Способ цементирования обсадных колонн в скважинах и устройство для его осуществления

(5)5 Е ТЕН ОПИС В На фиг. 1 изоб осуществления спос в обсадную колонн момент окончания э колонну цементног Сущность спос что обсадные кало тем закачивания цю ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ИЕ ИЗОБР ОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССР Ь 1162943, кл, Е 21 В 33/13, 1983.Патент США М 3638730, кл. 166 - 291,1972.Авторское свидетельство СССРВ 1335676, кл, Е 21 В 33/14, 1985.(54) СПОСОБ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ ОБСАДНЫХ КОЛОНН В СКВАЖИНАХ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ Е ГО ОСУЩЕ СТВЛ ЕНИЯ (57) Изобретение относится к горной промышленности и используется при цементировании обсадных коллон. Цель - повышение качества цементирования обсадных колонн путем ограничения давления. на стенки открытой части ствола скважины, Сущность способа заключается в том, что цементирование обсадных колонн осуществляют путем затягивания цементного раствора в обсадную колонну с последующим его продавливанием в заколонное пространство с , созданием противодавления в башмаке об" садной колонны, при этом величину противодавления устанавливают не мене величины превышения давления от столб Изобретение относится к горнои промышленности, а точнее к нефтегазодобывающей, и может использоваться при цементировании обсадных колонн.Цель- повышение качества цементирования обсадных колонн путем ограничения давления на стенки открытой части ствола скважины,1668638 А 1 цементного раствора, закачанного в обсадную колонну под давлением, от столба такой же высоты цементного и бурового раствора, закачанного в заколонное пространство, а скорость движения бурового и цементного раствора в заколонном пространстве устанавливают не более максимальной скорости подъема бурового раствора во время бурения скважины, Способ реализуется устройством, включающим корпус 1, внутри которого установлены диск 2 с центральным отверстием 3 и втулка 4 с периферийными каналами 5 и коническим выступом 6. Конический выступ 6 обращен к верхней части корпуса и может взаимодействовать с центральным отверстием 3. Втулка 4 жестко соединена с корпусом 1, а над ней установлен диск 2, причем последний подпружинен пружиной 8 относительно втулки 4, Корпус 1 выполнен над втулкой 4 с уступом 7, Его устанавливают в обсадной колонне и опускают в скважину, Поток раствора воздействует на диск 2, и при превышении заданного давления, на которое рассчитана пружина 8, смещается вниз, при этом изменяется площадь центрального отверстия 3. При уменьшении давления диск под действием пружины 8 возвращается в исходное положение. 2 с.п. ф-лы, 2 ил,ражено устроиство для оба после его установки у; на фиг,2 - тоже, в акачивания в обсадну о раствора.оба заключается в том, нны цементируют пуементного раствора вобсадную колонну с последующим его продавливанием в заколонное пространство с созданием противодавления в башмаке обсадной колонны. При этом величину противодавления устанавливают не менее величины превышения давления от столба цементного раствора, закачанного в обсадную колонну, над давлением от столба такой же высоты цементного и бурового раствора, закачанного в заколонное пространство, а скорость движения бурового и цементного раствора в заколонном пространстве устанавливают не более масимэльной скорости подъема бурового раствора во время бурения скважины.Способ реализуется с помощью устройства, включающего корпус 1 с установленными внутри него диском 2 с центральным отверстием 3 и втулкой 4 с периферийными каналами 5 и коническим выступом 6, установленным с возможностью взаимодействия с центральным отверстием 3, Втулка 4 коническим выступом 6 обращена к верхней части корпуса 1 и жестко соединена с последним, Корпус 1 под втулкой 4 выполнен с уступом 7. Диск 2 установлен в верхней части, корпуса с возможностью осевого перемещения и подпружинен пружиной 8 относительно втулки 4.До спуска обсадной колонны в скважину устройство настраивают в соотвествии с условиями цементирования и особенностями состояния скважины.Вначале в соответствии с горно-геологическими условиями: пластовым давлением, давлением гидрораэрыва, условиями бурения (уд. масса бурового раствора) выбирают вид цементного материала, его уд. массу, высоту подъема цементного раствора в заколонном пространстве, объем цементного раствора. Определяют в соответствии с объемом цементного раствора его высоту после закаливания в обсаднуюколонну, Определяют перепад давления от столба цементного раствора, закачанного в обсадную колонну, и давление от столба такой же высоты цементного и бурового раствора после их закачивания в заколонное пространство. Определяют перепад ЬР давлений(т,е. разницу) между столбами цементного раствора, закачанного в обсадную колонну, и после его продувки в заколонное пространство по следующей формуле:ЬР- Р 1 - Р 2- Рз,где Р 1 - давление от столба цементного раствора, закачанного в обсадную колонну;Р 2-давление от столба цементного рас 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 твора, продавленного в заколонное пространство;Рз - давление от столба глинистого раствора, находящегося над цементным в заколонном пространстве,При этом высота столба цементного раствора, продавленного в заколонное пространство, в сумме с высотой глинистого раствора, находящегося над цементным раствором в эаколонном пространстве, равна высоте цементного раствора, закачанного в обсадную колонну, Если цементирование производится с подъемом цементного раствора до устья, Рз = О, т,к. глинистого раствора в этом случае в заколонном пространстве не будет после продавливэния цементного раствора,Анализируют условия бурения и определяют наибольшую скорость подъема бурового раствора в эаколонном пространстве во время бурения, при которой не было осложнений, Допустим, это К Вцбираютданную скорость Ч за максимальную скорость подъема цементного и бурового раствора в зэколонном пространстве во время цементирования. Для этой скорости и в зависимости от минимального сечения кольцевого пространства между стенками скважин и обсадной колонной определяют наибольшую производительность цементировочных агрегатов (наибольший расход 0).После этого подбирают диаметр центрального стержня 3 (дискэ 2) таким образом, чтобы при прокачивэнии через него бурового раствора и цементного раствора с производительностью 0 перепад давления бцл не меньше Ь Р.Определив диаметр центрального отверстия 3, подбирают пружину 8 из условия, что при воздействии на диск 2 перепада давления Ь Р он удерживается на месте силой упругости пружины 8 и при этом конический выступ б не входил в центральное отверстие 3,Чтобы диск 2 не передвигался вверх во время спуска обсадной колонны по стволу скважины, можно установить ограничитель, например три штифта, ввернутых в стенку корпуса 1 (на чертеже они не показаны).После выбора всех параметров устройства его собирают и проверяют в стендовых условиях, При этом обращают внимание на следующее. При прокачивании бурового раствора с производительностью О должен обеспечиваться перепад давления, равный Ь Р или больше его, допустим на 1,0 МПэ, Чтобы избежать возможных ошибок (точность большинства серийных манометров1,0 МПа), выбирают с условием, что при прокачивании раствора (бурового или цементного) перепад давления должен быть при производительности 0 не менее Ь Р+ 1,0 МПа. При достижении перепада давления ЛР пру жина 8 еще не сжимается, а при превышении давления ЛР начинает сжиматься. При этом диск 2 находит на конический выступ 6, В результате сечение центрального отверстия 3 частично перекрывается, При 10 прокачивании с прежней производительностью, но с увеличивающимся перепадом давления, пружина 8 продолжает сжиматься до тех пор, пока диск 2 не упрется в уступ 6. При этом может быть перепад давления 15 ЬР 2, которое меньше Р 1.Проверив таким образом устройство в стендовых условиях. его устанавливают в обсадной колонне 1 между обратным клапаном и направляющей башмачной насадкой. 20После спуска обсадной колонны на заданную глубину и промывки скважины приступают к ее цементированию, Во время закачивания цементного раствора автоматически регулируется перепад давления в 25 башмаке обсадной колонны путем изменения проходного сечения центрального отверстия 3 при перемещении диска 2 под действием давления и пружины 8, что предотвращает гидроразрыв пластов и поглоще ние цементного раствора.Формула изобретения1. Способ цементирования обсадных колонн в скважинах, включающий закачивание цементного раствора в обсадную колонну с последующим его продавливанием в заколонное пространство с созданием противодавления в башмаке обсадной колонны, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества цементирования обсадных колонн путем ограничения давления на стенки открытой части ствола скважины, величину противодавления устанавливают не менее величины превышения давления от столба цементного раствора, закачанного в обсадную колонну, над давлением от столба такой же высоты цементного и бурового раствора. закачанного в заколонное пространство, а скорость движения бурового и цементного раствора в заколонном пространстве устанавливают не более максимальной скорости подъема бурового раствора во время бурения скважины. 2. Устройство для цементирования обсадных колонн в скважинах, включающее корпус и установленные внутри него диск с центральным отверстием и втулку с периферийными каналами и коническим выступом, установленным с воэможностью взаимодействия с центральным отверстием диска, о т л и ч аю щ е е с я тем. что втулка коническим выступом обращена к верхней части корпуса и жестко соединена с последним, при этом корпус над втулкой выгзлнен с уступом, а диск установлен в верхней части корпуса с возможностью осевого перемещения и подпружинен относительно втулки,Прои льский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 енно Заказ 2638 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, )К, Раушская наб,. 4/5