Способ крепления скважин и устройство для его осуществления

Способ крепления скважин и устройство для его осуществления

Реферат

 

Изобретение относится к бурению скважин, в частности к способам крепления скважин и устройствам для их осуществления. Обеспечивает повышение качества крепления скважины путем повышения степени замещения цементным раствором бурового, особенно в кавернозной части ствола при разных режимах течения цементного раствора на всех этапах цементирования. Сущность изобретения: по данным профилеметрии определяют глубину расположения каверны. Спускают обсадную колонну с установленной на ней секцией с манжетой для перекрытия каверны. На обсадную колонну устанавливают устройство для цементирования. Оно дополнительно содержит одну или несколько секций с манжетами разной формы. Этим обеспечивают принудительную смену направления движения цементного раствора от стенки скважины к стенке обсадной колонны с охватом всего кольцевого пространства. Закачивают в обсадную колонну цементный раствор. Его продавливают в затрубное пространство продавочной жидкостью. Цементируют затрубное пространство. Устройство включает обсадную колонну и секцию с манжетой. Устройство дополнительно содержит одну или несколько секций с манжетами. Каждая секция расположена одна под другой. В секции одна манжета усечена в нижней своей части у обсадной колонны и диаметр ее равен диаметру ствола скважины. Другая манжета выполнена по диаметру меньше диаметра ствола скважины. Каждая манжета в секции закреплена на стальных пружинах. Их концы закреплены верхними и нижними кольцами при помощи штырей к обсадной колонне. Верхние концы пружин расположены в пазах верхних колец с возможностью перемещения на величину, обеспечивающую их раскрытие и касание стенки ствола скважины, в том числе и в каверне. 2 с.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к бурению скважин, в частности к способам крепления скважин и устройствам для их осуществления.

Известен способ крепления скважин, в котором для замещения бурового раствора цементным в кольцевом пространстве скважины применяют буферные жидкости и многократную прокачку цементных растворов, турбулизаторы, расхаживание колонны (1).

Однако данным способом полностью заполнить кольцевое пространство скважины цементным раствором не удается. Особенно малый объем вытеснения бурового раствора происходит из кавернозной части ствола скважины, все это снижает качество крепления скважины.

Известен способ крепления скважин, включающий спуск обсадной колонны в скважину, закачивание цементного раствора в обсадную колонну и продавливание его в затрубное пространство продавочной жидкостью с подъемом выше зоны поглощения, или с задавкой части его на поглощение с одновременной подачей в затрубное пространство новой порции цементного раствора, цементирование верхней части затрубного пространства до зоны поглощения (2).

Недостатком данного способа является то, что он не предназначен для заполнения каверн, чем не обеспечивается качественное цементирование скважины, а следовательно, крепление скважины.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ крепления скважин, который включает определение глубины расположения каверны по данным профилеметрии, спуск обсадной колонны с установкой на ней секций с манжетой для перекрытия каверны, закачку в обсадную колонну цементного раствора, продавливание его в затрубное пространство продавочной жидкостью и цементирование затрубного пространства (3).

Недостатком известного способа является то, что оно не дает полного замещения цементным раствором бурового по стволу скважины, что снижает качество крепления скважины.

Известен турбулизатор для заполнения каверн цементным раствором (4).

Основным элементом турбулизатора являются спиральные лопасти, которые предназначены для придания потоку цементного раствора вихреобразного движения с тем, чтобы замещать буровой раствор цементным в кольцевом пространстве скважины.

Однако при малых скоростях движения потока цементного раствора завихрение и замещение бурового раствора не происходит, что снижает качество цементирования скважины.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для крепления скважины, содержащее обсадную трубу с просверленными в шахматном порядке тремя-четырьмя отверстиями, внутри трубы установлен клапан, а вокруг отверстий - воронкообразная манжета из кожи или брезента 60-70 см с верхним диаметром, несколько превышающим диаметр скважины. Стальные полосы нижними концами приварены к кольцу, которое крепят к обсадной колонне (3).

Однако известное устройство предназначено для цементирования обсадной колонны и отсечения заколонного пространства от нецементируемой фильтровой части. Оно не дает полного замещения цементным раствором бурового по стволу скважины и не предназначено для каверн, что снижает качество крепления скважины.

Целью настоящего изобретения является повышение качества крепления скважины путем повышения степени замещения цементным раствором бурового, особенно в кавернозной части ствола при разных режимах течения цементного раствора на всех этапах цементирования.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе крепления скважин, включающем определение глубины расположения каверны по данным профилеметрии, спуск обсадной колонны с установкой на ней секции с манжетой для перекрытия каверны, закачку в обсадную колонну цементного раствора, продавливание его в затрубное пространство продавочной жидкостью и цементирование затрубного пространства, согласно изобретению на обсадную колонну устанавливают устройство для цементирования, дополнительно содержащее одну или несколько секций с манжетами, одну под другой по длине каверны, с манжетами разной формы для обеспечения принудительной смены направления движения цементного раствора от стенки скважины к стенке обсадной колонны с охватом всего кольцевого пространства.

