Способ ступенчатого цементирования обсадных колонн

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик 11947390(61) Дополните ль ное к авт, св ид-в у 511 М. Кп. Е 21 В.33/13(2 З) Приоритет Госуларствеииый комитет СССР по лелам изобретений и открытийДата опубликования описания 3007.82 А.А. Абрамов, А.И. Булатов, А.М, Вдовенко,В.Х.-М.Дулаев и Л,Б. Измайловъ(72) Авторы изобретения Всесоюзный научно-исследовательский институт по креплению скважин и буровым растворам(54) СПОСОБ СТУПЕНЧАТОГО ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ ОБСАДНЫХ КОЛОННИзобретение 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 111. 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 отверстия 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 отверстиявторой порции цементного раствораи закрытия цементировочных отверстий 21.Недостатком данного способа является его невысокая надежность. Применяемые промывочные жидкости имеюточень низкий коэффициент сжимаемости между башмаком и пробкой приоткрытии цементировочных отверстийи между башмаком и верхней пробкой 15 при закрытии, что не позволяет перекрывающей втулке занять свое конечное положение и зафиксироваться вконце цементирования. Кроме того,гидрозатвор действует как амортиэа тор и при снятии давления перекрывающая втулка может возвратиться всвое первоначальное положение. Цель изобретения - повышение на дежности откРытия и закрытия цементировочных отверстий. Поставленная цель достигаетсятем, что продавливание первой порциитампонажного раствора осуществляетслс помощью аэрированной продавочнойжидкости, коэффициент сжимаемости которой определяют по формуле25 где- длина хода открывающей втул 5ки в муфте ступенчатогоцементирования, м;- длина первой ступени цементирования, м; 10др - 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. После20 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 продавливают 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 точного давления над пробкой-бомбой продавочная жидкость под ней сжимается и пер 6 крывающая 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 шае.Фся давление, под действием которого жидкость, находящаяся ниже отверстий, сжимается и не препятствует перекрывающей втулке занять свое конечное положение и зафиксировать ся, После закрытия отверстий процесс цементирования прекращают и оставляют скважину на ОЗЦ.Надежность процесса ступенчатого 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.П р и м е р. 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 - 250 мм. Давление среза шпилек втулок - 60 кгс/см . Температура жидкости на этой глубине - 50 С. Продавочная жидкость, находящаяся под муфтой, подвержена первоначальному давлению столба жидкости над муфтой.Рп =595 кгс/смСжимаемость этой продавочной жидкости в условиях давления 595 кгс/см и температуры 50 С составляет около Р =4 10Избыточное давление, которое необходимо создать для среза шпилек и перемещения втулки, равно 60 кгс/см . Исходя из этого условия, определяем необходимый коэффициент сжимаемости1 25 - 6- 8,310Сопоставляя 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 изобретенияСпособ ступенчатого цементирования обсадных колонн путем последовательного закачивания в колонну и продавливания 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 5 Составитель В. ГришановРедактор Л, Горбунова Техред М. Гергель Корректор И, Муска Эаказ 5567/49 Тираж 623 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Подписное филиал ППП фПатент", г. 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 ю -щ и й с я тем, что, с целью повьанения надежности открытия и закрытияцементировочных отверстий, продавливание первой порции тампонажного раствора осуществляют с помощью аэрированной продавочной жидкости, коэффициент сжимаемостикоторой определяют по Формуле о бгде- длина хода открывающей втулки в муфте ступенчатого цементирования, м;- длина первой ступени цементирования, м;др - избыточное давление открытияили закрытия цементировочиыхотверстий муфты, кГс/см ф. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Булатов А.И. Технология цементирования нефтяных и газовых скважин.М., "Недра", 1973, с. 256-258.2. Патент Сйй В 3633671,кл. 166-224, 1972 (прототип).