Способ ступенчатого цементирования скважин и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к бурению скважин и позволяет повысить эффективность цементирования скважин за счет возможности дополнительной обработки их в заколонном пространстве и обеспечить непрерывное цементирование . Способ реализуется с помощью устройства, в котором, с целью исключения перемычек между ступенями цементирования , в корпусе ниже боковых отверстий выполнены верхняя и нижняя кольцевые проточки (КП), а выше от-- верстий - выступ и ступенчатая КП под ним.. При этом ступенчатая КП образует с установленной в корпусе втулкой замкнутую кольцевую полость при совмещении боковых отверстий втулки и корпуса. В нижней части втулки установлены верхний и нижний ряды выдвижных элементов под соответствующие КП корпуса, в верхней части - пружинный фиксатор. Последний взаимодействует с выступом корпуса с образованием упора под верхнюю цементировочную пробку (ЦП). Верхний ряд выдвижных элементов установлен с возможностью перемещения в КП корпуса и образует упор под открьшающую ЦП. Нижний ряд вьщвижньгх элементов помещен в верхней КП с возможностью перемещения в нижнюю КП. Закачивают в обсадную колонну через ее башмак последовательно первую и дополнительную порции тампонажных материалов (ТМ), затворенных на основе гидрофобного ТМ. Затем открьшают боковые отверстия колонны и подают через них на открьтающую ЦП вторую порцию ТМ, разделяя дополнительную и вторую порции верхней ЦП. В момент полного выхода второй порции в заколонное пространство-с помощью верхней ЦП производят закрытие боковых отверстий, смыкание ЦП и последующее продавливание дополнительной порции ТМ через башмак колонны в заколонное пространство с помощью продавочной жидкости, 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил. to с/)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

150 4 Е 21 В 33/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕП=НИ

К А ВТОРСН0МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕНКЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕКИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21 ) 4109965/22-03 (22) 11.08.86 (46 ) 23.12.88.Бюл. ¹ 47 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт буровой техники (72 ) 10.З.Цырин, В.И.Ванифатьев, А.К.Дудаладов, С.Н.Силуянов и И.Н.Гриневский (53 ) 622.245.42 (088,8 ) (56 ) Фарукшин Л.Х. и др. Технология применения гидравлического пакера конструкции ВНИИБТ для двухступенчатого цементирования скважин. — Сб.

Техника и технология бурения..Труды

ВНИИБТ, вып.XXVIII M. 1971, с.311317, Авторское свидетельство СССР № 1027368, кл.Е 21 В 33/14, 1983. (54) СПОСОБ СТУПЕНЧАТОГО ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ СКВАЖИН И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО .ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к бурению . скважин и позволяет повысить эффективность цементирования скважин за счет возможности дополнительной обработки их в заколонном пространстве и обеспечить непрерывное цементирование. Способ реализуется с помощью устройства, в котором, с целью исключения перемычек между ступенями цементирования, в корпусе ниже боковых отверстий выполнены верхняя и нижняя кольцевые проточки (КП), а выше отверстий — выступ и ступенчатая КП под ним., При этом ступенчатая КП об„„SU„„1446276 А1 разует с установленной в корпусе втулкой замкнутую кольцевую полость при совмещении боковых отверстий втулки и корпуса. В нижней части втулки установлены верхний и нижний ряды выдвижных элементов под соответствующие КП корпуса, в верхней части— пружинный фиксатор. Последний взаимодействует с выступом корпуса с образованием упора под верхнюю цементировочную пробку (ЦП). Верхний ряд выдвижных элементов установлен с возможностью перемещения в КП корпуса и образует упор под открывающую

ЦП. Нижний ряд выдвижных элементов помещен в верхней КП с воэможностью перемещения в нижнюю КП. Закачивают в обсадную колонну через ее. башмак последовательно первую и дополнительную порции тампонажных материалов (ТМ), затворенных на основе гидрофобного ТМ. Затем открывают боковые отверстия колонны и подают через них на открывающую ЦП вторую порцию ТМ, разделяя дополнительную и вторую порции верхней ЦП. В момент полного выхода второй порции в заколонное пространство.с помощью верхней ЦП производят закрытие боковых отверстий, смыкание ЦП и последующее продавливание дополнительной порции ТМ через башмак колонны в заколонное пространство с помощью продавочной жидкости, 2 с. и 2 s,ï. ф-лы, 3 ил.

