Способ крепления потайной обсадной колонны ствола с вращением и цементированием зоны выше продуктивного пласта Российский патент 2021 года по МПК E21B33/14 

Область техники, к которой относиться изобретение

Группа изобретений относится к области строительства скважин нефтегазодобывающей промышленности, в частности к способам строительства нефтяных, газовых и паронагнетающих скважин, а именно к способам крепления потайной обсадной колонны.

Уровень техники

Углеводороды, такие как нефть и газ, могут извлекаться из различных типов формаций (пластов) геологической среды. Эти формации как правило, являются осадочными породами и состоят из пористого слоя, такого как известняк и песчаник, покрытый непористым слоем (покрышки). Углеводороды не могут подняться через непористый слой, и поэтому пористый слой образует пласт коллектор, а котором могут накапливаться углеводороды. В геологической среде бурят скважину, пока не будет достигнут нефтегазоносный пласт. После этого углеводороды могут притекать из пористого пласта в скважину.

На разных этапах разработки нефтяных месторождений реализуются конкретные геолого-технические мероприятия по добыче нефти, которые в значимой мере связаны с поддержанием работоспособности эксплуатационного фонда скважин.

Работа в водонапорном режиме является гарантом стабильной добычи нефти. В условиях значительной выработки и как следствие обводнённости продуктивных пластов, старения крепи скважин, механизированного способа добычи трудноизвлекаемых запасов сверх вязкой нефти с одновременным уменьшением их вязкости в коллекторе путем нагнетания пара возникают неполадки в работе скважины, которые вызывают снижение их производительности до нерентабельной или полной остановки скважины вплоть до ликвидации.

Из уровня техники известно устройство для подвески потайной колонны, содержащее переводник для присоединения к бурильной колонне (RU 2265118 C2, опубл. 27.11.2005), содержащее кожух, ствол и уплотнительный элемент, отличающееся тем, что оно снабжено полым штоком, имеющим шпонку, седлом под шар, башмаком, якорем, связанным со стволом и снабженным стопорами, левым переводником, установленным с возможностью взаимодействия со стволом и кожухом, снабженным стопорными кольцами, причем ствол и левый переводник выполнены с кольцевыми проточками, башмак соединен с якорем и выполнен с продольными пазами, седло снабжено конусом и шлицами, входящими в продольные пазы башмака, и установлено в осевом канале ствола с возможностью ограниченного осевого перемещения и взаимодействия со стопорами. В скважину на заданную глубину опускается устройство, присоединенное к бурильной колонне через переводник. При необходимости скважину промывают через центральный осевой канал в седле промывочной жидкостью. Затем в трубы бросают шар, который потоком промывочной жидкости доставляется в устройство, садится в седло и перекрывает центральный осевой канал. В бурильные трубы продолжают нагнетать промывочную жидкость. В результате давления, создаваемого в осевом канале ствола устройства, седло перемещается вниз в осевом направлении и своей конусной частью входит во взаимодействие со скосами стопоров. Последние срезают направляющие срезные штифты и выдвигаются к стенке обсадной колонны. После этого начинают медленно поднимать устройство до тех пор, пока стопоры не войдут в ближайший вышерасположенный стык труб в муфтовом соединении обсадной колонны большего диаметра. При этом седло с вертикальными шлицами скользит в продольных пазах башмака до упора конусной части седла в башмак устройства, перекрывая прямоугольные отверстия, что препятствует возврату стопоров в исходное положение. После срабатывания якорящего узла устройства правым вращением бурильной колонны через полый шток со шпонкой, входящей во взаимодействие с левым переводником через вертикальный продольный паз, выкручивают левый переводник из ствола и поднимают при помощи бурильной колонны на расчетную высоту, до ввода разрезного стопорного кольца во взаимодействие с кольцевыми проточками на левом переводнике. Плавным спуском бурильной колонны осуществляют передачу осевого усилия через переводник и полый шток на верхний торец левого переводника, который в свою очередь через кольцевые проточки и разрезное стопорное кольцо, расположенное на внутренней верхней части кожуха сообщает вес бурильной колонны на уплотнительный элемент. Последний деформируется, прижимается к стенке обсадной колонны и изолирует надпакерную зону от подпакерной. В результате этого при движении кожуха вниз, разрезное стопорное кольцо, размещенное в кольцевой проточке на внутренней нижней стороне кожуха, взаимодействует с кольцевыми проточками ствола и входит в одну из кольцевых проточек. Этим самым разрезное стопорное кольцо предотвращает возврат кожуха в исходное положение и сохраняет уплотнительный элемент в напряженном состоянии. Переходник вместе с полым штоком и левым переводником извлекается на поверхность, а в скважине остается разбуриваемая часть устройства. После этого в скважину спускается потайная обсадная колонна меньшего диаметра, оборудованная башмаком, имеющий в нижней торцевой части шлицы, которые входят во взаимодействие с вертикальными шлицами кожуха. При цементировании потайной обсадной колонны цементный раствор подается по потайной колонне и через отверстия, образованные между вертикальными шлицами и шлицами, продавливается в кольцевое пространство между обсадной и потайной колоннами. После этого скважину оставляют в режиме ОЗЦ, после чего производится разбуривание цементного моста и разбуриваемой части устройства, включающего седло и башмак. При разбуривании за счет взаимодействия вертикальных шлицов кожуха и шлицов башмака на потайной колонне происходит замыкание крутящего момента, что исключает проворачивание устройства относительно обсадной колонны. Однако вышеуказанное устройство для подвески потайной колонны не позволяет возможность оперативной настройки устройства на необходимое давление в не заводских условиях, для применения на конкретной скважине, а также не обеспечивает достаточной герметичности при цементировании колонн.

