Оборудование для установки цементных мостов

Оборудование для установки мостов	Наиболее приемлемое	Преимущества	Недостатки
Скважинные устройства	УКЗЦ	Исключение перемешивания тампонажного раствора при прокачивании по колонне бурильных труб	Контроль за срабатыванием (срезом шпильки) неэффективен на большой глубине
Оснастка заливочной колонны	Эксцентрики бурильные	Эффективное удаление шлама из кавернозной части	Необходимо вращение колонны
Изолирующие пробки	Стреляющий тампонажный снаряд	Перекрытие ствола при поглощениях и газопроявлениях	Невозможна установка в кавернозном стволе
Пакеры	Разбуриваемый пакер ПРГМ	То же	Неприменим в кавернозном стволе и при высокой температуре
Цементировочная головка	Цементировочная головка	Отсутслвие выступающих узлов	Невозможно использование двух разделительных пробок
Разделительные пробки	Эластичная сферическая цементировочная пробка	Способность прохождения по колонне с различным сечением	Требуются специальные посадочные устройства
Устройства для раздельной доставки компонентов смеси	Тампонажное устройство	Раздельная доставка компонентов в скважину	Существует только конструкторская разработка

Из скважинного оборудования достаточно эффективным является устройство для контроля при забойном цементировании (УКЗЦ), разработанное в УкрНИИПНД. Устройство (рис. 4.3) состоит из корпуса 1, посадочной плиты 2, сменных шпилек 3, направляющей пробки 4 и двух резиновых, наполненных жидкостью разделителей 5.

Последовательность технологических операций при установке цементных мостов с помощью УКЗЦ показана на рис. 4.4.

Устройство в собранном виде (без шаровых разделителей) спускают до нижней отметки интервала установки цементного моста. Затем на заливочную колонну устанавливают цементировочную головку, в которой размещают два шаровых разделителя. После промывки скважины и закачки буферной жидкости освобождают первый шаровой разделитель, закачивают расчетное количество там-понажного раствора, затем освобождают второй шаровой разделитель и начинают продавливание. До посадки первого шарового разделителя на опорную плиту (рис. 4.4, I) буровой раствор свободно выходит из заливочных труб 1 в скважину через радиальные отверстия 2 и вертикальные отверстия 3 в опорной плите 4, а после посадки этого разделителя (в период продавливания тампонажного раствора в заколонное пространство) через радиальные отверстия 2 уже выходит тампонажный раствор (рис. 4.4, II). Последние 1 - 2 м³ продавочной жидкости закачивают на пониженной скорости одним ЦА, благодаря чему на поверхности четко фиксируется момент схождения шаровых разделителей 5 и 6 (рис. 4.4, III). После подъема УКЗЦ до верхней отметки интервала установки цементного моста в колонне заливочных труб создается избыточное давление, в результате чего происходит срез стопорных шпилек 7, опорная плита с двумя шаровыми разделителями опускается до упора в торец направляющего башмака 8 (рис. 4.4, IV), радиальные отверстия 2 открываются и через них осуществляется прямая или обратная промывка при срезке кровли моста.

Эффективность работы устройства зависит от надежности фиксации момента схождения пробок и среза шпилек 7. При установке цементного моста на большой глубине обеспечить нормальную работу УКЗЦ не всегда удается. Другим недостатком этой технологии установки цементных мостов является необходимость подъема колонны заливочных труб перед срезкой кровли моста. В этом случае имеет место эффект поршневания, что неизбежно приводит к перемешиванию внутрискважинной жидкости с тампонажным материалом. Так как для установки моста используют небольшое количество тампонажного раствора, то перемешивание может существенно повлиять на успешность операции с применением УКЗЦ.

Аналогичное устройство для контролируемой установки цементных мостов разработано в АзНИПИнефти (рис. 4.5). Оно состоит из неподвижной и подвижной частей. Неподвижная часть представляет собой корпус 1, на верхнем конце которого имеется замковая резьба, а на нижний конец навинчивается направляющая пробка 6. Подвижная часть состоит из упругого седла 2 и стакана 5 с уплотнительным кольцом 4. Подвижная часть удерживается в корпусе с помощью двух штифтов 3. Кольцевое пространство между корпусом и направляющей пробкой представляет собой гидравлический амортизатор, заполняемый консистентной смазкой.

