Способ цементирования обсадной колонны в скважине

 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к технологии цементирования обсадных колонн в нефтяных и газовых скважинах. Обеспечивает повышение качества цементирования, простоту технологического исполнения и экологическую безопасность. Сущность изобретения: подготавливают скважину. Спускают в нее обсадную колонну с запорным устройством в ее нижней части, выполненным с возможностью его закрытия от воздействия вертикального осевого усилия снизу вверх столба тампонажного раствора в заколонном пространстве. Герметизируют заколонное пространство. Спускают во внутрь обсадной колоны промывочные трубы. Сажают их на запорное устройство и частично разгружают. Герметизируют межколонное пространство. Закачивают тампонажный раствор в заколонное пространство. Поднимают промывочные трубы на небольшую высоту и удаляют из них тампонажный раствор путем прямой или обратной промывки. Согласно изобретению промывочные трубы после посадки их на запорное устройство и частичной разгрузки сразу приподнимают. Герметизируют межтрубное пространство и производят через них закачку тампонажного раствора в заколонное пространство. После появления тампонажного раствора на устье скважины осуществляют его круговую циркуляцию до получения стабильности раствора по плотности. Затем через промывочные трубы осуществляют продавку тампонажного раствора расчетным объемом продавочной жидкости с оставлением в них определенного объема. Давление закачки сбрасывают и после этого удаляют из них оставшийся тампонажный раствор. 1 ил.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к технологии цементирования обсадных колонн в нефтяных и газовых скважинах.

Известен способ цементирования обсадной колонны в скважине, включающий подготовку скважины, спуск в нее обсадной колонны с управляемым подпружиненным обратным клапаном тарельчатого типа в ее нижней части, выполненным с возможностью его открытия от воздействия вертикального осевого усилия сверху вниз, например от воздействия колонны промывочных труб, спуск последних в скважину, оборудование их на устье выкидной линией, опускание колонны промывочных труб на обратный клапан до его полного открытия и закачку тампонажного раствора в затрубье скважины (1).

Недостатком способа являются большие затраты времени на его осуществление, значительный расход материальных затрат и средств и недостаточное качество цементирования, особенно в сложных горно-геологических условиях.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ цементирования обсадной колонны, включающий подготовку скважины, спуск в нее обсадной колонны с запорным устройством в ее нижней части, выполненным с возможностью его закрытия от воздействия вертикального осевого усилия снизу вверх столба тампонажного раствора в заколонном пространстве, герметизацию заколонного пространства, спуск во внутрь обсадной колонны промывочных труб, посадку их на запорное устройство и частичную разгрузку, герметизацию межколонного пространства, закачку тампонажного раствора в заколонное пространство, подъем промывочных труб на небольшую высоту и удаление из них тампонажного раствора путем прямой или обратной промывки (2).

Недостатками способа являются:

- необходимость долива скважины во время спуска обсадной колонны;

- возможность загрязнения территории скважины от излива глинистого раствора при спуске обсадной колонны;

- при средних и высоких скоростях спуска обсадной колонны возможен гидроразрыв пластов;

- необходимость создания противодавления на устье скважины при промывке и закачке тампонажного раствора;

- клапан запорного устройства не позволяет изготовить все детали из разбуриваемых материалов, что может осложнить дальнейшее углубление скважины.

Задачей изобретения является создание способа более простого в части технологического исполнения, отвечающего требованиям экологической безопасности и повышающего качество цементирования.

Указанная задача решается предлагаемым способом, включающим подготовку скважины, спуск в нее обсадной колонны с запорным устройством в ее нижней части, выполненным с возможностью его закрытия от воздействия вертикального осевого усилия снизу вверх столба тампонажного раствора в заколонном пространстве, герметизацию заколонного пространства, спуск во внутрь обсадной колоны промывочных труб, посадку их на запорное устройство и частичную разгрузку, герметизацию межколонного пространства, закачку тампонажного раствора в заколонное пространство, подъем промывочных труб на небольшую высоту и удаление из них тампонажного раствора путем прямой или обратной промывки.

Новым является то, что промывочные трубы после посадки их на запорное устройство и частичной разгрузки сразу приподнимают, герметизируют межтрубное пространство и производят через них закачку тампонажного раствора в заколонное пространство и после появления тампонажного раствора на устье скважины осуществляют его круговую циркуляцию до получения стабильности раствора по плотности, затем через промывочные трубы осуществляют продавку тампонажного раствора расчетным объемом продавочной жидкости с оставлением в них определенного объема, давление закачки сбрасывают и после этого удаляют из них оставшийся тампонажный раствор.

На чертеже изображен продольный разрез запорного устройства, спущенного в скважину в составе колонны обсадных труб, используемого при осуществлении предлагаемого способа (на конструкцию запорного устройства в ФИПС подана самостоятельная заявка на предполагаемое изобретение).