Наиболее близким аналогом - прототипом, является способ цементирования хвостовика в скважине и устройство для его осуществления (RU 2595122 C1, опубл. 20.08.2016), включающий присоединение хвостовика с нижним башмаком, отцепным устройством через установочную муфту к нижнему концу транспортировочной колонны труб, спуск в скважину хвостовика на заданную глубину, закачку в транспортировочную колонну труб расчетного объема тампонажного раствора, пуск с устья скважины вслед за последней порцией цементного раствора пробки и продавку ее продавочной жидкостью до фиксации ее в седле сердечника блока конических манжет, создание избыточного давления, под действием которого срезаются штифты, и пробку в компоновке с блоком конических манжет под действием повышенного давления перемещают вниз до стоп-кольца, в котором посадочный конус кольца плотно садиться в седло стоп-кольца, при этом тампонажный раствор из полости хвостовика полностью поступает в заколонное пространство, а обратный клапан предотвращает вход раствора в полость хвостовика из заколонного пространства, повышают давление до расчетного для разрушения диафрагмы с открытием отверстий, через которые промывочной жидкостью отмывают излишки раствора созданием прямой циркуляции, отсоединяют от корпуса установочную муфту с транспортировочной колонной труб, которые поднимают на поверхность. При этом срезные элементы - штифты, удерживающие седло, позволяющие тем самым обсадной колонне быть в зацеплении с транспортировочной колонной, расположены с отсутствием возможности доступа к ним после выполнения сборки, тем самым, исключая возможность определение качества, правильность сборки и гарантии соответствия устройства заявленному давлению отсоединения. Также исключается возможность оперативной настройки устройства на необходимое давление в не заводских условиях, для применения на конкретной скважине. Также к недостаткам прототипа можно отнести отсутствие возможности осуществления выборочного по зоне цементирования потайной обсадной колонны с вращением, а также отсутствие сварочных соединений, требующих увеличения времени сборки и контроля качества исполнения, в случаях повышенных требований касающиеся герметичности имеющих место при цементировании колонн.

Раскрытие сущности изобретения.

Предложенный способ крепления потайной обсадной колонны ствола до забоя с вращением и цементированием зоны выше продуктивного пласта позволяет устранить вышеуказанные недостатки аналогов, связанные с качеством цементного камня в достаточной мере обеспечивающего изоляцию не цементируемого участка крепи ствола, являющегося продуктивным пластом, и обеспечит совместно с дальнейшими мероприятиями по освоению скважины добычу нефти и сохранение дебита в запланированных объемах.

Технический результат заявленной группы изобретений заключается в достижении качественного замещения бурового раствора тампонажным раствором (становящимся цементным камнем в результате протекающих в ней химических реакций) в наклонно направленных и горизонтальных стволах (в том числе с восходящим углом), с максимальным сохранением качества подготовки и ее характеристик, замеренных на устье перед закачиванием, и как следствие являющееся фактом устойчивости, герметичности и долговечности установившейся структуры искусственного сооружения из цементного камня являющегося элементом крепи скважины, с начала эксплуатации при условиях постоянных повышенных температур и до окончания плановой выработки продуктивного пласта, а также достижение возможности вращения колонны при проведении спуско-подьемных операций с целью ликвидации возможных осложнений в процессе транспортировки потайной обсадной колонны до запланированного забоя связанные с геометрической нестабильностью ствола скважины вызванные различными факторами, связанными с качеством очистки промывочной жидкости (бурового раствора), физическими свойствами пород и гидравлическими свойствами пластов пересекающие ствол скважины. Вращение транспортируемой колонны при проведении спускоподъемных операций также может позволить исключить осложнения, связанные с экстремальной искривленностью ствола, так как вращение уменьшает коэффициент трения при поступательном движении, возникающем при контакте поверхностей транспортируемой колонны и стенки ствола скважины, предпочтительность уменьшения которого обусловлена возможным возникновением «баклинг эффекта».

