Способ крепления скважин Советский патент 1992 года по МПК E21B33/13 

со

с

Изобретение относится к способам крепления нефтяных и газовых скважин в интервалах залегания высокопластичных пород. Перед спуском колонны обсадных труб в ней устанавливают цементный мост со свободным проходным сечением по оси колонны обсадных труб. При спуске колонны обсадных труб ее устанавливают так, чтобы цементный мост был напротив пластичных пород. После ее спуска в интервале пластичных пород инициируют течение последних, а затем цементируют затрубное пространство. При этом регистрируют через свободное проходное сечение внутри цементного моста кольцевой охват пластичной породой колонны обсадных труб, а после регистрации указанного кольцевого охвата цементный мост удаляют.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для крепления нефтяных и газовых скважин в интервалах залегания высокопластичных пород.

Известен способ крепления скважин, включающий спуск колонны осадных труб, цементирование затрубного пространства, установку цементного моста внутри колонны обсадных труб с последующим его раз- буривакием после выравнивания давления горных пород на обсадную колонну.

Наиболее близок к предлагаемому способ крепления скважин, включающий спуск

колонны обсадных труб, цементирование затрубного пространства и установку цементного моста внутри колонны обсадных труб напротив пластичных пород одновременно с цементированием осадной колонны.

Недостаток известных способов - отсутствие возможности инструментального контроля динамики взаимодействия пластичных пород с колонной обсадных труб, что создает неопределенность в определении момента разбуривания цементного моста. Такая неопределенность приводит к тому, что-после разбуривания цементного

XJ

-N СП

со

00

моста формирование равномерной нагрузки может быть не закончено, а неблагоприятная схема напряжений на обсадной колонне вызывает ее неупругую деформацию и снятие. Причем время неупругой деформации обсадной колонны напротив пластичных пород носит вероятностный характер в связи с чем цементный мост, устанавливаемый в колонне обсадных труб в процессе цементирования затрубного пространства не выполняет своего назначения.

При этом напряжения в колонне обсадных труб не превышают прочностных характеристик и пределов упругой деформации трубы.

И в этом случае цементный мост не выполняет своего назначения, так как является излишним.

Цел% изобретения - обеспечение инструментального контроля динамики взаимодействия пластичных пород с колонной обсадных труб,

Поставленная цель достигается в способе крепления скважин, включающем спуск колонны обсадных труб, цементирование затрубного пространства и установку цементного моста внутри колонны обсадных труб напротив пластичных пород, в котором, согласно изобретению, цементный мост внутри колонны обсадных труб устанавливают до ее спуска, сохраняя свободное проходное сечение внутри цементного моста по оси колонн обсадных труб. После их спуска в интервале пластичных пород инициируют течение последних, затем цементируют затрубное пространство и дополнительно регистрируют через свободное проходное сечение внутри цементного моста кольцевой охват пластичной породой колонны обсадных труб, а после регистрации указанного кольцевого охвата цементный мост удаляют.

Способ реализуют следующим образом. Перед спуском обсадной колонны в обсадных трубах устанавливают цементный мост заданной длины. Для этого спускают в кондуктор 2-3 трубы, закрытые снизу, и подвешивают их на клиньях элеватора на устье скважины. Внутри этих труб устанавливают бурильные трубы из легкоплавкого материала, центрируют и заливают цементным раствором расчетной прочности. После образования в межтрубном пространстве цементного камня трубы извлекают из кондуктора и ставят в подсвечник за палец. При спуске обсадной колонны их устанавливают в расчетном интервале колонны. При этом как в процессе спуска, так и после него промывают скважину. Закончив спуск обсадной колонны, инициируют течение пластичных пород, снизив противодавление в затрубном пространстве путем закачки в скважину расчетного объема облегченной буферной жидкости и вслед за этим цемен- тируют затрубное пространство, контролируя качество цементирования с помощью аппаратуры акустического контроля цементирования (АКЦ) и термометрией. С помощью этой же аппаратуры, установив ее в осевом канале цементного поста, контролируют процесс кольцевого охвата обсадной колонны пластичными породами. После окончания регистрации указанного кольцевого охвата цементный мост внутри обсад- ных труб удаляют путем разбуривания кольцевой фрезой, а бурильные трубы внутри извлекают.

Изобретение иллюстрируется следующим примером.

Пример. Необходимо произвести крепление скважины после вскрытия и проходки интервала пластичных пород. Скважина имеет следующие параметры1

Интервал залегания пластических по- род (бишофит) 2327-2340 м

Мощность пластичных пород Н 13м Средняя плотность вышележащих пород/о 2300 кг/м3

Плотность бурового раствора рр 1370 кг/м3

Скорость течения пород V 5 мм/ч Диаметр обсадной колонны d 273 мм Временное сопротивление бишофита одноосному сжатию оьж 13 МПа Давление горного массива на глубине 2340м

Р2 2300х9,8х2340 52.7 МПа Давление бурового раствора РР 1370x9,8x2340 31,4 МПа Неравномерное контактное давление неустойчивых пород на обсадные трубы

w 3 K 3 i3 195Mna

Критическое неравномерное контактное давление, при котором напряжение в теле трубы достигает предела текучести

W - (К 2 К оьж РН +рь) С р0,63 + 0,77 К

где д- - коэффициент стенности трубы;

д - толщина стенки, мм;

dc средний диаметр трубы, мм; (5т - предел текучести стали, МПа; Ре. Рн - гидравлическое давление в трубах и затрубном пространстве, МПа.

С(0,,0) коэффициент устойчивости, учитывающий уменьшение сопротивле- ния труб смятию под действием растягивающего осевого усилия. При ,0

И Рв Р Н

К -

12,57

273 - 12,57

0,046

Для труб 273 мм группы прочности с толщиной стенки 12,57 мм, наименьшее сминающее давление 32,5 МПа

WKD

0.46 (2 0.046

кр 0.63 + 0,77 0.046

Если , прочность трубы недостаточна, необходима установка внутри обсадной колонны цементного моста с минимальной прочностью

WKp - Wy 19.5 -3.27 0 „ .,„,

- is- -Гз-

Внутренняя труба из легкосплавного материала должна иметь прочность на смятие не менее 12,5 МПа.

Алюминиевая труба диаметром 170 мм и толщиной стенки 11 мм удовлетворяет этому условию, т.е. имеет допустимое сминающее давление 17 МПа. Ее проходное сечение (148 мм) позволяет в период ожидания прекращения течения пластичных пород производить углубление

0

скважины опережающим стволом долотами диаметром 146 мм или 142,9 мм. а также отбирать керн бурильной головкой диаметром 142,9 мм.

Использование изобретения позволяет проводить инструментальный контроль динамики взаимодействия пластичных пород с колонной обсадных труб.

Формула изобретения

Способ крепления скважин, включающий спуск колонны обсадных труб, цементирование затрубного пространства и

установку цементного моста внутри колонны обсадных труб напротив пластичных пород, отличающийся тем, что, с целью обеспечения инструментального контроля динамики взаимодействия пластичных пород с колонной обсадных труб, цементный мост внутри колонны обсадных труб устанавливают до ее спуска, сохраняя свободное проходное сечение внутри цементного моста по оси колонны обсадных труб, после

их спуска в интервале пластичных пород инициируют течение последних, затем цементируют затрубное пространство и дополнительно регистрируют через свободное проходное сечение внутри цементного моста кольцевой охват пластичной породой колонны обсадных труб, а после регистрации указанного кольцевого охвата цементный мост удаляют.

35