Способ цементирования скважин и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для сооружения скважин. Цель изобретения - повышение надежности получения сигнала об окончании цементирования . В обсадную колонну (ОК) 14 закачивают тампонажный раствор. Затем вводят вязкоупругий разделитель с дисперсным J :. риа/юм, размер которого превышает jiajMCp циркуляционных отверстий башмака ОК М. Вводят разделитель и материал путем сообщения емкости с разделителем и материалом с трубным пространством после его герметизации и окончания закачивания раствора , который в последующем вытесняют в затрубное пространство с продавочной жидкостью. В устр-ве для осуществления способа установленный в неподвижной гильзе 2 башмака стакан (С) 6 с боковыми отверстиями 8 снабжен механизмом 10 фиксации в нижнем своем положении, крышкой 11 и днищем 7. В верхнем положении С 6 фиксируется срезными штифтами 5. Отверстия 8 гидравлически соединяют внутреннее пространство ОК 14 с внешним. Днище 7 имеет отверстия, размер которых меньше частиц дисперсного материала. При расчетной величине давления в ОК 14 штифты 5 срезаются , С 6 смещается вниз до посадки на гильзу 2 и фиксируется механизмом 10. Отверстия 8 перекрываются. 2 с. и 1 з. п. ф-лы, 1 ил. о 1СЛ 00 ю 00 о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5й H4 Е 21 В 33 14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

С Э

К)

CO 3

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3947210/22-03 (22) 28.08.85 (46) 07.07.87. Бюл. ¹ 25 (71) Казахский государственный пау шоисследовательский и проектный "нститут нефтяной промышленности (72) Г. И. Геймаш, С. 1О. Гордиенко, В. В. Федоров, Г. К. Казаров и Г. Н. Волошко (53) 6Q2.245.92 (088.8) (56) Патент США № 3419690, кл. 166-281, 1978.

Авторское свидетельство СССР № 907224, кл. E 21 В 33/14, 1980. (54) СПОСОБ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ СКВАЖИН И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для сооружения скважин. Цель изобретения — повышение надежности получения сигнала об окончании цементирования. В обсадную колонну (ОК) 14 закачивают тампонажный раствор. Затем вводят вязкоупругий разделитель с дисперсным

„„SU,„, 1321807 А 1

i: риалом, размер которого превышает размер циркуляционных отверстий ба1цмака

ОК 11. Вводят разделитель и материал путем

cc,5ùåHèÿ емкости с разделителем и материалом с трубным пространством после его герметизации и окончания закачивания раствора, который в последующем вытесняют в затрубное пространство с продавочной жидкостью. В устр-ве для осуществления способа установленный в неподвижной гильзе 2 башмака стакан (С) 6 с боковыми отверстиями 8 снабжен механизмом 10 фиксации в нижнем своем положении, крышкой 11 и днищем 7. В верхнем положении С 6 фиксируется срезными штифтами 5. Отверстия 8 гидра влически соединяют внутреннее пространство ОК 14 с внешним. Днище 7 имеет отверстия, размер которых меньше частиц дисперсного материала. При расчетной величине давления в ОК 14 штифты 5 срезаются,С 6 смещается вниз до посадки на гильзу 2 и фиксируется механизмом 10. Отверстия 8 перекрываются. 2 с. и 1 3. п. ф-лы, 1 ил

132) 807

25

40

Изобретение относится к горной промышленности, а точнее к нефтегазодобывающей, и может быть использовано при цементировании обсадных колонн в процессе сооружения скважин.

Цель изобретения — повышение надежности получения сигнала об окончании цементирования.

На чертеже представлено устройство для цементирования скважин по предлагаемому способу, общий вид.