1446276

Изобретение относится к бурению скважин, в частности к их центрированию °

Цель изобретения — повьппение эффективности цементирования скважин эа счет возможности дополнительной обработки скважины в заколонном пространстве и обеспечение непрерывного цементирования. 10

Способ осуществляют следующим образом.

При ступенчатом цементировании скважин вначале подают в заколонное пространство через башмак колонны 15 первую порцию тампонажных материалов.

Затем открывают боковые отверстия колонны, через которые подают в заколонное пространство вторую порцию тампонажных материалов. 20

При этом между первой и второй порциями тампонажных материалов в колонну закачиваят дополнительную порцию тампонажных материалов. Docле этого закрывают боковые отверстия колонны. После закрытия боковых отверстий колонны дополнительную порцию.тампонажных материалов подают через башмак колонны в заколонное пространство. 30

В качестве первой и дополнительной порций тампонажных материалов применяР ют гидрофобный материал.

Такая последовательность операций по предлагаемому способу обеспечивает 35 воэможность размещения в зоне продуктивных пластов первой порции тампонажных материалов для предварительной обработки этой зоны, например покры« тия контактных поверхностей труб и 40 стенки скважины самоуплотняющимся эластичным слоем с высокими адгезионными свойствами. Все это обеспечивается при непрерывном цикле цементирования. 45

На фиг. l показано устройство для осуществления цементирования по предлагаемому способу в транспортном положении; на фиг.Ъ вЂ” то же, в положении открытых боковых отверстий; на фиг3 — то же, в конечном положении (при закрытых боковых отверстиях).

Устройство включает корпус 1 с боковыми отверстиями 2 и установленную в нем втулку 3 с боковыми отверстиями 4.

Корпус 1 ниже его боковых отверстий 2 выполнен с верхней 5 и нижней б кольцевыми проточками. Вьпае боковых отверстий 2 корпус выполнен с выступом 7 и ступенчатой кольцевой проточкой 8 под выступЬм 7. Ступенчатая кольцевая проточка 8 образует с втулкой 3 замкнутую кольцевую полость 9 при совмещении ее боковых отверстий 4 с боковыми отверстиями

2 корпуса.

Втулка 3 в нижней части выполнена с верхним и нижним рядами выдвижных элементов 10 и 11 соответственно под соответствующие кольцевые проточки 5 и 6 корпуса 1. Расстояние между верхним и нижним рядами выдвижных элементов равно ходу втулки.

По верхней части втулка 3 выполнена с пружинным фиксатором 12, взаимодействующим с выступом 7 корпуса и возможностью образования упора под верхнюю цементнровочную пробку 13, Верхний ряд выдвижных элементов

)О помещен над соответствующей кольцевой проточкой 5 корпуса с возможностью последующего перемещения в нее и образует упор под открывающую цементировочную пробку 14, Нижний ряд выдвижных элементов

ll помещен в верхней кольцевой проточке 5 с возможностью перемещения в нижнюя кольцевую проточку 6.

Во втулке 3 и корпусе 1 ниже выдвижных элементов выполнены дополнительные боковые отверстия 15 и 16 соответственно с возможностью их совмещения при совмещении основых боковых отверстий 2 и 4 корпуса и втул- ки соответственно.

Боковые отверстия корпуса могут быть перекрыты пробками 17, закрепленными бандажом !8.

Пружинный фиксатор 12 может быть выполнен с кольцом 19, связывающим пружинный фиксатор с втулкой 3.

