Способ цементирования колонн труб

 

Изобретение относится к горной промышленности , в частности к строительству скважин при наличии в их разрезе поглощающих горизонтов. Способ позволяет уменьшить гидродинамические давления на пласт и упрощает технологию процесса цементирования . Для этого башмак спускаемой колонны оборудуют эластичной манжетой, которая помимо разделения бурового и тампонажного растворов увеличивает выталкивающую силу бурового раствора из скважины. Спуск колонны труб осуществляют одновременно с заливкой цементного раствора в заколонное пространство, при этом буровой раствор, находящийся в скважине, вытесняется на устье в приемный желоб, через внутриколонное пространство и гибкий шланг. 1 ил.

(! 9) (1! ) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Е 21 В 33/13

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4825181/03 (22) 14.05.90 (46) 30.05.92, Бюл, М 20 (71) Туркменский научно-исследовательский и проектный филиал Всесоюзного на учно-исследовательского .института природных газов (72) В.В.гичев и С.С.Бабаниязов (53) 622.245(088.8) (56) Подгорнов Ю,М, Эксплуатационное и разведочное бурение на нефть и газ, — М.: .-- Недра, 1988, с,272-273.

Авторское свидетельство СССР

N. 1273571,,кл. Е 21 D 5/04,,1984. (54) СПОСОБ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ КОЛОНН ТРУБ

Изобретение относится к горной про.- . мышленности, в частности к строительству скважин, и может быть использовано при спуске и цементировании обсадных колонн большого диаметра при наличии в разрезе скважин поглощающих горизонтов.

Известен способ крепления ствола скважины обсадной колонны, включающий спуск обсадной колонны, промывку. ус-,ановку нижней пробки, закалку тампонажного раствора в колонну, установку верхней разделительной пробки для разделения цементного раствора и буферной жидкости, продавку цементного раствора в заколонное пространство до момента посадки вер)(нФЙ opQOKH нз нижнюю.

Недостатком данного способа является необходимость создания турбулентного по(57) Изобретение относится к горной промышленности, в частности к строительству скважин при наличии в их разрезе поглощающих горизонтов. Способ позволяет уменьшить гидродинамические давления на пласт и упрощает технологию процесса цементирования. Для этого башмак спускаемой колонны оборудуют эл "тичной манжетой, которая помимо разделения бурового и тампонажного растворов увеличивает выталкивающую силу бурового раствора из скважины. Спуск колонны труб осуществляют одновременно с заливкой цементного раствора в заколонное пространство, при этом буровой раствор, находящийся в скважине, вытесняется на устье в приемный желоб, через внутриколонное пространство и гибкий шланг. 1 ил. тока цементного раствора за стенками об. садной колонны с целью обеспечения более высокой степени вытеснения бурового раствора из скважины при скорости подъема цементного раствора не менее 1,5 м/с, При этом возникают гидродинамические давления, вызывающие Опасность поглощения растворов, а также необходимость применения большого количества цементировочных агрегатов, блок-манифольда для проведения работ.

Наиболее близким к предлагаемому яв- ляется способ цементирввания колонн труб, включающий спуск колонны в скважину, установку нижней разделительной пробки, подачу на нее тампонажного раствора, установку верхней. разделительной пробки и продавливание тампонажного раствора че1737101

20 рез колонну труб в затрубное пространство весом бурильной колонны при доливе в колонну бурового раствора до фиксирования момента посадки верхней разделительной пробки на нижнюю, причем фиксирование момента посадки осуществляют по мере спуска бурильного инструмента, Недостатком данного способа является создание значительных давлений в скважине при продавке цементного раствора за обсадную колонну в процессе цементирования, что создает опасность возникновения осложнений — поглощений цементного раствора, недоподьема цемента до устья, использование цементировочных агрегатов, продавочных пробок.

Цель изобретения — повышение надежности цементирования обсадных колонн большого диаметра при наличии в разрезе скважины поглощающих горизонтов за счет уменьшения давлений, а также упрощение процесса цементирования за счет исключения цементироаочных агрегатов и обеспечения разделения тампонажного и бурового растворов и увеличения выталкивающей силы бурового раствора из колонны.

Поставленная цель достигается тем, что в способе цементирования колони труб, включающем спуск обсадных колонн, оборудованных разделительным элементом, и заполнение заколонного иространст ва цементным раствором, а качестве разделительного элемента используют мастичную манжету, закрепленную на башмаке, которую устанавливают в затрубном пространстве, заполнение заколонного пространства цементным оаствооом осчшествляют путем спуска колонны с одновременной заливкой цементного раствора в заколонное пространство, при этом буровой раствор, находящийся в скважине, выталкивают в объеме

V6.p, = Чскв (отруб + Чзак.вр-ea) где V K . — объем скважины, м; струю — объем спускаемых в скважину обсадных труб, м;

Чзак. лр-8з — объем заколонного пространства, м, в приемный желоб через внутриколонное пространство и гибкий шланг, один конец которого соединен с приемным желобом, а другой — с верхним краем спускаемых труб.

На чертеже представлена схема осуществления способа цементирования колонн, На схеме показана скважина 1, в которую спускают обсадную колонну 2, Низ обсадной колонны 2 оборудован эластичной манжетой 3 с башмачной насадкой 4, которая имеет проходное отверстие 5, Скважина заполнена раствором 6, При спуске колонны обсадных труб 2 в затрубное простран25

55 ство через устье 10 заливают цементный раствор 7 по подводящему трубопроводу 8 из емкости 9. Ка верхнюю часть спускаемых труб 2 наворачивают гибкий шланг 11, нижний конец которого соединяют с приемным желобом 12, Способ осуществляется следующим образом.

