Двухступенчатый способ цементирования: область применения, последовательность операций

Двухступенчатое цементирование скважин. Ступенчатое цементирование скважин, особенно двухступенчатое, рекомендуется применять в следующих случаях:

1) возникают трудности технического порядка, не позволяющие поднять уровень цементного раствора на требуемую высоту;

2) на забое скважины высокая температура, ограничивающая во времени проведение одноступенчатого цементирования;

3) затрубное пространство (с целью экономии цемента) требуется заполнить цементом не сплошь, а раздельно, оставив промежуток между эксплуатируемыми объектами не зацементированными.   

Для проведения двухступенчатого цементирования, скважины необхо­димо в обсадной колонне на некоторой высоте от забоя скважины установить специальную заливочную муфту. Технологический процесс двухступенчатого цементирования проте­кает в следующем порядке: обсадную колонну с оборудованным низом и заливочной муфтой спускают в скважину и при обычной промывке подготовляют к цементированию. Перед спуском в скважину заливочная муфта должна быть опробована на поверхности.

Рис. 11.14. Заливочная муфта, верхняя (б) и нижняя (а) пробки для двухступен­чатого цементирования:

1 - переводник; 2 - кожух; 3 - вырезы под замок против вращения в нижнем цилиндре; 4, 11 -седло; 5 - цилиндр нижний; 6 - резиновое кольцо; 7 - выреэы под замок против вращения в верхнем цилиндре; 8 - цилиндр верхний; 9 - вырезы; 10 - предохранительное кольцо

Рис. 11.15.Схема двухступенчатой за­ливки скважины;

1 -цементный раствор; 2 -глинистый раствор

После подготовки скважины к цементированию прокачивают первую порцию цементного раствора, затем немедленно прокачивают расчетное количество первой порции глинистого раствора и спускают нижнюю цементировочную пробку (рис. 11.15, а). За нижней пробкой прокачи­вают вторую порцию цементного раствора и спускают вторую (верх­нюю) цементировочную пробку (рис. 11.15, б), которая продавливается вниз расчетным количеством глинистого раствора второй порции.

Первая (нижняя) цементировочная пробка, проталкиваемая жид­костью вниз, в определенный момент упирается своими плечиками в седло 4 (см. рис. 11.14) нижнего цилиндра заливочной муфты и под действием давления столба жидкости и давления насосов срезает стопор­ные болты. Нижний цилиндр движется вниз до момента захода своих нижних выступов в вырезы переводника с муфты на обсадную колонну. Вследствие движения нижнего цилиндра вниз открываются 1 цементировочные отверстия и цементный раствор, расположенный над первой (нижней) пробкой, устремляется в затрубное пространство (рис. 11.15,6), а нижняя цементировочная пробка, плотно прилегая своими плечиками к седлу 4 (см. рис. 11.14), под действием давления герметически закрывает нижнюю часть колонны - от заливочной муфты до башмака.

Таким образом, заканчивается цементирование первой (нижней) сту­пени; цементный раствор первой порции поднят на заданную высоту от башмака колонны. Одновременно происходит процесс заливки второй ступени через цементировочные отверстия цементировочной муфты. Вторая (верхняя) цементировочная пробка, двигаясь вниз, упирается своими плечиками в седло 11 (см. рис. 11.14) верхнего цилиндра заливочной муфты, под действием давления срезает стопорные болты верхнего цилиндра. Цилиндр двигается вниз, перекрывает цементиро­вочные отверстия (рис. 11.15, в); наступает момент удара «стоп», давле­ние мгновенно поднимается, и цементировка колонны на этом закан­чивается.

С целью окончательного контроля удачного перекрытия цементировочных отверстий, а также контроля (см. рис. 11.14) надежности выдерживания пружинным кольцом давления цементного раствора в затрубном пространстве открывают кран цементировочной головки на колонне, ранее закрытый в момент «удара» при давлении до 10 МПа и наблюдают за количеством истекаемой жидкости из колонны и давле­нием на головке. Если объем вытекшей жидкости равен тому объему, какой занимают шланг и нагнетательная линия, а давление мгновенно падает до нуля при истечении жидкости, то делают вывод, что заливка второй ступени прошла удачно, и скважину оставляют в спокойном состоянии на период твердения цемента. После периода твердения цемента снимают заливоч­ную головку, спускают бурильную колонну с долотом и разбуривают пробки, промывают скважину до цементного стакана в башмаке колон­ны и проверяют высоту подъема цемента первой и второй ступеней.

Описанный двухступенчатый способ цементирования часто приме­няют с некоторыми изменениями, например, производят заливку с вы­держкой во времени между затворением первой и второй порциями цемента и т.п.