Marketokon.ru

Маркет Окон и замков
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Цементирование скважин

Цементирование скважин

Для перекрытия доступа воды из одной скважины в другую проводят цементирование обводненной скважины под давлением через отверстия фильтра водо- или нефтецементным раствором. В процессе цементирования и затвердения цемента необходимо провести испытания обеих скважин на закрытие вод опрессовкой или при максимально возможном снижении уровня раствора в колонне.

Цементирование под давлением через отверстие в фильтре или через дефект в колонне проводится с целью продавливания цементного раствора. Изоляция будет более эффективной, чем выше давление и чем медленнее будет проводиться продавка цементного раствора.
Используются основные технологии:

1. Цементирование под давлением через трубы с последующим разбуриванием цементного стакана. Спущенные трубы устанавливаются на 5—10 м выше места ввода цементного раствора. Цемент ниже конца заливочных труб после твердения
разбуривается.

2. Цементирование под давлением через заливочные трубы с вымыванием излишнего цементного раствора. После продавки цементного раствора производится наращивание колонны заливочных труб для вымывания цементного раствора из зоны его ввода.

3. Комбинированный способ цементирования при необходимости оставлять скважину под давлением до конца схватывания цемента. При этом нижний конец заливочных труб устанавливается в пределах нижних отверстий фильтра. После вытеснения цементного раствора из заливочных труб последние поднимаются выше уровня раствора, устье скважины герметизируется, цементный раствор продавливается жидкостью, закачиваемой в трубы или одновременно в трубы и в кольцевое пространство. Затем скважина оставляется герметически закрытой под давлением до конца затвердения цемента.

Цементирование без давления

Цементирование без давления производится для создания нового цементного забоя, цементного стакана или перекрытия нижней части фильтра.

Цементирование с помощью заливочного агрегата

Цементирование с помощью заливочного агрегата осуществляется путем спуска заливочных труб, нижний конец которых устанавливается у нижней границы предполагаемого цементного стакана.

Цементирование по способу «сифона»

Цементирование по способу «сифона» проходит по следующей технологии.

Применение пакеров при цементировании

В процессе цементирования можно использовать пакеры, как извлекаемые, так и неизвлекаемые.

Испытание обсадной колонны на герметичность

После окончания цементировочных работ обычно проводятся испытания обсадной колонны на герметичность.

Цементосмесительная машина СМ-4М

При капитальном ремонте скважин для транспортировки и приготовления цементного раствора используется цементосмесительная машина СМ-4М на базе автомобиля ЗИЛ-131А.

Цементировочные агрегаты

Для проведения цементировочных работ (включая опрессовку) используются цементировочные агрегаты на базе автомобиля большой грузоподъемности (табл. 9.18).

Цементирование скважин

Цементирование буровых скважин является завершающим этапом их подготовки к эксплуатации и служит, прежде всего, для обеспечения максимальной долговечности всей конструкции. Производится цементирование колонны скважин путем применения технологии (прообраз которой впервые появился в далеком 1905 году на бакинских промыслах Российской империи), направленной на полное вытеснение специальным цементным раствором буровых жидкостей. Поскольку итогом цементирования становится образование непроницаемой «пробки» (или «тампона») – заливаемая смесь также носит название тампонажной.

Причины необходимости цементирования скважин

Главными среди них следует назвать три:
  • необходимость значительного повышения общей конструктивной прочности (цементирование нефтяных скважин, а также цементирование газовых скважин нивелирует влияние на обсадные трубы сил, возникающих при подвижках грунтов)
  • цементирование скважин позволяет защитить металлическую трубную поверхность от коррозии, вызываемой подпочвенной влагой
  • кроме того, скважина, соединяющая собой различные нефте-, газо- и водоносные горизонты при цементировании вновь надежно изолирует их друг от друга, предотвращая смешивание

Технология цементирования скважин

Современная технология цементирования скважин существенно отличается от своей «прабабушки» столетней давности – как компьютеризированными технологическими расчетами нужного водоцементного соотношения для цементных растворов (учитывающими десятки различных геологических, климатических, технических и прочих параметров), так и использующимися для них же специализированными добавками.

