ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ОСНАСТКА ОБСАДНЫХ КОЛОНН

Под технологической оснасткой обсадных колонн понимают определенный набор устройств, необходимых для повышения качества их спуска и цементирования в соответствии с принятыми способами крепления скважин [21]

Оснастка включает в себя следующие устройства головки цементировочные, пробки цементировочные разделительные, клапаны обратные, башмаки колонные, направляющие насадки, центраторы, скребки, турбулизаторы, башмачные патрубки длиной 1,2--1,5 м с отверстиями диаметром 20--30 мм по спирали, заколонные гидравлические пакеры типа ПДМ, муфты ступенчатого цементирования и др.

Головки цементировочные

Головки цементировочные предназначены для создания гер-метичною соединения обсадной колонны с нагнетательными лини-ями цементировочных агретатов.

Высота цементировочных головок должна позволять размещать их в подъемных штропах талевой системы и при соответствующем оснащении использовать при цементировании с расхаживанием обсадной колонны

Головки цементировочные типа ГУЦ (рис 151) поставляются в комплекте с кранами высокого давления До установки на цеменгируемую колонну верхние разделительные пробки в эти головки закладываются заранее, поэтому отпадает необходимость разборки головок после закачивания тампонажного раствора, как это делается в случае применения других типов цементировочных головок.

Головка цементировочная универсальная типа ГЦУ 1 (рис 152) также поставляется в комплекте с кранами высокого давления и применяется при цементировании глубоких скважин, когда требу-ется закачивать большое количество тампонажного раствора с использованием большого количества цементировочных агрегатов

Пробки разделительные цементировочные

Пробки продавочные верхние типа ПП (рис 15 3) предназна-чены для разделения тампонажного раствора от продавочной жид кости при его продавливании в затрубное пространство скважин Имеются модификации пробок, у которых в верхней части корпуса на внутренней поверхности сделана резьба для заглушки, без которой эти пробки могут использоваться как секционные

Нижнюю пробку вводят в обсадную колонну непосредственно перед закачиванием тампонажного раствора, чтобы предотвратить его смешивание с буровым раствором, а верхнюю пробку - после закачивания всего объема тампонажного раствора Центральный канал в нижней пробке перекрыт резиновой диафрагмой, которая разрывается при посадке на "стоп-кольцо" и открывает канал для продавливания цементного раствора.

При цементировании хвостовиков и секций обсадных колонн, спускаемых на бурильных трубах, применяют верхние двухсекци-онные пробки СП (рис 15.4) Они состоят из двух частей' нижней, подвешиваемой па срезных калиброванных штифтах в обсадной трубе, соединенной с бурильной колонной, и верхней, предвари-тельно размещаемой в цементировочной головке и прокачиваемой по бурильным трубам,

При посадке верхней пробки на нижнюю благодаря наличию уплотняющего элемента обеспечивается герметичность соединения. Конструктивное исполнение пробок предотвращает их всплытие в случае отказа обратного клапана.

Ь , ,,!_>,

Клапаны обратные

Клапаны обратные дроссельные типа ЦКОД предназначены для непрерывного самозаполнения буровым раствором обсадной колонны при спуске ее в скважину, а также для предотвращения обратного движения тампонажного раствора из заколонного про-странства и упора разделительной цементировочной пробки. Шифр ЦКОД обозначает: Ц - цементировочный, К - клапан, О -- обрат-ный, Д -- дроссельный. Наличие в шифре буквы "М" означает мо-дернизацию типоразмера клапана.

Для обсадных колонн используют клапаны ЦКОД-1 (рис. 15.5) диаметром 114--194 ими ЦКОД-2 диаметром 219--426 мм.

Кроме клапанов типа ЦКОД имеются и другие обратные кла-паны: тарельчатые, шаровые, с шарнирной заслонкой и т. д. Об-ратные клапаны устанавливают либо в башмаке колонны, либо на 10-20 м выше его.

