Способ цементирования обсадных колонн Советский патент 1993 года по МПК E21B33/14 

Изобретение относится к нефтегазодо- бывающей промышленности и может быть использовано при креплении скважин.

Целью изобретения является улучшение качества тампонажных работ за счет обеспечения контроля за местонахождением разделителя в колонне труб.

Положительный эффект от использования способа достигается за счёт улучшения качества тампонажных работ.

Сущность изобретения заключается в том, что по способу цементирования обсадных колонн, включающему закачку в обсадную колонну тампонажного раствора с последующим вытеснением его в затрубное пространство продавочной жидкостью, разобщенных между собой разделителем из эластичной полимерной компоновки, обеспечивающей контроль за местонахождени- . ем разделителя в колонне труб, контроль за процессом продавливания тампонажного раствора осуществляют по нескольким сигналам различной величины и продолжительности путем разрушения разделителя различным давлением в отверстиях нескольких колец, создающих различные гидравлические сопротивления, увеличивающиеся Сверху вниз, и установленных последовательно в колонне труб.

Существенными отличительными признаками изобретения являются: контроль за процессом продавливания тампонажного раствора осуществляют по нескольким сигналам различной величины и продолжительности; сигналы о местонахождении разделителя в колонне получают путем разрушения разделителя различным давлением в отверстиях нескольких колец, создающих различные гидравлические сопротивления, увеличивающиеся сверху вниз, и установленных последовательно в колонне труб.

Способ осуществляется следующим образом.

00

W

00 VJ

4

При спуске обсадной колонны в ее муфтовых соединениях на заданном расстоянии от башмака устанавливают кольца с отверстиями, величина которых ступенчато увеличивается по мере удаления установки колец от башмака колонны, и производят спуск колонны на заданную глубину. После этого в обсадную колонну закачивают расчетное количество тампонажного раствора, вводят в качестве разделителя между тампонажным . раствором и продавочной жидкостью расчетный объем эластичной полимерной композиции, обладающей расчетным значением предельного напряжения сдвига (в дальнейшем полимерная композиция), и производят проДавливание тампонажного раствора продавочной жидкостью.

При продавливании промывочная жидкость и тэмпонажный раствор без существенных сопротивлений потоку прокачиваются через отверстия в кольцах, а разделитель, двигаясь в колонне, препятствует перемешиванию тампонажного раствора с продавочной жидкостью. По достижении полимерной композицией пер- вого кольца сопротивление продавливанию увеличивается, что фиксируется на поверхности как начало сигнала о местонахождении разделителя в колонне. Во время продавливания полимерной композиции че- рез отверстия в кольце в колонне поддерживается- повышенное давление, пропорциональное расчетному значению предельного напряжения сдвига полимерной композиции, скорости продавливания, размеру и форме отверстий в кольце, которое фиксируется на поверхности в виде сигнала. По окончании продавливания полимерной композиции через отверстия первого кольца сопротивление продавлива- нию и, следовательно, давление в колонне уменьшаются, что и является окончанием сигнала о местонахождении разделителя.

При дальнейшем продавливании тампонажного раствора продавочной жидкостью получают сигналы о местонахождении разделителя большей величины, так как полимерная композиция продавливается через отверстия (в кольцах) меньшей величины.

(1рсле получения сигнала о продавлива- нйи полимерной композиции через бтв ё р- стия в кольце, установленном в колонне непосредственно у башмака, дальнейшее продйвливанйе для получеШй цементного стакана необходимой высоты производят расчетным объемом продавочной жидкости.

Вкачествеiполймёрнор1 мпрзицйи мЫ жет быть использована композиция на oci нове акриловых полимеров, например гидролизованного пол иакрил нитрил а.

Изобретение иллюстрируется следующим примером.

При спуске 245 мм обсадной колонны в скважину проектной глубины 4500 м, обсаженной 324 мм кондуктором до глубины 400 м, имеющую забой 3500 м, в муфтовом соединении на расстоянии 20 м над башмаком колонны установили кольцо с 48 отверстиями диаметром 25 мм, на расстоянии 65 м - кольцо с четырнадцатью отверстиями диаметром 50 мм и на расстоянии 175 м - кольцо с семью отверстиями диаметром 70 м.

Количество, размер и форму отверстий определяли исходя из значения предельного напряжения сдвига применяемой полимерной композиции, предполагаемой скорости продавливания цементного раствора, планируемой величины и количества гидравлических сигналов, конструктивных возможностей выполнения в кольце диаметром 245 мм калиброванных отверстий с учетом условия обеспечения прочности при воздействии на него динамических нагрузок, возникающих при продавливании через отверстия полимерной композиции, увеличения размеров комбинированных отверстий в кольцах по мере удаления их установки от башмака колонны.

Расстояния, на которых устанавливали кольца в муфтовых соединениях обсадных труб, определяли исходя из геолого-технологических условий крепления скважины.

После спуска колонны на глубину 3500 м закачали 98 м3 цементного раствора, ввели в качестве разделителя 10 м3 эластичной полимерной композиции с предельным напряжением сдвига 1,5 МПа и приступили к продавливанию цементного раствора буровым раствором. Первые 70 м3 продавочной жидкости закачивали с производительностью 30 л/с, при этом давление изменилось с 0 до 5 МПа. За количеством закачанной продавочной жидкости и изменением давления следили по приборам станции контроля цементирования СКЦ-2М. В дальнейшем производительность снизили до 20 л/с и продолжили продавку при изменяющемся давлении с 4,5 (при закачке 71 м3) до 8 МПа (при закачке 132 м3).

При закачивании 132,5 м3 (теоретический объем при глубине 3325 м) продавочной жидкости давление увеличилось с 8 до 10,5 МПа на протяжении 50 с и снова уменьшилось до 8 МПа, что свидетельствовало о продавливании полимерной композиции через отверстия в кольце, установленном в кблбнне на глубине 3325 м (175 м от башмака колонны). После этого производительность уменьшили до 15 л/с и при закачивании 137,4 м3 продавочной жидкости давление повторно на протяжении 60 с повысилось с 9,3 до 12 МП а, что свидетельствовало о продавлйванйи полимерной композиции через отверстия кольца, установленного на глубине 3435 м (65 м от башмака колонны).

В дальнейшем производительность уменьшили до 12 л/с и при закачивании 144,5 м3 продавочной жидкости получили повышениедавленияс 9,8 до 13,6 МПа, что свидетельствовало о том, что полимерная композиция находится в отверстиях кольца, установленного на глубине 3480 м (20 м от башмака колонны). При этом давлении закачали р.З м3 продавочной жидкости, после чего уменьшили давление в колонне до атмосферного-и оставили скважину на ожидании затвердевании цементного раствора. Формула изобретения Способ цементирования обсадных колонн, включающий закачку в обсадную колонну тампонажного раствора с последующим вытеснением его в затрубное пространство продавочной жидкостью, разобщенных между собой разделителем из

эластичной полимерной композиции, обеспечивающей контроль за местоположением разделителя в колонне труб, о т л и ч а ю щ- ийс я тем, что, с целью улучшения качества тампонажных работ за счет обеспечения

контроля за местонахождением разделителя в колонне труб, контроль за процессом продавливания тампонажного раствора осуществляют по нескольким сигналам различной величины и продолжительности,

полученным путем разрушения разделителя различным давлением в отверстиях нескольких колец, создающих различные гидравлические сопротивления, увеличивающиеся сверху вниз, и установленных последовательно в колонне труб.

Использование: цементирование обсадных колонн при креплении скважин. Сущность изобретения: продавливание тампонажного раствора осуществляют по нескольким сигналам различной величины и продолжительности, полученных путем разрушения разделителя различным давлением в отверстиях нескольких колец, создающих различные гидравлические сопротивления, увеличивающиеся сверху вниз, и установленных последовательно в колонне труб.