Способ ступенчатого цементирова-ния обсадных колонн

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ. Союз Советскмк

Социалистических

Республик 829875 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 23. 05. 78 (21) 262) 781/22 03

{51)М. К.п.

Е 21 В 33/14 с присоединением заявки М— (23) Приоритет3Ъеудеретееивй кемятет

СССР ав лелем езебретепи» н птерытнй

Ояубликовано 15.05 81 ° Бюллетень М 18

Дата опубликования описания 1?.05.81 (53) УДК 622. 245. .42 1 088.8/

С.. Г. Вартанянц и В. В. Еременко, /,","

1а:- .

Всесоюзный научно-исследовательский инсти т -" 6"", I по креплению скважин и буровым растворам

"% (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ СТУПЕНЧАТОГО ЦЕИЕНТИРОВАНИЯ

ОБСАДНЬИ КОЛОНН

Изобретение относится к горной про-. мьппленности, а именно к технологичес-. ким процессам крепления скважин и в особенности к процессам цементирования обсадных колонн в, две и более ступеней.

Известен способ цементирования обсадных колонн в две ступени последовательного закачивания в обсадную ©. колонну и продавливания за нее а при- менением разделительных пробок двух порций тампонажного раствора: первой порции через башмак, установленный в нижней части колонны, а второй— через боковые цементировочные отверстия в колонне, предварительно закрытые затвором, выполненным в виде золотниковой втулки, причем для сдвигания этой втулки и открытия боковых цементировочных отверстий применяется управляющая пробка манжетного типа, перекрывающая центральный проход в этом затворе (1 ).

Однако этот способ .имеет существенные недостатки, заключающиеся в том, что необходимо останавливать процесс продавливания первой порции цементного раствора для освобождения и пуска в поток управляющей манжетной пробки. Йобая задержка этой операции сильно повьппает опасность потери возможности дальнейшего продавливания цементного раствора, так как в покое он загустевает и теряет способность прокачиваться по колонне и затрубному пространству.

Кроме того, из -за низкой точности определения объема закачиваемой в колонну продавочной жидкости и момента пуска пробки приходится преднамеренно оставлять в колонне много цементного раствора, а после его зат- вердевания требуются большие затраты на разбуривание образующего в колонне цементного стакана.

Наиболее близким к предлагаемому является способ ступенчатого цементи82987 рования обсадных колонн путем последовательного закачивания в колонну и продавливания через низкий торец в затрубное пространство первой порции цементного раствора, получения сигнала об окончании заполнения колонны продавочнои жидкостью до кольца

"Стоп", перекрытия центрального прохода в затворе боковых цементировочных отверстий, открытия этих отверс- 10 тий, промывки и цементирования через них вышерасположенной второй ступени I2j

Недостатком этого способа является его невысокая надежность, обуслов- 15 ленная тем, что затруднено смещение затвора и открытие боковых цементировочных отверстий в условиях, когда применяются плохо сжимаемые продавочные жидкости, например практичес- 20 ки не содержащие в себе растворенного газа, а также, когда незначительна длина сжимаемого столба продавочной жидкости. В этих условиях постоянно существует опасность вообще не 25 открыть цементировочные отверстия.

Недопустима и величина затрат времени на доставку бомбы или шара,к затвору с дневпой поверхности. Скорость движения бомбы и шара в продавочной 30 жидкости меныпе 1 м/с. При цементировании глубоких скважин перекрытие центрального канала в затворе цементировочных отверстий проходит только через 1,5-2 ч после окончания продав- 35 ливания первой порции цемента за ко"-.. лонну. За это время цемент, поднятый за колонной выше цементировочных отверстий, начинает эагустевать и схватываться. В заколонном пространстве 40 образуется прочная кольцевая пробка, которую невозможно продавить существующими цементировочными насосными агрегатами, или необходимое для продавки этой пробки давление нельзя создавать в колонне из-за опасности ее перегрузки и разрушения.

Цель изобретения — повьппение надежности процесса цементирования.

Поставленная цель достигается тем, что открытие боковых цементировочных отверстий осуществляют перепусканием части первой порции цементного раствора обратно в колонну через нижний

55 ее, торец.

На фиг.l схематически изображено устройство1 на фиг.2 — то же, при цементировании второй ступени; на

5 4 фиг.3 — то же, в момент окончания процесса цементирования.

Устройство для ступенчатого цементирования состоит из корпуса 1 с цементировочными отверстиями 2 и стопорной канавки 3, золотниковой втулки 4 с циркуляционными отверствиями

S, седлом 6, кулачками 7 и пружинным кольцом 8, обратного клапана 9 с прувинным кольцом 10 и средней шпилькой

ll фиксирующей клапан на продавочной пробке 12 первой ступени цементирования фиксатора 13 со срезной шпилькой 14 и пружинным кольцом 15, а также продавочной пробки 16 второй ступени цементирования.

Способ осуществляется следующим образом.

В исходном положении обратный клапан 9 зафиксирован шпилькой 11 на пробке 12. Это сборку пускают в кол1онну вслед за столбом. цементного раствора первой ступени. При прохождении этого узла через .золотниковую втулку пробка 12 проходит свободно, а обратный клапан садится на седло б, останавливается и замыкается на втулке пружинным кольцом 10.

Перепад давления срезает шпильку

11 и подталкивае пробку 12 вниз до посадки ее на кольцо "Стоп" °

По окончании цементирования первой ступени выключают обратный клапан обсадной колонны (либо вовсе его не используют), тем самым перепуская цементный раствор первой ступени обратно из кольцевого пространства в колонну. Цементный раствор вытесняет в колонне столб продавочной жидкости и поднимает его вверх, При этом обратный клапан 9 перекрывает центральный канал в золотниковой втулке и поднимается вверх. вместе со столбом продавочной жидкости и, поскольку он заперт на втулке пружинным кольцом 10, перемещает ее вверх до совпадения отверстий 2 и 5 и фиксирования втулки 4 в корпусе

1 пружинным кольцом 8 в канавке 3.

В таком положении проводят цементирование второй ступени через отверстия 2 и 5 и замыкает пружинное кольцо 15 в канавке 3, Процесс цементирования закончен.

Проведенные во ВНИИКрнефти технико-экономические расчеты показывают, что применение предложенного способа ступенчатого цементирования обсадных

829875

Формула изобретения

ВНИИПИ Заказ 3 з897 76 Тираж 627 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 колонн обеспечивает получение экономического эффекта более 2,0 тыс.рублей на каждую цементированную колонну °

Способ ступенчатого цементирования обсадных колонн путем последовательного закачивания в колонну и продавливания через нижний торец в затрубное пространство первой порции цементного раствора, получения сигнала об окончании заполнения колонны продавочной жидкостью до кольца

"Стоп", перекрытия центрального про- 15 хода в затворе боковых цементировочных отверстий, открытия этих отверстий, промывки и цементирования через них вышерасположенной второй ступени, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности процесса, открытие боковых цементировочных отверстий осуществляют перепусканием части первой порции .цементного раствора обратно в колонну через нижний ее торец.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Булатов А.И. Технология цементирования нефтяных и газовых скважин. М., "Недра", 1973, с.256-258.

2. Патент США М . 3633671, кл. 166-224, опублик. 1972.