Клапаны типа ЦКОД спускают в скважину с обсадной колон ной без запорного шара, который прокачивают в колонну после ее спуска на заданную глубину Шар, проходя через разрезные шайбы и диафрагму, занимает рабочее положение

При спуске секций обсадных колонн с обратным клапаном типа ЦКОД на бурильных трубах, внутренний диаметр которых меньше диаметра шара последний сбрасывают в колонну перед соединением бурильных труб с секцией. В этом случае самозаполнение колонны жидкостью исключается и при спуске колонны необходимо доливать в нее буровой раствор в соответствии с требованиями плана работ

Верхняя часть клапана внутри имеет опорную торцовую поверхность, которая выполняет функцию "стоп-кольца" для остановки разделительной цементировочной пробки. В этом случае установки упорных колец не требуется

Если в шифре обратных клапанов имеются аббревиатуры ОТТМ и ОТТГ, это означает, что в первом случае в клапанах при меняется трапецеидальная резьба, во втором -- высокогерметичное соединение. Если таких аббревиатур нет, то в клапанах используется треугольная резьба

Клапаны для обсадных колонн диаметром 219--426 мм рас считаны для использования при температурах, не превышающих 130°С но по технически обоснованному требованию потребителя они могут быть изготовлены (до диаметра 340 мм включительно) с расчетом на максимальную допустимую температуру 200 °С Диаметр шара клапанов 76 мм, минимальный диаметр проходного сечения в диафрагме 60 мм, диаметр отверстия в дросселе 20 мм, максимальный расход жидкости через клапаны 60 л/с.

Башмаки колонные

Башмаки колонные (рис 156, 157) используются для обору-дования низа обсадных колонн из труб диаметром 114--508 мм и предназначены для направления колонн по стволу скважины и защиты их от повреждений при спуске в процессе крепления нефтяных и газовых скважин при температуре на забое до 250 °С

Для колонн больших диаметров применяются башмаки с бетонной насадкой (рис 158) Они состоят из корпуса с неразъемной насадкой, которая формируется в нем из смеси тампонажного

цемента и песка в соотношении 3:1. В корпусе башмака выполнены отверстия с пазами, которые образуют дополнительные каналы для циркуляции бурового раствора В верхней части корпуса имеется резьба, при помощи которой башмак соединяется с нижней обсадной трубой, она может быть треугольной, трапецеидальной (ОТТМ) и высокогерметичпой (ОТТГ)

При спуске потайных колонн или секции обсадных колонн с проработкой ствола иногда, если это необходимо, направляющие насадки выполняют в виде породоразрушающего наконечника

Центраторы

Центраторы предназначены для обеспечения концентричного размещения обсадной колонны в скважине с целью достижения качественного разобщения пластов при цементировании Кроме того, они облегчают спуск обсадной колонны за счет снижения сил трения между колонной и стенками скважины, способствуют увеличению степени вытеснения бурового раствора тампонажным за счет некоторой турбулизации потоков в зоне их установки, облегчению работ по подвеске потайных колонн и стыковке секций за счет цент-рирования их верхних концов в скважине

Конструктивно центраторы выполняются неразъемными и разъемными, причем предпочтение отдается последним Обычно центраторы располагаются в средней части обсадной трубы, однако их необходимо устанавливать в подошве и кровле продуктивно-го пласта, а также в номинальном диаметре ствола скважины.

Нельзя устанавливать центраторы в интервалах каверн!

Конструктивные особенности позволяют применять центра-торы ЦЦ-2 и в наклонно направленных скважинах благодаря возможности изменения высоты 01раничителя прогиба пружинных планок.

Наибольшее распространение получили центраторы ЦЦ-1 (рис 159).

Скребки

Скребки используются для разрушения глинистой корки на стен-ках скважины с целью улучшения сцепления тампонажного раствора с породой, особенно при цементировании скважин с расхаживанием.

Скребок корончатый разъемный типа СК состоит из корпуса 2, половинки которого соединяются с помощью штыря 3 Рабочие элементы скребка 1 выполнены из пучков стальной пружинной про волоки и прикреплены к корпусу накладками (рис 15.10). Скребок комплектуется стопорным кольцом с фиксирующимся на трубе спиральным клином

Скребок устанавливается таким образом, чтобы рабочие эле-менты с загнутыми внутрь концами были направлены вверх для обеспечения минимального износа элементов при спуске колонны. При движении обсадной колонны вверх рабочие элементы отгибаются и частично разрушают глинистую корку на стенке скважины Скребки устанавливаются выше и ниже каждого центратора.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ОБВЯЗКА ЦЕМЕНТИРОВОЧНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Процесс цементирования скважин осуществляется ком-плексом специального оборудования, которое расстанавлива-ют в соответствии с заранее разработанной схемой. Одна из таких схем расстановки и обвязки оборудования для случая, когда для приготовления цементного раствора требуется 40 -- 60 т сухого тампонажного материала, показана на рис. 8.5, а. Схема расстановки оборудования с использованием осреднительной (для "усреднения" параметров тампонажного раство-ра) емкости приведена на рис. 8.5, б.

