Способ крепления скважин потайными колоннами и устройство для его осуществления
Использование: в строительстве нефтяных и газовых скважин в условиях аномально высоких пластовых давлений и может быть применено на этапе крепления скважин. Сущность изобретения: для предотвращения возникновения межпластовых перетоков за счет улучшения, герметизации промывку осу- . ществляют за пакером при обратной циркуляции с одновременным созданием избыточного давления на пласт, а герметизацию межколонного пространства производят в конце ОЗЦ. Осуществление способа крепления потайными колоннами возможно только при использовании пакера, снабженного подвижной втулкой, перекрывающей циркуляционные отверстия. 7 ил., 2 с.п. ф-лы.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Н ASTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ М% ° ° Ira ЪИ ГОСУДАРСТВ Е Н НОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) (21) 4650625/03 (22) 13 ° 02. 9 ° (46) 07.06.93. Бюл. S" 21 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт по креплению скважин и буровым растворам. (72) А.В.Смирнов, А.А.Абрамов и Э.В.Гагина (56) Композит-каталог CldA 1985-1986, с. 845. Композит-каталог США 1976-1977, т. 1, с. 896. Авторское свидетельство СССР 1Р 1.578316, кл. Е 21 В 33/14, 1986. (54) СПОСОБ КРЕПЛЕНИЯ СКВАЖИН ПОТАЙНЫМИ КОЛОННАМИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ El O ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Использование: в строительстве Изобретение относится к бурению скважин и может быть использовано, в частности, при креплении скважин потайными колоннами в условиях аномально высоких пластовых давлений (АВПД). Известно разобщение пластов с применением муФты ступенчатого цементирования с установленным выше муфты пакером. После цементирования первой ступени в процессе твердения цементного раствора поддерживают давление на пласт при промывке через отверстия муфты. Но это не исключает образования каналов для перетока .газа за счет неполного вытеснения бурового раствора и плохого контакта тампонажного раствора с обсадной колонной; „„ Ж,, 1819986 А1 нефтяных и газовых скважин в условиях аномально высоких пластовых давлений и может быть применено на этапе крепления скважин. Сущность изобретения: для предотвращения возникновения межпластовых перетоков эа счет улучшения герметизации промывку осу- ., ществляют за пакером при обратной циркуляции с одновременным созданием избыточного давления на пласт, а герметизацию межколонного пространства производят в конце ОЗЦ. Осуществление способа крепления потайными колоннами возможно только при использовании пакера, снабженного подвижной втулкой, перекрывающей циркуляционные отверстия. 7 йл., 2 с.п. ф-лы. Установка пакера обычной конструкции не решает проблему, т.к. в процессе цементирования второй ступени возможно проникновение газа из пласта по каналам, образовавшимся по вы,шеуказанным причинам,, а противодавление после цементирования второй ступени создать. невозможно, так как отверстия муфты уже закрыты и промывку за пакером осуществить невозможно. Это является недостатком ступенчатого цементирования. Известна конструкция па керующе го устройства с уплотнительными элементами, деформируемыми механическим путем для создания герметичной промывки. 1819986 Недостатком пакерующего устройства является невозможность включить 1 его в работу после. ОЗЦ из-за наличия затвердевшего цементного раствора в кольцевом пространстве вокруг пакера. В качестве прототипа, содержащего общие признаки по способу и по уст- . ройству заявленного технического .решения, принимается устройство для подвески потайных обсадных колонн. Оно состоит из разъединителя с левой гайкой, связанного с втулкой, несущего ствола взаимодействующего с рычагами замка стыковывающего устройства, промежуточной колонны, пакерного устройства, что в комплексе позволяет обеспечивать крепление глубоких скважин при малых межколонных за- 20 зорах. Это устройство позволяет осущест-. вить подвеску потайной обсадной колонны на клиньях, герметизацию межколонного пространства и цементировочные работы, в малых межколонных зазорах. Укаэанное устройство имеет недостатки: 1. Оно не обеспечивает восстановление циркуляции в скважине за пакером в процессе затвердевания цементного раствора. 2. Деформация при пакеровке резиновых элементов осуществляется кратковременным сжатием за счет массы спусковой колонны, что не обеспечивает надежной герметизации межколонного пространства. Целью изобретения является повышение надежности герметизации пакеров 4О за счет создания возможности промывки межколонного пространства между пакером и обсадной колонной за счет предотвращения возможности возникновения межколонных проявлений. Предлагаемый способ крепления потайной колонной осуществляется промывкой скважины за пакерным узлом при обратной циркуляции и избыточном щ давлении на пласт с последующим его поддержанием в процессе затвердевания цементного раствора, а герметизацию межколонного пространства производят в конце процесса затвердеваний цементного раствора. Укаэанная цель в устройстве осу-. ществляется за счет того, что оно снабжено втулкой с циркуляционными отверстиями, зафиксированной на корпусе между неподвижным упором и уплотнительным элементом„ втулка размещена на корпусе с возможностью осевого перемещения для перекрытия циркуляционных отверстий и выполнена в верхней части с эксцентриситетом на резьбовом участке и пересекающимися продольной и поперечной прорезями. На фиг. l (а и б) изображено пред- лагаемое устройство, на фиг.2 - устройство после подвески потайной колонны на клиньях, на фиг.3 - момент отсоединения бурильной колонны от обсадной, на фиг.4 — положение спусковой колонны при обратной циркуляции во время ОЗЦ, на фиг.5 - положение пакера в рабочем состоянии при креплении скважины потайной колонной, на фиг.6 — сечение разрезной втулки пакера. Устройство (см. фиг. 1а, б) в статическом состоянии состоит из несколько функционально связанных частей: пакера 1, клиновой подвески 2, разъединителя 3, цементировочной головки 4, подвесной и разделительной пробок 5 и 6, срезного седла 7, шара 8 и ловушки 9. Пакер 1 состоит из корпуса 10 с размещенными на нем нажимной втулкой 11, набором разделительных и уплотнительных элементов 12, 13 и разрезной втулки 14. В разъединитель 3 ввернута труба 15, на которой срезными винтами 16 закреплена подвесная пробка 6. В транспортном положении соединение разъединителя 3 с корпусом 10 герметизируется уплотнением 17, а при цементировании - уплотнениями 18 и 19. В нижней части корпуса пакера расположены циркуляционные отверстия 20, которые при их закрытии герметизируются уплотнениями 21 ° Центратор 22 соединяет корпус пакера 10 и корпус подвески 23. На корпусе выполнены клиновые выступы 24, ниже размещен цилиндр 25 с поршнем 26 и уплотнениями 27. Порвень закреплен среэными винтами 28, соединен с тягами 29 и плашками 30. В нижней части потайной колонны 31 (см. Фиг.1,б) на расстоянии 2030 м от башмака 32 устанавливается ловушка 9 и на 10 м выше ловушки расположен срезной клапан 7, в кото5 18 ром среэными винтами 33 закреплено седло 34. Подшибник разъединителя 35 установлен над корпусом пакера, а гайка 36 расположена внутри корпуса для снятия осевой нагрузки с левой резьбы. Кран 37 служит для закачки цементногс раствора. Устройство содержит плашку превентора 38, стопор 39.цементировочной головки. Краны 40-43 включены в дополнительную обвязку. Работа устройства. После сборки и спуска в скважину потайной колонны 31 к ней подсоединяется клиновая подвеска 23, центратор 22, пакер и спусковая колонна через разъединитель. Потайная колонна допускается до заданной глубины и промывается. Во время промывки в колонну сбрасывается шар 8. При посадке шара s срезной клапан 7 перекрывается отверстие в нем и в колонне поднимается давление до 10-15 МПа. Происходит срез винтов 28 поршня 26 и тяги 29 надвигают плашки 30 на клиновые выступы 24. Колонну подают вниз и подвешивают на клиньях (фиг.2), после чего разгружают на клинья всю массу потайной колонны и сверх нее еще 50-100 кН за счет массы спусковой колонны. Эту перегрузку воспримет подшибник 35 и гайка 36 освободится от осевой нагрузки. Вращением вправо спусковой колонны не менее 15 оборотов отсоединяют ее от потайной и оставляют в положении разгрузки на подшибник (фиг.3) 100-150 кН. Создают в колонне давление 20-25 МПа и срезают винты 33 срезного клапана, части которого падают на ловушку и они не мешают работе обратного клапана. Яакачивают расчетный объем цементного раствора через кран 37, превентор 38 открыт, освобождают пробку 5.иэ цементировочной головки 4 стопором 39 и, открыв краны 41 и 40 и закрыв кран 37, закачивают продавочную жидкость. При посадке пробки 5 в подвесную пробку 6 произойдет повышение давления продавки на 5-7 НПа, при этом срезаются винты 16 и дальнейшее движение обе пробки осуществляют вместе до посадки их на срезной клапан 7, давление поднимают на 3-4 МПа 19986 6 выше давления продавки и на этом процесс цементирования заканчивают. Спусковую колонну принимают на . 15-20 см, при этом труба 15 (фиг.4) выдается из втулки с уплотнением 19 (фиг.4), закрывают кран 37 и превентер 38, промывают скважину через кран 42 ° При этом цемент, поднятый выше щ пакера, будет вымываться через отверстия 20, трубу 15, разъединитель 3 и головку 4 (фиг.4). Краны 40 и 41 прикрывают длл создания расчетного давления на пласт. Конструктивно втулка 14 имеет совмещенные с корпусом пакера отверстия 20 и в исходном положении размещена так, что предохраняет уплотнения 21 от повреждения при промывке. Втулку можно было бы раз2Q местить выше отверстий корпуса 1, но в этом случае уплотнение 21 и канавка подвергались бы опасности. загрязнения или наруцения, от чего надежность устройства значительно снизи25 лась. Разрезная втулка 14 (фиг.6) выпол няет несколько функций: предохраняет уплотнения от повреждения, 3Q перекрывает циркуляционные отверстия, служит стопором и нижним упором уплотнений пакера. Резьба выполнена из эксцентричной части втулки, входит .в зацепление с резьбой корпуса и удерживает втулку от самопроизвольного перемещения вниз. При вращении нажимной втулки 11 пакера начнется перемещение .всего пакета уплотнений вместе с втулкой, которая при создании на нее давления освободится в резьбовой части за счет разжатия разрезной части и передвинется до упора в центратор 32, после чего начнется сжатие уплотнительных элементов (13). Промывка осуществляется за пакером, что позволяет пЬвысить надежность герметизации. В предлагаемом способе устройство позволяет осуществлять промывку эа пакером, создавая противодавление на пласт и предотвращая проникновение газа через цементный раствор. Однако это не исключает возможности образования каналов в цементном камне, за счет неполного замещения бурового раствора цементным и плохого контакта цементного раствора с колонной, 1819986 поэтому пакер необходимо включать в работу в конце ОЗЦ. Для того, чтобы обеспечить надежную герметичность пакера, промывку во время ОЗЦ осуществляют за пакером, что не позволяют существующие конструкции пакеров. На фиг.5 показано окончательное положение устройства после пакеровки. Технические преимущества заявляемого способа, заключающиеся в том, что промывку осуществляют. за пакером при обратной циркуляции и избыточном давлении на пласт, а герметизацию 15 межколонного пространства производят в конце процесса затвердевания цементного раствора, становятся возмож- ными при использовании пакера с циркуляционными отверстиями, перекрываемыми втулкой. Предлагаемое изобретение способ1 ствует повышению надежности герметизации и сокращению затрат, зависящих от расхода тампонажного материала, 25 числа агрегатоопераций, продолжительности проведения операций на 20-304 от существующих. Формула и зобретения 30 С пособ крепления скважин потайными колоннами, включающий спуск в скважину на бурильных трубах потайной колонны,. подвешивание ее на клиньях в ранее спущенной обсадной колонне, отсоединение бурильной колонны от потайной колонны с сохранением гидравлической связи, закачку и продувку цементного раствора, герметизацию межколонного пространства пакерным узлом в верхней части потайной колонны, перемещение бурильной колонHbl вверх и промывки скважины для вымыва излишков цементного раствора, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности крепления эа счет предотвращения воэможности возникновения межколонных проявлений, промывку скважины осуществляют за пакерным узлом при обратной циркуляции и избыточном давлении на пласт с последующим его поддержанием в процессе затвердевания цементного раствора, а герметизацию межколонного пространства производят в конце процесса затвердевания цементного раствора. 2. Устройство для крепления сква жин потайными колоннами, содержащее пакерный узел с полым корпусом с размещенными на нем верхним нажимным и нижним неподвижным упорами и установленным между ними уплотнительным элементом, якорный узел, размещенный на корпусе под пакерным узлом, разъединитель, соединенный с верхней частью корпуса, верхним нажимным .упором и с центральной трубой с закрепленной на нижнем ее конце разделительной пробкой, размещенной концентрично внутри корпуса, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности крепления эа счет предотвращения возможности возникновения межколонных проявлений, оно снабжено втулкой с циркуляционными отверстиями,зафиксированной на корпусе между неподвижным. упором и уплотнительным элементом, а корпус выполнен с резьбовым участком на внешней поверхности и циркуляционными отверстиями, совме-, щенными с циркуляционными отверстиями втулки, центральная втулка уплотнена. по наружной поверхности ниже и:выше циркуляционных отверстий кор.пуса, втулка установлена с возможностью осевого перемещения и перекрытия циркуляционных отверстий корпуса в нижнем положении и выполнена в верхНей части с эксцентричным реэьбовым участком с пересекающимися продольными и попереЧнйми прорезями, взаимодействующим с резьбовым участком корпуса, а центральная трубка установлена с возможностью осевого перемещения и размещения. нижнего ее торца выше нижнего уплотнения. ! 1819986 181998á 1819986.1819986 Сочтавитель Я.Смирнов Редактор Т.Юрчикова Техред М.Иоргентал Корректор А.Мотыль Заказ 2011 Тираж . Подписное ВИИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101