Устройство работает следующим образом.

Ступенчатое цементирование начинают с последовательной закачки в обсадную колонну расчетных объемов первой и дополнительной порций тампонажных материалов. Затем пускают в колонну, открывающую (первую) цементировочнуя пробку 14 и закачиваят на нее расчетный объем второй порции тампонажных материалов. После этого пускают в колонну верхнюю (вторую) цементировочную пробку 13 и закачивают на нее и!»одавочную жидкость. В момент подхода открывающей цементиро3

144627 вочной пробки 14 к устройству первая и дополнительная порции тампонажных материалов располагаются в интервале от устройства до забоя скважины приФ

5 чем первая порция — в заколонном пространстве,.а дополнительная — в полости обсадной колонны, Открывающая цементировочная пробка 14, проходя через проходной канал устройства, перемещает втулку 3 в промежуточное положение посредством верхнего ряда выдвижных элементов 10. При совмещении боковых отверстий 4 втулки 3 с боковыми отверстиями 2 корпуса верхний ряд выдвижных элементов

10 перемещается в верхнюю кольцевую проточку 5 корпуса 1, освобождая проходной канал устройства, а нижний ряд выдвижных элементов ll, действуя с внутренней поверхностью корпуса, частично выходит в проходной канал устройства (фиг.2), При этом открывающая цементировочная пробка

14 садится на нижний ряд выдвижных 25 элементов 11, а ступенчатая кольцевая проточка 8 корпуса образует с втулкой 3 замкнутую кольцевую полость

9, т.е. гидравлический фиксатор, удерживающий втулку 3 в промежуточном О положении. Одновременно пружинный фиксатор 12, взаимодействуя с выступом 7, перемещается в проходной канал устройства и образует упор (седло) под верхнюю цементировочную пробку

13.

При дальнейшем повышении давления в колонне разрывается бандаж 18 и выдавливаются в затрубное пространство пробки 17. Продолжая закачку прода- 4О вочной жидкости в колонну, подают в эаколонное пространство вторую порцию тампонажных материалов. При посадке верхней цементировочной пробки 13 на упор, образованный пружинным фик- 45 сатором 12, происходит смещение кольца 19 и разгерметизация кольцевой полости 9 (т.е., вывод гидравлического фиксатора из рабочего состояния) и вывод пружинного фиксатора -12 из проходного канала устройства под выступ 7. Верхняя цементировочная пробка 13, продолжая движение вниз, перекрывает боковые отверстия 4.

Под действием повышенного давления открывающая цементировочная пробка

14 перемещает втулку 3 в конечное положение с помощью нижнего ряда выдвижных элементов ll. B конечном поло6

4 женин втулки 3 эти элементы (фиг.3) перемещаются в нижнюю кольцевую проточку 6, освобождая проходной канал устройства.

Продолжая непрерывную закачку продавочной жидкости в колонну, перемещают цементировочные пробки вниз до посадки открывающей (нижней) цементировочной пробки 14 на стоп-кольцо, установленное вблизи башмака обсад-. ной колонны. При этом в заколонное пространство скважины, расположенное в зоне продуктивных пластов, продавливается дополнительная порция тампо- . нажных материалов, которая после твердения образует герметизирующий пласты тампонажный камень с необходимыми для этой зоны физико-механическими свойствами, В то же время первая порция, обеспечившая в затрубном пространстве улучшение адгезионных свойств поверхностей колонны и стенки скважины, перемещается в вышерасположенную зону затрубного . пространства, вытесняя вверх вторую порцию, Впоследствии первая порция образует высокопластичное или эластичное кольцо с хорошими изоляционньг ми свойствами.

Пример. Закачивают в обсадную колонну первую порцию тампонажных материалов, затворенную на основе гидрофобного тампонажного материала (например, I TM-7), и тампонажного портландцемента в соотношении 3:1, дополнительную порцию, затворенную на основе тех же материалов в соотношении 1:1, и вторую порцию, затворенную на основе тампонажного портландцемента и бентонитового глинопорошка в соотношении 4:l.

