Спосіб роз’єднання пластів

Спосіб роз'єднання пластів, який включає спуск обсадної колони, цементування свердловини, затискування низу колони і и натягування талевою системою бурової установки, який відрізняється тим, що затискування низу колони виконують після закачування цементного розчину, обезводненням і ущільненням цементної суміші, наприклад фільтраційним і гідромеханічним пакерами, а силу натягу колони обмежують величиною, що визначається залежністю N n p = A p - S 0 -Я-ф, Де N n p - сила натягу колони, Эф - площа поверхні пакера, X - коефіцієнт горизонтального розпаду обезводненої і ущільненої цементної суміші, Ф - коефіцієнт тертя цементної суміші по породі, Др - тиск стискування ущільнюючих гумових елементів гідромеханічного пакера рерізу і розтягнуту зверху від цього перерізу, частини, які утворюються внаслідок дії сили ваги, виштовхуючої сили, тертя об стінки свердловини, а також охолодження нижньої частини колони при промивці і цементуванні свердловини Відомо також, що під час тужавіння цементного розчину (ОЗЦ) за обсадною колоною понижується гідравлічний тиск стовпа цементного розчину до тиску стовпа води замішування цементу або пластового тиску Виштовхуюча сила, в зв'язку з цим, зменшується, а обсадна колона подовжується, реалізуючи накопичені в ній стискуючі напруження Видовження обсадної колони сприяє також відновлення температури в свердловині, після її промивки і цементування, до статичної, тобто температури гірських порід навколо колони В зв'язку з тим, що процеси формування цементного каменя за обсадною колоною, падіння тиску, відновлення температури і видовження обсадної колони проходять практично одночасно, то О со о (О 60391 при цьому структура цементного каменю, яка зароджується на межі цементний камінь - обсадна колона, руйнується Це приводить до утворення флоідопровідних каналів і не забезпечує надійного роз'єднання пластів Розрахунки показують (див зб наукових праць "Технические средства, материалы и технология крепления скважин" ВНИИПРнефть, Краснодар, 1986г ст 18-27, під ред проф А І Булатова), що осьові сили , які можуть при цьому розвинутись достатні для того, щоб зруйнувати структуру цементного каменя, яка зароджується на межі цементний камінь - обсадна колона Переміщення башмака обсадної колони, наприклад при довжині колони 3 - 4тис м досягає 0,5 - 0,8м При цьому осьова сила може становити 20 ЗО т с Мінімальна МІЦНІСТЬ цементного каменя в затрубному просторі, здатна утримати обсадну колону від переміщення, повинна бути не менше 0,7МПа на стискування (див О Брайен, президент фірми "О Брайєн Гоинз-Силтсон", Мидленд, шт Техас, США "Предотвращение продольного изгиба обсадных колонн", ст 7-10, журнал " Нефть, газ и нефтехимия ", №10, 1989 г), Вказана МІЦНІСТЬ цементного кільця досягається через довготривалий час Тому немає можливості затиснути обсадну колону і розтягнути и з поверхні в початковий період ОЗЦ і таким чином запобігти вищезгаданих негативних явищ Наприклад, за експериментальними даними (див "Справочник по тампонажным материалам " В С Данющевский, Р М Алиев, И Ф Толстых, Москва, "Недра", 1987р, ст 72-75) портландцемент для "гарячих" свердловин, який використовується для цементування свердловин, при температурі вище 75°С може досягти необхідної МІЦНОСТІ ТІЛЬКИ через 10-12 годин Мета винаходу - забезпечити надійне роз'єднання пластів в свердловині при їх кріпленні за рахунок 1 Спрямованого створення в початковий період ОЗЦ непроникної для пластових флюїдів цементної оболонки відділенням надлишкової води замішування з цементного розчину усередину обсадної колони в заданому інтервалі і фільтраційним пакером 2 Затискування обсадної колони в цьому інтервалі ущільненням цементної оболонки стискуванням и гідромеханічним або гідравлічним пакером до розрахункового значення (тиску) 3 Переміщення нейтрального перерізу обсадної колони до її башмака шляхом натягу з допомогою талевої системи на величину, обмежену залежністю N кр < Др S А ер , Де Др - тиск ущільнення цементної суміші, S - площа поверхні пакеру, А - коефіцієнт горизонтального розпаду обезвоженої цементної суміші, е - коефіцієнт тертя цементної суміші по порор ді ВІДОМІ способи кріплення свердловин і пристрої для їх здійснення, які дозволяють натягувати обсадну колону в період тужавлення цементного розчину і відновлення температури в свердловині, що сприяє підвищенню якості роз'єднання пластів Найбільш близьким до описаного є спосіб кріплення свердловин (див, ав св №1665022 А1, 5 МКІ Е21ВЗЗ/13, 1989 р), який включає и промивку, цементування, натягування обсадної колони з устя свердловини створенням внутрішньоколонного тиску шляхом закачування в колону під надлишковим тиском рідини густиною рівною або більшою густини бурового розчину, який використовувався при промивці і одночасно з зняттям тиску заклинювання низу обсадної колони шляхом