способ установки цементного моста в скважине

Формула изобретения

Способ установки цементного моста в скважине, включающий спуск в скважину башмака на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) до нижней границы цементного моста, закачивание через колонну НКТ цементного раствора и продавливание его продавочной жидкостью, подъем башмака с колонной НКТ до верхней границы цементного моста, промывку излишков цементного раствора и подъем башмака на безопасное расстояние от верхней границы цементного моста, отличающийся тем, что перед спуском в скважину между колонной НКТ и башмаком устанавливают патрубок с радиальными отверстиями, выше которых патрубок оснащен кольцевой проточкой с кольцевым сужением, а ниже - посадачным седлом меньшего внутреннего диаметра, чем внутренний диаметр кольцевого сужения, причем между цементным раствором и продавочной жидкостью устанавливают продавочную пробку с фиксирующей головкой, которая фиксируется в кольцевой проточке кольцевого сужения после закачки цементного раствора в затрубное пространство, и поднимают патрубок на колонне НКТ до верхней границы цементного моста, далее в колонне НКТ создают избыточное давление, достаточное для продавки продавочной пробки через кольцевое сужение и фиксации ее в посадочном седле с открытием радиальных каналов патрубка, через которые вымывают излишки цементного раствора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам установки цементных мостов в скважине.

Известен способ установки цементного моста в скважине, реализуемый при использовании устройства по (а.с. № 1539306, МПК Е21В 33/13, опубл. 30.01.90 г.). Для установки цементного моста в скважине, согласно описанию авторского свидетельства, предусмотрена закачка буферной жидкости плотностью 1300-1600 кг/м³, посадка нижней разделительной пробки 7 на нижнее посадочное седло 5, посадка верхней разделительной пробки 8 на посадочное седло 6 и подъем заливочной колонны над цементным мостом (описание а.с. № 1539306, колонка 4, абзац сверху).

Недостатками известного способа являются высокая плотность буферной жидкости 1300-1600 кг/м³, что потребует применения специальных дорогостоящих неорганических солей (бромида кальция и др.), сложность оборудования, используемого для осуществления способа, и обусловленная этим дороговизна и малая надежность способа, потому что в устройстве не предусмотрен способ двухсторонней фиксации обеих пробок, а также применение жидкостей высокой плотности, к которым предъявляются определенные требования и незначительная разница в удельных весах. В момент когда вахта КРС открывает устье, устанавливает гидроротор для подъема НКТ, происходит свободное перемещение моста (система стремится к равновесию), вследствие чего происходит смешивание жидкости с цементным раствором при подъеме заливочной колонны до верхней границы цементного моста по всей его высоте, все это приводит к увеличению водоцементного отношения и изменению основных параметров цементного раствора. В результате затвердевший цементный камень имеет низкую прочность.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ установки цементного моста в скважине (В.А.Блажевич и др. Справочник мастера по капитальному ремонту скважин. М: «НЕДРА» 1985 г., с.165), включающий спуск башмака на колонне НКТ до нижней границы цементного моста, закачивание через колонну НКТ цементного раствора и продавливание его продавочной жидкостью, подъем башмака с колонной НКТ до верхней границы цементного моста.

Недостатком известного способа является то, что для осуществления данного способа предъявляются определенные требования как к скважинной, так и к продавочной жидкости, а также к цементному раствору, и незначительная разница в удельных весах. В момент когда вахта КРС открывает устье, устанавливает гидроротор для подъема НКТ, происходит свободное перемещение моста (система стремится к равновесию), потому что в устройстве не предусмотрен способ перекрытия трубного пространства и при подъеме НКТ до верхней границы цементного моста происходит разбавление цементного раствора как продавочной, так и скважинной жидкостью по всей его высоте, все это приводит к увеличению водоцементного отношения и ухудшению основных параметров цементного раствора. Таким образом, известный способ имеет низкую эффективность, связанную с низкой прочностью цементного камня.

Технической задачей изобретения является увеличение эффективности установки цементного моста в скважине путем исключения разбавления цементного раствора за счет герметичного перекрытия трубного пространства в колонне НКТ при подъеме патрубка до верхней границы цементного моста.

Задача решается способом установки цементного моста в скважине, включающим спуск в скважину башмака на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) до нижней границы цементного моста, закачивание через колонну НКТ цементного раствора и продавливание его продавочной жидкостью, подъем башмака с колонной НКТ до верхней границы цементного моста, промывку излишков цементного раствора и подъем башмака на безопасное расстояние от верхней границы цементного моста.

Новым является то, что перед спуском в скважину между колонной НКТ и башмаком устанавливают патрубок с радиальными каналами, выше которых патрубок оснащен кольцевой проточкой с кольцевым сужением, а ниже - посадочным седлом меньшего внутреннего диаметра, чем внутренний диаметр кольцевого сужения, причем между цементным раствором и продавочной жидкостью устанавливают продавочную пробку с фиксирующей головкой, которая фиксируется в кольцевой проточке кольцевого сужения после закачки цементного раствора в затрубное пространство и подъема патрубка на колонне НКТ до верхней границы цементного моста, далее в колонне НКТ создают избыточное давление, достаточное для продавки продавочной пробки через кольцевое сужение и фиксации ее в посадочном седле с открытием радиальных каналов патрубка, через которые вымывают излишки цементного раствора.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в сохранении основных параметров цементного раствора путем исключения разбавления цементного раствора за счет герметичного перекрытия трубного пространства в колонне НКТ при подъеме патрубка до верхней границы цементного моста.

