн с помощью упругого миграционного геоэффекта в диапазоне частот - герцы-кгцы.

Известен способ цементировани  скважин путем закачки тампонажного раствора в обсадную колонну, продавки его в затруб- ное пространство с оставлением стакана в колонне, и созданием противодавлени  в затрубном пространстве в течение всего времени твердени  тампонажного раствора .

Известный способ трудоемок, нетехнологичен , длителен по времени и весьма энергоемок.

Известен также способ цементировани  скважин, включающий спуск обсадной колонны в скважину, передачу на обсадную трубу колебаний, закачку цементного раствора в обсадную колонну и последующую его продавку в заколонное пространство .

Известный трудоемок, нетехнологичен, так как не позвол ет работать в выбранном диапазоне частот и не использует резо- нансные свойства обсадных труб и тампонажного раствора и практически неприменим в наклонных скважинах.

Цель изобретени  - повышение эффективности цементировани  наклонных и горизонтальных скважин, релаксации напр жений в массиве горных пород и разVJ VI

0 Ю О СА

оэ

рушени  глинистой корки на стенках скважины .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу перед спуском наружную поверхность обсадной колонны покрывают слоем редкоземельного вещества с магни- тострикционными свойствами толщиной 2 -15 см на длине 3-5 м и шагом 13-15 м, а передачу на обсадную колонну колебаний осуществл ют путем подачи импульсного напр жени  на слой редкоземельного вещества с частотой, равной частоте собственных колебаний обсадной колонны, и с величиной импульсного напр жени , обеспечивающими колебани  обсадной колонны с амплитудой, вызывающей напр жени  в массиве пород не более 0,5 от их разрушающих напр жений, при этом подачу импульсного напр жени  начинают с нижних участков обсадной колонны.

Редкоземельное вещества содержит в жущее в количестве 5-20 мас.%.

На чертеже приведена схема реализации способа, где 1 - горный массив, 2 - скважина, 3 - обсадна  колонна. А - нанесенный на обсадную колонну слой редкоземельного вещества, 5 - пробелы на колонне с шагом 13-15 м, 6 - тампонажный раствор, 7 - источник импульсного напр жени , 8 - электроды, 9 - установка дл  нагнетани  тампонажного раствора.

Способ осуществл ют следующим образом .

Армируют обсадную трубу слоем р/з вещества , обладающего гигантской магнито- стрикцией, например, Р Ге2 - мГе2, ТьГе2, ДуГе2, НоГе2 и другие при следующем соотношении компонентов, %:

р/з вещество80-90

В жущее5-20

ВодаОстальное

причем обсадную трубу 3 армируют секци ми 4 по 3-5 м с шагом через 13-15 м, подвод т к магнитному материалу А электроды 8 от импульсного источника 7 и возбуждают упругие колебани  на частоте резонанса дл  обсадной трубы 3, причем, упругие колебани  возбуждают последовательно начина  с самой нижней секции 4 и подают в заколонное пространство тампонажный раствор б от нагнетательной установки 9. Амплитуду колебаний в знакопеременной волне возбуждают начина  с минимально возможного уровн  с таким условием, чтобы не вызвать динамических про влений горного давлени  или гидроразрыва и постепенно ее поднимают до уровн , равного примерно 0,5 от величины разрушающих напр жений дл  пород, слагающих стенки скважины. Вначале возбуждают упругие колебани  на частоте собственных колебаний обсадной трубы - это диапазон от 150 до 600 Гц и воздействуют мощными импульсами давлени  знакопеременной волны на

стенки скважины и достигают с одной стороны разгрузки стенок скважины от напр жений , а с другой - разрушают глинистую корку на стенке скважины и лишь затем подают в скважину цементный раствор. Этим

добиваютс  с одной стороны более прочного сцеплени  раствора со стенкой скважины , а с другой стороны избегают возможных динамических про влений горного давлени  и возможного гидроразрыва в процессе

эксплуатации скважины за счет разгрузки горного массива в процессе вибровоздействий мощными импульсами давлени  на уровне 0,5 от величины разрушающих напр жений в породах, слагающих стенку

скважины на данной глубине. Упругие колебани  возбуждают воздейству  импульсным возбуждающим напр жением на р/з вещество которым армирована обсадна  труба колонн. Возбуждающее напр жение

от источника 7 вносит энгармонизм в р/з вещество обусловленный магнитоупругим взаимодействием, что про вл етс  в наличии мощного магнитострикционного эффекта в р/з веществе. Эффективность работы

р/з вещества определ етс -параметром:

A (d6/d В),

(D

где 3 магнитострикционное напр жение, создаваемое в р/з веществе под вли нием переменного магнитного пол ; В - магнитна  индукци . Дл  упругих волн дисперсионное соотношение можно представить в виде:

Wynp. Супр. Купр..(2)

где Супр. и Купр. скорость Р-волн и волновое число в р/з веществе.

