Способ двухступенчатого цементирования скважины

 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть применено при ступенчатом цементировании скважин, когда продуктивные пласты представлены трещиноватыми или высокопроницаемыми коллекторами. Обеспечивает необходимое качество цементного камня за обсадной колонной и экономию значительных материальных средств. Сущность изобретения: спускают обсадную колонну с посадочным переводником, цементировочным клапаном, башмаком в нижней части и устройствами для ступенчатого цементирования. Устройства размещают на полых заглушках. Заглушки устанавливают на обсадной колонне. Заглушки выступают донной частью вовнутрь обсадной колонны и имеют ослабленное сечение. Устройства устанавливают выше продуктивного пласта. В обсадную колонну спускают насосно-компрессорные трубы с герметизирующим ниппелем на конце и срезающей муфтой, которой разрушают полые заглушки. Сажают герметизирующий ниппель в посадочный переводник. Закачивают цементный раствор первой ступени через насосно-компрессорные трубы несколько выше устройств. Закачку производят до момента входа продавочной пробки в посадочный переводник. Герметизирующий ниппель выводят из посадочного переводника и герметизируют межтрубное пространство. Удаляют цементный раствор. Насосно-компрессорные трубы поднимают до уровня положения герметизирующего ниппеля. Ожидают застывания цементного раствора. Закачивают цементный раствор второй ступени через насосно-компрессорные трубы и упомянутые устройства при закрытом межтрубном пространстве. Оставляют небольшой объем раствора в стволе скважины. После продавки снижают давление. Удаляют этот раствор через насосно-компрессорные трубы. Ожидают застывания цементного раствора. 5 ил.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и найдет применение при ступенчатом цементировании скважин, когда продуктивные пласты представлены трещиноватыми или высокопроницаемыми коллекторами.

Известен способ ступенчатого цементирования, который предусматривает закачку цементного раствора первой ступени прямым цементированием, а второй ступени - по затрубному пространству (1).

Недостатком способа является то, что при закачке второй порции цементного раствора по затрубному пространству из-за большого трения цементного раствора о породу создается дополнительное давление на поглощающие пласты вплоть до гидроразрыва пластов, что создает опасность ухода в них цементного раствора. Отсюда большие затраты цементного раствора и низкое качество цементирования обсадной колонны.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ ступенчатого цементирования, включающий спуск обсадной колонны с устройствами для ступенчатого цементирования, устанавливаемыми выше продуктивного пласта, посадочным переводником, цементировочным клапаном и башмаком в нижней части, закачку цементного раствора первой ступени несколько выше устройств для ступенчатого цементирования с применением продавочной пробки, удаление цементного раствора, находящегося выше упомянутых устройств, и оставление на ОЗЦ, закачку цементного раствора второй ступени через упомянутые устройства с оставлением небольшого объема раствора в стволе скважины, снижение давления после продавки раствора и удаление этого раствора через НКТ и оставление на ОЗЦ (2).

При закачке цементного раствора по обсадной колонне возможно его разбавление водой под продавочной пробкой, что может привести к некачественному цементированию. Кроме того, в зоне муфт между торцами труб остаются кольца цементного раствора, которые со временем затвердевают, а впоследствии при спусках оборудования в скважину цементный камень разрушается, осыпается и приводит к заклиниванию оборудования и другим осложнениям (засорение пласта, забоя). Чтобы этого избежать, на практике в последнее время проводят гидроочистку стыков труб, что связано с затратами значительного времени, дополнительного оборудования и материальных средств. Следует также отметить, что управление упругим шаром в устройстве для ступенчатого цементирования является трудно контролируемым, а потому эффективность и надежность проведения операции по закачке цементного раствора второй ступени и обеспечению надлежащего качества цементного камня являются весьма проблематичными.

Задачей изобретения является создание способа двухступенчатого цементирования, обеспечивающего необходимое качество цементного камня за обсадной колонной и позволяющего сэкономить значительные материальные средства.

Указанная задача решается предлагаемым способом, включающим спуск обсадной колонны с устройствами для ступенчатого цементирования, устанавливаемыми выше продуктивного пласта, посадочным переводником, цементировочным клапаном и башмаком в нижней части, закачку цементного раствора первой ступени несколько выше устройств для ступенчатого цементирования с применением продавочной пробки, удаление цементного раствора, находящегося выше упомянутых устройств, и оставление на ОЗЦ, закачку цементного раствора второй ступени через упомянутые устройства с оставлением небольшого объема раствора в стволе скважины, снижение давления после продавки раствора, удаление этого раствора через НКТ и оставление на ОЗЦ.

Новым является то, что устройства для ступенчатого цементирования размещают на полых заглушках, устанавливаемых на обсадной колонне и выступающих донной частью вовнутрь ее и имеющих ослабленное сечение; после спуска обсадной колонны до проектной глубины в ее полость спускают НКТ с герметизирующим ниппелем на конце и срезающей муфтой и разрушают полые заглушки, а затем сажают герметизирующий ниппель в посадочный переводник; закачку цементного раствора первой ступени производят через НКТ до момента входа продавочной пробки в посадочный переводник; перед удалением цементного раствора, находящегося выше устройств для ступенчатого цементирования, герметизирующий ниппель выводят из посадочного переводника и герметизируют межтрубное пространство, а после удаления раствора НКТ поднимают до уровня положения герметизирующего ниппеля напротив упомянутых устройств, и после ОЗЦ первой ступени производят закачку цементного раствора второй ступени также через НКТ при закрытом межтрубном пространстве.

На фиг. 1 изображена схема осуществления предлагаемого способа в момент ввода в обсадную колонну НКТ с герметизирующим ниппелем и срезающей муфтой.

На фиг. 2 - в момент после разрушения полык заглушек и посадки герметизирующего ниппеля в посадочный переводник после закачки цементного раствора первой ступени.

На фиг.3 - в момент удаления цементного раствора, находящегося выше устройств для ступенчатого цементирования прямой промывкой.

На фиг.4 - в момент закачки цементного раствора второй ступени.

На фиг.5 - устройство для ступенчатого цементирования.

Способ осуществляют в следующей последовательности.

Обсадную колонну 1 (фиг.1) с башмаком 2, цементировочным клапаном 3 и посадочным переводником 4 спускают в скважину до проектной глубины. В составе обсадной колонны на ее наружной поверхности установлены устройства для ступенчатого цементирования. Каждое из них состоит из корпуса 5 (фиг.5), шарового клапана 6, пружины 7 и решетки 8. Корпус 5 соединен с полой заглушкой 9 и сообщается с ней через канал 10. Заглушка донной частью пропущена во внутрь обсадной колонны и имеет ослабленное сечение 11. Обсадную колонну спускают с таким расчетом, чтобы устройства для ступенчатого цементирования находились выше продуктивного пласта 12 (фиг.1).

После спуска обсадной колонны в ее полость спускают колонну НКТ 13 с герметизирующим ниппелем 14 (фиг.1) на конце и срезающей муфтой 15. Последняя по мере спуска НКТ разрушает полые заглушки 9, а ниппель 14, достигнув переводника 4, входит в цилиндрическую расточку 16 до упора 17. Оборудование готово к цементированию.

По колонне НКТ 13 (фиг.2) закачивают цементный раствор первой ступени, продавливая его пробкой 18. После посадки ее в переводнике 4 продавку прекращают. Приподнимают НКТ на одну трубу, герметизируют на устье межтрубное пространство и осуществляют удаление цементного раствора, находящегося выше устройств для ступенчатого цементирования, прямой промывкой (фиг.3). После этого поднимают НКТ до уровня положения герметизирующего ниппеля 14 напротив упомянутых устройств. По истечении срока ОЗЦ осуществляют закачку цементного раствора второй ступени через колонну НКТ и устройства для ступенчатого цементирования при закрытом межтрубном пространстве до появления цементного раствора на устье скважины с оставлением в НКТ и обсадных трубах небольшого объема цементного раствора (фиг.4). Давление сбрасывают, обратные клапаны 6 закрываются. Затем этот раствор вымывают обратной промывкой, извлекают НКТ и оставляют скважину на ОЗЦ.

Поскольку закачка и продавка цементного раствора согласно предлагаемому способу осуществляется по колонне НКТ, разбавление раствора водой под продавочной пробкой сводится к минимуму или исключается совсем. Полностью исключаются попадание цементного раствора в стыки обсадных труб и связанные с этим негативные последствия. Применение в технологической схеме разрушаемых полых заглушек и подпружиненного металлического обратного клапана в устройствах для ступенчатого цементирования вместе с вышеотмеченными факторами повышает надежность и гарантирует высокое качество проведения операции по закачке цементного раствора второй ступени и цементного камня за обсадной колонной. Способ позволяет сэкономить значительные материальные средства благодаря тому, что нет необходимости проводить после цементирования работы по очистке обсадных труб, промывке и т.д.

Использованная информация 1. Аналог. Рамазанов Г.С. и др. Устройство для комбинированного цементирования обсадных колонн. М.: Недра, Нефтяное хозяйство, 4, 1992, с. 19-20, рис. 1, 2.

2. Прототип. Патент РФ 2029066, МКИ 6 Е 21 В 33/13, 1995.

Формула изобретения

Способ двухступенчатого цементирования скважины, включающий спуск обсадной колонны с устройствами для ступенчатого цементирования, устанавливаемыми выше продуктивного пласта, посадочным переводником, цементировочным клапаном и башмаком в нижней части, закачку цементного раствора первой ступени несколько выше устройств для ступенчатого цементирования с применением продавочной пробки, удаление цементного раствора, находящегося выше упомянутых устройств, и оставление на ожидание застывания цемента - ОЗЦ, закачку цементного раствора второй ступени через упомянутые устройства с оставлением небольшого объема раствора в стволе скважины, снижение давления после продавки раствора, удаление этого раствора через насосно-компрессорные трубы - НКТ и оставление на ОЗЦ, отличающийся тем, что устройства для ступенчатого цементирования размещают на полых заглушках, устанавливаемых на обсадной колонне и выступающих донной частью во внутрь ее и имеющих ослабленное сечение; после спуска обсадной колонны до проектной глубины в ее полость спускают НКТ с герметизирующим ниппелем на конце и срезающей муфтой и разрушают полые заглушки, а затем сажают герметизирующий ниппель в посадочный переводник; закачку цементного раствора первой ступени производят через НКТ до момента входа продавочной пробки в посадочный переводник; перед удалением цементного раствора, находящегося выше устройств для ступенчатого цементирования, герметизирующий ниппель выводят из посадочного переводника и герметизируют межтрубное пространство, а после удаления раствора НКТ поднимают до уровня положения герметизирующего ниппеля напротив упомянутых устройств, и после ОЗЦ первой ступени производят закачку цементного раствора второй ступени также через НКТ при закрытом межтрубном пространстве.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5