Способ цементирования обсадных колонн в скважинах Советский патент 1992 года по МПК E21B33/14 

Предлагаемый способ относится к сооружению скважин и может быть использован при цементировании обсадных колонн.

Известен способ цементирования обсадных колонн в скважинах, включающий закачку буферной жидкости, тампонажного раствора и их продавку в заколонное пространство.

Недостатком известного способа является то, что он не обеспечивает циркуляции, а следовательно, и замещения бурового раствора цементным в застойных зонах, образующихся в узких зазорах

по месту прилегания обсадной колонны к стенкам скважины.

Известен также способ цементирования, включающий дополнительно осевое пе- ремещение (расхаживание) обсадной колонны и ее вращение для повышения эффективности вытеснения бурового раствора цементным из застойных зон.

Недостатком данного способа, принятого за прототип, является то, что при обсадке скважин колоннами, диаметр которых превышает диаметр бурильного инструмента, и при наличии в стволе скважины обраО

к

vC

сг

ОС

зованных бурильным инструментом желоб- ных выработок, расхаживание и вращение обсадной колонны не обеспечивают вытеснения буферного раствора изжелобных выработок, прикрытых телом обсадной колонны. Незацементированные в этом случае жалобные выработки образуют протяженные вдоль оси скважины заполненные буровым раствором полости, снижающие качество разобщения пластов. Наличие незаполненных цементом полостей в глинах с аномально - высоким давлением и особенно в текучих солях может послужить причиной деформации снятия обсадной колонны после ее цементирования.

Целью заявляемого способа является повышение эффективности цементирования обсадных колонн в скважинах с желоб- ными выработками. Поставленная цель достигается тем, что на время прохождения буферной жидкости и головной порции там- понажного раствора через интервал желоб- ных выработок обсадную колонну разгружают однократно или циклически на забой на долю веса (A Q), которую определяют из выражения:

ДО

Ц-Н

QK

где LK - длина обсадной колонны, м;

Нж - глубина верхней границы желоб- ной выработки от устья, м;

QK - вес колонны на крюке, т.

Затем осуществляют натяжение обсадной колонны до ее исходного веса и продавливают остальную порцию тампонажного раствора.

На фиг.1 изображен искривленный участок ствола скважины 1 с бурильным инструментом 2, замком которого образована жалобная выработка 3 в стенке скважины. Из поперечного разреза по А-А видно, что диаметр желобной выработки близок к диаметру замка и существенно меньше номинального диаметра ствола.

На фиг.2 изображен тот же участок ствола 1 и желобная выработка 3 после спуска в этом интервале обсадной колонны 4, диаметр которой больше диаметра замка бурильного инструмента. Из разреза по А-А и проведенного ниже параллелограмма сил для колонны, растянутой собственным весом, видьо, что силы растяжения прижимают тело трубы до упора к кромке желоба 3 и перекрывают таким образом доступ в же- лобную выработку циркуляционному потоку, буферной жидкости и цементному раствору.

На фиг.З показано положение, которое занимает обсадная колонна 4 в том же участке ствола 1 в случае, когда силы растяжения заменены нагрузками сжатия от

установки колонны на забой. Из разреза по А-А и параллелограмма сил видно, что в этом случае возникает поперечная составляющая сил сжатия, выталкивающая колонну из желоба и прижимающая тело колонны

4 к стенке, противоположной желобу. Чередование осевых нагрузок растяжения и сжатия колонны ведет к чередованию положений обсадных труб относительно сечения скважины, изображенных на фиг.2 и

3; поперечное перемещение обсадной колонны в период прохождения через такой участок буферной жидкости и тампонажного раствора обеспечивает полное замещение бурового раствора цементным, т.к.

условия для формирования и сохранения застойных зон в этом случае отсутствуют.

