Спосіб кріплення свердловини обсадною колоною

Способ крепления скважины обсадной колонной, спущенной секциями, включающий спуск обсадной колонны секциями, цементирование их и подвеску в скважине, а верхней секции - в колонной головке противыбросового оборудования, отличающийся тем, что после окончания крепления 28407 го" пространства. В момент разгрузки, особенно при наличии незацементированной части заколонного пространства вверху может быть потеря герметичности резьбовых соединений обсадной колонны от ее изгиба, а иногда даже смятие труб. Большим недостатком данного способа является и то, что натяжение нижней и верхней частей секции производится с одинаковым усилием. Это не отвечает условиям работы этих частей верхней секции в процессе эксплуатации скважины. Температурный перепад для узла стыковки и приустьевой части разный. Поэтому должно быть и различное усилие натяжения этих частей. Натяжение узла стыковки с нерациональным усилием приводит к появлению знакопеременных нагрузок в этой части колонны и последующему разрушению цементного кольца за обсадной колонной. Таким образом, недостатком известного способа является изгиб обсадной колонны при температурных воздействиях и вызванные этим потери герметичности заколонного пространства. Задачей настоящего изобретения является предотвращение изгиба обсадной колонны при температурных воздействиях на обсадную колонну в процессе эксплуатации скважины. Эта задача, достигается тем, что в известном способе крепления скважины обсадной колонной, включающем спуск обсадной колонны секциями, цементирование обсадной колонны и подвеску ее верхней секции в противовыбросовом оборудовании, установленном на предыдущей обсадной колонне, после крепления скважины нижней секцией обсадной колонны демонтируют противовыбросовое оборудование и устанавливают колонную головку для подвески верхней секции обсадной колонны, которую после ее спуска и цементирования натягивают из расчета температурных условий узла стыковки секций обсадной колонны, при этом подвеску верхней части верхней секции обсадной колонны осуществляют в период после начала схватывания цементного раствора, но не позднее 2/3 его периода схватывания и с усилием из расчета температурных условий в приустьевой части скважины. Предлагаемый способ осуществляют следующим образом. В скважину спускают нижнюю секцию обсадной колонны и производят ее цементирование. После этого производят спуск верхней секции, оборудованной узлом стыковки, позволяющим производить его натяжение (например, по а.с. № 1346754 или др.). Перед спуском верхней секции демонтируют противовыбросовое оборудование и на его место устанавливают колонную головку для подвески верхней секции обсадной колонны. Производят расчет натяжения узла стыковки и верхней секции из температурных условий. Работы производят в следующем порядке: Если стыковка производится в открытом стволе скважины, то низ верхней секции оборудуют муфтой для ступенчатого цементирования. В этом случае после спуска и промывки скважины производят стыковку секций и их натяжение с расчетным усилием. После этого цементируют верхнюю секцию через муфту для ступенчатого цементирования и скважину оставляют на ОЗЦ под расчетным натяжением верхней секции. В период после начала схватывания цементного раствора производят подвеску верхней части этой секции в колонной головке, но не позднее 2/3 периода схватывания с расчетным усилием для температурных условий приустьевой части. Такой подход к времени подвески объясняется следующим: В период после начала схватывания цементного раствора в цементном растворе уже есть каркас, который удерживает обсадную колонну с некоторым усилием. В цементном растворе в этот период (но до 2/3 периода схватывания) еще есть жидкая фаза, которая при малейшей деформации имеющегося каркаса заполняет зоны его разрушения. В последующем эта жидкая фаза превращается в цементный камень, аналогичный камню из неразрушенного цементного каркаса. При подвеске верхней секции в этот период в момент изменения усилия натяжения от собственного веса до расчетного усилия часть каркаса разрушается под воздействием изменения усилия натяжения верхней секции обсадной колонны. В последующем жидкая фаза заполняет разрушенный объем. Вся эта масса до конца схватывания образует каркас и схватывается. В результате эта часть обсадной колонны работает в наиболее благоприятных условиях: вся верхняя часть остается