В число последних входят:
  • кварцевый песок (позволяющий минимизировать усадку и максимально увеличить прочность)
  • волокнистая целлюлоза (не допускающей утечки жидкого цемента даже в самую пористую породу)
  • «грунтующие» полимеры (при застывании расширяющиеся и уплотняющие прилежащий грунт)
  • «пуццоланы» (крошка сверхлегких минералов вулканического происхождения – водостойких и не боящихся агрессивных химикатов)

Кроме того, в процессе цементирования нефтяных скважин (а также цементирования газовых скважин) производится многоступенчатый контроль качества получаемого тампонажа.

Качество цементирования скважин оценивается с помощью следующих процедур:
  • термической (необходимой для определения уровня поднятия цемента)
  • акустической (позволяющей в 100% случаев обнаружить внутренние пустоты в цементе за счет разной скорости прохождения звуковой волны)
  • радиологической (своеобразного «рентгена» при цементировании скважин)

Способы цементирования скважин

На сегодняшний день используют 4 основных способа цементирования скважин:
  • одноступенчатое, или сплошное (после заливки цементной смеси в обсадную колонну, последняя заглушается пробкой, на которую под избыточным давлением подают промывочный раствор – в результате чего происходит вытеснение цемента в затрубное пространство)
  • двухступенчатое (технологически идентичное первому способу, но производящееся последовательно и отдельно для нижней части, а затем для верхней – при этом оба отдела разделяются специальным кольцом)
  • манжетное (также использующее сплошное кольцо-манжету – но уже для возможности провести цементирование скважин только в их верхней части)
  • обратное (единственный метод с заливкой раствора не в колонну, а сразу в затрубное пространство – с вытеснением буровых либо очистных растворов в колонную полость)
Читайте так же:
Если керамзит не проливать цементным раствором

Процесс цементирования скважин

Сам процесс цементирования скважин происходит в 5 последовательных этапов:
  • в бетономешалках готовится тампонажная цементная смесь с необходимым водоцементным соотношением и количеством добавок
  • готовый к заливке раствор подается в скважину
  • запускается та или иная процедура его вытеснения в пространство между трубами и стенами шахты
  • ожидается окончание периода полного застывания
  • производится контроль качества (вышеописанными в предыдущих разделах методами)

Для удобства работы оборудование для цементирования скважин устанавливается на шасси одного из видов грузовиков (КАМАЗ, УРАЛ и пр.). Это удобно сразу по двум причинам – отсутствия необходимости каждый раз привлекать сторонние транспортные средства для перевозки комплексов конвейерного, смесительного, нагнетающего и прочего цементирующего оборудования, и возможности стационарно запитать данные системы от автомобильных двигателей.

В результате процесс подготовки раствора принимает следующий вид – все составляющие части дозируются и соединяются в бетономешалке, посредством добавления воды замешиваются до получения полностью однородной массы и закачиваются насосами в скважину (давление при этом достигает 30-35 МПа).

Статьи

Вопросы качественного крепления скважин и разобщения пластов являются одними из наиболее ответственных и сложных во всем цикле строительства скважин. Острота этих вопросов возрастает при строительстве скважин на морских месторождениях, поскольку отрицательные последствия нарушения герметичности крепи скважины могут привести даже к экологическим катастрофам.

Традиционно применяемые в настоящее время тампонажные материалы на цементной основе не могут обеспечить надежной герметизации затрубного пространства за обсадными колоннами из- за повышенной водоотдачи и низкой седиментационной устойчивости, контракции и усадочных деформаций при твердении.

Анализ работ отечественных и зарубежных ученых и специалистов- практиков позволяет выделить несколько характерных для регионов арктического шельфа факторов, влияющих на качество крепления скважин:

— низкая скорость гидратации и длительные сроки схватывания;

— плохая седиментационная устойчивость раствора со всеми отрицательными последствиями;

— усадка цементного камня при твердении;

— низкая прочность и высокая проницаемость получаемого камня.

Большинство этих факторов является следствием потери свойств цемента в результате его комкования при хранении, что связано с уменьшением его удельной поверхности в результате гидратации зерен цемента за счет воды, адсорбирующейся в межзерновом поровом пространстве. Чем выше относительная влажность окружающей среды и чем больше удельная поверхность цемента, тем больше вероятность ухудшения его свойств при хранении.

