Спосіб контрольованого установлення цементних мостів

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при проведении изоляционных работ. Известен способ установки цементных мостов, включающий спуск в скважину до подошвы цементного моста колонны заливочных труб, продавку цементного раствоpa, подъем заливочной колонны до кровли цементного моста, смывка лишних порций цементного раствора прокачкой промывочной жидкости и подъем заливочной колонны в безопасную зону (Авт.св. № 1539306, кл. Ε 21 В 33/13, 1987). В данном способе применяют хвостовик, находящийся ниже подошвы цементного моста. Поэтому при его подъеме на заливочной колонне для смывки лишних порций цементного раствора происходит перемешивание с буферной жидкостью, что снижает качество. Кроме того, способ не позволяет производить смыв лишних порций обратной промывкой. В этом случае при подхвате разделительных пробок произойдет перекрытие канала труб, что приведет к осложнению. Кроме этого, данный способ требует длительной промывки скважины перед закачиванием цементного раствора с целью выравнивания удельного веса и веса столбов промывочной жидкости в трубном и затрубном пространствах. Наиболее близким к предлагаемом/ является способ контролируемой установки цементных мостов, включающий спуск заливочной колонны до подошвы цементного моста, промывку скважины, закачивание цементного раствора, его продавку в затрубное, подъем заливочной колонны до кровли моста, смывку лишних порций цементного раствора прокачкой промывочной жидкости и подъем заливочной колонны в безопасную зону [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. 26-28]. Так как узел контроля прохождения разделительных пробок находится на конце заливочной колонны, то при подъеме заливочной колонны до кровли цементного моста для смыва лишних порций цементного раствора последний заходит внутрь заливочной колонны. Кроме этого, за счет эффекта поршневания (вызывается наличием при подъеме колонны двух пробок в ее нижней части) происходит дополнительное перемешивание цементного раствора и промывочной жидкости. Другим недостатком способа является то, что подъем колонны происходит с сифоном. Выливающийся при отвинчивании труб буровой раствор заливает устье скважины и загрязняет рабочее место. Названные недостатки обусловлены неуравновешенностью столбов цементного раствора, закаченного в затрубное пространство скважины, и промывочной жидкости, закаченной внутрь заливочной колонны и находящейся над верхней пробкой. В результате при подъеме заливочной колонны до кровли цементного моста происходит взаимное движение и перемешивание цементного раствора с промывочной жидкостью. Все это приводит к ухудшению качества установки цементных мостов. Целью изобретения является усовершенствование известного способа установки цементных мостов путем обеспечения равновесия столбов жидкости, находящейся в конце продавки в заливочной колонне и затрубном пространстве. Цель достигается за счет того, что в известном способе установки цементных мостов, включающем спуск в скважину до подошвы цементного моста заливочной колонны с узлом контроля прохождения разделительных пробок, продавку цементного раствора, подъем заливочной колонны до кровли цементного моста, смывку лишни х порций цементного раствора прокачкой промывочной жидкости и подъем заливочной колонны в безопасную зону, узел контроля заливочных пробок размещают от нижнего конца заливочной колонны на расстоянии не менее высоты цементного моста, расчетное количество цементного раствора увеличивают на объем заливочной колонны от нижнего конца до места размещения узла контроля прохождения пробок, после прохождения верхней разделительной пробки через узел контроля продавку цементного раствора прекращают и после подъема заливочной колонны до кровли моста прямой промывкой смещают верхнюю разделительную пробку в узел улавливания разделительных пробок, после чего производят смывку лишних порций цементного раствора, новым является и то, что после верхней разделительной пробки качают буферную жидкость удельного веса меньше удельного веса цементного раствора и высотой не менее, чем двойная высота цементного моста. Новым является также и .