Спосіб установки цементних мостів

Изобретение относится к горной и нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при проведении изоляционных работ. Известен способ установки цементных мостов, включающий спуск заливочной колонны до подошвы моста, закачивание расчетного количества цементного раствора, его продавку в заколонное пространство и смывку лишних порций цементного раствора прокачкой промывочной жидкости [Ашрафьян М.О. Современное состояние технологии установки цементных мостов в условиях возникновения осложнений. Серия "Техника и технология бурения скважин", вып. 12, М., ВНИИОЭНГ, 1988, с. 5-7]. Данный способ не обеспечивает качественной установки цементных мостов и нередко приводит к прихвату заливочных тр уб цементным раствором. Наиболее близким к предлагаемому является способ установки цементных мостов, включающий спуск заливочной колонны до подошвы моста, промывку скважины, закачивание расчетного количества цементного раствора, его продавку в заколонное пространство, подъем заливочной колонны до кровли моста, смывку лишних порций цементного раствора прокачкой промывочной жидкости и подъем заливочной колонны в безопасную зону [Патент СССР №1836542, кл. Е21 В 33/13, 1991]. При применении данного способа снижается вероятность прихвата заливочной колонны цементным раствором. Однако при его использовании часты случаи низкого качества, а во многих случаях мосты не удается установить совсем, особенно при большой разнице удельных весов цементного раствора и скважинной жидкостью. Объясняется это следующим. В подавляющем большинстве цементные мосты приходится ставить на значительном удалении от забоя скважины. В соответствии с законом замещения жидкостей меньшего удельного веса жидкостями большего удельного веса при нахождении последних выше происходит их переток. Удельный вес цементного раствора составляет 1,8-1,86 г/см 3 и значительно превышает удельный вес промывочных и скважинных жидкостей: 1,11,5 г/см 3. Таким образом, есть физическая основа для замещения жидкости, находящейся ниже интервала установки цементного моста и образующей своеобразный "карман", цементным раствором, находящимся выше "кармана". А если есть достаточное время для опускания цементного раствора вниз (это время от окончания закачки цементного раствора до начала его схватывания), то процесс замещения жидкостей разного удельного веса произойдет полностью. А время это в подавляющем количестве случаев всегда есть, и зависит оно от следующи х моментов. Чтобы обеспечить безаварийность процесса установки цементных мостов, параметры цементного раствора выбирают так, чтобы был запас времени между окончанием закачивания цементного раствора в скважину и началом схватывания его не меньше, как 0,5-1,0 часа. Такого времени достаточно для замещения скважинной или промывочной жидкости, находящейся в "кармане", цементным раствором, закаченном в интервал установки цементного моста (т.е. вы ше). Учитывая, что ствол скважины всегда имеет какой-то уклон, пусть не градусы, а минуты, то замещение этих жидкостей происходит следующим образом. Цементный раствор, как более тяжелая жидкость, опускается вниз по лежачей стенке скважины. Промывочная или скважинная жидкость, как более легкая, поднимается по верхней стенке скважины на место опустившегося вниз цементного раствора. При таком механизме замещения если времени достаточно, то цементный раствор успевает полностью опуститься вниз. В результате моста на месте установки нет совсем. Если времени недостаточно, то вниз только часть цементного раствора, успевает опуститься. В итоге цементный мост некачественный. В нем есть каналы для перетока и мост негерметичный и низкой прочности. Задачей настоящего изобретения является предотвращение замещения цементного раствора скважинной или промывочной жидкостью, находящейся под ним путем установки герметичной перегородки между ними. Эта задача достигается тем, что в известном способе установки цементных мостов, включающем спуск заливочной колонны до подошвы моста, промывку скважины, закачивание расчетного количества цементного раствора, его продавку в эаколонное пространство, подъем заливочной колонны до кровли моста, смывку лишних порций цементного раствора прокачкой промывочной жидкости и подъем заливочной колонны в безопасное место, в подошве цементного моста устанавливают герметичную перегородку ствола скважины, после чего над перегородкой закачивают цементный раствор с разделением его от скважинной и промывочной жидкостей, при этом удельный вес цементного раствора должен превышать удельный вес промывочной жидкости не менее, чем на 0,05 г/см 3. Новым является и также то, что разделение цементного раствора и жидкостей производят разделительными пробками, например, шаровыми. Применение такого способа позволяет предотвратить замещение цементного раствора жидкостями, находящимися в скважине, как ниже его так и выше. В результате, мост получается высокого качества и сокращается число бракованных операций из-за неустановки мостов. Способ поясняется схемой установки цементных мостов в момент смывки лишних порций цементного раствора при трех вариантах установки изолирующей перегородки, где на фиг. 1 показан вариант установки перегородки из вязкоупругого разделителя; на фиг. 2 - то же, перегородка из материала, доставленного в интервал установки внутри специального устройства на кабеле или заливочной колонне труб; на фиг. 3 - то же, перегородка из разделительной пробки, например, шаровой. На схеме приведена скважина 1, в которую спущена заливочная колонна 2. В подошве 3 цементного моста установлена изолирующая перегородка 4, которая герметично отделяет цементный мост 5 от нижней части ствола скважины 1. Нижний конец заливочной колонны 2 поднят до кровли 6 цементного моста 5. От подошвы 3 и до кровли 6 цементного моста 5 над перегородкой 4 залит цементный раствор 7 на высоту "h". Ниже перегородки 4 скважина 1 заполнена скважинной жидкостью 8. Выше цементного раствора 7 в скважине 1 находится промывочная жидкость 9. На схеме