Табл. 1 Влияние дезинтеграторной
обработки на свойства цемента

В связи с перспективностью нефтегазоносности месторождений арктического шельфа России и предстоящими большими объемами работ в данном регионе, очевидно, не удастся исключить длительное хранение тампонажных материалов до их применения, и, следовательно, не удастся полностью исключить потерю ими эксплуатационных характеристик. Поэтому разрабатываемые технологии по повышению качества крепления скважин должны быть, прежде всего, направлены на восстановление удельной поверхности цемента. Для решения этой проблемы отечественными исследователями были предложены интересные и оригинальные технологические приемы [1–7], основанные на использовании методов сухого и мокрого помола.

Вместе с тем, анализ имеющихся работ и проведенные нами исследования позволяют считать, что задача восстановления свойств тампонажных цементов и повышения на этой основе качества крепления скважин может быть решена с помощью дезинтеграторной технологии [9–14]. Ее принципиальным отличием от других технологий восстановления свойств цементов является активация материалов и повышение их реакционной способности.

Табл. 2 Влияние дезинтеграторной обработки на свойства раствора и камня

Дезинтеграторная технология может быть особенно эффективна при бурении скважин на морских и шельфовых месторождениях, при бурении с плавучих средств, т.к. активационные установки могут легко вписываться в существующие стационарные технологические схемы.

Из множества направлений совершенствования и развития дезинтеграторной технологии, применительно к месторождениям арктического шельфа, мы считаем наиболее важнейшими следующие:

— получение небольших партий специальных цементов;

— восстановление свойств цементов длительного хранения;

— использование двухступенчатого помола цементного клинкера при получении тампонажных портландцементов;

— модификация цементов реагентами.

Активации подвергался тампонажный цемент Новотроицкого цементного завода, хранившегося на складе в течение 6 и 18 месяцев. Обработка проводилась при удельном расходе электроэнергии от 5 до 50 кВт.ч/т со скоростями соударения частиц 90, 120, 160,180, 210 м/с.

В результате экспериментов было установлено, что для восстановления свойств слежавшегося цемента до требований ГОСТ, требуется обработка со сравнительно низким удельным расходом электроэнергии (10 кВт·ч/т) при скорости соударения частиц 120 м/сек. Высокий режим активации (40–50 кВт·ч/т) при скоростях 180–210 м/с цемента, хранившегося на складе в течение 1.5 лет и сохранившего порошкообразное состояние с крупинками, позволяет получить высокоактивный цемент, который можно применять для цементирования скважин с отрицательными и низкими положительными температурами без добавления ускорителей схватывания.

Для цементов со сроком хранения 8 месяцев при естественной влажности было проведено более детальное исследование дезинтеграторной обработки на свойства раствора цемента и камня.

Читайте так же:
Как залить тротуар цементом

Табл. 3 Результаты цементирования обсадных колонн

Водопотребность тампонажных смесей определялась исходя из получения тампонажного раствора с растекаемостью 200 мм. Цемент обрабатывался при режимах от 3000 до 24000 об/мин. С ростом частоты вращения роторов дезинтегратора растекаемость начинает уменьшаться, и при частоте вращения более 15000 об/мин раствор становится непригодным для цементирования без применения пластификаторов.

В то же время следует отметить, что при обработке материала с большими энергиями удается сохранить заданную подвижность раствора (200 мм) даже при достаточно большом водоцементном отношении 0.65–0.67. При водоцементном отношении в этих пределах плотность тампонажного раствора, получаемого на бездобавочном цементе, становится менее 1650 кг/см3. Это свидетельствует о возможности получения высокопрочных облегченных тампонажных растворов и возможности получения тампонажных растворов плотностью 1400 – 1500 кг/см3 при небольшом количестве инертных добавок.

Дезинтеграторная активация тампонажных материалов повышает седиментационную устойчивость цементных суспензий, и при определенных режимах обработки материала суспензии становятся седиментационно- устойчивыми. В частности, тампонажный портландцемент после 8 месяцев хранения, обработанный в дезинтеграторе при частоте вращения роторов до 18000 об/мин, показал высокую стабильность и не выделил жидкой фазы при отстое.

По нашему мнению, повышение седиментационной устойчивости тампонажных суспензий после дезинтеграторной обработки происходит за счет увеличения дисперсности цемента. Определенную роль при этом могут играть электростатические явления на активированных поверхностях, способствующих проявлению отталкивающих сил. Последние, в свою очередь, задерживают коагуляцию раствора в индукционном периоде и способствуют повышению агрегативной устойчивости тампонажной суспензии.