то, что в случае возможности поглощения расчетное количество цементного раствора увеличивают на величину возможного поглощения, определенную по формуле:Q = Txq, где Q - возможный объем поглощения цементного раствора, л; Т- время проведения промывки скважины под давлением, мин; q - приемистость скважины в литрах в минуту. Применение данного способа предотвратит смешение цементного раствора с промывочной жидкостью после продавки цементного раствора в интервале установки моста. Это обеспечит высокое качество цементного моста. Способ поясняется схемой установки цементных мостов, где на фиг.1 показан момент окончания продавки цементного раствора с продавливанием верхней разделительной пробки под узел контроля прохождения пробок; на фиг.2 - то же, момент окончания подъема заливочной колонны для смыва лишних порций цементного раствора; на фиг.3 - то же, момент обратной промывки при смыве лишних порций цементного раствора. На фиг.1 показана скважина 1, в которую спущена заливочная колонна 2 до подошвы 3 цементного моста 4. Выше цементного моста 4 затрубное пространство 5 заполнено промывочной жидкостью 6, а полость заливочной колонны 2 выше верхней разделительной пробки 7 заполнено буферной жидкостью 8 удельного веса меньше удельного веса цементного раствора 9, и промывочной жидкости 6. При этом должно удовлетворяться условие: где gб.ж· -удельный вес буферной жидкости; gц - удельный вес цементного раствора; gп.ж - удельный вес промывочной жидкости. Высота "а" буферной жидкости должна не менее, чем вдвое превышать высоту цементного моста 4 "h". Благодаря этому после закачки цементного раствора 9 на глубину установки цементного моста 4 на верхнюю разделительную пробку действует выталкивающая вверх сила и прижимающая ее снизу к узлу 10 контроля прохождения разделительных пробок 7, 11 (фиг. 1,2). Расстояние "b" от узла 10 до нижнего конца заливочной колонны 2 должно быть не меньше высоты "h" цементного моста 4. Так как высота цементного моста 4, как правило, составляет 30-50 м (при НКТ 73 мм это составляет 90-150 литров), то установка узла 10 с названным выше условием обеспечивает неподвижность цементного раствора 9, закаченного для установки цементного моста 4. За счет этого предотвращается перемешивание цементного раствора 9 с промывочной жидкостью 6. К нижнему концу заливочной колонны 2 подсоединено устройство 12 для улавливания верхней и нижней пробок 7 и 11. Благодаря наличию этого устройства пробки 7, 11 не могут выйти в ствол скважины 1 и не могут при обратной промывке (см. фиг.3) подхвачены промывочной жидкостью и попасть внутрь заливочной колонны 2 и перекрыть ее сечение. Это исключит возникновение осложнений, возможных при закупорке канала колонны 2 (повышение давления в скважине 1 и поглощение цементного раствора 9, прихват цементным раствором 9 заливочной колонны 2 и т.д.). Устройство состоит из цилиндрического корпуса 12, имеющего внутренний диаметр больше диаметра разделительных пробок 7, 11. В верхней части корпуса 12 имеются окна 13 для выхода промывочной жидкости 6 при промывке скважины 1, а снизу имеется перфорированное дно 14. За высоту цементного моста 4 считается его высота "h" от подошвы 3 до кровли 15. Установку цементного моста по предлагаемому способу производят следующим образом. Для установки цементного моста 4 в скважину 1 спускают заливочную колонну 2 до подошвы 3 цементного моста 4. Устье скважины 1 обвязывают так, чтобы можно было быстро перейти с прямой промывки на обратную. После промывки скважины 1 в заливочную колонну 2 пускают нижнюю разделительную пробку 11 и закачивают расчетное количество цементного раствора 9, предварительно проведя исследование скважины на приемистость. Если по результатам исследования скважины 1 установлено, что приемистости нет и поглощения цементного раствора не может произойти, то расчетное количество цементного раствора не изменяют. В случае установления факта приемистости "q", расчетное количество увеличивают на величину Q, определенную в соответствии с формулой (1). Поверх цементного раствора 9 пускают верхнюю разделительную пробку 7 и над ней закачивают буферную жидкость 8 удельного веса и в количестве, удовлетворяющи х требованиям, приведенным в разделе "Сущность изобретения". После этого ее продавливают промывочной жидкостью 6, предварительно определив ее количество. При подходе нижней пробки 11 к узлу 10 повышается давление до заданной величины, например, на 50 атм (на которую рассчитан узел 10 при прохождении пробок 7, 11). При достижении этой величины пробка 11 проходит через узел 10 и движется вниз до захода в устройство 12 для ловли разделительных пробок 7, 11. После захода пробки 11 в устройство 12 цементный раствор 9, находящийся в заливочной колонне 2, начинает выходить через окна 13 и перфорированное дно 14 в скважину 1, заполняя ее на высоту "h" от подошвы 3 до кровли 15 цементного моста 4. Об окончании выхода цементного раствора свидетельствует скачок давления, что указывает на то, что верхняя пробка 7 перекрыла узел 10, Создают расчетное давление и пробку 7 продавливают через 10. Как только пробка 7 пройдет через узел 10, о чем свидетельствует резкое падение давления, - продавку цементного раствора 9 прекращают и приподнимают заливочную колонну 2 до кровли 15 цементного моста 4 (см. фиг.2 и 3). Прямой промывкой смещают верхнюю пробку 7 в устройство 12, после чего производят смывку лишних порций цементного раствора 9 в основном обратной промывкой, а при "слабом" устьи - прямой промывкой. По окончании промывки производят подъем заливочной колонны в безопасную зону (например, на 100-200 м). Пример. Цементный мост устанавливается на Леляковском месторождении в эксплуатационной колонне 0146 мм. Интервал установки моста: 1800-1850 м. Заливочная колонна 073 мм. Скважина заполнена промывочной жидкостью удельного веса 1,33 г/см 3. В качестве разделительных пробок применяют сферические разделители среды 0 68 мм. Высота "n" цементного моста 50 м. Узел 10 контроля прохождения разделительных пробок 7,11 устанавливают в 50-ти метрах от низа заливочной колонны 2. До установки цементного моста определяют удельный вес и объем буферной жидкости 8 и объем продавочной жидкости. Узел 10 контроля прохождения пробок 7, 11 настраивают на давление 30 атм (при большей глубине скважины 1 давление настройки увеличивают до 50 кгс/см 2 и больше, чтобы на поверхности можно было вовремя заметить скачок давления). 1. Определение удельного веса буферной жидкости. В соответствии с формулой (1) γ = 1,33 -(1,83 - 1,33):2 = 1.08 г/см 2. Можно использовать пластовую воду удельного веса до 1,08 г/см 3. Но лучше всего и проще применить обычную воду удельного веса 1 г/см 3. 2. Определение количества буферной ЖИДКОСТИ. Объем буферной жидкости должен быть не менее двойной высоты "п" цементного моста 4. Объем 1 погонного метра НКТ 073 мм составляет 3 литра. При высоте цементного моста в 50 метров объем их составит 3 x 50 = 150 л. Объем двойной высоты составит 150 x 2 = 200 л. 3. Объем продавочной жидкости. Можно определить по формуле: Υ = о [(Н - h - 2h), (2) где Υ - объем продавочной жидкости, литры; о - объем погонного метра НКТ, литры; Η - общая длина заливочной колонны 2 в метрах; h - высота цементного моста, метры.; 2h - высота буферной жидкости 8, закаченной в НКТ над верхней разделительной пробкой 7, метры. После подстановки в ф-лу (2) получим 3 x 1700 = 5,100 л или 5,1 м. После проведения данных расчетов в скважину опустили заливочную колонну 2 на глубину 1850 м, произвели промывку в течение одного цикла, пустили в заливочную колонну 2 нижнюю разделительную пробку 11, закачали расчетное количество цементного раствора 9 (по результатам исследования приемистость скважины 1 отсутствовала, т.е. поглощения не могло произойти), пустили верхнюю пробку 7, закачали 300 л воды (в качестве буферной жидкости 8) и все это продавили закачкой промывочной жидкости 6 в объеме 5,1 м 3. Об окончании продавки свидетельствовало резкое увеличение давления при посадке верхней пробки 7 на узел 10. Давление довели до 30 атм и пробку 7 продавили через узел 7. Как только пробка 7 прошла через узел 7, о чем свидетельствовало резкое падение давления - продавку прекратили и произвели подъем заливочной колонны 2 до кровли цементного моста 4 для смыва излишнего цементного раствора 9. Вначале прокачали 300 л промывочной жидкости в заливочную колонну 2, а потом обратной промывкой (фиг.З) смыли лишний цементный раствор 9 в течение одного цикла промывки. После этого произвели подъем заливочной колонны 2 в безопасную зону, подняв ее на 200 м от кровли цементного моста 4. О состоянии закачивания цементного раствора 9 контролировали и по характеру движения нижней пробки 11. После того как эта пробка дошла до узла 10 получили скачок давления. Давление довели до 30 кгс/см 2 и пробку'11 продавили в устройство 12 (фи г. 1). После захода пробки 11 в устройство 12 цементный раствор 9 стал выходить через окна 13 и в скважину 1 и заполнять интервал установки цементного моста 4. Так как объем цементного раствора 9 известен точно (он готовится на поверхности в мерной емкости), то контролируя объем закачиваемой жидкости продавки после этого момента посадки верхней пробки 7 на узел 10 ловится точно. Это обеспечивается как объемом общей продавки, так и величиной продавки после посадки нижней пробки 11 на узел контроля 10 и до посадки верхней пробки 7 на этот узел. Данный способ установки цементных мостов имеет следующие достоинства перед известными. 1. За счет снижения величины смешивания цементного раствора с промывочной жидкостью улучшается качество цементных мостов. 2. Улучшается качество контроля за процессом установки цементных мостов. Это обеспечивается не только контролем за количеством продавочной жидкости в целом, но и контролем за количеством продавочной жидкости, прокаченной в период после посадки нижней пробки и до посадки верхней пробки на узел контроля за прохождением пробок. Одновременно контроль осуществляется по давлению в момент посадки и прохождения пробок через узел контроля. 3. Предотвращаются осложнения в момент промывки обратной циркуляцией за счет улавливания разделительных пробок в процессе продавки цементного раствора. Способ опробован в Черниговском нефтепромысловом районе (Прилукское УБР и предприятие "Черниговнефтегаз").