Перед спуском обсадной колонны (например, кондуктора) в скважину ее башмак оборудуют эластичной манжетой, обеспечивающей разделение бурового и цементного растворов. Готовят цементный раствор. На верхний конец обсадной трубы наворачивают гибкий шланг, для этого один конец шланга снабжен небольшим вращающимся патрубком с необходимой резьбой, другой конец гибкого шланга крепится в приемном желобе, Затем производят спуск обсадной трубы, в скважину, при этом через устье в затрубное пространство подают раствор по подводящему трубопроводу. Выходящий из внутренней полости обсадных труб буровой раствор сливается по гибкому шлангу в приемный желоб. При спуске обсадных труб происходит вытеснение бурового раствора из трубного пространства и заполнение этого пространства цементным раствором, Операция по соединению-разъединению гибкого шланга на верхнем конце колонны проводится при спуске и наращивании очередной трубы, После дохождения "башмака" обсадной колонны до "забоя" скважины и заполнения пространства цементным раствором спуск прекращают и колонну остав-: ляют на ОЗЦ.

Пример. После окончания бурения под "кондуктор" диаметром 324 мм на глубине 200 м ствол скважины подготавливают к спуску обсадной колонны. Прорабатывают, чтобы не было уступов, желобов и сужений, выравнивают параметры бурового раствора. При бурении скважины, вскрывающей поглощающие дренированные горизонты, применяется буровой раствор с небольшой плотностью, обеспечивающий бурение значительного поглощения (1,12-1,14 r/cì ).

Перед спуском обсадной колонны в скважину ее башмак оборудуют эластичной манжетой, обеспечивающей разделение бурового и цементного растворов, Готовят цементный раствор с необходимыми параметрами, Для обеспечения замедления схватывания цементного раствора на период, обеспечивающий спуск обсадной колонны до забоя, его обрабатывают КМЦ-700 (или другим замедлителем). Для цементирования применим шлаковый цемент ШПЦС-120 (плотность раствора 1,35-1,4 г/cia), Цементный раствор готовят в смесительной маши- . г

1737101

6 не, олсуда его подают на устье скважины.

Перед спуском первой обсадной трубы с оборудованной манжетой в скважину на ее верхний конец наворачивают гибкий шланг, изготовленный из брезента. Для присоединения гибкого брезентового шланга один конец его снабжен небольшим вращающимся патрубком с резьбой, При навороте трубки не требуется большого усилия; так как в колонне (во внутренней ее полости) не создается большое. давление. Другой конец шланга крепится в приемном желобе, который отгораживают от. устья скважины перегородкой. Затем осуществляют спуск обсадной трубы в скважину, при этом через устье скважины в затрубное пространство подают цементный раствор по подводящему трубопроводу от смесительной машины.

При спуске обсадной колонны в скважину происходит вытеснение бурового раствора на устье в объеме, равном

Чб.р. = Чска. — (Чтр, + Чаак.п ), где Чака. — объем скважины, м;

Чар. — объем спускаемых обсадных труб, з..

Чэак.пр. — объем заколонного пространства, м.

Вытесненный буровой раствор сливается по гибкому шлангу в приемный желоб.

При спуске обсадных колонн происходит вытеснение бурового раствора из трубного пространства и заполнение этого пространства цементным раствором. Для уменьшения гидродинамических давлений внутри скважины обсадную колонну спускают плавно; без рывков. После спуска труб гибкий шланг снимают с обсадной колонны и наворачивают (при наращивании) на очередную трубу. При спуске всей обсадной колонны до "забоя" скважины и заполнении заколонного пространства цементным раствором колонну оставляют на ОЗЦ.

Экономический эффект от внедрения предлагаемого способа цементирования колонн труб большого диаметра обусловлен исключением из компоновки обсадных ко5 лонн цементкровочных пробок, цементировочных агрегатов и операций по продавке цементного раствора.

Экономический эффект от внедрения данного способа по одной скважино-опера10 ции ориентировочно составит 3-5 тыс. руб.

Формула изобретения

Способ цементирования колонн труб, включающий спуск обсадных колонн, оборудованных разделительным элементом, и за15 полнение заколонного пространства цементным раствором, отличающийся тем, что; с целью повышения надежности цементирования обсадных колонн большого диаметра при наличии в разрезе скважины

20 поглощающих горизонтов за счет уменьшения давлений, а также упрощение процесса цементирования за счет исключения цементировочных агрегатов и обеспечения разделения тампонажного и бурового растворов

25 и увеличения выталкивающей силы бурового раствора из колонны, в качестве разделительного элемента используют эластичную манжету, закрепленную на башмаке. которую устанавливают в затрубиом пространстве, за30 полнение заколонного пространства цементным раствором осуществляют путем спуска колонны с одновременной заливкой цементного раствора в заколонное пространство, при этом буровой раствор, находящийся в

35 скважине. выталкивают в объеме Че.р. = Чскв.

- 16р. + Vase np ), гДе Чскв. - объем скважины. м; Чтр. — объем спускаемых в скважину обсадных труб, м; Чаа,лр. — объем заколонноз. го пространства, м, в приемный желоб

40 через внутриколонное пространство и гибкий шланг; один конец которого соединен с приемным желобом, а другой - с верхним краем спускаемых труб.

1737101

Составитель Т.Тимонькина

Редактор А.Маковская Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор Т.Малец

Заказ 1825 Тираж Подписное

БНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101