УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ ОБСАДНОЙ КОЛОННЫ В СКВАЖИНЕ

Предложение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности, к технологии цементирования обсадных колонн в нефтяных и газовых скважинах.
Известно устройство для цементирования обсадной колонны, выполненное в виде подпружиненного обратного клапана тарельчатого типа, установленное на нижнем конце обсадной колонны, спускаемой в скважину (патент RU №2086752, МПК 6 Е 21 В 33/14, опубл. в 1997 г.).
Недостатки устройства:
- необходимость долива скважины во время спуска обсадной колонны;
- при средних и высоких скоростях спуска обсадной колоны возможен гидроразрыв пластов;
- необходимость создания противодавления на устье скважины при промывке и закачке тампонажного раствора;
- отсутствует возможность изготовления всех деталей клапана из разбуриваемых материалов, что может усложнить дальнейшее углубление скважины.
Наиболее близким по технической сущности является устройство для цементирования обсадной колонны в скважине (патент на полезную модель RU №42855, МПК 7 Е 21 В 33/14, опубл. в бюл. №35 от 20.12.2004 г.), включающее «стоп-кольцо» в виде заглушенного снизу патрубка с продольными и радиальными каналами с кольцевым уступом и конусной поверхностью внизу, телескопически к которому в нижней муфте установлено опорное кольцо, снабженное срезными элементами, свободные концы которых выходят в продольные пазы патрубка, и имеют в нижнем торце конусную расточку, адекватную конусной поверхности патрубка, при этом сверху на внутренней поверхности патрубка выполнена кольцевая выборка, а колонна промывочных труб оснащена жесткими центраторами и на конце снабжена ниппелем, имеющим кольцевой упор и наружную кольцевую проточку с кольцевой выборкой, в которой установлено стопорное разрезное кольцо, причем наружная цилиндрическая проточка ниппеля равна внутреннему диаметру патрубка, при этом в рабочем положении уступ ниппеля взаимодействует с верхним торцом патрубка, а кольцевая выборка патрубка - со стопорным разрезным кольцом ниппеля.
Недостатками данной конструкции устройства являются:
во-первых, высокая вероятность заклинивания патрубка в опорном кольце, что ведет к потере герметичности устройства, и, как следствие, к обратному выходу тампонажного раствора из заколонного пространства скважины в обсадную колонну;
во-вторых, невозможность опрессовки колонны промывочных труб после спуска устройства в скважину непосредственно перед цементированием.
Задачей полезной модели является разработка конструкции устройства, позволяющего после спуска устройства в скважину перед цементированием спрессовать колонну промывочных труб на требуемое давление, и также гарантированно исключить поступления закаченного в заколонное пространство скважины тампонажного раствора обратно в обсадную колонну.
Указанная задача решается предлагаемым устройством для цементирования обсадной колонны в скважине, включающим колонну промывочных труб с ниппелем на конце, имеющим кольцевую выборку, в которой установлено стопорное разрезное кольцо, заглушенный патрубок с кольцевой проточкой и кольцевым выступом внизу, причем кольцевая проточка выполнена с возможностью взаимодействия со стопорным разрезным кольцом.
Новым является то, что снизу обсадная колонна оснащена обратными клапанами, а патрубок вставлен в ниппель с возможностью ограниченного кольцевым выступом перемещения вверх до взаимодействия его кольцевой проточки со стопорным разрезным кольцом, при этом ниппель оснащен радиальными каналами, выполненными с возможностью герметичного перекрытия патрубком при его перемещении вверх.
На фигуре изображено предлагаемое устройство в продольном разрезе, спущенное в скважину.
Устройство для цементирования обсадной колонны 1 в скважине включает колонну промывочных труб 2 с ниппелем 3 на конце, имеющим кольцевую выборку 4, в которой установлено стопорное разрезное кольцо 5. Внутри ниппеля 3 телескопически установлен заглушенный патрубок 6 с кольцевой проточкой 7 и кольцевым выступом 8 внизу.
Патрубок 6, вставленный телескопически в ниппель 3, имеет возможность ограниченного кольцевым выступом 8 перемещения вверх до взаимодействия кольцевой проточки 7 заглушенного патрубка 6 со стопорным разрезным кольцом 5 ниппеля 3.