Когда упругие и магнитные волны взаимодействуют , то есть когда

А/магн. Wynp. И Купр. Кмэгн.

(3)

это приводит к возмущению их спектров. В результате дисперсионные кривые упругих и магнитных волн, которые в отсутствие взаимодействи  пересеклись бы, при наличии возбуждающего напр жени  расталкиваютс , то есть имеет место переход магнитной энергии в упругую -до 50%.

Сущность изобретени  заключаетс  в том, что вибровоздействи  вызывают снижение в зкости цементного или другого раствора и способствуют более полному заполнению им пор и трещин в горном массиве вокруг обсадной колонны, причем, волны сжати  и раст жени  порождаемые упругими колебани ми способствуют:

-перераспределению пол  упругих на- пр жений в горных породах окружающих скважину, то есть разгрузке горного массива от напр жений накопившихс  в породах

в результате проходки - бурени  скважины;

-дегазации горных пород за счет при- ведени  их в возбужденное состо ние в диапазоне 60-1500 гц, то есть в этом случае имеет место истечение газов из пор, трещин

и разломов горных пород вокруг скважин;

-более полному заполнению пор и тре- щин при переходе на частоту собственных колебаний обсадной трубы и нагнетании тампонажного раствора в скважину начина 

.с основани  скважины, что повышает проницаемость сорных пород и увеличивает степень проницаемости раствора в горные породы вокруг скважины.

Выбор диапазона частот дл  приведени  горных пород в возбужденное состо ние - 60-1500 Гц обусловлены структурными особенност ми горных пород , а именно: известно, что размеры структурных неоднородностей, слагающих горные породы наход тс  в интервале от 2 до 50 м. При скорости Р-волн в горных по- родах равной 3000 м/с длины волн на частоте 60 Гц равна (3000 м/с) / (60 Гц) 50 м

1500Гц... 2м

Исход  из условий волнового подоби  волна лишь тогда взаимодействует с неодно- родност.ью, когда ее длина меньше или соизмерима с размером неоднородности, что и выполн етс  в данном случае дл  горных пород, слагающих массив вокруг скважины .

Использование за вл емого изобретени  позволит расширить возможности метода за счет приведени  массива вокруг

скважины в неудароопасное состо ние, а следовательно к экономии материалов и средств при эксплуатации скважины, повысить прочность сцеплени  раствора и стенок за счет более качественного цементировани  скважины и получени  более высоких прочностных характеристик раствора в скважин и его дегазации в процессе затвердевани  по сравнению с классическими способами цементировани  скважин.

Claims (1)

1.Способ цементировани  скважин, включающий спуск обсадной колонны в скважину, передачу на обсадную колонну колебаний, закачку цементного раствора в обсадную колонну и последующую его про- давку в заколонное пространство, отличающийс  тем, что, с целью повышени  эффективности цементировани  наклонных и горизонтальных скважин, релаксации напр жений в массиве горных пород и разрушени  глинистой корки на стенках скважины, перед спуском наружную поверхность обсадной колонны покрывают слоем редкоземельного вещества с магнитострик- ционными свойствами толщиной 2-15 см на длине 3-5 м и с шагом 13-15-м, а передачу на обсадную колонну колебаний осуществл ют путем подачи импульсного напр жени  на слой редкоземельного вещества с частотой, равной частоте собственных колебаний обсадной колонный, и с импульсным напр жением, обеспечивающим колебани  обсадной колонны с амплитудой, вызывающей напр жени  в массиве пород не более 0,5 от их разрушающих напр жений, при этом подачу импульсного напр жени  начинают с нижних участков обсадной колонны.

2,Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и и с   тем, что редкоземельное вещество содержит в жущее в количестве 5-20 мас.%.