Установка цементного моста желонкой в скважине

Обновлено: 07.07.2024

Бурение скважины желонкой: полный обзор технологии бурения ударно-канатным методом

Среди них бурение скважины желонкой занимает вполне достойное место. Чаще всего желонирование используется в комплексе с вращательным колонковым методом для извлечения рыхлых несвязных пород: песков, гравийных отложений. Бывает, что без использования желонки вообще невозможно поднять с забоя разрушенный грунт.

Мы расскажем о том, как производятся буровые работы при использовании желонки. У нас вы узнаете, как грамотно пробурить водозаборную скважину на загородном участке, применяя простейший самодельный буровой инструмент. С учетом наших рекомендаций вы с минимальными затратами обустроите источник воды.

Общие понятия о процессе бурения

Под тяжестью желонки слои грунта разрушаются и попадают в полость снаряда. Желонку вынимают, очищают от грунта, а затем снова бросают в шахту.

Процесс повторяют снова и снова до тех пор, пока не дойдут до водоносного слоя и не пройдут его. Хотя при описании процесс выглядит простым, он может быть долгим и трудоемким.

Однако у ударно-канатного бурения есть немало преимуществ по сравнению с другими методами. Например, при ручном бурении с помощью желонки обычно в ствол не подается вода, как это часто делается при использовании шнекового или роторного бурения.

При “мокром” бурении понять, что долгожданная вода наконец-то появилась, не всегда просто. Даже опытные буровики порой не сразу опознают этот момент и продолжают бурение. Кроме того, считается, что и дебит у “сухих” скважин повыше, чем у “мокрых”.

Желонка используется при устройстве скважин в сыпучих обломочных породах, наполненных водой. Инструмент оснащают клапаном, чтобы захватывать и поднимать наверх больше породы за один прием

Выбирая между желонкой и шнеком, некоторые мастера руководствуются следующими соображениями. У шнековых установок с промывкой, которые производит современная промышленность, имеются ограничения по глубине бурения.

И мощность таких установок составляет 12 кВт. Найти мотор-редуктор, обеспечивающий такую мощность в бытовых условиях, затруднительно.

Но редуктор мощностью всего 2,2 кВт поднимает груз весом около одной тонны. Даже очень тяжелую желонку такой механизм поднимет без труда. Остается лишь бросить желонку вниз, чтобы получить достаточно сильный удар, способный разрушать достаточно плотные породы. Таким образом, при меньших энергозатратах получается более эффективное воздействие.

Кроме того, собрать желонку из подручных средств будет проще и быстрее, чем шнек, конструкция которого заметно сложнее. Известны случаи, когда с помощью самодельной желонки, треноги и мотора удавалось пробить скважину глубиной более 40 метров, хотя ушло на выполнение этой работы несколько месяцев.

Галерея изображений Желонка - инструмент для производства ударно-канатного бурения. Представляет собой трубу с приспособлениями для разрушения, захвата и удерживания разрушаемой в скважине породы Вершину желонки оснащают устройством для крепления троса. Это серьга, как на фото, конус с проушиной или просто приваренный стержень В верхней трети желонки есть отверстие, через которое производится выгрузка породы, захваченной снарядом в ходе бурения Башмак желонки оборудуют клапаном, который удерживает пробуренную породу в трубе. Для усиления разрушающего действия низ желонки можно дополнить режущей коронкой с зубьями Основа самодельной желонки - труба Серьга для удерживания инструмента в скважине Окно для выгрузки грунта из желонки Шариковый клапан и коронка

Что необходимо учесть при работе?

Для начала не помешает предусмотреть возможные проблемы. Конечно, каждая скважина обладает индивидуальными характеристиками.

Бурение на расстоянии всего пары десятков метров может проходить по разному сценарию. Но знание примерного состава грунта и слоев, которые он включает, позволит составить предварительный план, запастись необходимыми инструментами и т.п.

Практически невозможно преодолеть с помощью желонки слои тяжелой глины. На грунтах такого типа бурение эффективнее выполнять другими способами.

Чтобы выбрать слой суглинков, используют стакан: узкий длинный инструмент с острой нижней кромкой и без клапана. Его также бросают в шахту с высоты в несколько метров. Затем стакан вынимают и очищают через узкое вертикальное отверстие, сделанное в его боку. Иногда такое отверстие делают и в желонке.

Следует помнить, что подобные работы можно проводить только в достаточно просторном подвале с высоким потолком. В этом пространстве предстоит не только поместить буровую установку, но и выполнять наращивание обсадной трубы.

Если пол и потолок пока отсутствуют, лебедку можно закрепить на стропилах. Кроме того, следует считаться с большим количеством грязной воды, которая будет поступать из скважины во время бурения и может залить все вокруг. Бурение разумнее проводить в сухое время года.

Чаще всего это делают летом. Вполне эффективны буровые работы и в зимний период, хотя преодолеть слой промерзшего грунта может быть не просто. А вот весной во время паводка бурить скважины не рекомендуется. Мокрый грунт вынимать сложнее, да и определить момент появления воды в скважине будет труднее. Осенью работы обычно приходятся на ноябрь.