Соответственно при обработке изменяется кинетика твердения, что отразилось на скорости схватывания цементного раствора и прочности полученного камня, которая значительно превышает требования ГОСТ.

Кроме этого, был исследован цемент, находившийся на базе острова Колгуев и использовавшийся для крепления пробуренных там скважин. По результатам лабораторного анализа было выявлено, что цемент марки ПЦТ-Д20-50 не соответствовал ГОСТу 1581-96. Перед дезинтеграторной обработкой проба цемента предварительно была размолота до тонкости помола проходящего через сито с отверстиями 4.0 мм. Пробы испытываемого цемента были активированы при скоростях вращения роторов от 4800 до 12000 об/мин (табл. 1).

Опыты показали, что дезинтеграторная обработка уже при скоростях вращения ротора более 4800 об/мин позволила нормализовать удельную поверхность цемента длительного хранения.

Показатели тампонажных растворов при водоцементном отношении 0.5 и камня, приготовленного из них, приведены в табл. 2. Номера опытов соответствуют табл. 1.

Начало схватывания исходного цементного раствора из- за наличия крупных частиц цемента не было однозначно зафиксировано, а конец схватывания превысил 20 часов. Дезинтеграторная обработка позволила резко повысить скорость твердения и приблизить сроки схватывания к стандартным. Более ощутимо влияние активации на седиментационную устойчивость.

Влияние активации на прочность существенно, причем приращение прочности пропорционально скорости вращения и соударения частиц.

Указанные результаты вполне вписываются в теорию дезинтеграторного измельчения материалов и показывают перспективность данной технологии.

В процессе экспериментов были получены положительные результаты по использованию дезинтеграторной технологии при химической обработке тампонажных цементов для приготовления пластифицированных цементов. Кроме того, экспериментальные исследования подтвердили возможность получения высокопрочных облегченных тампонажных смесей, благодаря дополнительному резерву прочности цемента, получаемого при его дезинтеграторной активации. Нами совместно с И.Н.Каримовым была исследована цементно- зольная тампонажная композиция, в которой в качестве вяжущего был использован цемент со сроком хранения 6 месяцев. Результаты экспериментов, показали, что введение золы в достаточно долго хранившийся цемент при незначительном увеличении водоцементного отношения (0.55–0.7) позволяет получить высокопрочные облегченные растворы с приемлемой подвижностью.

Также были проведены эксперименты по технологии двухступенчатого помола цементов, которые показали, что независимо от крупности исходных материалов с увеличением интенсивности дезинтеграторной обработки удельная поверхность тампонажного материала увеличивается, что не противоречит общеизвестным закономерностям. Наилучшие результаты в повышении технологических параметров тампонажного цемента получены при удельной поверхности портландцемента 190–205 м2/кг. В этом случае приращение удельной поверхности на 30–50% больше по сравнению с цементом, имеющем исходную удельную поверхность 1000–300 м2/кг. Также установлено, что при удельной поверхности исходного цемента 190–205 м2/кг растекаемость цементного раствора имеет максимум при минимальном водоцементном отношении. Независимо от крупности исходного цемента при всех исследованных режимах активации прочность камня, полученного из тампонажных материалов дезинтеграторного приготовления и твердевшего в нормальных условиях, имеет тенденцию к увеличению.

По нашему мнению, в настоящее время наиболее выгодно производство мобильных установок сухого и жидкого помола производительностью до 1 т/ч и дезинтеграторных линий производительностью 3 т/ч, позволяющих с высокой степенью мобильности выпускать широкую номенклатуру материалов, как для крепления, так и для капитального ремонта скважин и обеспечивать потребности любых предприятий. Габариты и компоновка установки должны быть такими, чтобы ее легко можно было вписать в имеющуюся технологическую схему установок для морского бурения.

Практическая реализация результатов исследований

В результате приведенных исследований разработаны технологические режимы приготовления и активации тампонажных материалов. Совместно со специалистами УГНТУ для месторождений арктического шельфа была разработана и изготовлена специальная активационная установка.

Читайте так же:
Волма цемент актив технические характеристики

После ее сборки была проведена обкатка и проверка работоспособности отдельных узлов, агрегатов и установки в целом. Для этого, на базе АМНГР обработке были подвергнуты имеющиеся там тампонажные цементы и глинопорошки, показавшие работоспособность установки.

Проведенные испытания показали, что результаты работы дезинтеграторной установки коррелируются с результатами экспериментальных исследований.