Цементировочные агрегаты предназначены, для нагнетания I тампонажного раствора и продавочной жидкости в скважину, а также для подачи затворяющей жидкости в смесительное устройство при приготовлении раствора. Кроме того, они используются для промывки и продавки песчаных пробок, опрессовки труб, колонны, манифольдов, гидравлического перемешивания раствора и т.д.

Цементно-смесительные машины предназначены для при-готовления цементных растворов при цементировании сква-жин, различных тампонирующих смесей; они могут быть ис-пользованы для приготовления из глинопорошков нормаль-ных и утяжеленных буровых растворов.

В соответствии с назначением и характером работы сме-сительные машины монтируются на автомобилях или авто-прицепах.

Основными узлами смесительных машин являются бункер, погрузочно-разгрузочный механизм и смесительное устрой-ство для приготовления растворов.

Для контроля основных параметров тампонажного рас-твора и режимов его нагнетания в скважину применяют станцию контроля цементирования СКЦ-2М (рис.

8.6). В состав станции входят самоходная лаборатория,

смонтированная в кузове автомобиля КАВЗ, в которой расположена вторич-ная и вспомогательная аппаратура, и самоходный блок манифольда 1БМ-700, смонтированный на шасси автомобиля ЗИЛ-131, на котором установлены напорный и раздающий коллекторы, разборочный трубопровод и комплект датчиков.

С помощью приборов станции осуществляются контроль и регистрация следующих основных технологических пара-метров: давления, мгновенного расхода, суммарного объема и плотности закачиваемой жидкости.

Плотность раствора, закачиваемого в скважину, измеряет-ся радиоактивным плотномером ПЖР-2М. Принцип действия плотномера основан на явлении поглощения пучка гамма-излучения при прохождении последним слоя жидкости. Ин-тенсивность поглощения этих лучей меняется в зависимости от плотности жидкости.

Самоходный блок манифольда 1БМ-700 предназначен для соединения напорных трубопроводов агрегатов с устьем скважины, а также для раздачи продавочной жидкости агре-гатам при цементировании.

Напорный коллектор включает в себя клапанную коробку с шестью отводами для подсоединения напорных трубопро-водов агрегатов и трубопровод с условным внутренним диа-метром 100 мм, на котором монтируются датчики СКП. Тру-бопровод заканчивается тройником, к одному из отводов ко-торого подсоединен предохранительный клапан, а к двум другим -- линии, отводимые к арматуре, установленной на устье скважины.

Раздающий коллектор представляет собой трубу с услов-ным внутренним диаметром 100 м, к которому приварены 10 ниппелей. На каждом ниппеле размещен пробковый кран с ввинченным в него уплотнительным конусом для подсоеди-нения разборного трубопровода.

Подсоединение так называемых "вилок", входящих в ком-плект блока манифольда, к напорному или раздающему кол-лектору позволяет увеличить число линий соответственно от 6 до 10 или от 10 до 14.

Для погрузки и выгрузки различных приспособлений и арматуры, которая обычно перевозится на площадке рамы блока манифольда, предусмотрена поворотная стрела грузо-подъемностью 400 кг.

При обслуживании блока манифольда необходимо весьма тщательно соблюдать все правила техники безопасности, по-скольку кроме высокого давления жидкости при цементиро-вании, представляющего опасность, на блоке имеется радио-активный источник.

Заключительные работы и проверка результатов цементирования

Продолжительность затвердения цементных растворов для кон-дукторов устанавливается 16 ч, а для промежуточных и эксплуата-ционных колонн -- 24 ч. Продолжительность затвердения различ-ных цементирующих смесей (бентонитовых, шлаковых и др.) ус-танавливается в зависимости от данных их предварительного ис-пытания с учетом температуры в стволе скважины.

При креплении высокотемпературных скважин в целях пре-дупреждения возникновения значительных дополнительных усилий в период ОЗЦ рекомендуется оставлять колонну подвешенной на талевой системе. В случае увеличения массы на 2...3 деления по индикатору необходимо разгружать колонну до массы, зафикси-рованной после ее спуска. Наблюдение за показаниями индикатора массы (веса) следует производить на протяжении 10... 12 ч после окончания цементирования.