Устройство спускают в скважину на колонне бурильных труб до нижней отметки устанавливаемого цементного моста. После окончания закачивания тампонажного раствора проталкивают разделительную пробку 7 из цементировочной головки в бурильные трубы и продавливают тампонажный раствор до получения сигнала «стоп» в момент посадки пробки 7 на упругое седло 2 устройства. Затем поднимают УКЗЦ до верхней отметки цементного моста и закачивают продавочную жидкость в бурильные трубы. При повышении давления штифты 3 срезаются и подвижная часть устройства вместе с пробкой 7 и упругим седлом 2 перемещается в крайнее нижнее положение, выдавливая при этом жидкость из гидравлического амортизатора. Переход упругого седла в расширенную часть корпуса сопровождается его расширением, и пробка проталкивается в скважину, открывая центральный канал для промывки, что фиксируется по резкому снижению давления.

Технология установки мостов с применением УКЗЦ конструкции АзНИПИнефти обладает теми же недостатками, что и с использованием предыдущего устройства.

Из устройств, обеспечивающих прохождение в заливочную колонну продавочных и разделительных пробок, как наиболее совершенное можно назвать цементировочную головку б. ВНИИКРнефти (рис. 4.6).

Она состоит из корпуса 1, переключающего механизма, в который входят колокол 2, цилиндр 3, поворотная втулка 4 с внутренней резьбой, и размещенных в пазах цилиндра сухарей 5, имеющих ответную резьбу. Во внутренней полости цилиндра 3 установлена цементировочная пробка 6, зафиксированная стопором 7 в полости колокола 2. Стопор 7, удерживающий пробку 6, фиксируется от осевого перемещения цилиндром 3 в положении, при котором перекрыты радиальные отверстия 8, выполненные в колоколе. В цилиндре и колоколе имеются циркуляционные отверстия 9. Переводник 10 служит для соединения головки с обсадной колонной. Уплотнительные элементы 11 служат для герметизации головки.

Цементировочная головка работает следующим образом. В положении, показанном на рис. 4.6, она устанавливается на верхнюю трубу заливочной колонны. На головку навинчивается ведущая труба, и в дальнейшем промывку и цементирование проводят через стояк, буровой шланг и вертлюг. При промывке скважины и во время закачивания тампонажного раствора циркуляция осуществляется через циркуляционные отверстия 9 в цилиндре и колоколе. После закачки тампонажного раствора осуществляют продавливание цементировочной пробки. Для этого вращают втулку 4, что приводит к перемещению сухарей 5 и цилиндра 3, жестко связанного с сухарями. Изменение положения цилиндра 3 приводит к перекрытию циркуляционных отверстий 9, открытию радиальных отверстий 8 и освобождению стопора 7. Под действием давления пробка 6 смещает стопор 7 в осевом направлении и начинает движение по колонне. В дальнейшем тампонажный раствор продавливается через отверстия в колоколе — циркуляционные 9 и радиальные 8. Во время закачивания и продавливания раствора расхаживают заливочную колонну, что улучшает вытеснение бурового раствора и повышает качество работ.

Важную роль в технологии доставки тампонажного материала к месту установки моста играют разделительные пробки. В б.ВНИИКРнефти разработан комплекс разделительных пробок — КРП (рис. 4.7). Конструктивно пробка состоит из легко разбуриваемого корпуса 1, резиновых эластичных манжет 2, собранных на корпусе без гумирования. Нижняя разделительная пробка оборуду ется мембраной 3, которая установлена в обойме 4 с уплотнительным кольцом 5. Пробка применяется совместно с клапаном ЦКОД. При посадке ее на седло этого клапана повышается давление в колонне заливочных труб, в результате чего разрушается мембрана 3. Повышение давления, отмеченное на устье, свидетельствует о достижении пробкой посадочного узла. В качестве разделительной пробки для колонны бурильных труб со ступенчатым профилем внутреннего канала применяется эластичный сферический разделитель, имеющий клапан, через который внутренняя полость пробки заполняется рабочей жидкостью. За счет избыточного внутреннего давления обеспечивается необходимая поверхность контакта пробки с трубами. Чтобы пробка при прохождении сечений переменного профиля не сплющивалась и работала как поршень, внутрь ее помещается шар из прочного материала, более плотного, чем жидкость. По диаметру шар несколько больше отверстия в упорном кольце. Благодаря эластичности материала сферы и избыточному давлению рабочей жидкости внутри нее разделительная пробка способна обратимо менять форму при прохождении через места значительного сужения в колонне труб, особенно при цементировании скважин через бурильные трубы, без ущерба для качества разделения перекачиваемых жидкостей.