Указанный технический результат достигается тем, что предложенный способ крепления потайной обсадной колонны ствола с вращением и цементированием зоны выше продуктивного пласта с применением цементировочного и установочного устройств включает этапы сборки потайной обсадной колонны, присоединения установочного устройства, закрепления потайной обсадной колонны к не извлекаемому из скважины патрубку установочного устройства, спуска потайной обсадной колонны в скважину до достижения запланированной глубины на транспортировочной колонне, соединенной с установочным инструментом через переводник, цементирования с вращением путем закачки в трубное пространство потайной обсадной колонны тампонажного раствора и затем одного или нескольких видов продавливающей жидкости, штатного отсоединения транспортировочной колонны после продавливания системы пробок до стоп-патрубка и резкого роста давления приведения в действие узла отсоединения установочного устройства с последующим возобновлением циркуляции жидкости и вымыванием излишков тампонажного раствора и извлечения транспортировочной колонны из скважины. При этом сборка потайной обсадной колонны осуществляется следующим образом - цементировочное устройство, содержащее корпус с отверстиями, соединенный резьбовым соединением с переводниками скольжения, между переводниками установлена обойма-центратор, цилиндрическую камеру, заглушку ввинченную в корпус и зафиксированную патрубком, крепится между трубами потайной обсадной колонны в месте, соответствующем расчетной границе зоны цементирования ствола скважины выше продуктивного пласта, при этом обратный клапан со стоп патрубком крепится на участке колонны, соответствующем требуемой нижней границе интервала цементируемого ствола скважины. После чего осуществляется присоединение установочного устройства, содержащего переводник, патрубок, вращатель, седло-поршень, ограничитель, пробку подвесную, срезной штифт пробки, срезной штифт седла-поршня, втулку направляющую, шарик-фиксатор, заглушку циркуляционного окна, срезной штифт гидростатического равновесия, винт призонный, втулку поршня к транспортировочной колонне, выполненной с возможностью спуска, подъема и вращения с устья скважины. При этом цементирование с вращением путем закачки в трубное пространство потайной обсадной колонны тампонажного раствора и затем одного или нескольких видов продавливающей жидкости, производится с применением системы разобщающих пробок в процессе продавливания, с заполнением интервала цементирования за трубным пространством потайной обсадной колонны тампонажным раствором посредством цементировочного устройства, с обеспечением подачи раствора в камеру через отверстия, с последующей подачей из камеры в затрубное пространство в потайной обсадной колонны. Продавливание тампонажного раствора в затрубное пространство потайной обсадной колонны выполняют в расчетном объеме, в процессе продавливания верхней разделительной пробкой срезается нижняя, полая разделительная пробка, предназначенная для разделения растворов в интервале нахождения потайной обсадной колонны до достижения обратного клапана расположенного непосредственно над цементировочным устройством, а избыточное давление стравливается, при этом проверяется отсутствие обратного перетока тампонажного раствора

При приведении в действие узла отсоединения установочного устройства с последующим возобновлением циркуляции жидкости и вымыванием излишков тампонажного раствора, действием узла отсоединения установочного устройства и отсоединения является уменьшение давления в трубном пространстве до атмосферного и восстановление циркуляции после извлечения установочного устройства из не извлекаемой воронки.