Инструменты и применяемые материалы

При сильном желании заполненное устройство можно, конечно, вытащить из шахты вручную, но для этого понадобится немало сил и времени. Чтобы облегчить работу, над местом бурения устанавливают вышку в виде треноги.

Для подвешивания желонки над рабочим отверстием используют специальную треногу. Обычно ее выполняют из металла, но подойдут и деревянные балки

Она может быть выполнена из металла или из дерева. Наверху закрепляют блок, через который пропускают металлический трос. На этом тросе подвешивают желонку. Так для ее вытаскивания понадобится меньше усилий.

Подъем выполняют с помощью мотора-редуктора со сцеплением, на вал которого наматывается трос. Чтобы после удара желонки барабан не раскручивался по инерции, можно установить специальное устройство для торможения.

При коммерческом использовании применение тормоза вполне оправдано, но для собственных нужд можно обойтись и без него. С помощью сцепления можно регулировать усилие, поступающее на устройство, учитывая при этом момент удара. В процессе работы устройства способность определять этот момент быстро приходит с опытом.

В нижней части желонки приваривают или привинчивают башмак со встроенным в него лепестковым клапаном. Клапан не позволяет грунту высыпаться из снаряда, когда ее поднимают на верх, чтобы очистить

И установку, и желонку, и стакан можно сделать самостоятельно или приобрести в строительных магазинах. О том, как сделать буровой инструмент для ручного бурения, подробно написано в этой статье.

Для изготовления желонки понадобится отрезок металлической трубы длиной несколько метров. Наружный диаметр такой трубы должен быть меньше внутреннего диаметра обсадной трубы примерно на 20 мм. Например, если используется стальная обсадная труба на 133 мм, для желонки волне подойдет труба с диаметром 108 мм.

Толщина стенок трубы для желонки может достигать 10 мм. При этом следует соотнести размеры и вес устройства. Она должна быть достаточно тяжелой, чтобы при ударе о грунт эффективно его рыхлить и захватывать.

Но следует помнить, что для вытаскивания заполненной желонки должно хватать мощности редуктора. Вполне достаточным считается вес в 30-40 кг. Когда труба выбрана, необходимо внизу приварить или прикрутить башмак с лепестковым клапаном.

Галерея изображений Выбор типа клапана для желонки зависит от диаметра трубы и решаемой с помощью бура задачи Узкие желонки с шариковыми клапанами применяются в основном для чистки дна скважины Для бурения скважины подходящим снарядом считаются желонки диаметром от 80 до 160 мм. В бурении лучше действует лепестковый захлопывающийся клапан Лепестковые клапаны бывают с одной и двумя створками. Для увеличения разрушающей силы башмак желонки дополняют резцами Шариковый клапан в узкой желонке Узкая желонка для прочистки скважины Желонка для бурения выработок Желонки с двухлепестковыми клапанами

Вверху приваривают защитную решетку и ручку, к которой следует прикрепить металлический трос. Нижнюю часть можно заточить внутрь, чтобы улучшить рыхление грунта. Вместо затачивания края можно внизу приварить заостренные прутья или острые куски металла.

Примерно таким же образом из куска трубы изготавливают стакан для бурения скважины на суглинках. Только в этом случае клапан не нужен, а по длине трубы делают вертикальные отверстия, чтобы можно было очистить стакан от вязкого грунта.

Помимо установки и желонки, понадобится ряд материалов и приспособлений:

обсадные трубы в нужном количестве;
хомуты, чтобы зафиксировать трубы во время сварки или пайки;
садовый бур;
место для сбора отработанного грунта;
емкость или место для слива загрязненной воды;
сварочный аппарат или паяльник для труб ПВХ.

В формировании ствола скважин можно использовать как металлические, так и пластиковые обсадные трубы. Нижняя часть первой пластиковой трубы должна быть снабжена специальным башмаком, который облегчает процесс опускания трубы в шахту скважины. Пластиковые трубы спаивают с помощью предназначенного для этих целей паяльника.

Освоить работу с этим инструментом несложно, но перед началом работ лучше взять несколько уроков у более опытных мастеров или потренироваться на отрезках ненужных труб. С металлическими трубами работать немного проще, поскольку они прочнее, чем пластиковые конструкции.

Нередко такую трубу просто забивают в шахту, чтобы опустить ее на нужную глубину. Для сварки металлических труб используют сварочный аппарат, если навыка работы с таким оборудованием нет, их придется освоить. Чаще всего для скважин используют трубы с резьбовым соединением, но сварка считается более надежной.

Описание технологии бурения

Если все материалы и инструменты приготовлены, можно приступать к работам. Над выбранным местом для скважины устанавливают треногу. На блок заводят металлический трос желонки, и наматывают его на вал редуктора. В грунте под желонкой с помощью садового бура проделывают отверстие такого диаметра, чтобы в него проходила желонка.

