Устройство для вращения обсадной колонны в процессе ее цементирования

С.А. Рябоконь, В.М. Мильштейн, А.В. Лазаренко

Вращение и расхаживание обсадной колонны в процессе ее цементирования являются эффективными технологическими приемами, способствующими повышению степени заполнения заколонного пространства тампонажным раствором. Данные операции, выполняемые для повышения качества крепления обсадных колонн, достаточно широко применяются в зарубежной практике строительства скважин [1-3]. В отечественной промысловой практике расхаживание обсадных колонн на стадиях крепления осуществляется крайне редко, а вращение не применяют вообще.

Основной причиной отсутствия примеров вращения колонн при их цементировании является бурение наклонно направленных скважин, преобладающих на разрабатываемых месторождениях страны. В этих условиях применение такого технологического приема создает вероятность возникновения серьезных осложнений. Однако в вертикальных скважинах, бурение которых нередко осуществляется в сложных геологических условиях, применение технологии вращения колонн при цементировании обеспечит значительное повышение степени надежности разобщения пластов. При этом по сравнению с расхаживанием вращение исключает вероятность возникновения такого осложнения, как прихват обсадной колонны в приподнятом над устьем состоянии. Второй, не менее важной причиной, которая не позволяет вращать обсадную колонну в процессе ее цементирования, является отсутствие специальных технических средств отечественного производства.

В связи с отмеченным специалистами ОАО «НПО «Бурение» разработана универсальная трехсекционная цементировочная головка (рис. 1), применение которой дает возможность вращать обсадные колонны в процессе их цементирования. Устройство головки исключает необходимость применения стандартных или специальных штро-пов и подключения напорного манифольда цементировочного агрегата непосредственно к головке. Назначение, устройство и условия применения этой головки рассмотрены в работе [4].

Для обеспечения возможности вращения колонны при цементировании головку необходимо оснастить специальным вращающимся переводником, установленным между головкой и обсадной колонной. Форма переводника по внешности соответствует форме клиновых вкладышей ротора (рис. 2). При цементировании колонны вкладыши в роторе отсутствуют и в момент начала выхода цементного раствора из-под башмака колонны в заколонное пространство приподнятую колонну с переводником опускают в гнездо роторных клиньев и начинают вращать ротор с колонной с минимально возможной скоростью.

В плане проведения работ по спуску и цементированию обсадной колонны необходимо предусмотреть возможность ее расхаживания или вращения, определив необходимую глубину спуска и способ крепления элементов технологической оснастки на трубах. При этом необходимо предусмотреть возможность вращения труб в элементах оснастки: центраторах и тур-булизаторах. Скребки, жестко закрепленные на трубах, применяют при запланированном расхаживании колонны, которое является дополнением к ее вращению. Такой комбинированный технологический прием наиболее эффективен для достижения высокого качества цементирования обсадных колонн.

Вращающийся переводник снабжен специальным фиксатором, жестко соединенным с корпусом цементировочной головки. При вращении обсадной колонны по часовой стрелке резьбовое соединение, соединяющее переводник с корпусом головки, работает на отворот. Наличие фиксатора препятствует ослаблению резьбового соединения головки. Аналогичная фиксация должна быть предусмотрена в резьбовом соединении  переводника, соединяющего цементировочную головку с ведущей трубой квадратного сечения, которая в свою очередь соединяет вертлюг с головкой. Последний может быть присоединен непосредственно при применении переводника с левой резьбой (см. рис. 1).

В практике цементирования скважин фирмой Halliburton (США) вопросам вращения обсадных колонн при заполнении заколонного пространства цементным раствором уделяется особое внимание. Для этого соблюдаются специальные технические условия при свинчивании обсадных труб в процессе спуски колонны, согласно которым обоснованно выбираются крутящий момент, специальная смазка резьбовых соединений и др. (Halliburton sales and service catalog, 1963). Колонну вращают с помощью специальных вертлюгов различных конструкций.

В отличие от зарубежных вариантов и конструкций технических средств специального назначения предлагаемая нами цементировочная головка не требует применения специальных вертлюгов и подключения к ней напорных трубопроводов от цементировочных агрегатов. Для подачи растворов в колонну трубопровод подключают к стояку циркуляционной системы используя для этого специальный отвод на стояке с краном высокого давления.

Список литературы

1 .Robert С. Smith. Amoco Production. Co. Tulsa. Checklist aids successful primary cementing//Oil and Gaz Journal. -1982. - № 1. Vol. 80. - P. 30-33.

2. Henry L. Doherty Memorial Fund of AIME Sosiety of Petroleum Engineers of AIME New York. - Dallas. -1976.

3. Мильштейн В.М. Цементирование буровых скважин. - Краснодар: ОАО «НПО «Бурение», 2003. - 286 с.

4. Мильштейн В.М., Лазарев В.Б. Трехсекционная универсальная цементировочная головка с приставным коллектором ЗУЦГК-168-40//Строительство нефтяных скважин на суше и на море. - 2005. -№ 5. - С. 26-27.

Журнал «Нефтяное хозяйство» № 5, 2006