КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ФУТЕРОВАНИЯ ОБСАДНОЙ ТРУБЫ Российский патент 1994 года по МПК E21B17/00 

Изобретение относится к креплению скважин обсадными трубами, в частности к материалам для их футерования при использовании в глубоких скважинах.

Известна композиция для футерования обсадных труб, используемых для крепления глубоких скважин.

Известная композиция включает материал плотностью меньшей плотности бурового раствора, заполняющего скважину, например сферопластик [1].

Недостаток известной композиции заключается в сложности ее подбора, удовлетворяющей требованиям минимального удельного веса и минимальной стоимости.

Известна композиция для футерования обсадной трубы, включающая основной жесткий и прочный материал и наполнитель [2].

Недостаток известной композиции является невозможность ее использования в качестве облегчающего материала и высокая стоимость ее компонентов.

Цель изобретения - снижение стоимости крепления скважины.

Достигается это тем, что в композиции для футерования обсадной трубы, включающей основной материал и наполнитель, в качестве основного материала содержится парафин, а в качестве наполнителя - древесно-волокнистый материал.

Описанная композиция создает подъемную силу и передает ее обсадной колонне за счет разницы между приведенной плотностью состава и плотностью жидкости, которой заполнена скважина. При этом весьма существенная отличительная особенность предлагаемого состава состоит в том, что это отнюдь не просто механическая смесь ингредиентов, а застывший расплав парафина, в массе которого распределены и заплавлены частицы древесно-волокнистого материала.

Парафин марки "Т" (по ГОСТ 23683-79) имеет плотность 775 кг/м³ и температуру плавления 60^оС.

Древесно-волокнистый материал (опил), получаемый при распиловке древесных хвойных пород, отвечающий требованиям ГОСТ 18320-78, является наполнителем, армирующим изделия, отливаемые из предлагаемой композиции. Применение древесно-волокнистого материала при прочих равных условиях дает возможность уменьшить стоимость композиции, а значит, и стоимость футеровки обсадных труб, и стоимость крепления скважин при использовании футерованных труб.

Композицию можно наносить на внутреннюю поверхность обсадных труб в виде равномерного покрытия заданной толщины. При таком варианте исполнения футеровки обсадных труб перемежающиеся потоки технологических жидкостей, используемых при цементировании обсадной колонны, будут омывать ничем не защищенное парафиновое покрытие. Чтобы предотвратить случайное разрушение такой футеровки и избежать перекрытия гидравлического канала в обсадной колонне, чреватого тяжелыми технологическими осложнениями и непроизводительными расходами, разработан и опробован вариант конструктивного исполнения футеровки в форме закрепляемых в обсадных трубах вставных поплавков, причем композиция, взятая в объеме каждого поплавка, заключена в замкнутый контейнер из тонколистового материала относительно низкой плотности, в частности из алюминия.

Наружный диаметр поплавка принимается с таким расчетом, чтобы обеспечивалось свободное перемещение его во внутреннем пространстве обсадной трубы при наличии касания обечайки поплавка с внутренней поверхностью трубы. Диаметр проходного канала в поплавке определяется исходя из его расчетной подъемной силы, возникающей при погружении в скважину, заполненную буровым раствором, и допустимой величины потерь давления на преодоление гидравлических сопротивлений, возникающих внутри футерованной поплавками обсадной колонны при прокачке технологических жидкостей до и во время операции цементирования.

На фиг. 1 изображен элемент, повышающий плавучесть обсадной колонны - вставной поплавок контейнерного типа, на фиг. 2 - секция колонны обсадных труб с муфтой и фиксирующим кольцом.

Он состоит из корпуса 1, заполненного композицией: застывшим расплавом - смесью парафина с древесно-волокнистым материалом 2, залитым в контейнер через отверстия 3, колонны обсадных труб 4 с муфтой 5 и фиксирующим кольцом 6. Внутреннее пространство секции заполнено вставными поплавками контейнерного типа. Это повышает плавучесть обсадной колонны при спуске и удержании ее в статическом состоянии на весу в стволе скважины во время операции цементирования и ожидания затвердения цементного раствора в заколонном пространстве.

Изобретение осуществляется следующим образом. На участке футерования осадных труб центральной трубной базы, прокатно-ремонтного цеха труб бурового предприятия или непосредственно буровой производится заполнение алюминиевых контейнеров предлагаемой композицией пониженной плотности: хорошо перемешанным расплавом парафина в смеси с опилом. После заполнения названной композицией вставные поплавки выдерживаются (остывают) до температуры окружающей среды.