Желонка для установки цементного моста на заданном интервале скважины

Изобретение относится к нефтяной и газовой отрасли, в частности к эксплуатации и ремонту скважин. Обеспечивает установку цементных мостов в скважине независимо от высоты столба жидкости над желонкой, удерживание тампонажного раствора на заданном интервале опорного элемента и разбуриваемость опорного элемента. Сущность изобретения: желонка состоит из кабель-каната и корпуса, в котором расположены контейнер с разрушаемой диафрагмой и цементным раствором, электродвигатель, насос для создания вытесняющего давления в контейнере, оболочка из резинотканевого материала, соединенная с мультипликатором для создания давления в оболочке большего, чем гидростатическое давление в скважине, и обеспечивающая опору для цементного раствора после его выливания из контейнера. Между разрушаемой диафрагмой и оболочкой образована полость, сообщающаяся со скважинной средой через клапан для выравнивания давления, 2 ил.

Изобретение относится к нефтяной и газовой отрасли, в частности применяется при эксплуатации и ремонте скважин.

Близким прототипом является «Тампонажный снаряд для установки мостов в скважинах» (авторское свидетельство № 1234590 Е 21 В 33/14), работает следующим образом.

По кабель-канату дается ток на электродвигатель, клапан открывается, скважинная жидкость под статистическим давлением давит на поршень большего диаметра, при этом под поршнем меньшего диаметра вырабатывается высокое давление, это высокое давление через тампонажный раствор давит на нижнюю пробку и выталкивает его.

Пробка под действием упругой силы резины пристает к стенке колонны и в дальнейшем удерживает тампонажный раствор на заданном интервале.

Недостатки: срабатывание снаряда происходит при достаточно высоком уровне жидкости, порядка 600-700 метров. При меньшей высоте уровня жидкости над снарядом тампонажный раствор и пробка не вытесняются, т.е. применение данного снаряда ограничено высотой столба жидкости над снарядом.

Второй недостаток - пробка не всегда удерживает тампонажный раствор на заданном интервале из-за малой силы упругости резины, из которой состоит пробка.

Третий недостаток - пробка плохо разбуривается при ликвидации моста за счет большой толщины резины 80-100 мм.

Задача изобретения - обеспечить установку цементных мостов в скважине независимо от высоты столба жидкости над желонкой, удерживание тампонажного раствора на заданном интервале опорного элемента и разбуриваемость опорного элемента за счет малой толщины резиновой оболочки при ликвидации цементного моста.

«Желонка для установки мостов на заданном интервале» состоит: фиг.1 из полого корпуса 1, в котором расположены электродвигатель 2, насос 3, контейнер 4, образующий полость А, заполненный цементным раствором 5, обоймы 6, разделенной от корпуса 1 чугунной разрушаемой диафрагмой 7, мультипликатора давления 8, расположенного в обойме 6 и через трубку 9 соединенного оболочкой 10 из резинотканевого материала и заполненного водой, золотника 11, монтированного в оболочку 10, пространство в обойме 6, ограниченное между разрушаемой чугунной диафрагмой 7 и оболочкой 10, образует полость Б, в которой поддерживается гидростатическое давление, клапана заполнения 12, сообщающего полость Б со скважинной средой, кабель-каната 13, соединенного через головку 14 с обмотками электродвигателя 2, всасывающей 15 и выкидной линии 16 насоса 3, которые через насос 3 соединяют скважинную среду с полостью А контейнера 4 желонки, где расположен цементный раствор 5, показывающего прибора 17, информирующего о разрушении чугунной диафрагмы и вытеснении цементного раствора из контейнера 4 желонки.

Работает следующим образом.

Собранную по фиг.1 желонку заполняем расчетным количеством цементного раствора, спускаем в скважину на необходимую глубину.

Тонкая оболочка 10 из резинотканевого материала легко будет разбуриваться при ликвидации цементного моста. Наличие насоса 3 обеспечивает установку цементного моста независимо от уровня жидкости над желонкой, т.к. насос 3 создает давление в полости А независимо от гидростатического давления в скважине, что дает определенное техническое преимущество над аналогами.

Применение данной желонки сократит затраты и время на установку мостов и разбуривание, что ускорит ремонт скважин, а также снизится нагрузка на экологию за счет сокращения технологических отходов.

Желонка для установки цементного моста на заданном интервале скважины, состоящая из кабель-каната и корпуса, в котором расположены контейнер с разрушаемой диафрагмой и цементным раствором, электродвигатель, насос для создания вытесняющего давления в контейнере, оболочка из резинотканевого материала, соединенная с мультипликатором для создания давления в оболочке большего, чем гидростатическое давление в скважине, и обеспечивающая опору для цементного раствора после его выливания из контейнера, при этом между разрушаемой диафрагмой и оболочкой образована полость, сообщающаяся со скважинной средой через клапан для выравнивания давления.

