Способ цементирования колонн труб Советский патент 1992 года по МПК E21B33/13 

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к строительству скважин, и может быть использовано при спуске и цементировании обсадных колонн большого диаметра при наличии в разрезе скважин поглощающих горизонтов.

Известен способ крепления ствола скважины обсадной колонны, включающий спуск обсадной колонны, промывку, установку нижней пробки, закалку тампонажно- го раствора в колонну, установку верхней разделительной пробки для разделения цементного раствора и буферной жидкости, продавку цементного раствора в заколон- ное пространство до момента посадки верхней пробки на нижнюю.

Недостатком данного способа является необходимость-создания турбулентного потока цементного раствора за стенками об- . садной колонны с целью обеспечения более высокой степени вытеснения бурового раствора из скважины при скорости подъема цементного раствора не менее 1,5 м/с. При этом возникают гидродинамические давления, вызывающие Опасность поглощения растворов, а также необходимость применения большого количества цементировочных агрегатов, блок-манифольда для проведения работ.

Наиболее близким к предлагаемому является способ цементирования колонн труб, включающий спуск колонны в скважину, установку нижней разделительной пробки, подачу на нее тамполажного раствора, установку верхней разделительной пробки и продавливание тампонажного раствора со ч

рез колонну труб в затрубное пространство весом бурильной колонны при доливе в колонну бурового раствора до фиксирования момента посадки верхней разделительной пробки на нижнюю, причем фиксирование момента посадки осуществляют по мере спуска бурильного инструмента.

Недостатком данного способа является создание значительных давлений в скважине при продавке цементного раствора за обсадную колонну в процессе цементирования, что создает опасность возникновения осложнений - поглощений цементного раствора, недоподьема цемента до устья, использование цементировочных агрегатов, продавочных пробок.

Цель изобретения - повышение надежности цементирования обсадных колонн большого диаметра при наличии в разрезе скважины поглощающих горизонтов за счет уменьшения давлений, а также упрощение процесса цементирования за счет исключения цементировочных агрегатов и обеспечения разделения тампонажного и бурового растворов и увеличения выталкивающей силы бурового раствора из колонны.

Поставленная цель достигается тем, что в способе цементирования колонн труб, включающем спуск обсадных колонн, оборудованных разделительным элементом, и заполнение заколонного пространства цементным раствором, в качестве разделительного элемента мспользуют эластичную манжету, закрепленную на башмаке, которую устанавливают в затрубном пространстве, заполнение заколонного пространства цементным раствооом осуществляют путем спуска колонны с одновременной заливкой цементного раствора в заколонное пространство, при этом буровой раствор, находящийся в скважине, выталкивают в объеме

Ve p. VCKB- О/труб + Vsatc вр-вэ)

где Уске. - объем скважины, м ;

Vrpye - объем спускаемых в скважину обсадных труб, м3;

Уэак. пр-ва - объем заколонного пространства, м ,

в приемный желоб через внутриколонное пространство и гибкий шланг, один конец которого соединен с приемным желобом, а другой - с верхним краем спускаемых труб.

На чертеже представлена схема осуществления способа цементирования колонн.

На схеме показана скважина 1, в которую спускают обсадную колонну 2 Низ обсадной колонны 2 оборудован эластичной манжетой 3 с башмачной насадкой А, которая имеет проходное отверстие 5, Скважина заполнена раствором 6. При спуске колонны обсадных труб 2 в затрубное пространство через устье 10 заливают цементный раствор 7 по подводящему трубопроводу 8 из емкости 9. На верхнюю часть спускаемых труб 2 наворачивают гибкий шланг 11, нижний конец которого соединяют с приемным желобом 12.

Способ осуществляется следующим образом.

Перед спуском обсадной колонны (на0 пример, кондуктора) в скважину ее башмак оборудуют эластичной манжетой, обеспечивающей разделение бурового и цементного растворов. Готовят цементный раствор. На верхний конец обсадной трубы наворачива5 ют гибкий шланг, для этого один конец шланга снабжен небольшим вращающимся патрубком с необходимой резьбой, другой конец гибкого шланга крепится в приемном желобе, Затем производят спуск обсадной

0 трубы в скважину, при этом через устье в затрубное пространство подают раствор по подводящему трубопроводу. Выходящий из внутренней полости обсадных труб буровой раствор сливается по гибкому шлангу в при5 емный желоб. При спуске обсадных труб происходит вытеснение бурового раствора из трубного пространства и заполнение этого пространства цементным раствором. Операция по соединению-разъединению

0 гибкого шланга на верхнем конце колонны проводится при спуске и наращивании очередной трубы. После дохождения башмака обсадной колонны до забоя скважины и заполнения пространства цементным рас5 твором спуск прекращают и колонну оставляют на ОЗЦ.

