[发明专利]井眼固井系统

说明书

一种示例井眼固井系统包括为井眼的至少一部分加衬的套管，以及将含有多个囊的水泥浆料引入到所述井眼中的管道。所述多个囊包含促凝剂。所述促凝剂与所述水泥浆料反应以影响所述水泥浆料的稠化时间。所述示例系统还包括具有剪切销的子结构。所述子结构被布置成接收来自所述管道的所述水泥浆料。所述子结构被配置成旋转以使所述水泥浆料中的所述多个囊中的至少一些破裂。

技术领域

本说明书大体上涉及用于对井眼(wellbore)的一部分进行固井(cementing)的示例系统和技术。

背景技术

在油井或气井的建设期间，具有钻头的钻柱钻孔穿过土壤、岩石和其它材料以形成井眼。除了其它方面，钻探过程包括将钻探液向下泵送到井眼中，以及在表面处从井眼接收返回的流体和材料。井建设过程的一部分包括将套管和生产管结合到井眼中。套管支撑井眼的侧面且保护井的组件免受外部污染物的影响。套管可被固井在适当位置。

在井眼到达特定深度之后，钻探设备可从井眼移除，从而留下延伸开孔。隔离障壁可形成于井眼的延伸开孔中。隔离障壁可包括水泥。“水泥候凝”(waiting-on-cement，WOC)时间是用于产生隔离障壁的水泥浆料稠化到规定点所需的时间。在一示例中，WOC时间是水泥浆料稠化以足够产生每平方英寸(PSI)500磅的压缩力所需的时间。对于一些类型的水泥浆料，WOC时间可为约33小时。

在WOC时间期间，其它活动停止。相应地，延长WOC时间可能延迟完井，且可能增加完井的成本。

发明内容

一种示例井眼固井系统包括为井眼的至少一部分加衬的套管，以及将含有多个囊的水泥浆料引入到所述井眼中的管道。所述多个囊包含促凝剂。所述促凝剂与所述水泥浆料反应以影响所述水泥浆料的稠化时间。所述示例系统还包括具有剪切销的子结构。所述子结构被布置成接收来自所述管道的所述水泥浆料。所述子结构被配置成旋转以使所述水泥浆料中的所述多个囊中的至少一些破裂。所述示例系统还包括单独或组合形式的以下特征中的一个或多个。

所述促凝剂可包括二氯化钙(CaCl₂)、无水偏硅酸钠、或CaCl₂和无水偏硅酸钠两者。所述促凝剂按重量计可为水泥浆料的至少4％。所述子结构可被配置成在水泥浆料内旋转以在水泥浆料内产生紊流。所述紊流可具有足够的力使所述多个囊中的至少一些破裂。

所述示例井眼固井系统可包括一个或多个泵以迫使水泥浆料穿过管道。所述一个或多个泵可以是可控制的以按产生紊流的速率泵送浆料。示例系统可包括控制系统以控制所述一个或多个泵的操作。控制系统可包括计算机系统。

子结构可从井上部分向井下部分延伸。剪切销可位于井下部分处。所述多个囊至少部分地在套管和井眼的底部之间的区域的温度下熔化。

相对于不包括促凝剂的水泥浆料的稠化时间，促凝剂可通过缩短所述水泥浆料的稠化时间来影响所述水泥浆料的稠化时间。

一种对井眼的至少一部分进行固井的示例方法包括迫使包括多个囊的水泥浆料进入井眼的至少一部分中。所述囊包含促凝剂。所述促凝剂被生产为与水泥浆料反应以影响水泥浆料的稠化时间。所述示例方法还包括使用位于井眼中的剪切子结构使多个囊中的至少一些破裂；使用井眼中的水泥浆料内产生的紊流使多个囊中的至少一些破裂；以及使多个囊中的至少一些熔化在井眼中的水泥浆料内。所述示例方法还单独地或组合地包括以下特征中的一个或多个。

所述促凝剂可包括二氯化钙(CaCl₂)、无水偏硅酸钠，或CaCl₂和无水偏硅酸钠两者。所述促凝剂按重量计可为水泥浆料的至少4％。

所述子结构可被配置成在水泥浆料内旋转以在水泥浆料内产生紊流。紊流所导致的水泥浆料的力可致使多个囊中的至少一些破裂。