Пример. Ствол скважины А пробурен до глубины 3200 м долотом 0 245,3 мм, бурильным инструментом с замками диаметром 178 мм. В интервале залегания отложений каменной соли 2800-3150 м имеются желобные выработки глубиной до 300 мм, в т.ч. приуроченные к неустойчивым, текучим участкам соли, представляющим

опасность в отношении смятия обсадной колонны. Опасность прихвата (потери подвижности) обсадной колонны до завершения процесса цементирования отсутствует. В скважину спущена 245 мм обсадная колонна. Долю веса обсадной колонны, на которую ее надо разгрузить на забой, чтобы переместить нейтральное сечение выше желобных выработок, определяется из выражения:

до

QK,

где LK - длина колонны (глубина забоя), м; Нж - глубина верхней границы желобной выработки от устья, м;

QK - вес колонны на крюке, т.

В рассмотренном примере ДО

. 3200 - 2800 п 1 г

32000«с -д-0к.. Согласно

расчетам по общепринятым методикам, в скважину закачивают последовательно 3,5 м буферной жидкости (рассола), 75 м тампонажного раствора и продавку в объеме 42,5м3, необходимом для размещения буферной жидкости у башмака 245 мм колонны на глубине 3200 м, Затем обсадную колонну подают на забой и разгружают более чем на -д- ее собственного веса по по- о

казаниям приборов, например, на веса,

и поддерживают в сжатом состоянии до прохЪждения головной порции цементного раствора выше верхней желобной выработки (2800 м). Для перемещения головной порции цемента в интервале желобных выработок закачивают необходимую порцию продавки (в данном примере - 15 м, затем осуществляют натяжение обсадной колонны до ее исходного веса и закачивают в трубы оставшейся объем продавочной жидкости (63,5 м3) до получения сигнала Стоп.

Ствол в скважине В, интервалы крепле- .ния и обсадная колонна аналогичны таковым в скважине А, однако в скважине В существует опасность прихвата обсадной колонны при оставлении ее без движения более чем на 10 минут. В этом случае в период прохождения буферной жидкости и головной порции цемента через желобные выработки в интервале 3150-2800 м по за- колонному пространству колонну разгружают на забой более чем на 1/8 ее веса на крюке, но через каждые 3-5 мин срывают с забоя, расхаживают и разгружают повторно.

Положительный эффект от использования заявленного способа заключается в полном разобщении пластов и защите обсадной колонны от смятия неустойчивыми

породами в скважинах с желобными выработками.

Формула изобретения

1.Способ цементирования обсадных колонн в скважинах, включающий закачку

буферной жидкости и тампонажного раствора в обсадную колонну и продавку их в за- колонное пространство с одновременным осевым перемещением обсадной колонны,

отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности цементирования обсадных колонн в скважинах с желобными выработками за счет увеличения полноты заполнения желобных выработок

тампонажным раствором, во время продавки буферной жидкости и головной порции тампонажного раствора через интервал желобных выработок обсадную колонну разгружают на забой на долю веса Л Q, которую

определяют из выражения

AQ QK.

LK

где U -длина обсадной колонны, м;

Нж - глубина верхней границы желобной выработки от устья, м;

QK - вес колонны на крюке, т, затем осуществляют натяжение обсадной колонны до ее исходного веса и продавливают остальную порцию тампонажного раствора.

2.Способ по п. 1, о т л и ч а ющийся тем, что операции по разгрузке обсадкой

колонны и ее натяжению повторяют.

Фиг i

Фиг.2

Использование: при цементировании скважин сжелобными выработками. Способ обеспечивает повышение эффективности цементирования обсадных колонн в скважинах с желобными выработками за счет увеличения полноты заполнения желобных выработок тампонажным раствором. Сущность изобретения: способ предусматривает закачку буферной жидкости и тампонажного раствора в обсадную колонну. После закачки осуществляют продавку этих растворов в заколонное пространство. Во время продавки буферной жидкости и головной порции тампонажного раствора через интервал желобных выработок обсадную колонну разгружают на забой. Разгрузку осуществляют на долю веса (A Q). Эту долю веса определяют из выражения: AQ (U - Нж/U) QK, где и - длина обсадной колонны, м; Нж - глубина верхней границы желобной выработки от устья, м; QK - вес колонны на крюке, т. При продав- ке буферной жидкости и тампонажного раствора осуществляют осевое перемещение обсадной колонны. После разгрузки осуществляют натяжение обсадной колонны до ее исходного веса. Затем продавливают остальную порцию тампонажного раствора. Операции по разгрузке обсадной колонны и ее натяжению повторяют. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. Ё