Способ установки цементного моста в скважине

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к установке цементных мостов в газовых и газоконденсатных скважинах в процессе их ремонта, консервации или ликвидации с помощью колтюбинговой техники. Обеспечивает возможность установки цементного моста без глушения скважины. Сущность изобретения: в скважину, находящуюся под давлением, спускают до забоя с помощью колтюбинговой установки гибкую трубу. Ствол скважины через гибкую трубу при открытых трубном и затрубном пространствах заполняют газовым конденсатом. После чего башмак гибкой трубы поднимают до интервала установки цементного моста. Приготавливают в блоке приготовления тампонажный раствор путем смешивания цементного раствора с замедлителем схватывания и реагентом, повышающим текучесть раствора. Закачивают через гибкую трубу вначале буферную жидкость, например метанол, в объеме 0,3-0,6 объема гибкой трубы, затем тампонажный раствор в необходимом для установки цементного моста объеме. Тампонажный раствор продавливают в скважину последовательно закачиваемыми буферной жидкостью и продавочным раствором, например, закачкой вначале метанола, в объеме 1,0-1,3 объема гибкой трубы, и затем газового конденсата, в необходимом объеме, но не более внутреннего объема гибкой трубы, до момента освобождения гибкой трубы от тампонажного раствора. После выдавливания из гибкой трубы тампонажного раствора приподнимают башмак гибкой трубы на 1 м выше “расчетной” головы цементного моста. Производят срез головы цементного моста газовым конденсатом, подаваемым через гибкую трубу. Вымывают излишки тампонажного раствора в трубное пространство. Излишки тампонажного раствора оставляют в трубном пространстве скважины в жидком состоянии. После ожидания затвердевания цемента спускают гибкую трубу до головы цементного моста и испытывают его на прочность, прикладывая нагрузку инжектором колтюбинговой установки через гибкую трубу усилием, не превышающим 4,0-5,0 кН. Затем производят гидравлическую опрессовку цементного моста. После чего гибкую трубу извлекают из скважины. 1 ил.

Известен способ установки цементного моста в скважине, включающий закачку в заданный интервал тампонажного раствора, вымывание излишков тампонажного раствора, проведение ОЗЦ (ожидания затвердевания цемента), испытание цементного моста на прочность и герметичность [Справочная книга по текущему и капитальному ремонту скважин /А.Д.Амиров, К.АКарапетов, Ф.Д.Лемберанский и др. - М.: Недра, 1979. - С. 210-238].

Недостатком этого способа является невозможность установки цементного моста в газовых и газоконденсатных скважинах без их глушения, а также неизбежное загрязнение призабойной зоны пласта.

Известен способ установки цементного моста в скважине, включающий закачку в заданный интервал тампонажного раствора, вымывание излишков тампонажного раствора, проведение ОЗЦ, испытание цементного моста на прочность и герметичность [Басарыгин Ю.М., Макаренко Л.П., Мавромати В.Д. Ремонт газовых скважин. - М.: Недра, 1998. - С. 100-107].

Достигаемый технический результат, который получается в результате создания изобретения, состоит в возможности установки цементных мостов без глушения скважин.

Поставленная задача и технический результат достигаются тем, что в известном способе установки цементного моста в скважине, включающем закачку в заданный интервал тампонажного раствора, вымывание излишков тампонажного раствора, проведение ОЗЦ, испытание цементного моста на прочности и герметичность, в отличие от известного в скважину, находящуюся под давлением, спускают до забоя с помощью колтюбинговой установки гибкую трубу, открывают задвижки на трубном и затрубном пространствах, ствол скважины заполняют через нее газовым конденсатом, башмак гибкой трубы поднимают до интервала установки цементного моста, приготавливают в блоке приготовления тампонажный раствор смешиванием цементного раствора с замедлителем схватывания и реагентом, повышающим текучесть раствора, закачивают через гибкую трубу вначале буферную жидкость, например метанол, в объеме 0,3-0,6 объема гибкой трубы, затем тампонажный раствор в необходимом для установки цементного моста объеме с продавкой его в скважину последовательно закачиваемыми буферной жидкостью и продавочным раствором, например, закачкой вначале метанола, в объеме 1,0-1,3 объема гибкой трубы, и затем газового конденсата, в необходимом объеме, но не более внутреннего объема гибкой трубы, до момента освобождения гибкой трубы от тампонажного раствора, после выдавливания из гибкой трубы тампонажного раствора приподнимают башмак гибкой трубы на 1 м выше “расчетной” головы цементного моста, производят срез головы цементного моста газовым конденсатом, подаваемым через гибкую трубу, и вымывание излишков тампонажного раствора в трубное пространство и оставление их там в жидком состоянии, после ОЗЦ спускают гибкую трубу до головы цементного моста и испытывают его на прочность, прикладывая нагрузку инжектором колтюбинговой установки через гибкую трубу усилием 4,0-5,0 кН, затем производят гидравлическую опрессовку цементного моста, после чего гибкую трубу извлекают из скважины.

На чертеже схематично изображено устройство для реализации данного способа.

Способ реализуется следующим образом.