Между указанными порциями не размещают разделительную жидкость. Дополнительную и вторую порции разделяют верхней цементировочной пробкой.

Непосредственно после выхода первой порции в затрубное пространство производят, используя упомянутую цементировочную пробку, гидравлико-механическое открытие боковых отверстий обсадной колонны и продавливают через них в заколонное пространство вторую. порцию с помощью закачиваемой в колонну продавочной жидкости, разделяемой от этой порции верхней цементировочной пробкой. В момент полного выхода второй порции в заколонное пространство производят, исполь144б27б зуя верхнюю цементировочную пробку, закрытие боковых отверстий, смыкание пробок и последующее продавливание дополнительной порции тампонажных материалов через башмак колонны в заколонное пространство с помощью продавочной жидкости до момента по-. садки пробок на стоп-кольцо, установленное над башмаком колонны.После завершения процесса,цементирования скважины снимают давление в цементировочной головке. При этом обратный поток жидкости в скважину исключается за счет- обратного клапана обсадной колонны или фиксации открывающей цементировочной пробки на стоп-кольце с помощью специального замка известных конструкций.

Формула изобретения

l . Способ ступенчатого цементирования скважин, включающий подачу в заколонное пространство через баш-- 25 мак колонны первой порции тампонажных материалов, открытие боковых отверстий колонны, подачу в заколонное пространство через боковые отверстия колонны второй порции тампонажных Зо материалов и закрытие боковых отверстий колонны, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения эффективности цементирования скважин за счет возможности дополнительной обработки скважины в заколонном пространстве и обеспечения непрерывного цементирования, между первой и второй порциями тампонажных материалов в колонну закачивают дополнительную 4р порцию тампонажньгх материалов, а после закрытия боковых отверстий колон-ны дополнительную порцию тампонажных материалов подают в заколонное пространство через башмак колонны.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью сохранения коллекторских свойств продуктивных пластов, в качестве первой и дополнительной порций тампонажных материалов применяют гидрофобный материал.

3. Устройство для ступенчатого цементирования скважин, включающее корпус с боковыми отверстиями и установленную в нем втулку с боковыми отверстиями, о т л и ч а ю щ е е с я тем,.что, с целью исключения перемычек между ступенями цементирования, корпус ниже боковых отверстий выполнен с верхней и нижней кольцевой проточками, а выше боковых отверстий — с выступом и ступенчатой кольцевой проточкой под ним, образующей с втулкой замкнутую кольцевую полость при совмещении ее боковых отверстий с боковыми отверстиями корпуса, а втулка в нижней части выполнена с верхним и нижним рядами выдвижных элементов под соответствующие кольцевые проточки корпуса с расстоянием между ними, равным ходу втулки, в верхней части последняя выполнена с пружинным фиксатором, взаимодействующим с выступом корпуса с возможностью образования упора под верхнюю цементировочную пробку, при этом верхний ряд выдвижных элементов помещен над соответствующей кольцевой проточкой корпуса с возможностью последующего перемещения в нее и образует упор под открывающую цементировочную пробку, а нижний ряд выдвижных элементов помещен в верхней кольцевой проточке с возможностью перемещения в нижнюю кольцевую проточку, 4. Устройство по п.З, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности его работы за счет уменьшения нагрузок на выдвижные элементы, во втулке и корпусе ниже выдвижных элементов выполнены дополнительные боковые отверстия с возможностью их совмещения при совмещении основных боковых отверстий корпуса и втулки, 144б 276

1446276

72

Составитель В.Гришанов

Редактор Н.Тупица Техред Л.Сердюкова Корректор В.Романенко

Подписное

Заказ 6724/36 Тираж 532

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r Ужгород, ул. Проектная, 4