Футерование подготовленной к спуску в скважину (опрессованной и прошаблонированной) обсадной трубы вставными поплавками контейнерного типа, заполненными предлагаемой композицией, включает следующие операции:
1. При производстве работ на центральной трубной базе, в прокатно-ремонтном цехе труб бурового предприятия, либо непосредственно на мостках близ буровой:
- ввод в горизонтально размещенную обсадную трубу поплавков в количестве, соответствующем длине трубы,
- закрепление верхнего (примуфтового) и нижнего (приниппельного) поплавков с помощью гидростойкого и термостойкого отверждаемого клеющего вещества, например с помощью эпоксидной смолы;
- ожидание затвердевания клеющего вещества.

2. При производстве работ непосредственно во время спуска обсадной колонны:
- перед спуском первой подлежащей футеровке обсадной трубы на торце спущенной в скважину предыдущей трубы (в средней части ее муфты) устанавливается изготовленное из дюралюминия или пластической массы фиксирующее кольцо, толщина которого не превышает межторцового зазора в средней части муфты, остающегося при свинчивании обсадных труб, а ширина не превышает толщины кольцевого вставного поплавка;
- после навинчивания очередной обсадной трубы, допуска колонны и посадки ее на элеватор или спайдер, в трубу один за другим вводят вставные поплавки в количестве, соответствующем ее длине. После ввода последнего поплавка на торце трубы (в средней части ее муфты) устанавливается фиксирующее кольцо.

Подобные операции повторяются в той же последовательности вплоть до окончания спуска всей обсадной колонны.

Под воздействием подъемной силы, создаваемой вставными поплавками, фиксирующее кольцо, передающее эту силу обсадной колонне, работает на срез. При наличии достаточного запаса прочности фиксирующего кольца на срез его можно устанавливать не в каждой муфте, а в каждой третьей либо даже в каждой пятой муфте спускаемой компоновки обсадной колонны.

Изобретение иллюстрируется конкретным примером. Для футерования обсадной трубы диаметром 426 мм длиной 7,09 м (при толщине стенки 10 мм) использовали заявленную композицию со средними оптимальными значениями интервала долевого соотношения компонентов, мас.%: Парафин 75 ДВМ 25
По изложенной выше технологии композицию затарили в алюминиевые контейнеры диаметром 400 мм, высотой 1010 мм, снабженные сквозным промывочным каналом диаметром 200 мм (толщина стенки алюминиевого листа 0,5 мм).

При взятом для примера соотношении компонентов масса одного метра предлагаемой футеровки обсадной трубы диаметром 426 мм суммируется из масс Контейнера 3,0 кг Парафина 53,2 кг ДВМ 17,5 кг Всего: 73,7 кг
В результате футеровки контейнерами, заполненными заявленной композицией, ее приведенная плотность уменьшилась с 7850 до 1676 кг/м³ (в 4,68 раза). Вес трубы в воздухе увеличился с 902 до 1346 кг (в 1,49 раза), а при погружении в воду - снизился с 787 до 543 кг (в 1,45 раза).

Для проверки устойчивости этой футеровки в условиях гидротермобарического воздействия в течение времени, соизмеримого с продолжительностью прокачки технологических жидкостей при цементировании промежуточной обсадной колонны диаметром 426 мм, опытную футерованную трубу в составе проверочной секции спустили в расширенный до 490 мм ствол Уральской сверхглубокой скважины СГ-4 до глубины 3942,5 м. Измеренная накануне спуска забойная температура составляла 51^оС. Промывку вели торфогуматным буровым раствором плотностью 1050-1150 кг/м³ при расходе 50-55 л/с и давлении на стояке 5,00-5,50 МПа непрерывно 4 часа.

Несмотря на жесткие условия гидротермобарического воздействия футеровка опытной обсадной трубы, включающая заявленную композицию ингредиентов, сохранила достаточно высокую плавучесть, а следовательно, и грузонесущую функцию, необходимую для увеличения предельной длины подвески обсадной колонны и снижения стоимости крепления скважин.

Использование: для облегчения спуска обсадных колонн в глубокие скважины. Сущность изобретения: композиция для футерования обсадной трубы изготовляется путем перемешивания расплава парафина с древесно-волокнистым материалом (опилом) при следующем соотношении компонентов, мас.%: парафин 70 - 80; древесно-волокнистый материал 20 30. 2 ил.

КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ФУТЕРОВАНИЯ ОБСАДНОЙ ТРУБЫ, включающая основной материал и наполнитель, отличающаяся тем, что, с целью снижения стоимости крепления скважины, в качестве основного материала она содержит парафин, а в качестве наполнителя - древесноволокнистый материал при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Парафин 70 - 80
Древесноволокнистый материал 20 - 30