Способ ступенчатого цементирования обсадных колонн Советский патент 1982 года по МПК E21B33/13 E21B33/14 

жидкости, коэффициент сжимаемости ft которой определяют по формуле

(где t - длина хода открывающей втулки в муфте ступенчатого цементирования, м; L - длина первой ступени цементирования, м;

др - избыточное давление открытия или закрытия цементировочных отверстий муфты, к ГС/см ,

Способ осуществляют следующим образом.

Цементируемую колонну оборудуют в нижней части башмаком, обратным клапаном и кольцом Стоп. Устанавливают на расчетной глубине муфту ступенчатого цементирования. После спуска колонны и промывки производят цементирование первой ступени. Сначала закачивают в колонну буферную жидкость и первую порцию тампонажного раствора. За тампонажным раствором пускают разделительную пробку, затем закачивают аэрированную продавочную жидкость и продавливают сю тампонажный раствор через башмак в затрубное пространство. При этом разделительная пробка перемещается по колонне от устья до кольца Стоп, свободно проходя через муфту. В момент посадки пробки на кольцо Стоп фиксируется сигнал Стоп, и процесс продавливания заканчивают. Затем в колонну спускают пробку-бомбу, которая садится в гнездо и перекрывает центральный проход в муфте. При создании избььточного давления над пробкой-бомбой продавочная жидкость под ней сжимается и перекрывающая втлука, перемещаясь, бткрывает цементировочные отверстия, а пробка- бомба летит на забой. . .

После про№лвки через цементировочные отверстия закачивают вторую порцию тампонажного раствора. Затем опускают верхнюю разделительную пробку и продавливают обычной пролавочной жидкостью. При посадке верхней пробки в гнездо фиксируется давление, при котором верхняя втулка перемещается. В момент перекрытия -цементировочных отверстий повыuiaeTtpK давление, под действием которого жидкость, находящаяся ниже отверстий, сжимается и не препятствует перекрывающей втулке занять свое конечное положение и зафиксироваться. После закрытия отверстий процесс цементирования прекращают и оставляют скважину на ОЗЦ.

Надежность процесса ступенчатого (цементирования предлагаемым способом

повышается, так как устраняется гидрозатвор, цементировочные отверстия открываются и закрываются без особых усилий, сигналом Стоп получают информацию о том, что в колонне до кольца Стоп нет тампонажного раствора. Дополнительно отмечается, что при определений коэффициента сжимаемости избыточное давление принимается минимальное, поэтому оно удовлетворяет условия открытия и .закрытия отверстий.

Пример. В скважину глубиной 4000 м спускается обсадная колонна, диаметром 146 мм. Цементирование ее производится двумя ступенями. Муфта установлена на глубине 3500 м. Продавочная жидкость нижней секции имеет плотность 1,7 г/см. Длина хода втулок - 250 мм. Давление среза шпилек втулок - 60 кгс/см. Температура жидкости на этой глубине - . Продавочная жидкость, находящаяся под муфтой, подвержена первоначальному давлению столба жидкости над муфтой. 2 Рр 595 кгс/см .

Сжимаемость этой продавочной жидкости в условиях давления 595 кгс/см и температуры составляет около .

Избыточное давление, которое необходимо создать для среза шпилек и перемещения втулки, равно 60 кгс/см. Исходя из этого условия, определяем необходимый коэффициент сжимаемости

-6

25

t

8,3-10

50000-60

LA р

Сопоставляя эти коэффициенты, отмечают, что нормальная неаЭ1рированная продавочная жидкость не обеспечивает открытия отверстий, поэтому необходимо ее аэрировать. Коэффициент аэрации определяется опытным путем.

Экспериментальными данными установлено, что при 10%-ном насыщении газом продавоч.ной жидкости коэффициент сжимаемости увеличивается примерно в 10-15 раз, поэтому применение аэрированной жидкости с 10%-ной газонасыщенностью обеспечивает нормальное открытие и закрытие цементировочных отверстий муфты.

Формула изобретения

Способ ступенчатого цементирования обсадных колонн путем последовательного закачивания в колонну и продавливания через ее башмак в затруб60 ое пространство с помощью продавочной жидкости и цементировочной пробки первой порции тампонажного раствора, получения сигнала Стоп, открытия цементировочных отверстий

65 муфты с помощью перекрывающей пробки, закачки порции про1«лвочной жидкости/закачки и продавки через цементи ровочные отверстия второй порции цементного раствора и закрытия цементировочных отверстий, отличаю щийся тем, что, с целью повышения надежности открытия и закрытия цементировочных отверстий, продавливание первой порции тампонажного рас вора осуществляют с помощью аэрированной продавочной жидкости, коэффициент сжимаемости | которой определяют по формуле где t - длина хода открывающей втулки в муфте ступенчатого цементирования, м; L - длина первой ступени цементирования Mf ДР - избыточное давление открытия или закрытия цементировочных отверстий муфты, кГс/см Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Булатов А.И. Технология цементирования нефтяных и газовых скважин. М., Недра, 1973, с. 256-258. 2.Патент США 3633671, кл. 166-224, 1972 (прототип).