В скважину, находящуюся под давлением, спускают с помощью колтюбинговой установки 1 гибкую трубу 2. При этом гибкая труба 2 спускается через направляющий желоб 3, инжектор 4, блок превенторов 5, фонтанную арматуру 6, лифтовую колонну 7, размещенную внутри эксплуатационной колонны 8, на глубину на 1 м выше забоя 9. После этого открывают задвижки на трубном 10 и затрубном 11 пространствах скважины, ствол скважины через гибкую трубу 2 заполняют стабильным газовым конденсатом, исключающим наличие в нем воды и водных растворов солей (СаСl₂, NaCl). Закачку стабильного газового конденсата производят из емкости 12 в необходимом для заполнения всего ствола скважины объеме с помощью насосной установки 13. В зимний период в скважину закачивают стабильный газовый конденсат, подогретый с помощью пароподогревательной установки 14 до плюсовой температуры. При отсутствии поглощения стабильного газового конденсата пластом проводят циркуляцию скважины до полной его дегазации, но не менее одного цикла. В случае неполучения циркуляции после закачки необходимого объема стабильного газового конденсата закачку его прекращают и приступают к выполнению следующей технологической операции. Заполнение ствола скважины стабильным газовым конденсатом предотвращает прямой контакт цементного раствора с продуктивным пластом, снижает степень загрязнения призабойной зоны пласта и замедляет сроки схватывания цементного раствора.

Затем гибкую трубу 2 приподнимают таким образом, чтобы ее башмак находился в заданном интервале установки цементного моста 15, но ниже башмака лифтовой колонны 7.

После этого в блоке приготовления тампонажного раствора 16 вначале приготавливают требуемый состав цементного раствора на водной основе плотностью 1700 кг/м 3 в необходимом для установки цементного моста 15 объеме. Необходимость прокачки тампонажного раствора через небольшое проходное сечение гибкой трубы 2 с целью недопущения преждевременного схватывания и закупорки сечения гибкой трубы 2 предъявляет к составу тампонажного раствора определенные требования. Во-первых, прокачиваемый через гибкую трубу 2 тампонажный раствор должен иметь больший, нежели при прокачке его через лифтовую колонну большего диаметра, срок схватывания. Во-вторых, он должен иметь повышенную текучесть. Поэтому в приготовленный цементный раствор добавляют замедлитель схватывания раствора и реагент, повышающий его текучесть. Полученный раствор тщательно перемешивают до получения однородной массы с параметрами: плотность - 1600-1650 кг/м 3 ; вязкость - 40-50 с. Срок схватывания полученного тампонажного раствора из опыта ремонта скважин на Ямбургском месторождении достигает 10 часов.

После приготавливления тампонажного раствора из емкости 17 закачивают через гибкую трубу 2 вначале буферную жидкость, например метанол, в объеме 0,3-0,6 объема гибкой трубы 2, затем тампонажный раствор в необходимом для установки цементного моста 15 объеме с продавкой его в скважину последовательно закачиваемыми буферной жидкостью и продавочным раствором, например, закачкой вначале метанола, в объеме 1,0-1,3 объема гибкой трубы 2, и затем газового конденсата, в необходимом объеме, но не более внутреннего объема гибкой трубы 2, до момента освобождения гибкой трубы 2 от тампонажного раствора. Стабильный газовый конденсат под воздействием буферной жидкости и тампонажного раствора выдавливается в трубное 10 и затрубное 11 пространства скважины, а часть - в продуктивный пласт 18, препятствуя проникновению в него тампонажного раствора.

Закачка метанола замедляет сроки схватывания цементного раствора и увеличивает его текучесть, а закачка газового конденсата обеспечивает создание гидростатического давления в стволе и предотвращает подъем головы цементного моста 15 выше требуемой высоты, необходимой для целей ремонта скважины, замедляет сроки схватывания цементного раствора.

После выдавливания из гибкой трубы 2 тампонажного раствора приподнимают башмак гибкой трубы 2 на 1 м выше “расчетной” головы цементного моста 15, производят срез головы цементного моста 15 стабильным газовым конденсатом, подаваемым через гибкую трубу 2, и вымывание излишков тампонажного раствора в трубное пространство 10. Оставляют скважину на период ожидания затвердения цемента (ОЗЦ) на 48 часов.

После ОЗЦ спускают гибкую трубу 2 до головы цементного моста 15 и определяют фактическое местоположение головы цементного моста 15. При необходимости следует нарастить цементный мост 15 заливкой тампонажного раствора без давления. После этого производят проверку цементного моста 15 на прочность, прикладывая при помощи инжектора 4 нагрузку на цементный мост 15 через гибкую трубу 2 усилием, не превышающим 4,0-5,0 кН. В случае потери циркуляции производят полный подъем гибкой трубы 2 на поверхность. Излишки тампонажного раствора остаются в трубном пространстве 10 в жидком состоянии и удаляются из скважины при вызове притока и отработки скважины на факел. Схватывание тампонажного раствора в трубном пространстве 10 не происходит из-за перемешивания излишков тампонажного раствора с метанолом и стабильным газовым конденсатом. Затем производят гидравлическую опрессовку цементного моста 10 на максимальное давление, ожидаемое на устье, но не более давления опрессовки эксплуатационной колонны 8. На Ямбургском месторождении максимальное ожидаемое давление на устье в настоящее время составляет 4,0-6,0 МПа.