Поставленная цель достигается тем, что известное устройство для крепления скважины, содержащее обсадную колонну и секцию с манжетой, согласно изобретению оно дополнительно содержит одну или несколько секций с манжетами, каждая секция расположена одна под другой, причем в одной секции одна манжета усечена в нижней своей части у обсадной колонны и диаметр ее равен диаметру ствола скважины, а в другой секции манжета выполнена по диаметру меньше диаметра ствола скважины, каждая манжета в секции закреплена на стальных пружинах, концы которых закреплены верхними и нижними кольцами при помощи штырей к обсадной колонне, причем верхние концы пружин располагаются в пазах верхних колец с возможностью перемещения на величину, обеспечивающую их раскрытие и касание стенки ствола скважины, в том числе и в каверне.

На фиг.1 представлено предлагаемое устройство для осуществления способа крепления скважины, на фиг.2 показано движение потока цементного раствора в устройстве, на фиг.3 - сечение 1-1 устройства на фиг.2.

Устройство (фиг. 1) состоит из секций 1 и 2, отличающихся друг от друга формой манжет 3,4. Манжета 3 в секции 1 усечена около обсадной колонны и диаметр ее равен диаметру ствола скважины, а манжета 4 в секции 2 имеет диаметр меньше диаметра ствола скважины.

Секции 1 и 2 устройства монтируют последовательно на обсадной колонне 5 посредством колец 6 и 7 при помощи штырей 8, 9. На кольца 6, 7 приваривают (либо располагают в пазах) стальные пружины 10, 11. К пружинам крепят манжеты 3, 4 и завихрители потока 12, 13. Верхние окончания пружин 10, 11 располагают в пазах колец 14, 15 с возможностью перемещения независимо друг от друга на величину А, достаточную для раскрытия и обеспечения касания стенки скважины при максимальной каверне в скважине. Кольца 14, 15 закрепляют на обсадной трубе штырями 8, 9. Манжеты 3, 4 крепят к стальным пружинам 10, 11 (например, заклепками).

Устройство монтируют на обсадной колонне, чтобы количество секций 1, 2 было не менее двух на протяжении всей каверны, причем чередуя их по форме манжет 3,4.

Манжеты 3,4 в секциях 1,2 крепят стальными пружинам 10,11, которые раскрываются независимо от конфигурации каверн и позволяют отводить манжету от стенки скважины при раскрывании.

Проводят профелеметрические исследования для определения глубины расположения каверн. Затем на обсадную колонну монтируют устройство, состоящее из двух или более секций 1,2 (не менее двух) с полным перекрытием всей каверны. Одна манжета 3 образует канал около обсадной колонны, другая манжета 4 образует канал около стенки ствола скважины.

Спускают обсадную колонну известными способами и ведут закачку буферной жидкости, цементного раствора и продавочной жидкости.

Стрелками на фиг.2 показано движение потока цементного раствора при цементировании. Поток цементного раствора независимо от характера движения (ламинарный, турбулентный) при наличии таких манжет последовательно проходит от стенки скважины к центру (стенки обсадной колонны), охватывая все кольцевое пространство.

Завихрители 12, 13 способствуют турбулизации потока при движении цементного раствора от стенки ствола скважины к центру.

Изменение движения потока от стенки скважины к центру позволяет проводить более полное вытеснение из кольцевого пространства буровой раствор цементным, этому способствуют завихрители 12, 13.

Использование предлагаемого изобретения позволит обеспечить качество крепления, исключить заколонные перетоки, повторное цементирование, образование грифонов в результате прорыва флюида на поверхность.

Источники информации: 1. Булатов А.И. и др., Теория и практика заканчивания скважин, Москва, Недра, 1998г., т.4, с.29-43.

2. А.С. 1657618, Е 21 В 33/14, опубликованное 23.06.1991г.

3. Башлык С. М. и др., Бурение скважин, Москва, Недра, 2-е издание, 1990г., с.407-408 - прототип.

4. Иогансен К.В., Спутник буровика, справочник, Москва, Недра, 3-е издание, 1990г., с.162.

Формула изобретения

1. Способ крепления скважин, включающий определение глубины расположения каверны по данным профилеметрии, спуск обсадной колонны с установленной на ней секцией с манжетой для перекрытия каверны, закачку в обсадную колонну цементного раствора, продавливание его в затрубное пространство продавочной жидкостью и цементирование. затрубного пространства, отличающийся тем, что на обсадную колонну устанавливают устройство для цементирования, дополнительно содержащее одну или несколько секций с манжетами разной формы для обеспечения принудительной смены направления движения цементного' раствора от стенки скважины к стенке обсадной колонны с охватом всего кольцевого пространства.

2. Устройство для крепления скважин, содержащее обсадную колонну и секцию с манжетой, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит одну или несколько секций с манжетами, каждая секция расположена одна под другой, причем в секции одна манжета усечена в нижней своей части у обсадной колонны и диаметр ее равен диаметру ствола скважины, а другая манжета выполнена по диаметру меньше диаметра ствола скважины, каждая манжета в секции закреплена на стальных пружинах, концы которых закреплены верхними и нижними кольцами при помощи штырей к обсадной колонне, причем верхние концы пружин расположены в пазах верхних колец с возможностью перемещения на величину, обеспечивающую их раскрытие и касание стенки ствола скважины, в том числе и в каверне.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3