После этого установка была доставлена на о.Колгуев, где использовалась для обработки цементов при креплении кондукторов и эксплуатационных колонн на скважинах Песчаноозерской площади.

После подготовки тампонажного цемента он загружался в цементосмесительные машины и доставлялся на буровую. Для цементирования кондукторов использовался тампонажный раствор нормальной плотности, для крепления промежуточных колонн и кондукторов – раствор нормальной плотности (300–500 м от забоя) и облегченный тампонажный раствор (в остальной части интервала).

Облегченные тампонажные материалы приготавливались смешением портландцемента и глинопорошка в соотношении 85:15 на дезинтеграторной установке. На буровые эти цементы доставлялись в цементо- смесительных машинах.

Тампонажные растворы приготавливались через осреднительную емкость. Для контроля процессов цементирования применяли станцию контроля цементирования.

По результатам освоения, испытания скважин, а также по данным АКЦ было отмечено улучшение качества цементирования (табл. 3).

Проведенные промышленные испытания позволили установить:

— при загрузке цемента в смесительные машины происходит значительное снижение его потерь. Если раньше при загрузке выбраковывалось до 30% цемента из- за образовавшихся комков цемента, то при использовании дезинтеграторной установки потери составили менее 5%;

— исчезли осложнения при приготовлении тампонажных растворов;

— значительно улучшилось качество получаемого тампонажного раствора, цементного камня;

— повысилось качество цементирования.

Экспериментальные и промышленные исследования по дезинтеграторной технологии показали хорошие перспективы ее использования для восстановления свойств тампонажных материалов и, как следствие, повышения качества крепления скважин.

ЛИТЕРАТУРА:
1. Антонова М.П., Курдачев А.И. Улучшение свойств лежалых и свежих тампонажных цементов с помощью ультразввука. НТС «Бурение», вып. 6., ВНИИОЭНГ, м., 1967.
2. Бережной А.И., Зельцер П.Я. Повышение активности лежалого тампонажного цемента. ВНИИЭГазпром, 1972, №13.
3. Горский А.Т., Швецов В.Д. Улучшение свойств цементных растворов, приготовленных из лежалых цементов.–«Нефть и газ Тюмени», 1969, №4.
4. Детков В.П., Козодеров В.А., Сабирзянов А.К. Гидравлическая активация цемента, М.: «Бурение», ВНИИОЭНГ, 1974, №5.
5. Круглицкий Н.Н., Гранковский И.Г., Вагнер Г.Р., Детков В.П. Цементирование низкотемпературных скважин активированными тампонажными растворами, РНТС, ВНИИОЭНГ, «Бурение» 1973, вып.5.
6. Хусид Л.Б., Ковалев А.Т. Временная инструкция по гидравлической активации лежалых цементов. Краснодар, изд-во ВНИИКрнефти, 1973.
7. Шадрин Л.Н., Кантакаузен А.В. Восстановление свойств лежалых тампонажных цементов. – В кн. Проблемы развития нефтегазодобывающей промышленности Западной Сибири. М.: 1967.
8. Исследование процессов комкования в слеживаемости тампонажных материалов в процессе хранения. Авт. Скворцов Ю.П., Кравцов В.М. и др. Научно-тематический сборник «Проблемы нефти и газа Тюмени» вып. 39,Тюмень, 1978г
9. Хинт И.А. Основы производства силикальцитных изделий. М.: Госстройиздат. – 1962.
10. Дистлер Г.И. О механизме механоактивации твердых и жидких систем и механизме, протекающих во время и после активации химических реакций:Тез. докл./ II семинар по УДА-технологии. Таллинн:, 1983 – С. 8–10.
11. Бутягин П.Ю. Энергетический выход механо-химических процессов. УДА-технология //Тезисы доклада семинара.– Таллинн:1983.- с.5–7.
12. Ванаселья Л.С. Успехи и задачи развития дезинтеграторной технологии /Тезисы докладов II семинара УДА-технологии.- Таллинн: 1983.-с. 3-5.
13. Измухамбетов Б.С., Каримов Н.Х., Агзамов Ф.А., Мавлютов М.Р. Применение дезинтеграторной технологии в нефтегазовой промышленности.- Самара: 1998.-150 с.
14. Каримов Н.Х., Измухамбетов Б.С. Дезинтеграторный способ регулирования свойств материалов, применяемых в бурении./ Энергетика и топливные ресурсы Казахстана – Алматы: 1994.- №4.- с. 15–21.
15. Зельцер П.Я., Мавлютов М.Р., Агзамов Ф.А. Ресурсосберегающие технологии и материалы в креплении скважин./ Обзор.информ. Техника и технология геол.-развед. работ. -М.: ВИЭМС. 1989. Вып. 2.- 43 с.

Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Цементирование скважин. Приготовление тампонажных растворов

Цель цементирования – вытеснить буровой раствор тампонажным из затрубного пространства скважины и поднять последний на заданную высоту. В результате этого предотвращается возможность движения любой жидкости или газа из одного пласта в другой через заколонное пространство, обеспечивается длительная изоляция продуктивных объектов от посторонних вод, укрепляются неустойчивые, склонные к обвалам и осыпям породы, обсадная колонна предохраняется от коррозии пластовыми водами и повышается ее несущая способность.

Процесс цементирования скважин состоит из следующих основных работ:

— приготовление тампонажного (цементного) раствора;

— закачка тампонажного раствора в скважину;

— подача тампонажного раствора в затрубное пространство;

-ожидание затвердения закачанного материала (цемента) – ОЗЦ;

— проверка качества цементировочных работ.

Важность качественного цементирования обусловлена тем, что это заключительный этап строительства скважин, поэтому неудачи при его выполнении могут свести к минимуму ожидаемый эффект, стать причиной неправильной оценки перспективности разведываемых площадей, появления «новых» залежей нефти и, особенно, газа в коллекторах, перетоков флюидов, газопроявлений и т. д. Стоимость скважин, особенно глубоких, высока, а ущерб от некачественного их крепления может быть еще большим. Процесс цементирования скважин – операция необратимая, ремонт и восстановление их связаны со значительными затратами средств и времени.

Читайте так же:
Гранулометрический состав цемента это

Цементный раствор поступает в заколонное пространство, замещая находящийся там буровой раствор, и затвердевает в камень.

Назначение и функции, выполняемые цементным камнем:

1. Разобщение пластов, их изоляции, т. е. образование в стволе безусадочного тампона, внутреннюю часть которого составляет колонна обсадных труб. Важным условием является равномерная толщина цементного камня со всех сторон. Толщина цементного кольца не определяет качества разобщения пластов, однако влияет на формирование цементного камня или предопределяет его отсутствие.

2. Удержание обсадной колонны (ОК) от всевозможных перемещений; проседания под действием собственного веса, температурных деформаций, деформаций вследствие возникновения перепадов давления в колонне,

Ударных нагрузок, вращений и т. д.

3. Защита ОК от действия коррозионной среды.

4. Повышение работоспособности ОК с увеличением сопротивляемости повышенным внешнему и внутреннему давлениям. Естественно, цементное кольцо должно быть сплошным и иметь при этом определенную физико-механическую характеристику.

5. Сплошное цементное кольцо, приобретая в процессе формирования камня способность к адгезии (цементный камень сцепляется с металлом труб, образуя интерметаллический слой), создает предпосылки к еще большему повышению сопротивляемости высоким внешним и внутренним давлениям.

Эксплуатация скважин требует устойчивой работы крепи, что обеспечивается формированием цементного камня вдоль ствола и заполнением им всего заколонного пространства, соответствием свойств камня (и всей крепи) требованиям, обусловленным внешними воздействиями (нагрузки, коррозия и т. д.). Количественно оценить все факторы сложно, что объясняется скудностью исследовательского материала, сложностью моделирования процессов и сложностью получения достоверных результатов. Основные трудности при этом заключаются в отсутствии информации (почти полное) об условиях, в которых предстоит формироваться цементному камню, и о свойствах материала, который образуется в скважине в результате замещения им бурового раствора.

Контроль качества крепи скважины

Ø Правильный подбор рецептуры ТР и исходных материалов.

Ø Рациональная организация процесса цементирования.

Ø Контроль технологических параметров.

Ø Высота подъема ТР в затрубном пространстве.

Ø Полнота замещения ПЖ тампонажным раствором в зацементированном интервале.

Ø Равномерность распределения цементного камня в затрубном пространстве.

Ø Сцепление цементного камня с ОК и стенкой скважины.

Ø Герметичность зацементированной ОК и затрубного пространства.