Способ крепления потайной обсадной колонны ствола с вращением и цементированием зоны выше продуктивного пласта с аварийным отсоединением включает этапы сборки потайной обсадной колонны, присоединения установочного устройства, закрепления потайной обсадной колонны к не извлекаемому из скважины патрубку установочного устройства, спуска потайной обсадной колонны в скважину до достижения запланированной глубины на транспортировочной колонне, соединенной с установочным инструментом через переводник, цементирования с вращением путем закачки в трубное пространство потайной обсадной колонны тампонажного раствора и затем одного или нескольких видов продавливающей жидкости, продавливании активационного шара до посадки на конусное отверстие при отсутствии давления, увеличения давления до открытия циркуляционных окон с последующим штатным отсоединением транспортировочной колонны после продавливания системы пробок до стоп патрубка и резкого роста давления, увеличения давления до открытия циркуляционных окон, при этом циркуляция создается через окна установочного устройства, открытие которых производится путем создания избыточного давления и разрыва штифтов удерживающих заглушку, при условии среза пробки, приведения в действие узла отсоединения установочного устройства с последующим возобновлением циркуляции жидкости и вымыванием излишков тампонажного раствора и извлечения транспортировочной колонны из скважины.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1А - изображен перспективный вид предпочтительного варианта осуществления подвешивания потайной обсадной колонны на установочном устройстве до приведения в действие узла отсоединения, спущенного в стволе скважины на транспортировочной колонне, и цементировочного устройства установленного на глубине выше продуктивного пласта.

Фиг. 1Б - изображен перспективный вид, представляющий собой потайную обсадную колонну после проведения операций по цементированию интервала обсаживаемого ствола, на участке между установочным и цементировочным устройствами и после отсоединения с последующим извлечением транспортировочной колонны.

Фиг. 2А - изображено установочное устройство в сборе с четвертным разрезом, который демонстрирует детали предпочтительного варианта осуществления установочных узлов, показывая установочное устройство в положении спуска.

Фиг. 2Б - изображено установочное устройство в полном разрезе, который показывает установочное устройство в положении после штатного отсоединения транспортировочной колонны от потайной обсадной колонны.

Фиг. 2В - изображено установочное устройство в полном разрезе, который показывает установочное устройство в положении после аварийного отсоединения транспортировочной колонны от потайной обсадной колонны.

На Фиг. 2Г - изображена часть установочного устройства с четвертичным разрезом, которая остается в составе потайной обсадной колонны после извлечения транспортировочной колонны вместе с извлекаемыми деталями устройства после отсоединения.

На Фиг. 3 изображено цементировочное устройство в сборе с четвертичным разрезом, который демонстрирует детали предпочтительного варианта осуществления узлов устройства.

Осуществление изобретения.

В представленной группе изобретений предлагается возможность реализации цементирования потайной обсадной колонны с вращением с применением гидравлического привода отсоединения потайной обсадной колонны 22 от транспортировочной колонны 18, с возможностью вращения до отсоединения (в сборе), цементирования с использованием системы пробок обеспечивающие разобщение технологических жидкостей, используемых при креплении ствола, а также новое цементировочное устройство 20 в составе обсадной колонны 22 для цементирования зоны 24 затрубного пространства потайной обсадной колонны выше продуктивного пласта с вращением. Цементирование подразумевает применение верхней пробки, предназначенной для разобщения технологических жидкостей в процессе продавливания в интервале расположения транспортировочной колонны, которая должна быть выполнена с возможностью герметичной стыковки с нижней продавочной пробкой 6.

При этом цементировочное устройство 20 крепиться между трубами потайной обсадной колонны 22 в том месте, которое будет соответствовать расчетной границе зоны цементирования 24 ствола скважины выше продуктивного пласта, и затем спускается в скважину до достижения запланированной глубины. Цементировочное устройство 20 содержит переводник скольжения 29, корпус 30, обойму-центратор 31, заглушку 32 и патрубок колонный 7.

Установочное устройство 26 присоединяется к рабочей (транспортировочной) колонне 18, которую можно поднимать, опускать и вращать по желанию с дневной поверхности (устья) скважины. Потайная обсадная колонна 22 крепиться к детали установочного устройства - к не извлекаемому из скважины патрубку колонному 7. Установочное устройство 26 состоит из следующих конструктивных элементов: переводник рабочей колонны 1, захватный патрубок 2, вращатель 3, седло-поршень 4, ограничитель 5, пробка подвесная 6, патрубок колонный 7, срезной штифт 8 пробки, срезной штифт 9 седла-поршня, втулка направляющая 10, шарик-фикатор 11, заглушка 12 циркуляционного окна, срезной штифт 13 гидростатического равновесия, винт призонный 14, переводник 15 вращателя и втулка 16 поршня.

После этого, наращиванием рабочей колонны опускают в скважину внутри имеющейся обсадной трубы 19, чтобы расположить устройства на нужной глубине.

После достижения запланированной глубины нахождения устройств к рабочей колонне 18 подсоединяется нагнетательная линия тампонажного раствора с предустановленным в ней пробкой, предназначенной для разделения технологических растворов, закачиваемых в колонну под избыточным давлением и герметичной стыковкой с нижней пробкой 6 в процессе продавливания тампонажного раствора за трубное пространство.