Устройство представляет из себя стоп-кольцо, выполненное в виде заглушенного снизу патрубка 1 с кольцевым уступом 2 на наружной поверхности. Патрубок 1 снабжен продольными пазами 3 и радиальными каналами 4. Заглушенный участок 5 патрубка 1 с наружной стороны выполнен с конусной поверхностью 6, малое основание конуса которого обращено к верхней части, а его диаметр равен наружному диаметру патрубка 1. Телескопически к патрубку напротив продольных пазов 3 установлено опорное кольцо 7, снабженное срезными элементами 8, свободные концы которых входят в продольные пазы 3. В нижнем торце кольца 7 с внутренней стороны выполнена конусная расточка 9, адекватная конусной поверхности 6 патрубка 1. Устройство снабжено уплотнениями 10.

Способ осуществляют в следующей последовательности.

После подготовки скважины, в нее на проектную глубину спускают обсадную колонну 11, на нижнем конце которой установлен башмак 12, а над ним в муфтовом соединении 13 - запорное устройство и герметизируют затрубное пространство. Затем во внутрь колонны обсадных труб спускают колонну промывочных труб 14, сажают на запорное устройство и частично разгружают. Под воздействием нагрузки срезные элементы 8 разрушаются, после чего промывочные трубы приподнимают, на устье герметизируют межколонное пространство и осуществляют промывку скважины. После этого через промывочные трубы 14 в заколонное пространство скважины закачивают тампонажный раствор, который после выхода его на устье направляют в емкость заливочного агрегата и осуществляют круговую циркуляцию, постоянно контролируя плотность раствора на входе и выходе из скважины. После стабилизации тампонажного раствора по плотности (этот момент наступает примерно через один час циркуляции) круговую циркуляцию прекращают и через промывочные трубы 14 закачивают расчетный объем продавочной жидкости, оставив примерно 100 л раствора в промывочных трубах. Давление закачки сбрасывают. Под воздействием перепада давления, создаваемого столбом тампонажного раствора в заколонном пространстве и направленного снизу вверх, заглушенный патрубок 1 перемещается вверх относительно кольца 7 и заклинивается в месте контакта конусных поверхностей 6 и 9, надежно перекрывая внутриколонное пространство обсадных труб от заколонного. При этом чем больше давление на заглушенный участок патрубка 1, тем сильнее и надежнее его фиксация и герметизация. В последующем путем прямой или обратной промывки через межколонное пространство и промывочные трубы удаляют оставшийся тампонажный раствор из промывочных труб и оставляют скважину на ОЗЦ (ожидание затвердевания цемента).

Благодаря круговой циркуляции тампонажного раствора обеспечивается значительное повышение качества цементирования, т.к. при этом достигается очистка стенок скважины от глинистой корки и создание на ее месте цементной корки, достигается удаление глинистого раствора из каверн и однородность состава тампонажного раствора по его объему. Все эти факторы способствуют достижению высокой герметичности заколонного пространства, что, в конечном счете, позволит увеличить срок безводной эксплуатации скважины и снизить объем ремонтно-изоляционных работ, снизить вероятность межпластовых перетоков и обеспечить при этом охрану недр и окружающей среды.

Способ проще в применении и не создает опасности возникновения гидроразрыва при спуске обсадной колонны.

Использованная информация

1. Аналог: а.с. № 1774986, кл. Е 21 В 33/14, 1992.

2. Прототип: патент РФ № 2086752, кл. 6 Е В 33/14, 1997.

Формула изобретения

Способ цементирования обсадной колонны в скважине, включающий подготовку скважины, спуск в нее обсадной колонны с запорным устройством в ее нижней части, выполненным с возможностью его закрытия от воздействия вертикального осевого усилия снизу вверх столба тампонажного раствора в заколонном пространстве, герметизацию заколонного пространства, спуск вовнутрь обсадной колоны промывочных труб, посадку их на запорное устройство и частичную разгрузку, герметизацию межколонного пространства, закачку тампонажного раствора в заколонное пространство, подъем промывочных труб на небольшую высоту и удаление из них тампонажного раствора путем прямой или обратной промывки, отличающийся тем, что промывочные трубы после посадки их на запорное устройство и частичной разгрузки сразу приподнимают, герметизируют межтрубное пространство и производят через них закачку тампонажного раствора в заколонное пространство и после появления тампонажного раствора на устье скважины осуществляют его круговую циркуляцию до получения стабильности раствора по плотности, затем через промывочные трубы осуществляют продавку тампонажного раствора расчетным объемом продавочной жидкости с оставлением в них определенного объема, давление закачки сбрасывают и после этого удаляют из них оставшийся тампонажный раствор.

РИСУНКИРисунок 1