По окончании испытаний цементного моста 15 на прочность и герметичность из скважины извлекают гибкую трубу 2.

Предлагаемый способ установки цементных мостов в скважинах, подлежащих ремонту, консервации или ликвидации, позволяет производить их установку без глушения скважины, снизить степень загрязнения призабойной зоны пласта, сократить продолжительность ремонтных работ в 5-6 раз, снизить затраты на проведение работ и стоимость ремонта скважины в 3-4 раза, облегчить работы по последующему ее освоению или расконсервации (разликвидации).

Способ установки цементного моста в скважине, включающий закачку в заданный интервал тампонажного раствора, вымывание излишков тампонажного раствора, проведение ОЗЦ – ожидания затвердевания цемента, испытание цементного моста на прочность и герметичность, отличающийся тем, что в скважину, находящуюся под давлением, спускают до забоя с помощью колтюбинговой установки гибкую трубу, открывают задвижки на трубном и затрубном пространствах, ствол скважины заполняют через нее газовым конденсатом, башмак гибкой трубы поднимают до интервала установки цементного моста, приготавливают в блоке приготовления тампонажный раствор смешиванием цементного раствора с замедлителем схватывания и реагентом, повышающим текучесть раствора, закачивают через гибкую трубу вначале буферную жидкость, например метанол, в объеме 0,3-0,6 объема гибкой трубы, затем тампонажный раствор в необходимом для установки цементного моста объеме с продавкой его в скважину последовательно закачиваемыми буферной жидкостью и продавочным раствором, например закачкой вначале метанола, в объеме 1,0-1,3 объема гибкой трубы и затем газового конденсата в необходимом объеме, но не более внутреннего объема гибкой трубы, до момента освобождения гибкой трубы от тампонажного раствора, после выдавливания из гибкой трубы тампонажного раствора приподнимают башмак гибкой трубы на 1 м выше “расчетной” головы цементного моста, производят срез головы цементного моста газовым конденсатом, подаваемым через гибкую трубу, вымывание излишков тампонажного раствора в трубное пространство и оставление их там в жидком состоянии, после ОЗЦ спускают гибкую трубу до головы цементного моста и испытывают его на прочность, прикладывая нагрузку инжектором колтюбинговой установки через гибкую трубу усилием 4,0-5,0 кН, затем производят гидравлическую опрессовку цементного моста, после чего гибкую трубу извлекают из скважины.

Установка цементного моста

Цементный мост - это непроницаемая для газа, нефти и воды перемычка внутри скважины.

Установка цементных мостов - это технологическая операция, используемая при ремонтно-изоляционных работ при бурении, заканчивании и эксплуатации нефтяных и газовых скважин.
Цементный мост - это непроницаемая для природного газа, нефти и воды перемычка внутри скважины.
Материал моста - цементная смесь.
Высота может составлять несколько 10 ков метров, что достаточно для надежной и непроницаемой разобщающей перемычки.

Назначение цементных мостов:

изоляция водонапорных и непродуктивных горизонтов при испытании и ликвидации скважин;
сохранение стабильного показателя давления воздуха в нижней части скважины;
возвращение на вышерасположенный горизонт;
изоляция зон поглощения или проявления;
забуривание нового ствола;
создание опоры для испытания пластов и секции обсадных труб;
ликвидация каверн и желобных выработок
проведение КРС.

по долговечности,
герметичности,
прочности,
несущей способности,
по высоте и глубине нахождения.

Требования формируются на основе конкретных геолого-технических условий и назначения моста.
Несущая способность моста зависит от его высоты, наличия, состояния и толщины слоя глинистого раствора на колонне и фильтрационной корки на стенке скважин.

При установке цементных мостов в непоглощающих скважинах, прежде всего их промывают в течении 1,5-2 циклов для выравнивания плотностей промывочной жидкости в НКТ и в затрубном пространстве.
Приготовленный объем цементного раствора закачивают в НКТ и продавливают промывочным раствором до равновесия столбов жидкости в НКТ и затрубном пространстве.
Объем продавочной жидкости определяется следующим образом: путем деления объема закачанного в НКТ цементного раствора (в литрах) на объем одного метра эксплуатационной колонны (в литрах) определяют высоту столба, которую займет цементный раствор в колонне.
Затем эту величину вычитают из общей длины спущенной в скважину НКТ.

Полученную величину умножают на объем 1 м НКТ и определяют объем продавочной жидкости.

Башмак НКТ поднимают до верхней границы устанавливаемого моста и излишки цементного раствора вымывают.

Затем НКТ поднимают на 20-30 м, скважину заполняют и ожидают затвердевание цемента.

По истечении времени ОЗЦ проверяют глубину расположения моста и его прочность посадкой НКТ, а герметичность моста - опрессовкой.

