ЦЕМЕНТИРОВАНИЕ ОБСАДНЫХ КОЛОНН БОЛЬШОГО ДИАМЕТРА ЧЕРЕЗ БУРИЛЬНЫЕ ТРУБЫ

Технология цементирования обсадных колонн большого диаметра в начальных интервалах скважин со стволами большого диаметра сопряжена с определенными трудностями: на цементирование расходуется значительное количество материалов – цемента, воды, промывочной жидкости, других материалов и химических реагентов. Значительные размеры затрубного пространства, зачастую осложнены кавернами в верхней наименее устойчивой части геологического разреза. Подачу тампонажного раствора требуется обеспечивать с большим расходом, и, несмотря на это – не достигается необходимая скорость подъема тампонажного раствора в кольцевом пространстве. Очень важно иметь в виду, что после подачи некоторого количества тампонажного раствора в обсадную колонну начинается самопроизвольное движение жидкостей по скважине вследствие превосходства плотности тампонажного раствора над плотностью промывочной жидкости. Постепенно скорость движения возрастает и превышает расход, осуществляемый насосами. Может возникнуть явление разрыва сплошности потока тампонажного раствора от устья. Подаваемая насосами жидкость свободно падает на снижающийся уровень тампонажного раствора в колонне. Это сопровождается гидравлическими ударами, вызывающими перегрузку колонны, чреватую аварийной ситуацией. Значительные трудности возникают на стадии продавки цементного раствора за обсадную колонну, так как объѐмы продавочной жидкости весьма значительны, что требует и большого количества технических средств и времени на выполнение этой стадии работ.

Цементирование обсадных колонны через предварительно спущенные в нее бурильные трубы позволяет избежать этих трудностей.

Наибольший эффект цементирования достигается при строительстве скважин в районах распространения многолетней мерзлоты. Предоставляется возможность после окончания продавки и закрытия обратного клапана не поднимать сразу бурильную колонну из скважины, а приступить к  промывке внутреннего  пространства обсадной колонны. Такой технологический прием может сопровождаться отъѐмом излишнего тепла, возникающего в расположенном в обсадной колонне растворе вследствие разогрева цементного раствора за колонной в процессе его твердения. Это может вызвать повышение температуры стенок скважины, что категорически недопустимо. С другой стороны, в заключительной стадии твердения цементного раствора, наоборот, может произойти охлаждение цементного раствора вплоть до его замерзания, что приведет к низкому качеству крепления скважины. Промывка внутреннего пространства обсадной колонны во время ожидания застывания цемента позволяет поддерживать плюсовую температуру растворов в пределах, не превышающих температуру растворов, которая была на заключительной стадии проходки ствола скважины.

Другим не менее важным обстоятельством появляется возможность многократно сократить количество продавочной жидкости и время продавки и обеспечить надлежащий режим движения жидкостей за обсадной колонной.

Данную технологию можно  реализовать, применяя устройство для цементирования обсадных  колонн большого диаметра (далее – УЦК).Оно предназначено для:

1.               подачи жидкостей в нижнюю часть подлежащей цементированию обсадной колонны через предварительно спущенные в нее бурильные трубы;

2.               герметизации кольцевого пространства между бурильной и обсадной колонной в нижней части обсадной колонны и на устье;

3.               продавливания расчетного количества тампонажного раствора в пространство за обсадной колонной;

4. поддержания обсадной колонны на весу для установки положения верхней муфты обсадной колонны в рекомендуемое положение при монтаже устьевого оборудования;

5. удаления остатков тампонажного раствора из нижней части обсадной колонны на поверхность;

6. промывки обсадной колонны через бурильные трубы промывочной жидкостью с регламентированной температурой для поддержания рекомендуемого температурного  режима твердения тампонажного раствора в кольцевом пространстве во время ожидания застывания цемента при креплении обсадных колонн в интервалах распространения многолетней мерзлоты.

УЦК состоит из двух узлов – устьевого и забойного (Рисунок 1).

Рис.1. Устройство цементирования обсадных колонн большого диаметра через бурильные трубы, общий вид устройства в сборке с бурильной и обсадной колоннами: 1 – манометр, 2,5 - отводы для соединения с тампонажной линией, 3 - цементировочная головка, 4 - шток цементировочной головки, 6 – верхняя бурильная труба, 7 – подвеска, 8 - корпус подвески, 9 - патрубок под БРС, 10 – сальник, 11 – переводник, 13 - муфта обсадной трубы, 14- полузамок, 15 - обсадная колонна, 16 - бурильная труба, 17 - циркуляционный клапан, 18 - манжета-центратор, 19 – манжета, 20 – пакер, 21 – ЦКОД, 22 - направляющий колонный башмак.

 Сам процесс цементирования можно разделить на четыре стадии (Рисунок 2).

1.               Сокращать время на выполнение собственно технологического процесса цементирования за счет многократного уменьшения объема продавочной жидкости;

2.               Обеспечивать цементирование в условиях разведочного бурения ограниченным числом цементировочной техники;

3.               Обеспечивать надлежащий режим потока жидкостей в цементируемом пространстве;

4.               Обеспечивать расчетный тепловой режим твердения тампонажного раствора в интервалах низких и отрицательных температур на стенках скважины путем технологической промывки обсадной колонны во время ОЗЦ.

Список литературы

1.     Ашрафьян  М.О.,  Кривошей  А.В.  Совершенствование  технологии  цементирования  скважин  на месторождениях. «Нефтяное хозяйство», 2010, № 8.

2.     Булатов А.И., Долгов С.В. Спутник буровика (2 тома) – М.: Недра, 2006

3.     Щукин А.А. Строительство скважин. – Учеб.пособие.Томск: Изд-во STT, 2005.