Устройство для цементирования скважин

Устройство для цементирования скважин

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советснии

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) ДополнительнОе ic авт. сеид-ву 9 354116 . (22) Заявлено 301079 (21) 2834766/22-03 с присоединением заявки Но (23) Приоритет—

Опубликовано 3010.81. Бюллетень Н9 40 рцм g>з

E 21 В 33/12

Госуяаретвениый «оинтет

СССР оо делам изобретений н от«рытн,й (53) УДК 622.245.42 (088.8) Дата опубликования описания 30.1081 (72) Авторы изобретения

В. А. Прасолов, М. Н. Сафиуллин, A.Â. Колото, Н.Л.Щавелев, С.И.Алчина и В.Ф.Щипачев (71) Заявитель

Сибирсхий научно-исследовательский институт нефтяной промышленности (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ СКВИКИН

Изобретение относится к области бурения скважин, в частности к устройствам для их цементирования.

По основному авт.св. У 354116 известно устройство цля цементирования скважин, включающее цилиндрический корпус и расположенный на нем фильтр; причем корпус выполнен с отверстиями, в которые вставлены полые разрушаемые пальцы (1) .

Недостатком устройства является ненадежность его работы при действующих в скважинах перепадах давления между иэолируемыми пластами свыше

200 кгс/сФ (при нагнетании жидкостей в пласты и др). Этот недостаток обусловлен тем, что в условиях скважины вследствие малости кольцевого зазора на фильтре образуется уплотнение с неравномерной по длине плотностью.

Наивысшая плотность отмечается на небольшом (20-30 см) участке против верхнего конца проницаемой оболочки, т.е. со стороны подтока к фильтру цементного раствора. Причем размеры участка с наивысшей плотностью не зависят от длины фильтра.

Цель изобретения - повышение качества цементирования в скважинах .с повышенными перепадами давления между пластами эа счет обеспечения равномерной плотности цементного камня по длине устройства.

Поставленная цель достигается тем, что фильтр выполнен в виде усеченного конуса.

На чертеже изображено устройство, общий, вид.

Устройство для цементирования

1О скважин состоит из цилиндрического корпуса 1, конусообразного фильтра 2 и полых разрушаемых пальцев 3, перекрывающих отверстия 4 в стенке корпуса 1.

15 Устройство работает следующим образом.

Устройство, как составной элемент обсадной колонны, устанавливают выше или ниже изолируемого пласта. В

20 конце цементирования обсадной колонны продавочной пробкой разрушают пальцы

З..Внутри труб снижают давление до гидростатического, что приводит к возникновению перепада давления между столбом тампонажного раствора за колонной и более легкой продавочной жидкостью внутри колонны. Под действием перепада давления происходит филь трация воды из цементного раствора че30 рез фильтр 2 и отверстия 4 в колонну.

876957 обмотки корпуса на участке расположения направляющих проволокой в два ряда с фильтромиткалью между ними.

Экспериментально установлено, .что эффект выравнивания плотности обезЗ,воженного цементного раствора по длине конусного фильтра в кольцевом зазоре достигается при угле наклона профиля, равный или более 1

В таблице приведены рекомендуе-. мые для производства параметры фильтра с учетом ограничения по углу наклона профиля фильтра и величины кольцевых зазоров, между стенками скважин и обсадных труб.

Величйна кольцевого зазо ра, мм

Диаметры мм доло- обсад фильта ной тра в колон утолны щенной части тью. Таким образом, чем меньший слой уплотнения от фильтра, тем большей средней плотностью он обладает. Так например, согласно опытным данным, в уплотнении, полученном на фильтре под действием перепада давления.

20 кгс/см, средняя плотность слоя толщиной 15 мм выше средней прочности слоя толщиной 25 мм на 20%.

Упругость цементного камня влияет на его способность деформироваться и образовывать каналы на контактах с обсадной колониой и стенками скважины при расклинивающем действии жидкости. Поскольку упругость и прочность камня связаны линейной зависимостью (а прочность при уменьшении зазора растет), то и упругие свойства камня в уменьшенном зазоре на фильтре будут выше. Несложные расчеты показы- 40 вают, что деформация цементного камня в слое толщиной 15 мм от фильтра при одинаковом внешнем нагружении меньше деформации слоя толщиной 25 мм на 50%.

Проницаемость обратно цропорцио- 45 нальна плоТности, а также толщине слой цементного камня. Если проницаемость слоя толщиной 25 мм — 4 мд, то проницаемость слоя толщиной 15 мм от фильтра составит 5 мд, т.е. Уве- щ личится на 25%. Однако, хотя с уменьшением зазора происходит некоторое увеличение проницаемости, это не может быть причиной существенного проникновения флюидов через "пакерное" 5 уплотнение, так,как абсолютная вели.чина проницаемости цементного камня достаточно мала.

Таким образом, по всей длине филь. тра образуется равномерное и прочное цементное уплотнение. 60 . Конусный фильтр может быть изготовлен, например, путем укладки вдоль корпуса (по образующим цилиндра) специальных направляющих реек, толщина которых возрастает сверху вниз, и

190 146 172

214 168 195

295 245 275

22 750

23 750

25 800

214

3 295

146 195

219 275

34 1000

38 1200

35 1200

32 1200

394 .324 370

426 465

490 формула изобретения

Благодаря конусности обеспечивается переменная величина зазора между поверхностью фильтра и стенкой скважины: наименьшая у нижнего конца фильтра и наибольшая у верхнего. По этой причине кольцевое пространство перекрывается цементным уплотнением последовательно снизу вверх.

Экспериментально установлено, что на фильтре в результате обезвоживания цементного раствора формируется цементное уплотнение с переменным по высоте остаточным водоцементным фактором. Причем кривая значений степени обезвоживания (степень обезвоживания обратно пропорциональна остаточному водо-цементному фактору) по высоте уплотнения имеет вид гиперболы с максимумом на фильтре. С другой стороны известно,что из цементного уплотнения с большей степенью обезвоживания формируется цементный камень с большей прочносОбласть применения устройства— скважины, в которых при эксплуатации ожидается перепад давления между пластами 200-300 кгс/см .

Использование предлагаемого устройства на производстве позволит повысить надежность крепления скважин, а также сократить трудовые затраты на вызов притока нефти и обработку продуктивного пласта. В связи с этим годовой экономический эффект составит не менее 760 тыс.руб. устройство для цементирования скважин по авт.св. 9 335544111166, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества цементирования в скважинах с повышенными перепадами давления между пластами за счет обеспечения равномерной плот-ности цементного камня по длине уст» ройства, фильтр последнего выполнен в виде усеченного конуса.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 354116, кл. E 21 В 33/12, 1968.

87б957

Составитель В.Гришанов

Редактор Е.Лушникова Техред М.Гопника Корректор Г.Огар ч»

Заказ 9543/44 . Тираж 630 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðoä, ул.Проектная,4