натягування колони з устя з допомогою талевої системи Відомий спосіб здійснюється з допомогою пристрою для кріплення свердловини, який складається з циліндричного корпусу з радіальними промивними отворами, які перекриваються рухомою втулкою з сідлом під кулю, зафіксованою в корпусі з допомогою зрізних елементів і радіальних заклинюючих елементів в вигляді відкидних підпружинних лап В верхній частині рухомої втулки на зрізних елементах установлене стопорне кільце, а корпус виконаний з упором під стопорне кільце, встановлене відносно втулки з осьовою щілиною, рівною найбільшому виміру поперечного розрізу зрізних елементів, які фіксують втулку в корпусі Недоліком способу і пристрою для його здійснення є його низька ефективність внаслідок того, що - затискування колони обмежується тільки одним напрямком при русі її верх При цьому колона може вільно рухатись вниз, наприклад при температурному розширенні, ЗМІНІ тиску і др випадках, що приводить до зниження ефективності роз'єднання пластів, - виходячи з особливостей конструкції згаданого пристрою, для затискування колони необхідно її переміщати вверх, що у випадку установки пакеруючих пристроїв небажано, тому що останні установлюються в складі колони на точно заданій глибині з допомогою підгонних патрубків і ефект від їх установки стає в такому випадку сумнівним Крім того, вказаний спосіб і пристрій не забезпечують утворення в інтервалі фіксації ущільненої герметичної цементної перемички, яка роз'єднує пласти Суть винаходу полягає в забезпеченні можливості защемлення низу обсадної колони перемичкою із ущільненої і обезвоженої цементної суміші, яка утворюється відразу ж після цементування свердловини, а натягування колони визначити виходячи із утримуючої здатності утвореної перемички Це досягається тим, що після продавлювання цементного розчину за обсадну колону з допомогою відомих пристроїв частину його обезвожують і ущільнюють в заданому інтервалі, після чого обсадну колону натягують на розрахункову величину Для реалізації пропонованого способу використовуються ВІДОМІ пристрої наприклад пристрій для цементування свердловини по основному а св №35416 (51) МКЛ2 Е21ВЗЗ/13 і заколонний гідромеханічний двохманжетний пакер типу ПГМД або гідравлічного типу ПППМ конструкції НВО "Буріння", див "Пакеры и специнструмент для разоб 60391 щения пластов при креплении скважин", Москва, і стискування частково обезвоженої цементної ВНИИОЭНГ, 1990г оболонки манжетами гідромеханічного або оболонкою гідравлічного пакера Спосіб роз'єднання пластів з допомогою вказаних пристроїв здійснюють наступним чином Ущільнюючись ПІД ТИСКОМ стовпа цементного розчину і манжет гідромеханічного або оболонки в нижній частині колони в заданому МІСЦІ, нагідравлічного пакера, цементна суміш стає непроприклад над водоносним пластом, установлюють никливою для пластових флюїдів і надійно затисфільтраційний і гідромеханічний пакери Далі низ кує обсадну колону на цій ДІЛЬНИЦІ колони облаштовують за стандартною схемою напрямляючий башмак, зворотній клапан, кільце ПІСЛЯ ЦЬОГО обсадну колону натягують з допо"стоп", центратори, турболізатори і інш могою талевої системи бурової установки на розрахункову величину і оставляють свердловину на Обсадну колону спускають на призначену глиОЗЦ бину, промивають свердловину, закачують цементний розчин і продавлюють його з допомогою проПриклад розрахунку сили затискування обсаддавлювальної трубки в затрубний простір ної колони на ДІЛЬНИЦІ розміщення фільтраційного і гідромеханічного пакерів Після отримання сигналу "стоп" понижують тиск на усті свердловини до атмосферного, цим ВИХІДНІ дані для розрахунку самим включають в роботу фільтраційний пакер - Обсадна колона 0 146мм Під ДІЄЮ перепаду тиску, визначеного різницею - Глибина установки пакерів - 3000м густини цементного і продавлювального розчинів, - Площа робочої поверхні пакера S = 5338см2 надлишкова вода замішування з цементного роз(на довжині 1м) чину відфільтровується усередину обсадної коло- Тиск стискування ущільнюючих гумових елени, а навколо і над фільтраційним пакером утвоментів гідромеханічного пакера Др = 100кг/см2 рюється ущільнена малопроникна цементна - Коефіцієнт горизонтального розпору ущільоболонка, яка охоплює весь кільцевий простір на неної цементної маси А = 0,4 ДІЛЬНИЦІ розміщення фільтраційного і гідромехані- Коефіцієнт тертя цементної маси по породі е р чного пакерів = 0,2 За експериментальними даними процес фільN = upSAcp=100x 5338 х 0,4 х 0,2 = 42,7тн трації завершується повністю за 8-10 хвилин Пісщо є цілком достатнім для затискування і фікля цього в обсадній колоні з допомогою цементусації низу обсадної колони для наступного її вальних агрегатів піднімають тиск, потрібний для натягу закриття дренажних каналів фільтраційного пакеру Комп'ютерна верстка М Клюкш Підписне Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119