СПОСОБ ОПРЕССОВКИ ОБСАДНОЙ КОЛОННЫ Российский патент 1994 года по МПК E21B17/00 E21B33/14 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности.

Известен способ опрессовки обсадной колонны путем создания в ней давления и регистрации изменения давления на устье скважины для определения герметичности обсадной колонны [1] .

Так как в данном способе избыточное давление в обсадной колонне создают после ОЗЦ, а часто и после оборудования устья скважины, когда в заколонном пространстве уже сформировалось цементное кольцо, то сила избыточного давления разрушает цементное кольцо, нарушает силы сцепления обсадных труб с цементным кольцом и цементного кольца со стенками скважины.

Известен способ опрессовки обсадной колонны, включающий создание в обсадной колонне давления и регистрацию изменения давления на устье скважины для определения герметичности обсадной колонны [2] .

При данном способе опрессовку производят в процессе спуска обсадной колонны. Так как на опрессовку обсадной колонны затрачивается значительное время (только на выдержку под давлением требуется 30 мин плюс время на герметизацию верхней части обсадной колонны, создание нужной величины давления и подъем шлипсом на канате пробки, перекрывающей низ обсадной колонны), то это в значительной мере удлиняет время спуска обсадной колонны. Так как при этом нередко происходят прихваты обсадных колонн, то этот способ не нашел применения в практике.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ опрессовки обсадной колонны, включающий создание избыточного давления внутри колонны и регистрацию изменения давления на устье скважины [3] .

К недостаткам данного способа следует отнести то, что при опрессовке обсадной колонны возможны пропуски бурового раствора через зазор между продавочной пробкой и стенкой скважины, имеющийся из-за гофров, образуемых манжетами пробки. Пропуски дезориентируют исполнителей в том, что это происходит по причине пропусков в обсадной колонне (пропуски через резьбу и пр. ) или через узел продавочной пробки. В случае пропусков через пробку оголен башмак обсадной колонны.

Таким образом, недостатком известного способа является снижение качества цементирования (из-за пропусков в башмаке) и трудность определения местонахождения пропусков.

Цель изобретения - повышение качества цементирования за счет исключения оголения башмака обсадной колонны.

Это достигается тем, что в известном способе опрессовки, включающем создание избыточного давления внутри колонны и регистрацию изменения давления на устье скважины, создание избыточного давления в обсадной колонне производят по окончании срока начала схватывания, но не позже конца схватывания цементного раствора.

П р и м е р. Требуется опрессовать обсадную колонну на 400 МПа. Показатели цементного раствора: начало схватывания 2 ч 5 мин, конец схватывания 3 ч 30 мин. Период схватывания равен 3³⁰ - 2⁰⁵ = 1 ч 25 мин.

Фактическое время опрессовки составляет 52 мин (подготовительные работы 12 мин, создание избыточного давления 10 мин и регистрация изменения давления или "выдержка" под давлением 30 мин). Таким образом, время схватывания позволяет произвести предлагаемым способом опрессовку обсадной колонны: 1²⁵ - 0⁵² = 0³³ ч.

После проведения таких проверочных расчетов приступают к опрессовке обсадной колонны. После посадки продавочной пробки на упорное кольцо и получения давления-стоп давление в обсадной колонне снижают до нуля. Скважину оставляют в покое до окончания начала схватывания цементного раствора, т. е. на 2 ч 5 мин. Например, если на цементирование обсадной колонны затрачено 1 ч 27 мин, то в "покое" и без избыточного давления обсадная колонна находится 2⁰⁵ - 1²⁷ = 38 мин. Во время оставления обсадной колонны в покое (38 мин) производят подготовительные работы по опрессовке обсадной колонны: обвязка насосных агрегатов, набор воды и пр. По истечении этого времени (т. е. и конца схватывания цементного раствора) приступают к опрессовке обсадной колонны. Начинают одним насосным агрегатом закачивать воду (буровой раствор) и по достижении избыточного внутреннего давления опрессовочного значения - 40 МПа делают выдержку колонны под этим давлением в течение 30 мин. В это время наблюдают за изменением избыточного давления в колонне по манометру, установленному на цементировочной головке на устье скважины. По характеру изменения давления делают вывод о герметичности обсадной колонны. Так как давление за 30 мин снижается только 0,3 МПа, то обсадная колонна признается герметичной. На все работы по опрессовке тратят 52 мин, как и по нормативу, и кончают за 33 мин до окончания конца схватывания цементного раствора. 1 ч 25 мин - 52 мин = 33 мин.

В период ОЗЦ, но до начала схватывания цементного раствора нельзя производить опрессовку обсадной колонны, так как цементный раствор в это время еще начинает схватываться и не имеет своего скелета. Так как продавочные пробки применяются только манжетного типа и образуют гофры, то они часто являются причиной негерметичности. Поэтому при такой пробке под нее может быть закачена продавочная жидкость, находящаяся над пробкой, в результате чего нельзя добиться герметичности обсадной колонны и создается аварийная обстановка - оголен башмак обсадной колонны.

В начальный период схватывания (т. е. по достижении начала схватывания цементного раствора) цементный раствор уже имеет свой каркас, но в нем еще много жидкой массы. Эта масса после вытаскивания иглы Вика быстро заполняет отверстие в цементном тесте, образующееся после вытаскивания (извлечения) иглы. Аналогично ведет себя и цементное кольцо в этот период. Зазор, который образуется после снятия давления в обсадной колонне, тоже заполняется жидкой частью цементного раствора, имеющейся в этот период в цементной массе в заколонном пространстве. Однако, по прошествии конца схватывания таких свойств у цементного раствора нет. После извлечения иглы Вика образовавшееся при этом отверстие уже не заполняется жидкой фракцией цементного раствора. При опрессовке обсадной колонны в этот период зазоры, оставшиеся между обсадной колонной и цементным камнем (кольцом) после снятия давления, не заполняются жидкой частью цементного раствора. В будущем эти зазоры являются местом перетока и являются причиной плохого качества крепления скважин.

Достоинства предложенного способа: способ позволяет предотвратить разрушение цементного кольца и нарушение схватывания цементного кольца с обсадной колонной, происходящее во время проведения работ по опрессовке известными способами, а также позволяет предотвратить оголение низа обсадной колонны; способ прост по технологии, для его осуществления требуется то же оборудование, которое применяется при проведении опрессовок известными способами. (56) 1. Шацов Н. И. и др. Бурение нефтяных и газовых скважин. М. : Гостоптехиздат, 1961, с. 486.

2. Гайворонский А. А. и др. Крепление нефтяных и газовых скважин в США. М. : Гостоптехиздат, 1962, с. 85.

3. Ашрафьян М. О. Технология разобщения пластов в осложненных условиях. М. : Недра, 1989, с. 17-21.

Использование: при проверке качества крепления скважины обсадной колонной. Сущность: по окончании цементирования обсадной колонны ее оставляют в покое на срок начала схватывания цементного раствора. Затем создают избыточное внутреннее давление и поддерживают его в течение времени опрессовки, регистрируя изменение давления на устье скважины. Процесс опрессовки заканчивают не позже срока конца схватывания цемента.

СПОСОБ ОПРЕССОВКИ ОБСАДНОЙ КОЛОННЫ, включающий создание избыточного внутреннего давления сразу после окончания цементирования обсадной колонны при незатвердевшем цементном растворе и регистрацию изменения давления на устье скважины, отличающийся тем, что, с целью повышения качества цементирования за счет исключения башмака обсадной колонны, создание избыточного внутреннего давления производят в период после окончания срока начала схватывания цементного раствора до окончания срока конца схватывания цементного раствора.