После проверки замкнутости подготовленной к проведению работ по цементированию потайной обсадной колонны 22 системы циркуляции и подключения привода вращения колонны, закачивается в колонну тампонажный раствор, при этом в качестве разделителя технологических растворов служит закачиваемая перед тампонажным раствором нейтральная по физико-химическим характеристикам жидкость.

Затем выполняют продавливание тампонажного раствора в затрубное пространство потайной обсадной колонны 22 в расчетном объеме, которая разделена от продавочной жидкости верхней разделительной пробкой, при этом, в процессе, верхней разделительной пробкой срезается нижняя, полая разделительная пробка 6, предназначенная для разделения растворов в интервале нахождения потайной обсадной колонны 22 до достижения обратного клапана 23, расположенного непосредственно над цементировочным устройством 20, затем вращение колонны прекращается. Избыточное давление стравливается при этом проверяется отсутствие обратного перетока тампонажного раствора.

После чего в трубном пространстве зацементированной колонны создается избыточное давления для приведения в действие узла отсоединения установочного устройства 26. При отсоединении установочного устройства 26 происходит уменьшение давления в трубном пространстве до атмосферного и восстановление циркуляции после извлечения установочного устройства из не извлекаемой воронки 10. При этом часть установочного устройства 26 остается в составе потайной обсадной колонны после извлечения транспортировочной колонны 18 вместе с извлекаемыми деталями устройства после отсоединения.

При аварийном способе отсоединении установочного устройства 26, выполняется отсоединение устройства в том числе при спуско-подьемных операциях потайной обсадной колоны созданием циркуляции для транспортировки активационного шара 17 и его посадки в седло 4 выполненное в виде бурта седла-поршня 4, а также. В случае аварийного отсоединения после цементирования циркуляция проводится через окна 12 установочного устройства 26, открытие которых производится путем создания избыточного давления и разрыва штифтов 12б удерживающих заглушку 12а, при условии среза пробки 6.

Гидравлический привод установочного устройства 26 отсоединения потайной обсадной колонны включает седло-поршень 4 с неподвижными кольцевыми уплотнительными элементами 4а и 4в зафиксированная срезными штифтами 9, 13, который до преднамеренного разрушения штифтов позволяет удерживать установочное устройство с возможностью вращения в сборе, т.е. в положении до отсоединения извлекаемого инструмента. Срезные штифты 13 предназначены для создания сопротивления максимальному гидростатическому давлению за трубным пространством 34 с целью предотвращения преждевременного сдвига седла-поршня 4. При этом срезные штифты 13 не препятствуют движению седла-поршня в направлении вверх, то есть при проведении операции основного способа отсоединения как показано на Фиг. 2Б, в этом случае участвуют только срезные штифты 9, осуществляется благодаря выполнению продольной канавки 4б на поверхности вала седла-поршня 4. Однако при проведении аварийного способа отсоединения, как показано на Фиг. 2В, срезные штифты 13 участвуют в дополнении к срезным штифтам 9, т.е. при движении седла-поршня 4 вниз, требующее создание избыточного давления большего значения относительно основного способа отсоединения, при движении седла поршня вверх. Альтернативный способ создания сопротивления в верхней гидравлической камере 38 максимальному гидростатическому давлению за трубным пространством является установка обратного клапана, препятствующая поступлению жидкости в верхнюю цилиндрическую гидравлическую камеру 38 из-за трубного пространства, но позволяющая уменьшаться объему камеры 38 при перемещении седла-поршня вверх. Извлекаемая часть установочного устройства, соединенного с транспортировочной колонной 18, от не извлекаемой воронки 10 соединенного с потайной обсадной колонной, образующего после извлечения транспортировочной колонны верхний торец 10а (границу) потайной обсадной колонны, приводиться в действие путем гидравлического смещения седла-поршня и в результате смещения элементы конструкции представляющие подшипниковые шарики 11 выполняющие функцию фиксации извлекаемого вращателя 3 относительно не извлекаемого, остающегося в составе потайной обсадной колоны 22, воронки 10, которая через патрубок колонный 7 соединена с обсадной колонной 22, находясь в предназначенных для них отверстиях 3а вращателя 3 и прижатых к седлу-поршню 4 винтами призонными 14 ввинченными в воронку 10. Винт призонный имеет сферическую поверхность 14а, повторяющая форму ответных фиксирующих шариков 11. Седло-поршень 4 обеспечивая изоляцию трубного пространства спускаемой и цементируемой колонны от затрубного пространства 34 образует промежуточные верхние и нижние цилиндрические гидравлические камеры 38 и 37 соответственно. Впускные отверстия 5а ограничителя 5, которая вместе с седлом-поршнем 4 образует нижнюю цилиндрическую гидравлическую камеру 37, обеспечивают движение жидкости в камере сообщаясь с трубным пространством. Выпускные отверстия 15а переводника вращателя 15 с навинченными в нее срезными штифтами 13, соединяющая вращатель 3 с навинченными в неё срезными штифтами 9 со втулкой поршня16, обеспечивающего вместе с седлом-поршнем 4 образование верхней цилиндрической гидравлической камеры 38, обеспечивают движение жидкости сообщаясь с затрубным пространством. Захватный патрубок 2 обеспечивает наличие места захвата устройства при свинчивании с колонной. Переводник рабочей колонны 1 и патрубок колонный 7 обеспечивают соединение устройства с рабочей колонной 18 и потайной обсадной колонной 22 соответственно стандартными резьбовыми соединениями. Уплотнение 12г вместе с срезными штифтами 12б обеспечивающее герметичность цементировочных окон 12 вместе с уплотнением 4а седла-поршня обеспечивают герметичность трубного пространства и камеры 37 после среза штифтов 8 пробки разделительной нижней 6. Нижняя цилиндрическая гидравлическая камера 37 изолирована от трубного пространства уплотнениями 5а, 5б и 5в до среза пробки разделительной нижней. Реализована возможность естественного опорожнения рабочей колонны в процессе подъема что показано на Фиг. 2В, т. е. при смещении седла-поршня 4 образуется зазор 35 позволяющий верхней цилиндрической гидравлической камере 38 сообщаться с трубным пространством, и с затрубным пространством спускаемой колонны в том числе через дополнительные отверстия 21. Фиксация устройства в сборе обеспечивается фиксирующими шариками 11, которые устанавливаются в отверстия 3а вращателя 3 и прижимаются винтами призонными 14 ввинчиваемыми снаружи. Фиксирующие шарики 11 после отсоединения безопасно извлекаются из скважины вместе с остальными извлекаемыми деталями устройства как показано на Фиг. 2Б находясь в нижней цилиндрической гидравлической камере, а также при аварийном отсоединении, как показано на Фиг. 2В на седле-поршне 4 выполнен карман 4д для шариков в виде радиальной канавки. Передача потайной обсадной колонне 22 крутящего момента от рабочей колонны 18, выполняется через предусмотренное в установочном устройстве зубчатое зацепление 10б. Детали устройства участвующие в передаче крутящего момента усилены винтами 1а, 16а, 15б и 3б.

Установочное устройство предназначено для транспортировки, передачи крутящего момента и отсоединения после цементирования потайной обсадной колонны в составе с цементировочным устройством обеспечивающая вытеснение продавливаемого тампонажного раствора в затрубное (кольцевое) пространство с одновременным вращением колонны устанавливаемая в колонне в зоне выше продуктивного пласта.

Цементировочное устройство включает корпус 30 с расположенными на ней отверстиями 30а, которая соединена на резьбовом соединении с переводниками скольжения 29, при этом между переводниками установлена обойма-центратор 31. Детали образуют цилиндрическую камеру 36, которая заполнившись тампонажным раствором. в последствии, в виде цементного камня обеспечивает изоляцию трубного пространства устойчивую к высоким температурам. Заглушка 32 ввинчена в корпус 30 и зафиксирована патрубком 32а, предотвращает движение жидкости в трубном пространстве ниже устройства. При спуске, подъёме или вращении колонны в скважине устройство соприкасается с поверхностью породы через спирально расположенные выступы 31а образующиеся между спиральными канавками обоймы-центратора, на дне которых расположены циркуляционные (цементировочные) отверстия 31б. Таким образом жидкость поступая из трубного пространства через отверстие 30а в цилиндрическую камеру 36 и протекая вверх по камере высвобождается затрубное пространство через отверстие 31б. Устройство не создает условий превышающие допустимое значение крутящего момента при вращении колонны, т.к. обойма-центратор не передает крутящий момент в следствии трение возникающее при соприкосновении с породой благодаря наличию поверхности скольжения с выполненными на ней радиальными канавками 29а, которые заполнены антифрикционной смазкой. Поверхности обоймы-центратора и корпуса, образующие камеру перетока жидкости 36, выполнены в виде профильных канавок 31г и 30б выполненных по кольцевой траектории расположенных симметрично или по спиральной траектории. Альтернативный вариант выполнения поверхностей без профильных канавок. Наличие радиальной профильной поверхности обеспечит увеличение жесткость деталей при поперечных усилиях и давлениях, а также увеличение площади поверхности адгезии цементного камня, что обеспечит лучшее сцепление при температурных расширениях, например, в случаях использования скважины в качестве паронагнетающей.

Цементировочное устройство имеющее цилиндрическую камеру, расположенную между трубным и затрубным пространством впоследствии обеспечивающую изоляцию трубного пространства колонны при эксплуатации скважины. Цементировочное устройство имеет заглушку предотвращающую поток тампонажного раствора в трубном пространстве ниже зоны цементирования. Заглушка выполнена из материала, разбуриваемого породоразрушающим элементом.

Задачами предлагаемых технических решений являются удовлетворение потребности и обеспечение требуемого качества строительства скважины при различных условиях эксплуатации скважины, путем обеспечения надежности работы и расширения функциональных возможностей установочного устройства с задачей установки потайной обсадной колонны в скважине с цементированием зоны выше продуктивного пласта с вращением.

Группа изобретений относится к области строительства скважин нефтегазодобывающей промышленности, в частности к способам строительства нефтяных, газовых и паронагнетающих скважин, а именно к способам крепления потайной обсадной колонны. Техническим результатом является обеспечение повышения качества и долговечности цементного камня. В частности, предложен способ крепления потайной обсадной колонны ствола с вращением и цементированием зоны выше продуктивного пласта с применением цементировочного и установочного устройств, включающий следующие этапы: сборка потайной обсадной колонны; присоединение установочного устройства, выполненного с возможностью вращения устья скважины; закрепление потайной обсадной колонны к не извлекаемому из скважины патрубку установочного устройства; спуск потайной обсадной колонны в скважину до достижения запланированной глубины на транспортировочной колонне, соединенной с установочным инструментом через переводник; цементирование с вращением путем закачки в трубное пространство потайной обсадной колонны тампонажного раствора и затем одного или нескольких видов продавливающей жидкости с применением системы разобщающих пробок в процессе продавливания, с заполнением интервала цементирования за трубным пространством потайной обсадной колонны тампонажным раствором посредством цементировочного устройства; штатное отсоединение транспортировочной колонны после продавливания системы пробок до стоп-патрубка и резкого роста давления; приведение в действие узла отсоединения установочного устройства с последующим возобновлением циркуляции жидкости и вымыванием излишков тампонажного раствора; извлечение транспортировочной колонны из скважины. 2 н.п. ф-лы, 7 ил.

1. Способ крепления потайной обсадной колонны ствола с вращением и цементированием зоны выше продуктивного пласта с применением цементировочного и установочного устройств, включающий следующие этапы:

- сборка потайной обсадной колонны, при этом цементировочное устройство, содержащее корпус с отверстиями, соединенный резьбовым соединением с переводниками скольжения, между переводниками установлена обойма-центратор, цилиндрическую камеру, заглушку, ввинченную в корпус и зафиксированную патрубком, крепится между трубами потайной обсадной колонны в месте, соответствующем расчетной границе зоны цементирования ствола скважины выше продуктивного пласта, при этом обратный клапан со стоп-патрубком крепится на участке колонны, соответствующем требуемой нижней границе интервала цементируемого ствола скважины;

- присоединение установочного устройства, содержащего переводник, патрубок, вращатель, седло-поршень, ограничитель, пробку подвесную, срезной штифт пробки, срезной штифт седла-поршня, втулку направляющую, шарик-фиксатор, заглушку циркуляционного окна, срезной штифт гидростатического равновесия, винт призонный, втулку поршня к транспортировочной колонне, выполненной с возможностью спуска, подъема и вращения с устья скважины;

- закрепление потайной обсадной колонны к не извлекаемому из скважины патрубку установочного устройства, при этом фиксация устройства в сборе обеспечивается фиксирующими шариками, которые устанавливаются в отверстия вращателя и прижимаются винтами призонными, ввинчиваемыми снаружи;

- спуск потайной обсадной колонны в скважину до достижения запланированной глубины на транспортировочной колонне, соединенной с установочным инструментом через переводник;

- цементирование с вращением путем закачки в трубное пространство потайной обсадной колонны тампонажного раствора и затем одного или нескольких видов продавливающей жидкости, с применением системы разобщающих пробок в процессе продавливания, с заполнением интервала цементирования за трубным пространством потайной обсадной колонны тампонажным раствором посредством цементировочного устройства, с обеспечением подачи раствора в камеру через отверстия, с последующей подачей из камеры в затрубное пространство потайной обсадной колонны, при этом продавливание тампонажного раствора в затрубное пространство потайной обсадной колонны выполняют в расчетном объеме, в процессе продавливания верхней разделительной пробкой срезается нижняя полая разделительная пробка, предназначенная для разделения растворов в интервале нахождения потайной обсадной колонны до достижения обратного клапана, расположенного непосредственно над цементировочным устройством, а избыточное давление стравливается, при этом проверяется отсутствие обратного перетока тампонажного раствора;