Тампонажный раствор (ТР)

Раствор, получаемый после затворения тампонажного цемента водой (или другой жидкостью), обработанной хим. реагентами (или без них) для повышения качества раствора и камня или облегчения проведения технологического процесса, называют Тампонажным.

ТР применяют для разобщения пластов в различных геолого-технических условиях:от 15 до 2500С и от 1,5 до 250 МПа в каналах заколонного пространстваразмером от неск. мм до 0,5 м, в каналах длинной от неск. сот и до неск. тысяч метров при наличии разнообразных пород в разрезе скв.

В таких условиях, используя цементный раствор лишь одного типа нельзя обеспечить герметичность заколонного пространства. Нужен ряда растворов, изготавляемых из разных цементов и обрабатываемых хим. реагентами, при использовании разл. схем приготовления.

Тампонажные цементы. из кот. изготовляют ТР Классифицируются по след. признакам:

· вещественный состав: 1)без добавок, 2) с добавками

· температура применения: 1)для низких t0(ниже +15), 2) для норм. t0 (от +15 до +50), 3)для умеренных t0 (от +50 до +100), 4) для повышенных t0 (от +100 до +150), 5)для высоких t0 (+150-250) 6)для сверхвысоких t0 (выше +250), 7) для циклически меняющихся t0

· плотность ТР,(кг/м3): 1) легкие (ниже 1400), 2) облегченные (1400-1650), 3) нормальные (1650-1950), 4) утяжеленные (1950-2300), 5) тяжелые (выше 3000)

· устойчивость тамп. камня к воздействию агрессивных пластовых вод, линейным деформациям тамп. камня при твердении.

-устойчивые к хлоркальциево-натриевым водам

-устойчивые к кислым (углексислым, сероводородным) водам

-устойчивые к магнезиальным водам

— устойчивые к полимерным водам

· Также применяют ТР, в которых в качестве жидкости затворения применяют воду с солями (до насыщения),Тр на нефтяной основе, аэрированные ТР, быстросхватывающиеся составы для борьбы с поглощением при бурении скважин и др.

Водоцементное отношение- отношение массового кол-ва воды к массовому кол-ву цемента (В:Ц). Для цеметиования скважин прмиеняют ТР с В:Ц от 0,4 до 0,5.

В промысловой практике зачастую возникают условия, когда необходимо готовить тампонажный раствор для цементирования продуктивных и других интервалов в скважинах при ограниченном составе цементировочного оборудования и отсутствии смесительно-осреднительной установки. Сложность выполнения цементировочного процесса в таких случаях заключается в необходимости частого переключения манифольдов, с изменением характера выполняемой каждым агрегатом технологической операции.

Буферная жидкость-Промежуточная жидкость между буровым и ТР, которая способствует повышению качества цементирования скв. И облегчает проведение процесса цем-я. При отсутсвиии буф. жид-ти в зоне смешения бур. р-ра и ТР наблюдается рост давления в 1,4-1,8 раза.

Читайте так же:
Как быстро высушить раствор цемента

Буферные жидкости деляться на:

-вязкие: низковязкие (большинство буф. жид-тей) и низковязкие

Буф. жидкости классифицируют по их основе:На водяной, на нефтяной, полимерной или на основе других орган. соединений.

Состав буферной жид-ти:

-Однофазные: вода, вода с растворенными материалами, нефть, газ, кислоты (соляная)

-Двухфазные: жидкость + твердые нерастворимые (обычно абразивные) добавки (нефть с песком, вода с цементом)

-Трехфазные: жидкая фаза (вода, нефть)+ газообразная фаза (азот, воздух)+ твердые в-ва (например кварц. песок)

-Многофазные: жидкость, газообразные в-ва, хим. реагенты, твердые в-ва

Применяют следующие виды буф. жидкости: Утяжеленные, аэрированные, комбинированные, эрозионные, незамерзающие, растворы кислот, вода, жид-ти с низким показателем фильтрации, нефть и нефтепродукты, вязкоупругий разделитель.

Выбор буф.Жикости базируется на лаб. проверке, ее совместимостью с буровым раствором и ТР.

Эффект применения буф. жид-тей возрастает с увеличением времени их воздействия на стенки скважины, с увеличением объема закачиваемых жид-тей качество цементирования улучшается.