Перед установкой цементных мостов в поглощающих скважинах (приемистость более 7 м 3 /(чМПа)) должны быть приняты меры по ограничению поглотительной способности пластов.

Для этого используют измельченные, закупоривающие материалы с размерами частиц 5-10 мм (древесные опилки, волокно и т.д.).

В качестве жидкости-носителя применяют глинистый раствор, водоцементная суспензия и водоглинистая суспензия.

Закачивание закупоривающего материала продолжают до восстановления полной циркуляции.

Установка цементного моста желонкой в скважине

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может найти применение при проведении строительных и ремонтных работ в скважине, в частности, для установки разделительных мостов при изоляции продуктивных горизонтов и участков ствола скважины друг от друга.

На промыслах США применяют цементировочную желонку «Grant», она состоит из корпуса-контейнера, в верхней части которого имеются загрузочные окна. Снизу корпус закрыт пластмассовым диском, который удерживается запорным устройством (Харьков В.А. Капитальный ремонт нефтяных и газовых скважин. М.: Недра, 1969, стр.34-35).

Недостатком является невозможность цементирования скважины в заданном интервале на значительном расстоянии от забоя.

В качестве аналога выбрано устройство для ремонта нефтяных и газовых скважин (патент RU №2134769, МПК 7 Е21В 29/10 от 07.10.1997), которое содержит контейнер для доставки цементного раствора на заданную глубину. Сверху контейнер закрыт крышкой для подсоединения к кабелю, а снизу заглушкой. Контейнер снабжен центраторами, устанавливаемыми в нижней и верхней частях контейнера, которые обеспечивают расположение контейнера вдоль оси эксплуатационной колонны. В верхней части установлен насос для заполнения цементным раствором через загрузочное окна в его стенке, а также для подачи промывочной жидкости через те же окна внутрь контейнера и создания необходимого давления на цементный раствор. В нижней части контейнера размещен перфоратор, причем стенки контейнера напротив перфоратора имеют разгрузочные окна, закрытые эластичной оболочкой. Устройство работает следующим образом. Опускают контейнер в скважину, по мере достижения заданной глубины начинают закачку промывочной жидкости в контейнер и продавливание цементного раствора.

При этом эластичная оболочка растягивается до плотного соприкосновения со стенкой эксплуатационной колонны. В этот момент включается перфоратор и пробивает отверстие через эластичную оболочку и стенку эксплуатационной колонны в цементное кольцо. Продолжают продавливание цементного раствора в образовавшийся баллон из эластичной оболочки и далее через перфорационные отверстия в цементное кольцо. Далее, если требуется расширить границы интервала цементирования, поднимают контейнер на устье, заменяют эластичную оболочку и повторяют все вышеописанные операции.

Недостатком данной конструкции является ненадежность системы отделения.

В качестве прототипа выбрана желонка для временной изоляции пласта (патент RU №2209930, МПК Е21В 27/02 от 05.06.2001. Способ временной изоляции пласта, материал и желонка для его осуществления), которая содержит полый цилиндрический корпус с окнами в верхней части, крышку, закрепляемую к корпусу на срезных элементах, головку для ввода кабеля-троса, решетку-рассеиватель, разделяющую полость корпуса на две камеры, верхнюю для размещения заряда с электровоспламенителем и нижнюю для размещения закупоривающего материала и заглушку, выполненную в виде эластичной мембраны сегментной формы, сферической поверхностью обращенной к крышке корпуса из того же материала, что и сгораемый закупоривающий материал, служащий в качестве донной части корпуса. Заглушка снабжена прочной полимерной нитью, связывающей ее с закупоривающим материалом. Окна предназначены для выхода газов при превышении допустимого давления в верхней камере желонки.

Недостатком данной конструкции является небольшой объем камеры желонки, что значительно снижает производительность работ. Наличие сгораемого закупоривающего материала, который состоит из горючего и окислителя, электровоспламенителя значительно повышает трудоемкость и экологическую опасность работ.

Технической задачей настоящего изобретения является повышение эффективности действия, безопасности и надежности действия данного устройства.

Решение технической задачи достигается тем, что желонка, содержащая корпус с окнами, головку для ввода бронированного кабеля, закупоривающий материал, заглушку и взрывное устройство, дополнительно содержит наконечник, соединенный с корпусом посредством резьбы, наконечник имеет центральное сквозное отверстие, перекрываемое разрушаемым под действием взрыва стеклянным диском, на определенном расстоянии от которого установлен взрывной патрон, закрепленный относительно продольной оси желонки посредством крепежного устройства в виде крестовины, которая одновременно является токопроводящей частью электровзрывной цепи, причем технологическое отверстие под заглушку расположено в нижней боковой части корпуса, кроме того, желонка в нижней торцевой части имеет защитный кожух.