показан момент смывки лишних порций цементного раствора путем проведения обратной промывки скважины 1. Установку цементного моста по предлагаемому способу производят следующим образом. Для установки цементного моста в скважину 1 спускают заливочную колонну 2. Устье скважины обвязывают так, чтобы можно было быстро перейти с прямой промывки на обратную. После промывки скважины 1 в заливочную колонну 2 закачивают заданное количество вязкоупругого разделителя (ВУР) для образования герметичной перегородки 4 (см. фиг. 1) на уровне от подошвы 4 цементного моста 5 и ниже. После выдавливания ВУРа в заданный интервал заливочную колонну 2 поднимают до подошвы 3 и закачивают расчетное количество цементного раствора 7 и продавливают его промывочной жидкостью 9. После продавки цементного раствора 7 в заколонное пространство заливочную колонну 2 поднимают до кровли 6 цементного моста 5 и производят смывку лишних порций цементного раствора прокачкой промывочной жидкости 9. Промывку делают до конца схватывания цементного раствора 7, после чего производят подъем заливочной колонны 2 в безопасную зону, определяемую те хнологией работ в данных условиях. Это может быть 20-30 м выше кровли 6 моста, 100-120 м выше или полный подъем заливочной колонны 2. Так как закачиваемый в заливочную колонну 2 цементный раствор 5 надежно разделяется от находящихся выше и ниже его жидкостей разделительными пробками, например, шаровыми (на схеме эти пробки не показаны), то исключается смешивание названных жидкостей и ухудшение качества цементного раствора в момент его закачки. Кроме этого, при этом исключается и опускание вниз цементного раствора. Все это дает возможность доставить цементный раствор 7 до интервала установки моста 5 в том качестве, какое было в момент его приготовления на поверхности. Наличие установленной герметичной перегородки 4 на уровне подошвы 3 цементного моста 5 предотвращает контакт со скважинной жидкостью 8, находящейся ниже перегородки 4. Это предотвращает оседание цементного раствора 4. А так как удельный вес цементного раствора 7 значительно больше удельного веса промывочной жидкости 9, находятся над ним, то исключается их взаимное замещение. Поэтому качество цементного раствора 7 остается высоким. В результате цементный мост 5 получается качественным. Пример. Цементный мост устанавливается на Бугреватовской площади в эксплуатационной колонне Æ146 мм. Интервал установки моста: 3700-3670 м при глубине башмака обсадной колонны 3800 м. Заливочная колонна диаметром 73 мм. Ее нижняя часть в интервале установки цементного моста оснащена центраторами. Скважина заполнена промывочной жидкостью удельного веса 1,15 г/см 3. Производится цементирование портландцементом: удельный вес цементного раствора 1,83 г/см 3, начало схва тывания 2 часа 30 минут, конец схватывания - 3 часа 5 минут. Решено герметизирующую перегородку установить из ВУРа, в качестве которого применяют водный раствор полиакриламида, гексареэорциновой смолы и формалина. Установка моста производится с применением устройства для контролируемого забойного цементирования (УКЗЦ) и шаровых разделительных пробок - сферических разделителей среды Æ68 мм. Для установки моста производят спуск заливочной колонны на глубину 3720 м - на 20 м ниже глубины подошвы моста. Производят промывку скважины в течение одного цикла. После этого в заливочную колонну закачивают 300 л ВУРа и поверх его ставят шаровую пробку. Все это продавливают продавочной жидкостью в количестве 11,5 м. В этот момент получили гидравлический сигнал - резкий скачок давления до 70 кгс/см 2, что свидетельствовало о захождении шаровой пробки в УКЗЦ. После этого заливочную колонну приподняли на 20 м, так чтобы нижний конец ее был на глубине 3700 м. Прямой промывкой скважину промыли в течение цикла и скважину оставили в покое на 1 час для набора прочности ВУРа. После этого скважину опрессовали давлением в 60 кгс/см 2. Установленная перегородка оказалась герметичной. Приступили к установке цементного моста, для чего в заливочную колонну закачали 0,5 м 3 цементного раствора. Перед и после цементного раствора в заливочную колонну установили шаровые пробки. Все это продавили в заколонное пространство, закачав продавочной жидкости в количестве 10,9 м 3. Нижняя пробка вышла из УКЗЦ при давлении 70 кгс/см 2. После этого прокачали еще 0,5 м 3 продавочной жидкости. В это время давление начало расти до 50 кгс/см 2. Процесс продавки прекратили и заливочную колонну приподняли на 30 м, так чтобы ее нижний конец был на глубине кровли моста, т.е. 3670 м. Обратной промывкой произвели смывку лишних порций цементного раствора, поднявшихся в заколонное пространство выше кровли цементного моста. Во время обратной промывки производят непрерывное расхаживание заливочной колонны в устьевом герметизаторе. Определим время обратного прокачивания промывочной жидкости и ее расхаживания заливочной колонны. До начала обратной промывки с момента затворения цементного раствора прошло 76 минут. Это время не меньше известного требования безаварийного цементирования (75% времени начала схватывания цементного раствора), т.е. удовлетворяет нормальному проведению цементирования. До конца схватывания осталось 3 ч 5 мин - 1 ч 16 мин = 1 час 49 мин. Фактически время обратной промывки составило 58 мин. После этого заливочную колонну подняли в безопасную зону - на 25 м выше кровли цементного моста и скважину оставили на ОЗЦ на 24 ч. После ОЗЦ заливочную колонну допустили до цементного моста для его нащупывания. Произведена проверка его герметичности понижением уровня на 1000 м. Мост определен как качественный и его кровля находилась на глубине 3671 м. Предлагаемый способ обеспечивает высокое качество изоляционных работ за счет предотвращения его проседания и смешения с промывочной жидкостью. Снижается количество брака в работе - случаи отсутствия цементных мостов. Все это снижает расходы на проведение изоляционных работ и время на их осуществление. Технология установки моста проста и не требует переподготовки персонала.