способ ступенчатого цементирования скважины

Формула изобретения

Способ ступенчатого цементирования скважины, включающий спуск обсадной колонны с устройством для ступенчатого цементирования, устанавливаемым выше продуктивного пласта, цементировочным клапаном с седлом и башмаком в нижней части, закачку цементного раствора первой ступени несколько выше упомянутого устройства, удаление излишнего цементного раствора прямой промывкой через упомянутое устройство и оставление на ожидание затвердевания цемента (ОЗЦ), закачку цементного раствора второй ступени через указанное устройство с оставлением небольшого объема цементного раствора в стволе скважины, снижение давления после продавки цементного раствора, удаление его излишек через насосно-компрессорные трубы (НКТ) и оставление на ОЗЦ, отличающийся тем, что устройство 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 до проектной глубины в ее полость спускают НКТ с глухим герметизирующим плунжером и перфорированным патрубком на конце и срезающей муфтой; закачку цементного раствора первой ступени производят через НКТ при закрытом межтрубном пространстве, затем НКТ опускают и срезающей муфтой разрушают полые заглушки, а герметизирующий плунжер одновременно сажают в седло над цементировочным клапаном; после удаления излишнего цементного раствора НКТ приподнимают с таким расчетом, чтобы перфорированный патрубок находился несколько ниже устройства для ступенчатого цементирования; закачку цементного раствора второй ступени производят также через НКТ при закрытом межтрубном пространстве.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области бурения 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 устройства и оставление в насосно-компрессроных трубах (НКТ) небольшого объема раствора, удаление излишнего объема раствора прямой промывкой через упомянутое устройство и оставление на ожидание затвердевания цемента (ОЗЦ), закачку цементного раствора второй ступени через упомянутое устройство с оставлением небольшого объема раствора в НКТ, снижение давления после продавки раствора, удаление его излишек через НКТ и оставление на ОЗЦ (2).

Способ предусматривает применение цементировочной разделительной пробки, что усложняет и удорожает процесс. Кроме того, управление упругим шаром в устройстве для ступенчатого цементирования является трудно контролируемым, а потому эффективность и надежность проведения операции по закачке цементного раствора второй ступени и обеспечение надлежащего качества цементного камня являются весьма проблематичными.

Задачей изобретения является создание простого и дешевого способа, гарантирующего проведение операции по ступенчатому цементированию на высоком качественном уровне.

Указанная задача решается предлагаемым способом, включающим спуск обсадной колонны с устройством для ступенчатого цементирования, устанавливаемым выше продуктивного пласта, цементировочным клапаном с седлом и башмаком в нижней части, закачку цементного раствора первой ступени несколько выше упомянутого устройства, удаление излишнего цементного раствора прямой промывкой через упомянутое устройство и оставление на ОЗЦ, закачку цементного раствора второй ступени через упомянутое устройство с оставлением небольшого объема цементного раствора в стволе скважины, снижение давления после продавки цементного раствора, удаление его излишек через НКТ и оставление на ОЗЦ.

Новым является то, что устройство 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 до проектной глубины в ее полость спускают НКТ с глухим герметизирующим плунжером и перфорированным патрубком на конце и срезающей муфтой; закачку цементного раствора первой ступени производят через НКТ при закрытом межтрубном пространстве, затем НКТ опускают и срезающей муфтой разрушают полые заглушки, а герметизирующий плунжер одновременно сажают в седло над цементировочным клапаном; после удаления излишнего цементного раствора НКТ приподнимают с таким расчетом, чтобы перфорированный патрубок находился несколько ниже устройства для ступенчатого цементирования; закачку цементного раствора второй ступени производят также через НКТ при закрытом межтрубном пространстве.

На фиг. 1а изображена технологическая схема осуществления предлагаемого способа в момент окончания закачки цементного раствора первой ступени.

На фиг. 1б - то же самое в момент удаления излишек цементного раствора прямой промывкой через устройство для ступенчатого цементирования.

На фиг. 1в - то же самое в момент окончания закачки цементного раствора второй ступени.

На фиг. 2 - устройство для ступенчатого цементирования.

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 установлено устройство для ступенчатого цементирования, которое может состоять из одного или нескольких однотипных узлов. Каждый узел состоит из корпуса 5 (фиг. 2), 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. Количество однотипных узлов зависит от объема закачиваемого цементного раствора. Обсадную колонну спускают с таким расчетом, чтобы устройство для ступенчатого цементирования находилось выше кровли продуктивного пласта 12 (~150-200 м).

После спуска обсадной колонны в ее полость спускают колонну НКТ 13 с герметизирующим плунжером 14 (фиг. 1а) на конце. Над плунжером в трубе имеются перфорационные отверстия 15, а несколько выше установлена срезающая муфта 16. НКТ спускают с таким расчетом, чтобы герметизирующий плунжер 14 находился выше седла 4 на расстоянии 15-20 м, а срезающая муфта 16 - на расстоянии 7-10 м от устройства для ступенчатого цементирования.

Закачку цементного раствора первой ступени производят через НКТ при закрытом межтрубном пространстве (фиг. 1а) из расчета заполнения заколонного пространства на 40-50 м выше устройства для ступенчатого цементирования и оставления в НКТ 100-150 л цементного раствора. Затем НКТ опускают, при этом срезающая муфта 16 разрушает полые заглушки 9, а герметизирующий плунжер 14 садится в седло 4, что обеспечивает дополнительную герметизацию низа обсадной колонны. После этого прямой промывкой через НКТ и устройство для ступенчатого цементирования излишний цементный раствор удаляют на поверхность (фиг. 1б). Затем НКТ приподнимают из расчета, чтобы перфорационные отверстия 15 находились несколько ниже устройства для ступенчатого цементирования и оставляют скважину на ОЗЦ.

По окончании ОЗЦ осуществляют закачку цементного раствора второй ступени через колонну НКТ и устройство для ступенчатого цементирования при закрытом межтрубном пространстве до появления цементного раствора на устье скважины с оставлением в НКТ излишнего цементного раствора в объеме 100-150 л (фиг. 1в). Затем этот раствор вымывают обратной промывкой из скважины, извлекают колонну НКТ и оставляют скважину на ОЗЦ.

Предлагаемый способ исключает использование разделительной пробки, что упрощает и удешевляет процесс цементирования, а применение в технологической схеме разрушаемых полых заглушек и подпружиненного клапана в устройстве для ступенчатого цементирования повышает надежность и гарантирует высокое качество проведения операции по закачке цементного раствора второй ступени и цементного камня за обсадной колонной.

Использованная информация

1. Аналог. Рамазанов Г.С. и др. Устройство для комбинированного цементирования обсадных колонн. - М. : Недра, Нефтяное хозяйство, 1992, 4, с. 19-20, рис.1, 2.

2. Прототип. Патент РФ 2029066, МКИ6 Е 21 В 33/13, 1995.