Пример. После окончания бурения под кондуктор диаметром 324 мм на глубине 200 м ствол скважины подготавливают

0 к спуску обсадной колонны. Прорабатывают, чтобы не было уступов, желобов и сужений, выравнивают параметры бурового раствора. При бурении скважины, вскрывающей поглощающие дренированные горизонты,

5 применяется буровой раствор с небольшой плотностью, обеспечивающий бурение значительного поглощения (1,12-1,14 г/см3). Перед спуском обсадной колонны в скважину ее башмак оборудуют эластичной манже0 той, обеспечивающей разделение бурового и цементного растворов. Готовят цементный раствор с необходимыми параметрами Для обеспечения замедления схватывания цементного раствора на период, обеспечи5 вающий спуск обсадной колонны до забоя, его обрабатывают КМЦ-700 (или другим замедлителем). Для цементирования применим шлаковый цемент ШПЦС-120 (плотность раствора 1,35-1,4 г/см3). Цементный раствор готовят в смесительной машине, откуда его подают на устье скважины. Перед спуском первой обсадной трубы с оборудованной манжетой в скважину на ее верхний конец наворачивают гибкий шланг, изготовленный из брезента. Для присоединения гибкого брезентового шланга один конец его снабжен небольшим вращающимся патрубком с резьбой. При навороте трубки не требуется большого усилия, так как в колонне {во внутренней ее полости) не создается большое давление.Другой конец шланга крепится в приемном желобе, который отгораживают от устья скважины перегородкой. Затем осуществляют спуск обсадной трубы в скважину, при этом через устье скважины в затрубное пространство подают цементный раствор по подводящему трубопроводу от смесительной машины. При спуске обсадной колонны в скважину происходит вытеснение бурового раствора на устье в объеме, равном

Ve.p. VCKB. - (Vrp. + VaaK.rm.), где VCKB. - объем скважины, м ;

VTp. - объем спускаемых обсадных труб, м3;

VaaK пр. - объем заколонного пространства, м.

Вытесненный буровой раствор сливается по гибкому шлангу в приемный желоб. При спуске обсадных колонн происходит вытеснение бурового раствора из трубного пространства и заполнение этого пространства цементным раствором. Для уменьшения гидродинамических давлений внутри скважины обсадную колонну спускают плавно, без рывков. После спуска труб гибкий шланг снимают с обсадной колонны и наворачивают (при наращивании) на очередную трубу. При спуске всей обсадной колонны до забоя скважины и заполнении заколонного пространства цементным раствором колонну оставляют на 03Ц.

Экономический эффект от внедрения предлагаемого способа цементирования колонн труб большого диаметра обусловлен исключением из компоновки обсадных ко- лонн цементировочных пробок, цементировочных агрегатов и операций по продавке цементного раствора.

Экономический эффект от внедрения данного способа по одной скважино-операции ориентировочно составит 3-5 тыс. руб. Формула изобретения Способ цементирования колонн труб, включающий спуск обсадных колонн, оборудованных разделительным элементом, и заполнение заколонного пространства цементным раствором, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности цементирования обсадных колонн большого диаметра при наличии в разрезе скважины

поглощающих горизонтов за счет уменьшения давлений, а также упрощение процесса цементирования за счет исключения цементировочных агрегатов и обеспечения разделения тампонажного и бурового растворов

и увеличения выталкивающей силы бурового раствора из колонны, в качестве разделительного элемента используют эластичную манжету, закрепленную на башмаке, которую устанавливают в затрубиом пространстве, заполнение заколонного пространства цементным раствором осуществляют путем спуска колонны с одновременной заливкой цементного раствора в заколонное пространство, при этом буровой раствор, находящийся в

скважине, выталкивают в объеме Ve.p. VCKB. - (VTp. + Vaatc.np.}, где VCKB. - объем скважины, м , VTp. - объем спускаемых в скважину обсадных труб, м3; Vsaiuip. - объем заколонного пространства, м , в приемный желоб

через внутриколонное пространство и гибкий шланг, один конец которого соединен с приемным желобом, а другой - с верхним краем спускаемых труб.

« V

//

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к строительству скважин при наличии в их разрезе поглощающих горизонтов. Способ позволяет уменьшить гидродинамические давления на пласт и упрощает технологию процесса цементирования. Для этого башмак спускаемой колонны оборудуют эластичной манжетой, которая помимо разделения бурового и тампонажного растворов увеличивает выталкивающую силу бурового раствора из скважины. Спуск колонны труб осуществляют одновременно с заливкой цементного раствора в заколон- ное пространство, при этом буровой раствор, находящийся в скважине, вытесняется на устье в приемный желоб, через внутриколон- ное пространство и гибкий шланг. 1 ил.