Цементировочное оборудование

-Цементировочный агрегат (ЦА):для приготовления, закачки и продавливания ТР и др. растворов в скв. и за колонну и вымывания излишков р-ра из скв.; промывки скв. через спущенную колонну ОК; обработки призабойной зоны скв. и др. операций

-Цементно-смесительная машина (СМ): для транспортировки сухих тампонажных материалов и механизированного приготовления ТР.

-Самоходный блок манифольдов (БМ).

-Станция контроля процесса цементирования (СКЦ).

-Цементировочная головка: для обвязки устья скв.

-Трубопроводы и арматура (можно производить прямую и обратную промывки, продавка в пласт ТР через заливочные трубы и кольцевое пространство) для обвязки оборудования.

Основные способы цементирования:

1)Прямое одноступенчатое цементирование.

2)Двухступенчатое цементирование Это раздельное последовательное цементирование двух интервалов в скважине (сначала нижнего, затем верхнего).

Способ позволяет:

-снизить давление на пласт при высоких уровнях подъема ТР;- увеличить высоту подъема ТР в заколонном пространстве без значительного роста давления нагнетания;- уменьшить смешение ТР с ПЖ в заколонном пространстве;- избежать воздействия высоких температур на ТР, используемый в верхнем интервале (можно оптимизировать выбор ТР).

3) Манжетное цементирование Применяется, когда попадание ТР ниже интервала цементирования нежелательно. Для этого ОК оборудуется манжетой или специальным пакером для манжетного цементирования. ТР нагнетается через перфорированный участок ОК над манжетой (пакером) и не попадает в затрубное пространство ниже манжеты (пакера).

4) Цементирование потайной колонны

Спуск потайной колонны осуществляют на колонне бурильных труб (БК), с которой они соединены разъединителем с левой резьбой.

Используют способ Одноциклового цементирования С одной разделительной пробкой, состоящей из двух частей:

Проходной (нижней) пробки, имеющей наружный диаметр, соответствующий внутреннему диаметру цементируемых ОТ, которая закрепляется шпильками в разъединителе;

Упругой пробки малого диаметра (верхняя), которая может свободно проходить по колонне бурильных труб.

Упругую пробку вводят в БК вслед за ТР. Под давлением продавочной жидкости она опускается до проходной пробки и задерживается в ней. Давление возрастает, шпильки срезаются, и обе пробки как одно целое перемещаются вниз. При посадке пробок на упорное кольцо происходит скачок давления нагнетания.

Для промывки БК от остатков ТР в нижнем переводнике разъединителя с помощью шара, сбрасываемого в колонну, открывают проточные отверстия. После ОЗЦ бурильную колонну отсоединяют и поднимают.

5) Установка цементных мостов

Цементный мост — прочная газонефтеводонепроницаемая перемычка, устанавливаемая в скважине с целью перехода на вышележащий объект, забуривания нового ствола, ликвидации проявления и поглощения, укрепления неустойчивой кавернозной части ствола, консервации или ликвидации скважины.

Для установки моста цементный раствор (ЦР) закачивают через БК или колонну НКТ, спущенную до нижней отметки интервала установки моста. Чтобы предотвратить смешивание ЦР с ПЖ используют буферную жидкость, разделительные пробки и т. п. По мере выдавливания ЦР в ствол скважины колонну поднимают и, когда ее нижний конец окажется выше уровня ЦР, промывают по методу обратной циркуляции.

Чтобы ЦР не погружался в ПЖ ниже места установки моста устанавливают разделитель (тампон, пакер и т. п.).

6) Обратное цементирование

Способ заключается в закачивании ТР с поверхности непосредственно в затрубное (межтрубное) пространство и вытеснении находящейся там промывочной жидкости через башмак ОК и по ней на поверхность.

Способ применяют при цементировании ОК, перекрывающих пласты большой мощности, которые подвержены гидроразрыву при небольших перепадах давления, а также при Комбинированном способе цементирования, когда Нижняя часть ствола цементируется по технологии прямой циркуляции, а Верхняя — по технологии обратной циркуляции.

Расчет цементирования скважин

Перед началом цементирования скважины необходимо определить:

1) количество сухого цемента, т;

2) количество воды, потребной для приготовления цементного раствора или нефтепродуктов для нефтецементных растворов, т;

3) количество жидкости, потребной для продавки раствора в пласт, м3;

4) продолжительность процесса цементирования, ч;

5) давление в трубах и в затрубном пространстве в конце продавки раствора, кгс/см2;

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector