Способ цементирования потайной колонны Советский патент 1992 года по МПК E21B33/14 

Изобретение относится к креплению скважин, в частности к способам цементирования обсадных колонн в скважинах, характеризующихся наличием поглощающих пластов.

Известен способ цементирования потайной колонны, включающий спуск ее на бурильной колонне посредством подвесного узла, герметизацию кольцевого пространства между потайной и предыдущей обсадными колоннами, прямую закачку в бурильную колонну и обратную продавку цементного раствора через подвесной узел в затрубное пространство потайной колонны, разобщение цементного раствора при его твердении от скважинного раствора, отсоединение бурильной колонны от потайной и ее подъем.

Недостатком известного способа является низкое качество цементирования. Про- давка цементного раствора обратным способом осуществляется с полным поглощением, поскольку герметизацию внутренней полости потайной колонны производят заблаговременно заглушкой. Из-за малой сжимаемости промывочной жидкости цементный раствор лишь незначительно опускается ниже поглощающего горизонта, поэтому башмак потайной колонны остается оголенным. Не исключается вероятность возникновения заколонных перетоков пластовых флюидов ниже поглощающего пласта. Наиболее близким к предлагаемому является способ цементирования потайной колонны, включающий спуск ее на бурильной колонне посредством подвесного узла, герметизацию кольцевого пространства между потайной и предыдущей обсадной колоннами, герметизацию внутреннего канала потайной колонны после продавки цементного раствора обратной циркуляцией в объеме заколонного пространства и цементного стакана, отсоединение бурильной колонны от потайной и ее подъем.

Недостатком способа является также низкое качество цементирования в зонах с

аномально низкими пластовыми давлениями (АНПД). В способе не производится раз- общения цементного раствора, находящегося в затрубном пространстве потайной колонны, от промывочной жидкости во внутреннем пространстве бурильной колонны. Кроме того, по окончании продавки или промывки кольцевого пространства за бурильной колонной, чтобы не прихватило механический пакер, производят разгерметизацию кольцевого пространства между потайной и предыдущей обсадной колоннами. В обоих случаях при наличии гидравлической связи внутреннего пространства бурильной колонны с затрубным пространством потайной колонны или разгерметизации кольцевого пространства под действием суммы гидростатических давлений цементного раствора и промывочной жидкости выше потайной колонны происходит поглощение цементного раствора - падает уровень последнего в затрубном пространстве верха потайной колонны. Снижение уровня цементного раствора ниже башмака предыдущей обсадной колонны

также приводит к заколонным и межколонным перетокам скважинной жидкости и пластовых флюидов.

Цель изобретения - повышение качества цементирования.

Для этого в способе цементирования потайной колонны в нижней части потайной колонны устанавливают прямой клапан, а выше подвесного узла - последовательно обратный клапан и упорное кольцо, при

этом плотность цементного раствора подбирают из расчета равенства или превышения пластового давления над гидростатическим давлением столба цементного раствора в заколонном пространстве выше поглощающего пласта и закачивают дополнительную порцию, равную объему поглощения в процессе обратной продавки, после чего произ- водят двустороннее разобщение канала путем продавливания цементировочной пробки и посадки ее на упорное кольцо с одновременным закрытием обратного клапана, герметизацию внутреннего пространства потайной колонны осуществляют за счет разности гидростатического давления промывочной жидкости по всей длине скважины и цементного раствора в заколонном пространстве, а отсоединение бурильной колонны от потайной производят после твердения цемента.

На фиг. 1 изображена операция закачки и продавки цементного раствора; на фиг. 2 - окончание продавки; на фиг. 3 - процессы в период ожидания твердения цемента (ОЗЦ).

Способ осуществляют следующим образом.

Потайную колонну 1 спускают на бурильной колонне 2 в скважину 3 поглощающим горизонтом 4 посредством подвесного узла 5 с циркуляционными каналами 6 и 7 и герметизатором 8 кольцевого пространства между потайной 1 и предыдущей обсадной 9 колоннами. В нижней части потайной колонны 1 устанавливают башмак 10 и прямой клапан 11, выше подвесного узла - последовательно обратный клапан 12 и упорное кольцо 13, а на верхнюю часть бурильной колонны 2 навинчивают цементировочную головку 14. Затем производят профилакти- ческую промывку и закачивают цементный раствор в объеме затрубного пространства

15потайной колонны 1, цементного стакана

16и дополнительную порцию 17 в объеме поглощения, причем плотность цементного раствора подбирают из расчета равенства или превышения пластового давления (РПл) над гидростатическим давлением столба цементного раствора в заколонном пространстве выше поглощающего горизонта 4. После этого бросают продавочную пробку

18 и производят продавку промывочной жидкостью 19 (фиг. 1). Цементный раствор через циркуляционный канал 6узла 5 вытесняется в затрубное пространство верха по- тайной колонны 1 и при движении ниже поглощающего горизонта 4 в последний поступает дополнительная порция 17 цемент- нрго раствора. Вытесняемая промывочная жидкость 19 через башмак 10 и прямой кла- пан 11 перетекает в потайную колонну 1, а через циркуляционный канал 7 уз ла 5 направляется в кольцевое пространство за бу- рильной колонной 2 и далее в циркуляционную систему буровой. После

посадки продавочной пробки 18 на упорное кольцо 13 одновременно закрывается обратный клапан 12, тем самым производится двустороннее разобщение канала бурильных колонн 2. В этот момент на поверхности фиксируют стоп, цементировочные насосы останавливают (фиг. 2). Для практически одновременного закрытия обратного клапана 12 предпочтительнее устанавливать обратный клапан тарельчатого типа, пружина которого возвращает запарный элемент в седло. Цементный раствор по инерции теряет сплошность и опускается несколько ниже верхнего уровня потайной колонны 1 до момента времени закрытия прямого клапана 11 и герметизации внутреннего канала потайной колонны 1, что осуществляется за счет разности гидростатического давления промывочной жидкости 19 по всей длине скважины 3 и цементного раствора в заколонном пространстве.

Разобщение цементного раствора приводит к снижению противодавления на поглощающий горизонт 4, Последний несколько вытесняет в скважину 3 перемычку поглощенного цементного раствора и поднимает уровень цементного раствора вверху потайной колонны 1. Давление под обратным клапаном 12 повышается до величины А Р, равной разности пластового и столба цементного раствора, но открытие прямого клапана при этом не происходит, поскольку согласно Единым техническим правилам ведения работ при строительстве скважин на нефтяных и газовых, и газокон- денсатных месторождениях плотность промывочной жидкости 19 выбирают с запасом, создающим превышение над пластовым. В процессе твердения цементного раствора и снижения гидростатического давления последнего горизонт 4 создает в заколонном пространстве дополнительное давление синхронно с непрерывным падением давления столба загустевающего цементного раствора.

После ОЗЦ бурильную колонну 2 вместе с нижней компоновкой в подвесном узле 5 отсоединяют от потайной колонны 1 и поднимают на поверхность.

Эффективность предлагаемого способа заключается в повышении качества цементирования, поскольку позволяет оставить цементный раствор в затрубном пространстве верха потайной колонны на необходимом уровне, предотвращает оголение башмака и образование флюидопроводя- щих каналов путем создания благоприятных условий для твердения цемента, что в целом исключает проведение повторной изоляции поглощающего горизонта.

Формула изобретения

Способ цементирования потайной колонны, включающий спуск ее на бурильной колонне посредством подвесного узла, герметизацию кольцевого пространства между потайной и предыдущей обсадными колоннами, герметизацию внутреннего канала потайной колонны после продавки цементного раствора обратной циркуляцией в объеме заколонного пространства и цементного стакана, отсоединение бурильной колонны от потайной и ее подъем, отличающий- с я тем, что, с целью повышения качества цементирования, в нижней части потайной колонны устанавливают прямой клапан, а выше подвесного узла - последовательно обратный клапан и упорное кольцо, при этом, плотность цементного раствора подбирают из расчета равенства или превышения пластового давления над гидростатическим давлением столба цементного раствора в заколонном пространстве выше

поглощающего пласта и заканчивают дополнительную порцию, равную объему поглощения в процессе обратной продавки, после чего производят двустороннее разобщение канала путем продавливания цементировочной пробки и посадки ее на упорное кольцо с одновременным закрытием обратного клапана, герметизацию внутреннего пространства потайной колонны осуществляют за счет разности гидростатического

давления, промывочной жидкости по всей длине скважины и цементного раствора в заколонном пространстве, а отсоединение бурильной колонны производят от потайной после твердения цемента.

Использование: крепление скважин, в частности цементирование обсадных колонн в скважинах, характеризующихся наличием поглощающих пластов. Повышает качества цементирования. Сущность изобретения: цементирование потайной колон- ны путем обратной циркуляции и изолирования цементного раствора в процессе твердения от промывочной жидкости, предупреждение оголения башмака. Потай