Сущность способа цементирования скважин заключается в том, что в обсадную колонну закачивают тампонажный раствор, вслед за которым в обсадную колонну вводят вязкоупругий разделитель, насыщенный дисперсным материалом (например, шариками) размер которого превышает размер циркуляционных каналов башмака обсадной колонны, служащим для полного или частичного перекрытия циркуляционных каналов, разобщающих по окончании цементирования внутреннюю полость обсадной колонны от внешнего пространства, вытеснение тампонажного раствора в затрубное пространство осуществляют прокачиванием продавочной ж идкости.

Проведение работ может включать операции по закачиванию тампонажного раствора в обсадную колонну через фильтр, обеспечивающии отделение твердых частиц с размерами, превышающими размер частиц дисперсного материала, а вязкоуп руги и разделитель закачивают путем сообщения емкости с вязкоупругим разделителем с трубным пространством после его герметизации и прекращения закачивания цементного раствора.

Устройство включает патрубок 1 с установленной в нем неподвижной гильзой 2 с конусным седлом 3 и стопорной канавкой 4, включаемых в состав башмака обсадной колонны. В неподвижной гильзе 2 на срезных штифтах 5 установлен стакан 6 с перфорированным днищем 7, боковыми отверстиями 8 с наклонными осями, канавкой 9 под стопорное пружинное кольцо 10, крышкой 11 и конусной фаской 12. Между цилиндрическими поверхностями гильзы и стакана установлено уплотнительное кольцо 13. На верхнем конце обсадных труб 14 колонны установлена цементировочная головка 15, включающая корпус 16, верхние входные патрубки 17 и 18 с кранами, фильтр-диспергатор 19, обратный клапан 20, нижний входной патрубок 21 с краном, емкость 22 для вязкоупругого разделителя.

Процесс цементирования и работа устройства осуществляются следующим образом.

Патрубок 1 устройства устанавливают между обсадными трубами в 8 — 12 м от нижнего конца обсадной колонны, причем перфорированное днище 7 стакана 6 в процессе спуска выполняет функции дросселирования потока жидкости, заполняющей обсадную колонну через башмак. Обратный клапан в компоновку низа обсадной колонны не включается.

После спуска обсадной колонны и промывки скважины в обсадную колонну через входной патрубок 17 цементировочной головки 15 закачивают требуемый объем тампонажного раствора. При этом за счет прохождения тампонажного раствора через фильтр-диспергатор 19 обеспечивается его активация, а также измельчение и отфильтровывание твердых частиц примесей, размер которых превышает величину отверстий в днище 7 стакана 6, чем предотвращается преждевременное закупоривание этих отверстий.

По окончании закачки тампон аж ного раствора при закрытых кранах на патрубках 17 и 18 открывают кран на входном патрубке 21, и вязкоупругий разделитель с дисперсным материалом из емкости 22 поступает в колонну за счет разрежения, возникающего при гравитационном перемещении тампонажного раствора. Для предотвращения оголения башмака колонны объем вязкоупругого разделителя не должен превы шать внутреннего объема колонны в интервале от устройства до башмака.

Транспортирование дисперсного материала в среде вязкоупругого разделителя надежно обесгп чивает одновременность момента окончания цементироьания и повышения давления нагнетания, вызывающего срабатывание устройства.

Вязкоупругий разделитель с дисперсным материалом вводится в обсадную колонну непосредственно после тампонажного раствора. В этот момент нижняя граница тампонажного ра.твора находится в зависимости от соотношения требуемого объема тампонажного раствора и внутрен " 1о объема колонны либо ; кольцевом,.ространстве между колонной тенками с. вал, ы, либо внутри обсадной,.>лонпьп Oci-, и объем скважины, а также о.;. znun колонны занимает вытесняемый буровой раствор. В обоих случаях статическое давление в обсадной колонне на уровне устья равно произведению расстояния от устья скважины до нижней границы там понажного раствора на разность плотностей бурового и тампонажного растворов. Ввиду того, что разность плотностей бурового и тампонажного растворов является величиной отрицательной, в устьевой части обсадной колонны перед началом процесса продавливания имеется вакуумметрическое давление.