Снизу обсадная колонна 1 оснащена верхним 9 и нижним 10 обратными клапанами, установленными друг под другом соответственно в верхней 11 и нижней 12 муфтах. Ниппель 3 оснащен радиальными каналами 13, выполненными с возможностью их герметичного перекрытия патрубком 6 при его перемещении вверх.
Верхняя 11 и нижняя 12 муфты соединены между собой посредством переходника 14. На нижнем конце нижней муфты 12 установлена башмачная труба 15, имеющая сквозные отверстия 16.
Устройство работает следующим образом.
После подготовительных работ на скважине в нее на проектную глубину спускают обсадную колонну 1, оснащенную снизу вышеописанной компоновкой (см. фиг.1).
Затем во внутрь обсадной колонны 1 спускают колонну промывочных труб 2 с ниппелем 3 на конце и телескопически установленным в ниппеле 3 заглушенным патрубком 6, при этом находящаяся внутри обсадной колонны 1 скважинная жидкость свободно перетекает внутрь промывочных труб 2 сквозь радиальные каналы 13 ниппеля 3.
Далее делают подгонку длины колонны промывочных труб 2 посредством подгоночного патрубка (на фиг. не показано) с учетом возможности ее обвязки с заливочным агрегатом (на фиг. не показано) при ограниченном осевом перемещении патрубка 6 относительно ниппеля 3 промывочных труб 2 и дальнейшей посадки колонны промывочных труб 6 на верхний обратный клапан 9.
Далее доспускают колонну промывочных труб 2 до взаимодействия кольцевого выступа 8 патрубка 6 с муфтой 11 верхнего обратного клапана 9. После чего производят разгрузку колонны промывочных труб 2 на муфту 11 верхнего обратного клапана 9, в следствии этого патрубок 6 перемещается вверх внутри ниппеля 3 герметично, перекрывая радиальные каналы 13 ниппеля 3, при этом стопорное разрезное кольцо 5 ниппеля 3 фиксируется в оказавшейся напротив него кольцевой проточке 7 патрубка 6.
Производят опрессовку колонны промывочных труб 2 на предполагаемое максимальное давление, возникающее при продавке цементного раствора в заколонное пространство 18 скважины.
Далее промывочные трубы 2 приподнимают на 1-2 метра и вновь создают избыточное давление в колонне промывочных труб 2. В результате чего патрубок 6 опускается вниз относительно ниппеля 3, при этом открываются его радиальные каналы 13, а стопорное кольцо 5 возвращается в исходное положение (см. фиг.1).
На устье скважины герметизируют межколонное пространство 17.
Далее подачей тампонажного раствора с устья скважины в промывочные трубы 2 сквозь радиальные каналы 13 ниппеля 3 и заколонное пространство 18 скважины вызывают циркуляцию тампонажного раствора, после выхода которого на устье направляют его в осреднительную емкость и заливочным агрегатом осуществляют циркуляцию, постоянно контролируя плотность тампонажного раствора на входе и
выходе из скважины, при этом некондиционные пачки тампонажного раствора выбрасываются в амбар.
После стабилизации тампонажного раствора по плотности циркуляцию прекращают. Далее в промывочные трубы 2 закачивают расчетный объем продавочной жидкости, оставив примерно 100 л тампонажного раствора в промывочных трубах 2 и производят продавку цементного раствора из промывочных труб 2 через обсадную колонну 1, сквозь верхний 9 и нижний 10 обратные клапаны и далее через сквозные отверстия 16 башмачной трубы 15 в заколонное пространство 18.
Обратной промывкой (подачей промывочной жидкости в межколонное пространство 17 скважины) вымывают остатки тампонажного раствора из промывочных труб 2 и межколонного пространства 17 скважины.
Далее промывочные трубы 2 с ниппелем 3 и телескопически установленным в него патрубком 6 поднимают на поверхность, а скважину оставляют на ОЗЦ (ожидание затвердевания цемента).
Предлагаемое устройство позволяет после спуска устройства в скважину перед цементированием обсадной колонны спрессовать колонну промывочных труб на требуемое давление, кроме того оно гарантированно исключает поступление закаченного в заколонное пространство скважины тампонажного раствора обратно в обсадную колонну благодаря установке друг под другом двух обратных клапанов.