- штатное отсоединение транспортировочной колонны после продавливания системы пробок до стоп-патрубка и резкого роста давления;

- приведение в действие узла отсоединения установочного устройства с последующим возобновлением циркуляции жидкости и вымыванием излишков тампонажного раствора, при этом действием узла отсоединения установочного устройства и отсоединения является уменьшение давления в трубном пространстве до атмосферного и восстановление циркуляции после извлечения установочного устройства из неизвлекаемой воронки, при этом фиксирующие шарики после отсоединения безопасно извлекаются из скважины вместе с остальными извлекаемыми деталями устройства, находясь в нижней цилиндрической гидравлической камере;

- извлечение транспортировочной колонны из скважины.

2. Способ крепления потайной обсадной колонны ствола с вращением и цементированием зоны выше продуктивного пласта с аварийным отсоединением, включающий следующие этапы:

- сборка потайной обсадной колонны, при этом цементировочное устройство, содержащее корпус с отверстиями, соединенный резьбовым соединением с переводниками скольжения, между переводниками установлена обойма-центратор, цилиндрическую камеру, заглушку, ввинченную в корпус и зафиксированную патрубком, крепится между трубами потайной обсадной колонны в месте, соответствующем расчетной границе зоны цементирования ствола скважины выше продуктивного пласта, при этом обратный клапан со стоп-патрубком крепится на участке колонны, соответствующем требуемой нижней границе интервала цементируемого ствола скважины;

- присоединение установочного устройства, содержащего переводник, патрубок, вращатель, седло-поршень, ограничитель, пробку подвесную, срезной штифт пробки, срезной штифт седла-поршня, втулку направляющую, шарик-фиксатор, заглушку циркуляционного окна, срезной штифт гидростатического равновесия, винт призонный, втулку поршня к транспортировочной колонне, выполненной с возможностью спуска, подъема и вращения с устья скважины;

- закрепление потайной обсадной колонны к не извлекаемому из скважины патрубку установочного устройства, при этом фиксация устройства в сборе обеспечивается фиксирующими шариками, которые устанавливаются в отверстия вращателя и прижимаются винтами призонными, ввинчиваемыми снаружи;

- спуск потайной обсадной колонны в скважину до достижения запланированной глубины на транспортировочной колонне, соединенной с установочным инструментом через переводник;

- цементирование с вращением путем закачки в трубное пространство потайной обсадной колонны тампонажного раствора и затем одного или нескольких видов продавливающей жидкости, с применением системы разобщающих пробок в процессе продавливания, с заполнением интервала цементирования за трубным пространством потайной обсадной колонны тампонажным раствором посредством цементировочного устройства, с обеспечением подачи раствора в камеру через отверстия, с последующей подачей из камеры в затрубное пространство потайной обсадной колонны, при этом продавливание тампонажного раствора в затрубное пространство потайной обсадной колонны выполняют в расчетном объеме, в процессе продавливания верхней разделительной пробкой срезается нижняя полая разделительная пробка, предназначенная для разделения растворов в интервале нахождения потайной обсадной колонны до достижения обратного клапана, расположенного непосредственно над цементировочным устройством, а избыточное давление стравливается, при этом проверяется отсутствие обратного перетока тампонажного раствора;

- продавливание активационного шара до посадки на конусное отверстие при отсутствии давления;

- увеличение давления до открытия циркуляционных окон с последующим штатным отсоединением транспортировочной колонны после продавливания системы пробок до стоп-патрубка и резкого роста давления;

- увеличение давления до открытия циркуляционных окон, при этом циркуляция создается через окна установочного устройства, открытие которых производится путем создания избыточного давления и разрыва штифтов, удерживающих заглушку, при условии среза пробки;

- приведение в действие узла отсоединения установочного устройства с последующим возобновлением циркуляции жидкости и вымыванием излишков тампонажного раствора, при этом фиксирующие шарики после отсоединения безопасно извлекаются из скважины вместе с остальными извлекаемыми деталями, для чего на седле-поршне выполнен карман для шариков в виде радиальной канавки;

- извлечение транспортировочной колонны из скважины.