На фиг.1 представлена желонка цементировочная, которая содержит 1 - кабельный наконечник (головка для ввода бронированного кабеля, устройства спуска и подъема желонки); 2 - токоввод; 3 - корпус желонки; 4 - заливочное окно; 5 - провод от токоввода до взрывного патрона; 6 - взрывной патрон; 7 - крепежное устройство крепления взрывного патрона в виде крестовины, 8 - стеклянный диск; 9 - наконечник; 10 - сквозное центральное отверстие, 11 - технологическое отверстие для заглушки; 12 - защитный кожух, 13 - бронированная оплетка кабеля.

Желонка цементировочная предназначена для установки в обсаженной скважине цементного разобщающего моста, который позволяет вести различные скважинные операции с опорой инструмента на искусственный забой, включая кислотные обработки пласта. Оперативность и качество установки цементного разобщающего моста во многом зависит от технологичности, безопасности и надежности желонки.

Стеклянный диск (8) устанавливают в наконечнике (9) на герметике, взрывной патрон (6) с проводом (5) закрепляют в посадочном гнезде крепежного устройства в виде крестовины (7). Через заливочное окно (4) заливают цементный раствор, соединяют токоввод (2) проводом (5) с взрывным патроном (6). Подсоединение кабельной головки к головке перфоратора производится в последний момент перед спуском желонки в скважину, при этом происходит массовое соединение бронированной оплетки кабеля (13) и корпуса желонки (3) с крестовиной (7). Спуск желонки производится со скоростью 2 м/с, со скоростью заряженного перфоратора.

Желонка работает следующим образом. Взрывной патрон (6) инициируется от специального прибора взрывного высокочастотного ПВВ-1. Взрывной патрон (6) установлен перпендикулярно стеклянному диску (8) на небольшом расстоянии, что обеспечивает полное разрушение стеклянного диска (8) и гарантирует полный выход цементного раствора высокой плотности из желонки. При взрыве патрона образуется ударная волна и происходит расширение газов, которые воздействуют на заглушку (деревянную пробку), вставленную в технологическое отверстие (11), выталкивая ее, а также одновременно разрыхляют цемент в нижней части желонки, уплотнившийся за время спуска желонки в скважину. Отсутствие механических запирающих устройств - клапанов, шиберов и задвижек - значительно упрощает работу устройства и обеспечивает высокую надежность его работы. При срабатывании взрывного патрона (6) энергия расширяющих газов, выбивая деревянную пробку, одновременно выбрасывает порцию цементного раствора через боковое технологическое (11) и центральное сквозное отверстие (10). Цементный раствор за счет большей плотности (скважинная жидкость 1,17-1,20 г/см 3 ) вытекает через центральный сквозной канал наконечника и боковое отверстие. Защитный кожух (12), расположенный в нижней части желонки, защищает стеклянный диск (8) от несанкционированного разрушения при монтаже желонки на устье и во время спуска ее в скважину.

Стеклянный диск выполнен из толстого стекла, устойчивого к ударам, падению и механическим повреждениям, а также нагрузке, образующейся при спуске желонки в скважину. Обеспечивает надежное удержание цементного раствора в камере. В то же время гарантированно разрушается от взрывного патрона, расположенного на определенном расстоянии, не оставляя крупных осколков.

Крестовина - специальное металлическое устройство для размещения взрывного патрона с регулируемыми лапками крепления, которые обеспечивают надежное позиционирование в корпусе желонки с любым внутренним диаметром и электрическую связь корпуса патрона с корпусом желонки.

Так как полость желонки не разделена, то она имеет большую емкость, объемом не менее 25 литров, по сравнению с прототипом, что позволяет значительно увеличить количество доставляемого цементного раствора, тем самым значительно сократить количество спусков желонки в скважину, сэкономить материальные и финансовые средства.

В качество взрывного патрона используют ПГН-150, который гарантирует безопасность работы с данным устройством. Данный патрон срабатывает только от высокочастотного прибора ПВВ-1 и импульса тока частотой 15 кГц.

Данное устройство используется многократно. При каждом использовании желонки в наконечнике устанавливается новый стеклянный диск, в заливочное окно заливается цементный раствор плотностью (р=1,4…1,6 г/см 3 ).

Технико-экономическое преимущество предлагаемого технического решения заключается в следующем.

Изобретение обеспечивает повышение эффективности проводимых работ по созданию цементного разобщающего моста, который позволяет вести различные скважинные операции. Данное устройство просто в обращении, использование данного устройства обеспечивает высокое качество, безопасность и экономичность проводимых работ.

Желонка цементировочная, содержащая корпус с окнами, головку для ввода бронированного кабеля, закупоривающий материал, заглушку и взрывное устройство, отличающаяся тем, что дополнительно содержит наконечник, соединенный с корпусом посредством резьбы, наконечник имеет центральное сквозное отверстие, перекрываемое разрушаемым под действием взрыва стеклянным диском, на определенном расстоянии от которого установлен взрывной патрон, закрепленный относительно продольной оси желонки, посредством крепежного устройства в виде крестовины, которая одновременно является токопроводящей частью электровзрывной цепи, причем технологическое отверстие под заглушку расположено в нижней боковой части корпуса, кроме того, желонка имеет защитный кожух.

Читайте также: