Способ ступенчатого цементирования скважины

 

Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин, в частности к способам ступенчатого цементирования скважин, когда продуктивные пласты представлены трещиноватыми или высокопроницаемыми коллекторами. Обеспечивает исключение образования за обсадной колонной при ступенчатом цементировании водяных мешков и повышение качества цементирования. Спускают обсадную колонну с устройствами для ступенчатого цементирования, цементировочным клапаном с седлом и башмаком в нижней части. Устройства для ступенчатого цементирования устанавливают выше продуктивного пласта. Устройства для ступенчатого цементирования размещают на полых заглушках. Полые заглушки устанавливают на обсадной колонне. Донной частью они выступают вовнутрь ее и имеют ослабленное сечение. Закачивают цементный раствор первой ступени несколько выше устройств для ступенчатого цементирования. Начальную порцию цементного раствора первой ступени закачивают с замедлителем схватывания, а последнюю - с ускорителем схватывания. После закачки полного объема раствора первой ступени вовнутрь обсадной колонны спускают насосно-компрессорные трубы со срезающей муфтой на конце. Разрушают полые заглушки. Цементный раствор, находящийся выше устройств для ступенчатого цементирования, вымывают через полые заглушки при закрытом затрубном пространстве. Оставляют на ожидание застывания цементного раствора. Закачивают цементный раствор второй ступени через полые заглушки. Оставляют на ожидание затвердевания цементного раствора. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, в частности к способам ступенчатого цементирования 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, цементировочным клапаном с седлом и башмаком в нижней части, закачку цементного раствора первой ступени несколько выше устройств для ступенчатого цементирования, удаление раствора, находящегося выше указанных устройств и оставление на ОЗЦ, закачку цементного раствора второй ступени через указанные устройства и оставление на ОЗЦ (2).

Способ предусматривает немедленное вымывание цементного раствора первой ступени, находящегося выше устройства для ступенчатого цементирования, после его закачки. Однако установлено, что в процессе ОЗЦ, как правило, происходит поглощение цементного раствора и, следовательно, оседание его и образование водяного "мешка" за обсадной колонной ниже указанного устройства, который или совсем не заполняется цементным раствором при закачке второй порции, или заполняется частично, при этом сильно разбавляясь водой. Кроме того, управление упругим шаром в устройстве для ступенчатого цементирования является трудноконтролируемым, а потому эффективность и надежность проведения операции по закачке цементного раствора второй ступени являются весьма сомнительными. Указанные факторы снижают качество цементирования обсадной колонны.

Задачей изобретения является создание способа, который исключал бы образование за обсадной колонной при ступенчатом цементировании водяных "мешков" и тем самым обеспечивал повышение качества цементирования.

Указанная задача решается предлагаемым способом, включающим спуск обсадной колонны с устройствами для ступенчатого цементирования, устанавливаемыми выше продуктивного пласта, цементировочным клапаном с седлом и башмаком в нижней части, закачку цементного раствора первой ступени несколько выше устройств для ступенчатого цементирования, удаление раствора, находящегося выше указанных устройств и оставление на ОЗЦ, закачку цементного раствора второй ступени через указанные устройства 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 начальную порцию цементного раствора первой ступени закачивают с замедлителем схватывания, а последнюю - с ускорителем схватывания, и после закачки полного объема раствора первой ступени вовнутрь обсадной колонны спускают НКТ со срезающей муфтой на конце и разрушают полые заглушки, через которые при закрытом затрубном пространстве вымывают цементный раствор, находящийся выше устройств для ступенчатого цементирования, а после ОЗЦ через них же производят закачку цементного раствора второй ступени.

Новым также является то, что сроки схватывания начальной порции цементного раствора первой ступени устанавливают не менее суммарного времени, необходимого на спуск колонны НКТ и разрушение заглушек.

На фиг.1 изображено устройство для ступенчатого цементирования; на фиг. 2 - технологическая схема осуществления предлагаемого способа в момент окончания закачки цементного раствора первой ступени; на фиг. 3 - то же самое, в момент удаления раствора, находящегося выше устройств для ступенчатого цементирования; на фиг. 4 - то же самое, в момент окончания закачки цементного раствора второй ступени.

Способ осуществляют в следующей последовательности.

Обсадную колонну 1 с башмаком 2, цементировочным клапаном 3 и седлом 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.1), 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 вовнутрь обсадной колонны и имеет ослабленное сечение 11. Обсадную колонну спускают с таким расчетом, чтобы устройства для ступенчатого цементирования находились выше кровли продуктивного пласта 12 (~150-200 м).

Цементирование обсадной колонны осуществляют по обычной технологии с применением разделительной пробки 13 (фиг.2). Особенностью способа является то, что в начальную порцию цементного раствора первой ступени добавляют замедлитель схватывания (например, полиакриламид, карбоксилметилцеллюлозу и др. ) из расчета удлинения срока схватывания, необходимого в дальнейшем для проведения работ по спуску НКТ и разрушению заглушек (t_сп.+t_p ≤ t_{нач.схв.}, где t_сп. - время, необходимое для спуска НКТ; t_p - время, необходимое для разрушения заглушек; t_{нач.схв} - время начала схватывания цементного раствора). Объем раствора берут из расчета, чтобы он поднялся несколько выше верхнего устройства для ступенчатого цементирования, А в последнюю порцию цементного раствора первой ступени добавляют ускоритель схватывания, например хлористый натрий. Объем этой порции берут из расчета, чтобы он перекрыл продуктивный пласт с некоторым запасом.

После получения сигнала "стоп" в процессе цементирования первой ступени, немедленно спускают колонну НКТ 14 со срезающей муфтой 15. Для ускорения работ по спуску НКТ, последние заранее собирают в "свечи" (по 2-3 трубы), устанавливают за "палец" буровой установки и производят разрушение полых заглушек (фиг. 3). Затем через колонну НКТ при закрытом затрубном пространстве вымывают цементный раствор, находящийся выше устройств для ступенчатого цементирования и скважину оставляют на ОЗЦ.

После ОЗЦ по НКТ через устройства для ступенчатого цементирования осуществляют закачку цементного раствора второй ступени с оставлением в НКТ 150-200 л цементного раствора, который вымывают из обсадной колонны обратной промывкой, после чего НКТ извлекают из скважины.

Закачка последней порции цементного раствора первой ступени с ускорителем схватывания приводит к снижению проникновения фильтрата раствора в продуктивный пласт, сохраняя при этом его коллекторские свойства.

Закачка начальной порции цементного раствора первой ступени с замедлителем схватывания (современные химические реагенты позволяют удлинить начало срока схватывания до 24-х часов) увеличивает временной разрыв сроков схватывания раствора напротив продуктивного пласта и против устройств для ступенчатого цементирования, увеличивает время до момента вымывания раствора, находящегося выше устройств для ступенчатого цементирования и тем самым исключает возможность образования водяных "мешков" за обсадной колонной.

Вышеотмеченные факторы позволяют повысить качество цементирования обсадных колонн.

Источники информации 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

1. Способ ступенчатого цементирования скважины, включающий спуск обсадной колонны с устройствами для ступенчатого цементирования, устанавливаемыми выше продуктивного пласта, цементировочным клапаном с седлом и башмаком в нижней части, закачку цементного раствора первой ступени несколько выше устройств для ступенчатого цементирования, удаление цементного раствора, находящегося выше указанных устройств и оставление на ожидание затвердевания цементного раствора - ОЗЦ, закачку цементного раствора второй ступени через указанные устройства и оставление на ОЗЦ, отличающийся тем, 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 начальную порцию цементного раствора первой ступени закачивают с замедлителем схватывания, а последнюю - с ускорителем схватывания, и после закачки полного объема раствора первой ступени вовнутрь обсадной колонны спускают насосно-компрессорные трубы - НКТ со срезающей муфтой на конце и разрушают полые заглушки, через которые при закрытом затрубном пространстве вымывают цементный раствор, находящийся выше устройств для ступенчатого цементирования, а после ОЗЦ через них же производят закачку цементного раствора второй ступени.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что сроки схватывания начальной порции цементного раствора первой ступени устанавливают не менее суммарного времени, необходимого на спуск колонны НКТ и разрушение заглушек.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4