На фиг.1 и 2 продемонстрирована последовательность реализации способа. Перед спуском в скважину 1 (фиг.1) между колонной НКТ 2 и башмаком 3 устанавливают патрубок 4 с радиальными каналами 5, выше которых патрубок 4 оснащен кольцевой проточкой 6 с кольцевым сужением 7, а ниже - посадочным седлом 8 меньшего внутреннего диаметра, чем внутренний диаметр кольцевого сужения 7. После этого спускают патрубок 4 и башмак 3 на колонне НКТ 2 до нижней границы 9 цементного моста 10. Устье скважины оборудуют герметизирующим устройством, позволяющим производить спуск и подъем НКТ (на фиг.1 и 2 не показано). В НКТ 2 закачивают цементный раствор, устанавливают продавочную пробку 11 с фиксирующей головкой 12 с последующим доведением продавочной пробки 11 с фиксирующей головкой 12 до кольцевого сужения 7, при этом фиксирующая головка 12 перекрывает кольцевое сужение 7, о чем свидетельствует рост давления закачивания на 1,0-2,0 МПа от первоначального. Факт повышения давления свидетельствует, что весь цементный раствор вышел в затрубное пространство, а продавочная жидкость осталась в НКТ. Давление продолжает повышаться, и под воздействием избыточного давления в 4-5 МПа фиксирующая головка 12 продавочной пробки 11 проходит через кольцевое сужение 7, герметизируя трубное пространство от затрубного. Закачивание продавочной жидкости прекращают, при этом фиксирующая головка 12 фиксируется в кольцевой проточке 6 кольцевого сужения 7, герметизируя затрубное пространство от трубного, герметичность которого проверяют снижением давления до гидростатического и отсутствием перелива продавочной жидкости более объема сжатия колонны НКТ. Лишь после этого поднимают патрубок 4 на колонне НКТ 2 до верхней границы 13 (фиг.2) цементного моста 10, благодаря герметичному перекрытию трубного пространства в колонне НКТ, разбавления цементного раствора скважинной жидкостью не происходит. Далее вновь повышают давление прокачивания до 7 МПа и более, приводящее к перемещению продавочной пробки 11 (фиг.2) через кольцевое сужение 7, фиксация ее в посадочном седле 8 сопровождается открытием радиальных каналов 5 патрубка 4, через которые вымывают излишки цементного раствора.

Пример практического применения

Нефтедобывающая скважина с текущим забоем 1700 м обсажена эксплуатационной колонной с условным диаметром 146 мм, которая перфорирована в интервале 1580-1595 м. Скважину заглушили. Перед спуском в скважину 1 (фиг.1) между колонной НКТ 2 и башмаком 3 установили патрубок 4 с радиальными каналами 5, выше которых патрубок 4 оснащен кольцевой проточкой 6 с кольцевым сужением 7, внутренний диаметр кольцевой проточки 62 мм, а внутренний диаметр посадочного седла 8 составляет 20 мм. После этого в скважину спускают патрубок 4 и башмак 3 на колонне НКТ 2 до нижней границы 9 цементного моста 10. При этом устье скважины оборудуют герметизирующим устройством ПВ4-С (разработка СевКавНИПИгаз), позволяющим производить спуск и подъем НКТ (на фиг.1 и 2 не показано). После этого в НКТ закачали 1,0 м ³ цементного раствора, установили продавочную пробку 11 с фиксирующей головкой 12, наружным диаметром фиксирующей головки 58 мм, с последующим закачиванием продавочной жидкости для доведения продавочной пробки 11 с фиксирующей головкой 12 до кольцевого сужения 7, внутренний диаметр кольцевого сужения 55 мм, при этом фиксирующая головка 12 перекрывает кольцевое сужение 7, о чем свидетельствует рост давления закачивания на 1,0-2,0 МПа от первоначального. Факт повышения давления свидетельствует, что весь цементный раствор вышел в затрубное пространство, а продавочная жидкость осталась в НКТ. При этом давление продолжает повышаться, и под воздействием избыточного давления в 4,0-5,0 МПа фиксирующая головка 12 проходит через кольцевое сужение 7, герметизируя трубное пространство от затрубного. Далее закачивание продавочной жидкости прекратили, при этом фиксирующая головка 12 фиксируется в кольцевой проточке 6 кольцевого сужения 7, герметизируя затрубное пространство от трубного, герметичность которого проверили снижением давления до гидростатического и отсутствием перелива из НКТ 2 продавочной жидкости более объема сжатия. Лишь после этого подняли патрубок 4 с герметично перекрытым трубным пространством в колонне НКТ 2 до верхней границы 13 (фиг.2) цементного моста, т.е. на глубину 1400 м, благодаря этому разбавление цементного раствора скважинной жидкостью не происходит. Вновь повысили давление прокачивания до 7 МПа и более, приводящее к перемещению продавочной пробки 11 через кольцевое сужение 7, фиксация ее в посадочном седле 8 сопровождается открытием радиальных каналов 5 патрубка 4. Закачивание продавочной жидкости прекратили и произвели промывку излишков цементного раствора через радиальные каналы 5 до чистой воды. Приподняли патрубок 4 на колонне НКТ 2 на безопасное расстояние, т.е. на глубину 1200 м с доливом скважины. Скважину закрыли на время затвердения цементного раствора. При испытании на герметичность под давлением 15,0 МПа и при снижении уровня посредством свабирования эксплуатационная колонна показала полную герметичность.

Таким образом, сохраняются основные параметры цементного раствора путем исключения разбавления цементного раствора за счет герметичного перекрытия трубного пространства в колонне НКТ при подъеме патрубка до верхней границы цементного моста.