зацементированной и одновременно затянутой с расчетным усилием (без осевой перегрузки). При стыковке в предыдущей обсадной колонне работы производят в таком порядке: После спуска верхней секции "нащупывают" воронку нижней секции. Уточнив положение воронки, верхнюю секцию поднимают на 1-1,5 м и производят промывку скважины. Закачивают цементный раствор и продавливают его в затрубное пространство. После этого секции стыкуют и производят их натяжение с требуемой нагрузкой. Скважину оставляют на ОЗЦ. В период схватывания, но не позднее 2/3 его периода схватывания, производят подвеску верхней части верхней секции в колонной головке на клинья. Пример Способ применяют при строительстве газовой скважины глубиной 5000 м. Данные по скважине: эксплуатационная колонна Ø146 мм спускается двумя секциями длиной каждая по 2500 м. Температура в скважине в месте установки узла стыковки во время цементирования верхней секции 20°С, в процессе эксплуатации скважины - 80ºС. Перепад температур на устье скважины при добыче газа 30°С. Толщина стенки труб верхней секции и стыковочного патрубка - 10 мм. Промежуточная колонна Ø245 мм спущена на 2100 м. Продуктивные отложения в интервале до 4000 м, т.е. полностью перекрыты нижней секцией. По окончанию бурения скважины в нее спускают нижнюю секцию эксплуатационной колонны Ø146 мм и производят ее цементирование. После ОЗЦ определяют качество цементирования. При нормальном качестве и отсутствии признаков нефтегазопроявления производят демонтаж противовыбросового оборудования. Так как на промежуточной колонне Ø245 мм не было установлено колонной головки для подвески колонны 2 28407 Ø146 мм, то имеющуюся головку убирают и на ее место устанавливают колонную головку типа "ОК1-350´ ´146´245", позволяющей подвешивать колонну Ø146 мм. Производят расчеты натяжения нижней (т.е. и узла стыковки секций) и верхней частей верхней секции по следующей методике: 1. Расчет натяжения нижней части верхней секции. В процессе эксплуатации скважины нижняя часть верхней секции вместе с узлом стыковки подвержена температурным воздействиям. Поэтому расчет натяжения производят по следующей формуле: Pt=a´F´E´DT´10-3, где a - коэффициент линейного расширения; Е - модуль упругости, н/м2; F - площадь поперечного сечения стыковочного патрубка (обсадной трубы), м2; DТ - величина (амплитуда колебания) нагрева, градусы (°С). Так как нижняя секция зацементирована на всю высоту, то величина натяжения узла стыковки (верхней части нижней секции и нижней части верхней секции) определяется только температурным воздействием (в данном случае равным 80-20=60ºС) и будет равно Pt1 =55тс. все данные в вышеприведенную формулу, получим Pt 2 =27,5тс. Сделав названные расчеты, приступили к спуску верхней секции. Низ секции оборудовали устройством для соединения секций обсадных колонн по а.с. № 1670088 и цементировочной муфтой, установленной над ним. С промывкой "нащупали" верх нижней секции, промыли скважину и после этого произвели стыковку секций с натяжением Pt1 =55тс. Закачали цементный раствор и продавили его в затрубное пространство. Скважину оставили на ОЗЦ. При производстве натяжения учитывают изменение веса верхней секции от закачанного цементного раствора. Данные по цементному раствору: начало схватывания - 2 часа 30 минут, конец схватывания - 3 часа 45 минут. Через 3 часа 20 минут с момента затворения цементного раствора убрали съемный желоб и произвели подвеску верхней секции на клинья колонной головки с усилием натяжения 27,5 тс. После этого на обсадной колонне установили фонтанную арматуру и произвели опрессовку ее вместе. Внедрение предлагаемого способа улучшает качество крепления глубоких скважин обсадными колоннами, спущенными секционным методом, за счет повышения качества цементного кольца в затрубном пространстве, обеспечения герметичности резьбовых соединений труб и узла стыковки. Это повышает долговечность обсадных колонн, сокращает затраты времени и средств на борьбу с межколонными проявлениями. 2. Расчет натяжения верхней части верхней секции. Величина натяжения верхней части верхней секции определяется только температурными колебаниями в процессе эксплуатации скважины. Температурный перепад равен 30°С. Подставив __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 34 прим. Зам._______ __________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 __________________________________________________________ 3