Под действием указанного перепада давления время перетока вязкоупругого состава с дисперсным материалом в обсадную колонну из открытой в атмосферу емкости составляет не более трех минут при объеме вязкоупругого состава О,! м . Это время не превышает затрат времени на освобожде- .

1321807

Формула изобретения

Составитель Н. Чепига

Редактор И. Шулла Техред И. Верес Корректор B. Ьутяга

Заказ 2729/22 Тираж 532 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н огкргятнй

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4, 5

Производственно-полиграфицеское предприятие, г. Ужгород, ха. Проектная, 4 ние находящейся в цементировочной головке продавочной пробки, что производится по существующей в отрасли технологии цементирования.

При введении вязкоупругого состава с дисперсным материалом с использованием разрежения в устьевой части колонны не нарушается сплошность вязкоупругого состава. Закачка его в колонну с использованием насосов объемного типа приводит к разрыву вязкоупругого состава на отдельные части, величина которых определяется рабочим объемом насоса, с нарушением молекулярных цепочек. В этом случае связь между отдельными частями вязкоупругого состава определяется адгезионными, а не когезионными силами, причем первые на 20—

30о меньше последних. В связи с этим надежность получения сигнала об окончании цементирования выше при вводе вязкоупругого состава с дисперсным наполнителем за счет разрежения.

Затем кран на патрубке 21 закрывают, и через входной патрубок 18 закачивают продавочную жидкость. Вязкоупругий разделитель при движении по обсадным трубам выполняет в силу своих структурных свойств функции разделительной пробки. При этом дисперсный материал надежно удерживается в среде вязкоупругого состава.

При достижении вязкоупругим разделителем стакана 6 происходит постепенное закупоривание дисперсным материалом (например, шариками) отверстий в его днище 7.

Давление в обсадной колонне плавно повышается, а при достижении им расчетной величины срезаются штифты 5, стакан 6 смещается вниз до посадки фаской 12 на конусное седло 3 гильзы 2 и стопорится пружинным фиксатором 10. При этом перекрываются циркуляционные отверстия 8, что отмечается по возрастанию темпа повышения давления нагнетания. Затем даление в обсадной колонне снижают до гидростатического давления столба продавочной жидкости и проверяют срабатывание устройства, критерием чего является отсутствие перелива жидкости из колонны. Для дополнительного контроля срабатывания устройства и герметичности обсадной колонны давление в последней может быть повторно повышено.

В случае аварийного порыва нагнетательной линии на поверхности в процессе продавливания тампонажного раствора переток жидкости в обсадную колонну из затрубного пространства предотвращается обратным клапаном 20 цементировочной головки.

1. Способ цементирования скважин, вклю15, чающий закачку в обсадную колонну тампонажного раствора с последующим вытеснением его в затрубное пространство продавочной жидкостью, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности получения сигнала об окончании цементирования, меж20 ду тампонажным раствором и продавочной жидкостью вводят вязкоупругий разделитель с дисперсным материалом, размер части которого превышает размер циркуляционных отверстий башмака обсадной колонны.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что вязкоупругий разделитель с дисперсным материалом вводят путем сообщения емкости с вязкоупругим разделителем и дисперсным материалом с трубным пространством после его герметизации и окончания зака3р чивания тампонажного раствора.

3. Устройство для цементирования скважины, включающее башмак с патрубком с неподвижной гильзой и стаканом, установленным с возможностью осевого перемещения, отличающееся тем, что стакан снабжен механизмом фиксации в нижнем своем положении, крышкой и днищем, перекрывающим торцы стакана, при этом стакан зафиксирован в верхнем положении срезными штифтами и выполнен с боковыми отверстиями, гидравлически соединяющими

40 внутреннее пространство обсадной колонны с внешним, а днище стакана — с отверстиями, размер которых меньше размера частиц дисперсного материала.