По истечении срока схватывания и затвердения цементного раствора пора в скважину спускают электротермометр для определения фактической высоты подъема цементного раствора в затрубном пространстве. Верхнюю границу цемента определяют по резкому изменению температурной кривой (рис. 10.22). При схватывании и затвердении цементного раствора наибольшее количество тепла выделяется в течение 5... 10 ч после его затвердения, поэтому для получения четкой отбивки высоты подъема цементного раствора необходимо, чтобы электротермометр был спущен в течение 24 ч после окончания цементирования скважины.

Применение метода гамма-каротажа основано на измерении разности плотностей цементного камня и глинистого раствора. Сущность этого ме-тода заключается в измерении рассеянного гам-ма-излучения от источника, помещенного на не-котором расстоянии от индикатора.

В последние годы широко используется акус-тический метод контроля качества цементиро-вания скважин. Он основан на том, что часть обсадной колонны, не закрепленная цементным камнем, при испытании акустическим зондом характеризуется колебаниями значительно боль-ших амплитуд по сравнению с высококачественно зацементированной колонной.

После определения высоты подъема цементно-го раствора и качества цементирования скважины приступают к обвязке устья скважины (рис. 10.23).

Благодаря конструктивным особенностям об-вязок можно:

· подвешивать промежуточные и эксплуатаци-онные колонны на клиньях;

· спрессовывать отдельные элементы обвязки в буровой;

· контролировать давление в межтрубных про-странствах.

После обвязки устья скважины в обсадную колонну спускают желонку или пикообразное долото на бурильных трубах для установления местонахождения цементного раствора внутри обсадных труб. После уточнения местонахожде-ния цементного раствора внутри обсадной ко-лонны в случае необходимости приступают к разбуриванию заливочных пробок, остатков затвер-девшего цементного раствора и деталей низа об-садной колонны. Разбуривание должно вестись пикообразным неармированным долотом диа-метром на 7 мм меньше внутреннего диаметра обсадной колонны, считая по самой толстостен-ной трубе. Обратный клапан может разбуриваться торцевым цилиндрическим фрезером, обеспе-чивающим сохранность колонны от поврежде-ния. Если предполагается разбурить только за-ливочные пробки, упорное кольцо «стоп» и це-ментный стакан до обратного клапана, то мож-но не оборудовать устье скважины противовыбросовой арматурой. Если же будет разбурен и обратный клапан, вскрыт фильтр или башмак зацементированной колонны, то устье необходимо оборудовать соответствующим об-разом.

Перед опрессовкой жидкость в колонне заменяют водой. При проверке герметичности давление опрессовки должно на 20 % пре-вышать максимальное устьевое давление, которое может возник-нуть при эксплуатации данной колонны. Во всех случаях давление опрессовки должно быть не менее указанного ниже:

Колонна считается герметичной, если не наблюдается перели-ва воды или выделения газа, а также, если за 30 мин испытания давление снижается не более чем на 0,5 МПа при опресовке давле-нием более 7 МПа и не более чем на 0,3 МПа при опрессовке давлением менее 7 МПа. Отсчет времени начинается спустя 5 мин после создания давления.

В разведочных скважинах герметичность колонны проверяют сни-жением уровня жидкости, если плотность бурового раствора была менее 1400 кг/м3, или заменой более тяжелого бурового раствора на воду. Колонна считается выдержавшей испытание, если уро-вень жидкости в течение 8 ч поднимается не более чем на 1 м в 146 и 168 мм колоннах и на 0,5 м в 194 и 219 мм колоннах и больше (не считая первоначального повышения уровня за счет стока жид-кости от стенок колонны).

Для испытания обсадных колонн опрессовкой пользуются це-ментировочным агрегатом, а на герметичность путем понижения уровня жидкости -- компрессором или желонкой, опускаемой в скважину на канате. При испытании на герметичность может ока-заться, что колонна негерметична. Одно из первоначальных ме-роприятий по устранению негерметичности -- определение места утечки в колонне. Для этого проводят исследования резистивиметром, который служит для измерения удельного сопротивления жид-кости. После замера электросопротивляемости однородной жид-кости внутри колонны получают диаграмму равного сопротивле-ния, выраженную прямой линией по оси ординат. Вызывая сни-жением уровня в колонне приток воды и вновь замеряя сопротив-ление, получают другую диаграмму, точки отклонения которой от первой диаграммы связаны с местом течи в колонне.

После установления места течи в колонне производят допол-нительное цементирование по способу Н.К.Байбакова, опуская трубы, через которые будет прокачиваться цементный раствор на 1... 2 м ниже места течи.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8