Всесоюзный научно-исследовательский институт по креплению скважин и буровым растворам (71) Заявитель (54 ) СПОСОБ СТУПЕНЧАТОГО ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ ОБСАДНЫХ

КОЛОН Н

Изобретение относится к бурению скважин, в частности .к способам их цементирования.

Известен способ ступенчатого цементирования обсадных колонн путем последовательного закачивания в обсадную колонну тампонажного раствора и продавливания его в заколонное пространство через башмак обсадной колонны и через цементирование отверстия муфты ступенчатого цементирования (1j .

Недостатком известного способа является возможность оголения башмака обсадной колонны для оставления бокового количества тампонажного раствора в первой секции.

Кроме того, часто не удается открыть или закрыть цементировочные отверс тия в муфте.

Наиболее близким к предлагаемому является способ ступенчатого цементирования обсадных колонн путем последовательного эакачивания в колонну и продавливания через ее башмак в затрубное пространство с помощью продавочной жидкости и центировочной пробки первой порции тампонажного раствора, получения сигнала

"Стоп", открытия цементировочных отверстий муфты с помощью перекрывающей пробки, закачки порции промывочной жидкости, закачки и продавки через цементировочные отверстия второй порции цементного раствора и закрытия цементировочных отверстий (2).

Недостатком данного способа является его невысокая надежность. Применяемые промывочные жидкости имеют очень низкий коэффициент сжимаемости между башмаком и пробкой при открытии цементировочных отверстий и между башмаком и верхней пробкой

15 при закрытии, что не позволяет перекрывающей втулке занять свое конечное положение и зафиксироваться в конце цементирования. Кроме того, гидрозатвор действует как амортиэа2О тор и при снятии давления перекрывающая втулка может возвратиться в свое первоначальное положение.

Цель изобретения вЂ” повышение на2g дежности открытия и закрытия цементировочных отверстий.

Поставленная цель достигается тем, что продавливание первой порции тампонажного раствора осуществляетсл с помощью аэрированной продавочной

947390 жидкости, коэффициент сжимаемости которой определяют по формуле

25 где f - длина хода открывающей втул5 ки в муфте ступенчатого цементирования, м; вЂ” длина первой ступени цементирования, м; 10 др вЂ” избыточное давление открытия или закрытия цементировочных отверстий муфты, кгс/см

Способ осуществляют следующим образом.

Цементируемую колонну оборудуют в нижней части башмаком, обратным клапаном и кольцом "Стоп". Устанавливают на расчетной глубине муфту ступенчатого цементирования. После

20 спуска колонны и промывки производят цементирование первой ступени. Сначала заначивают в колонну буферную жидкость и первую порцию тампонажного раствора. За тампонажным раствором пускают разделительную пробку, затем закачивают аэрированную продавочную жидкость и продавли.вают ею тампонажный раствор через башмак в затрубное пространство. При 30 этом разделительная пробка переме- щается по колонне от устья до кольца "Стоп", свободно проходя через муфту. В момент посадки пробки на кольцо "Стоп" фиксирУется сигнал 35

"Стоп", и процесс продавливания заканчивают. Затем в колонну спускают пробку-бомбу, которая садится в гнездо и перекрывает центральный проход в мУфте. При создании избы- 40 точного давления над пробкой-бомбой продавочная жидкость под ней сжимается и перекрывающая втлука, перемещаясь, открывает цементировочные отверстия, а пробка- бомба летит на забой.

После промывки через цементировочные .отверстия закачивают вторую порцию тампонажного раствора. Затем опускают верхнюю разделительную пробку и продавливают обычной продавочной жидкостью. При посадке верхней пробки в гнездо фиксируется давление, при котором верхняя втулка перемещается. В момент перекрытия цементировочных отверстий повы- 55

1 шаеч ся давление, под действием которого жидкость, находящаяся ниже отверстий, сжимается и не препятствует перекрывающей втулке занять свое конечное положение и зафиксировать- у) ся. После закрытия отверстий процесс цементирования прекращают и оставляют скважину на ОЗЦ.

Надежность процесса ступенчатого

1 цементирования предлагаеьым сйособом 65 повышается, так как устраняется гидрозатвор, цементировочные отверстия открываются и закрываются без особых усилий, сигналом "Стоп" получают информацию о том, что в колонне до кольца "Стол" нет тампонажного раствора. Дополнительно отмечается, что при определении коэффициента сжимаемости избыточное давление принимается минимальное, поэтому оно удовлетворяет условия открытия и .закрытия отверстий.

Пример. В скважину глубиной

4000 м спускается обсадная колонна. диаметром 146 мм. Цементирование ее производится двумя ступенями.

Муфта установлена на глубине

3500 м. Продавочная.жидкость нижней секции имеет плотность 1,7 г/см .

Длина хода втулок вЂ” 250 мм. Давление среза шпилек втулок вЂ” 60 кгс/см .

Температура жидкости на этой глубине вЂ” 50 C. Продавочная жидкость, находящаяся под муфтой, подвержена первоначальному давлению столба жидкости над муфтой.

Рп =595 кгс/см

Сжимаемость этой продавочной жидкости в условиях давления.

595 кгс/см и температуры 50 С составляет около Р =4 10

Избыточное давление, которое необходимо создать для среза шпилек и перемещения втулки, равно

60 кгс/см . Исходя из этого условия, определяем необходимый коэффициент сжимаемости

1 25 вЂ” 6 вЂ” 8,3 ° 10

Сопоставляя эти коэффициенты, отмечают, что нормальная неаэрированная продавочная жидкость не обеспечивает открытия отверстий, поэтому необходимо ее аэрировать. Коэффициент аэрации определяется опытным путем.

Экспериментальными данными установлено, что при 10%-ном насыщении газом продаво"„ной жидкос и коэффициент сжимаемости увеличивается примерно в 10-15 раз, поэтому применение аэрированной жидкости с 10%-ной газонасыщенностью обеспечивает нормальное открытие и закрытие цементировочных отверстий муфты.

Формула изобретения

Способ ступенчатого цементирования обсадных колонн путем последовательного закачивания в колонну и IIpoдавливания через ее башмак в затрубное пространство с помощью продавочной жидкости и цементировочной пробки первой порции тампонажного раствора, получения сигнала "Стоп", открытия цементировочных отверстий муфты с помощью перекрывающей проб94739

Составитель В. Гришанов

Редактор Л. Горбунова Техред М. Гергель

Корректор И. Муска

Заказ 5567/49 Тираж 623

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ки, закачки порции промывочной жидкости, закачки н продавки через цементировочные отверстия второй порции цементного раствора и закрытия цементировочных отверстий, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повынения надежности открытия и закрытия цементировочных отверстий, продавливание первой порции тампонажного раствора осуществляют с помощью аэрированной продавочной жидкости, коэффициент сжимаемости которой определяют по формуле о б

Ч где Ф - длина хода открывающей втулки в муфте ступенчатого цементирования, м;

L - -длина первой ступени цемен« тирования, м; др вЂ” избыточное давление открытия или закрытия цемеитировочных отверстий муфты, кГс/см

Источники ннформацин принятые во внимание при экспертизе

1. Булатов A È. Технология цементирования нефтяных и газовых скважин.

М., "Недра", 1973, с. 256-258.

2. Патент CtdA 9 3633671, кл. 166-224, 1972 (прототип).