СПОСОБ КРЕПЛЕНИЯ СКВАЖИНЫ Российский патент 2011 года по МПК E21B33/14 

Изобретение относится к горному делу, в частности к строительству скважин, и используется при креплении эксплуатационных колонн скважин в любых горно-геологических условиях, в том числе при наличии в стволе скважины высокопроницаемых поглощающих пластов с различными характеристиками, т.е. в условиях интенсивного поглощения бурового раствора или проявления пластовых вод.

Известен способ цементирования скважин, включающий закачку в скважину тампонирующей смеси и двухкомпонентной системы в виде жидкости и газа, причем после закачки двухкомпонентной системы осуществляют продавливание тампонирующей смеси в пласт, далее производят стравливание газа на устье из условия получения давления в скважине не более пластового давления, после чего цикл продавливания - стравливания повторяют (Патент РФ №2010949, Е21В 33/14 «Способ цементирования скважин»).

Недостатком данного способа является нарушение равновесия давлений в системе скважина-пласт при промывке труб перед их подъемом, причем процесс нарушения равновесия давлений неконтролируемый.

Существует способ цементирования скважин, включающий спуск обсадной колонны с башмаком в скважину, заполненную глинистым раствором, продавливание цементного раствора через бурильную колонну в затрубное пространство обсадной колонны и извлечение бурильной колонны из скважины, а извлечение бурильной колонны осуществляют с предварительным отсоединением ее от обратного клапана через половину времени ожидания затвердевания цементного раствора (Патент РФ №2059789, Е21В 33/14 «Способ цементирования скважин»).

К недостаткам способа цементирования можно отнести сложность и трудоемкость осуществления процесса герметизации скважины.

Известен способ крепления скважины, включающий спуск обсадной колонны в скважину, закачку тампонажного раствора в обсадную колонну и продавливание его в заколонное пространство до появления на устье скважины, последующую закачку вышедшего на устье из заколонного пространства тампонажного раствора обратно в обсадную колонну с созданием прямой или обратной круговой циркуляции, регулирование на устье свойств тампонажного раствора и ожидание затвердевания цемента в затрубном пространстве, а круговую циркуляцию раствора осуществляют через осреднительную емкость на устье скважины (Патент РФ №2083802, Е21В 33/14 «Способ крепления скважины»).

Однако известный способ не обеспечивает необходимое качество крепления скважины при наличии даже незначительных утечек в устьевой обвязке, что приводит к аварийным ситуациям и в итоге сказывается на трудоемкости работы и стоимости крепления скважин.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение эффективности и качества крепления скважин в сложных горно-геологических условиях, в том числе при наличии в стволе скважины поглощающих и/или проявляющих пластов, и снижение трудоемкости процесса.

Техническая задача решается следующим образом: производится подготовка скважины, спуск в нее эксплуатационной колонны с обратным клапаном и колонным башмаком в ее нижней части, закачка цементного раствора и продавливание его в заколонное пространство до появления цементного раствора на устье скважины и последующая закачка вышедшего на устье из заколонного пространства цементного раствора созданием круговой циркуляции, которую осуществляют через установленную на устье скважины осреднительную емкость, при этом закачка цементного раствора производится через заливочную колонну, выполненную из насосно-компрессорных труб, с верхним и нижним герметизирующими узлами, а герметизация нижнего герметизирующего узла осуществляется путем подбора подгоночных патрубков с таким расчетом, чтобы оснастить заливочную колонну верхним герметизирующим узлом и произвести герметизацию, причем разгерметизация верхнего герметизирующего узла выполняется поднятием заливочной колонны и расстыковкой нижнего герметизирующего узла.

Таким образом, предлагаемое техническое решение соответствует критерию «новизна».

Сравнительный анализ предложенного технического решения, проведенный по патентной и технической литературе, не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники и технологий, не выявил в них признаки, отличающие предлагаемое изобретение от прототипа, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию «изобретательский уровень».

Предлагаемый способ крепления скважины поясняется чертежами, где

- на фиг.1 представлена скважина в процессе цементирования;

- на фиг.2 представлена промывка скважины после завершения процесса цементирования.

Оборудование скважины для осуществления способа включает ствол скважины 1 с кондуктором 2, эксплуатационную колонну 3 с колонным башмаком 4, патрубком и обратным клапаном 5 и герметизирующими узлами: нижним 6 и верхним 7. В эксплуатационную колонну 3 спускается заливочная колонна 8 (колонна насосно-компрессорных труб (НКТ)).

Для проведения работ прорабатывают ствол скважины роторным способом буровым раствором. Далее производится спуск эксплуатационной колонны 3 в следующей последовательности: собирают и спускают в скважину колонный башмак 4, патрубок, в муфту которого устанавливается обратный клапан 5, муфта которого в свою очередь соединяется с посадочно-герметизирующим устройством нижнего герметизирующего узла 6 для заливочной колонны 8 (в качестве заливочной колонны используется колонна насосно-компрессорных труб). Посадочно-герметизирующее устройство нижнего герметизирующего узла 6 представляет собой патрубок с резьбой размером под используемую эксплуатационную колонну 3 и расположенным внутри патрубка конусообразным, с расчетным углом посадочным местом под герметизирующую конусообразную пробку, расположенную на нижней трубе заливочной колонны 8. Во время спуска на эксплуатационной колонне 3 устанавливают центрирующие фонари (на фигурах не обозначены).

В процессе спуска, в соответствии с проектом на строительство скважины, на заданных глубинах необходимо проводить промывки для выравнивания параметров бурового раствора с постоянным контролем параметров и, при необходимости, с расхаживанием эксплуатационной колонны 3. По окончании спуска эксплуатационной колонны 3 производится промывка в объеме двух циклов с выравниванием параметров бурового раствора согласно геолого-технического наряда. Повторно проверяется мера (длина) эксплуатационной колонны 3 и ее дохождение до проектного забоя.

Далее на верхней трубе эксплуатационной колонны 3 устанавливается устьевая арматура, состоящая из патрубка с резьбой под эксплуатационную колонну 3, с расположенными на нем отводами, оснащенными задвижками для подсоединения нагнетательной линии к цементировочным агрегатам. Наверху находится верхний герметизирующий узел 7, представляющий собой фланцевый узел с расположенным внутри него конусообразным, с расчетным углом посадочным местом под конусообразную пробку, расположенную на верхней трубе заливочной колонны 8, посадкой которой во фланцевый узел производится герметизация скважины. Далее насосным агрегатом или буровым насосом производится промывка и расхаживание скважины, после чего продолжается спуск заливочной колонны 8.

По окончании спуска заливочной колонны 8 посадкой и разгрузкой ее веса на забой, т.е. на посадочно-герметизирующее устройство, производится герметизация нижнего герметизирующего узла 6 путем подбора подгоночных патрубков с таким расчетом, чтобы оснастить заливочную колонну 8 верхним герметизирующим узлом 7 и произвести герметизацию, после чего, при необходимости, можно осуществить опрессовку эксплуатационной колонны 3 до проведения тампонажных работ.

Предложенный способ крепления скважины осуществляется следующим образом.

При его проведении используются следующие материалы и оборудование:

- свободная площадка для расстановки тампонажной техники;

- необходимое количество тампонажного материала с учетом приготовления полного объема облегченного цементного раствора с последующим его утяжелением дополнительным вводом цемента.

Цементирование эксплуатационной колонны 3 круговой циркуляцией:

- собрать тампонажные линии и спрессовать избыточным давлением, превышающим рабочее давление в 1,5 раза (по правилам ТБ);

- закачать в эксплуатационную колонну 3 последовательно:

- техническую воду, обработанную ТПФН (триполифосфатом натрия);

- в заливочную колонну 8 через осреднительную емкость расчетный объем облегченного цементного раствора.

При выходе цементного раствора на устье скважины 1 направить раствор в осреднительную емкость и продолжать закачку методом круговой циркуляции, постепенно утяжеляя раствор дополнительным вводом цемента.

При получении на выходе однородного цементного раствора с заданными параметрами и в соответствии со сроком начала схватывания (производить контроль по пробам) циркуляцию прекратить.

Определить герметичность обратного клапана 5 снижением давления до атмосферного. Выполнить разгерметизацию верхнего герметизирующего узла 7 и поднять заливочную колонну 8 с расстыковкой нижнего герметизирующего узла 6. Произвести обвязку нагнетательной линии к затрубной задвижке арматуры, а сбросную линию к центральной задвижке.

Промыть эксплуатационную колонну 3 технической водой. Поднять заливочную колонну 8 и закрыть скважину на ОЗЦ (ожидание затвердевания цемента).

Способ крепления скважины позволяет:

- повысить эффективность и качество обработки;

- экономить расходные материалы и средства;

- способствует равномерному распределению цементного раствора по всему заколонному пространству скважины;

- контролировать параметры цементного раствора и оптимизировать сроки загустевания и схватывания;

- применять цементный раствор с необходимыми параметрами для конкретной скважины;

- отмывать глинистую корку и формировать цементную корку в стволе скважины во время процесса крепления;

Предлагаемый способ крепления скважины способствует уменьшению времени на его осуществление за счет обеспечения возможности производить закачку цементного раствора любой плотности в затрубное пространство скважины как с низкой, так и с повышенной удельной проницаемостью интервалов ее ствола.

Изобретение относится к строительству скважин, в частности к способу крепления эксплуатационных колонн скважин. При осуществлении способа спускают в скважину эксплуатационную колонну с обратным клапаном и колонным башмаком. Через заливочную колонну производят закачку цементного раствора в заколонное пространство до появления его на устье и последующую его закачку созданием круговой циркуляции. При этом заливочная колонна оснащена верхним и нижним герметизирующими узлами, а герметизация нижнего герметизирующего узла осуществляется путем подбора подгоночных патрубков с таким расчетом, чтобы оснастить заливочную колонну верхним герметизирующим узлом и произвести герметизацию. Повышается качество крепления скважин в сложных горно-геологических условиях, за счет надежной герметизации межколонного пространства, а также снижается трудоемкость процесса. 2 ил.

Способ крепления скважины, включающий подготовку скважины, спуск в нее эксплуатационной колонны с обратным клапаном и колонным башмаком в ее нижней части, закачку цементного раствора и продавливание его в заколонное пространство до появления цементного раствора на устье скважины и последующую закачку вышедшего на устье из заколонного пространства цементного раствора созданием круговой циркуляции, которую осуществляют через установленную на устье скважины осреднительную емкость, отличающийся тем, что закачка цементного раствора производится через заливочную колонну, выполненную из насосно-компрессорных труб, с верхним и нижним герметизирующими узлами, а герметизация нижнего герметизирующего узла осуществляется путем подбора подгоночных патрубков с таким расчетом, чтобы оснастить заливочную колонну верхним герметизирующим узлом и произвести герметизацию, причем разгерметизация верхнего герметизирующего узла выполняется поднятием заливочной колонны с расстыковкой нижнего герметизирующего узла.