Способы цементирования скважин

 

Процесс крепления скважины заключается в том, что в скважину спускают стальную компоновку обсадной колонны, и затем цементируют затрубное пространство путём закачивания в него цементного раствора с последующим ожиданием затвердевания цементного раствора (ОЗЦ). Цементы подразделяют на:

- цементы для холодных скважин, с температурой до 20 °С(глинозёмистые, гипсоглинозёмистые цементы или портландцементы);

- цементы для нормальных скважин, с температурой от 20 до 70 °С(портландцементы);

- цементы для горячих скважин, с температурой более 70 °С(портландцементы или шлакопесчаные смеси ШПС).

По ПБНГП время закачивания цемента в затрубное пространство ОК должно быть не более 0, 6 от времени начала схватывания соответствующего цементного раствора.

Свойства цементных растворов и цементного камня:

1) плотность, ρ, кг/м³ - Измеряется на ареометре или рычажных весах.

2)растекаемость, мм - Растекаемость цементного раствора определяется на приборе конус АзНИИ. Растекаемость должна быть не меньше 180 мм.

3)начало схватывания, час, мин.- Промежуток времени от момента начала затворения цементного порошка в воде до момента начала схватывания этого цементного раствора. Моментом начала схватывания считается момент времени, при котором игла Вика не доходит до дна стакана 1÷ 2 мм.

4)конец схватывания, час, мин.; Моментом конца схватывания считается момент, когда игла Вика может только воткнуться в цемент на 1÷ 2 мм.

5)предел прочности на изгиб, σ _И, кгс/см²; определяется путём поперечного излома цементных балочек с размером 40× 40× 160 мм, которые ломают в специальной машине МИИ-100 Всего ломают четыре балочки, а пределом прочности считают среднее арифметическое из трёх наибольших значений.

6)равномерность изменения объёма, да/нет- предназначен в проверке того, что при нагревании или остывании цементного камня, этот камень не должен растрескиваться. Испытание проводят на четырёх лепёшках из теста нормальной густоты.

7)тонкость помола, да/нет; Определяется путём просеивания через сито с размером просвета между прутьями 0, 08 мм. Через сито должно пройти не менее 90 % исследуемой пробы.

8)содержание вредных примесей, % - определяется в химических лабораториях в цементе несвязанного СаО должно быть не более 1%, SО₃ – не более 3, 5 %, МgО – не более 5 %.

При строительстве скважины необходимо крепить ее ствол и разобщать (изолировать) пласты, содержащие различные флюиды. Крепление ствола скважины производится путем спуска в нее специальных труб, называемых обсадными. Ряд обсадных труб, соединенных последовательно между собой, составляет обсадную колонну. Направление спускается в скважину для предупреждения размыва и обрушения горных пород вокруг устья, а также для соединения скважины с системой очистки бурового раствора. Кольцевое пространство за направлением заполняют по всей длине тампонажным раствором или бетоном. Кондуктором обычно перекрывают верхнюю часть геологического разреза, где имеются неустойчивые породы, пласты, поглощающие буровой раствор. Кондукторслужит также для установки противовыбросового устьевого оборудования и подвески последующих обсадных колонн. Кондуктор спускают на глубину нескольких сотен метров. Кондуктор цементируется по всей длине. Эксплуатационнаяколонна спускается в скважину для извлечения нефти или нагнетания в продуктивный горизонт воды. Промежуточные (технические) колонны необходимо спускать, если невозможно пробурить до проектной глубины без предварительного разобщения зон осложнений (проявлений, обвалов). Промежуточные колонны могут быть сплошными (их спускают от устья до забоя) и не сплошными - хвостовиками (не доходящими до устья). Для облегчения спуска обсадной колонны и качественного ее цементирования по выбранной технологии в состав колонны вводят дополнительные элементы: башмак, обратный клапан, заливочный патрубок, упорное кольцо, заливочную муфту, трубные пакеры, центраторы (фонари), скребки.

Если цементный раствор закачивают через обсадную колонну, то это называется прямым цементированием. А если сверху, через затрубное пространство, ‒ то обратным. Обычно производят прямое цементирование.

Цементирование может быть одно- и двух ступенчатым. При одноступенчатом цементировании цемент закачивается на всю высоту обсадной колонны. При двухступенчатом цементировании сначала цементный раствор в затрубное пространство ОК закачивают не на всю её длину, а только на нижнюю половину (ступень), после чего ожидают затвердевание цементного раствора. И только потом закачивают цементный раствор во вторую ступень. Такая операция позволяет уменьшить скважинное давление и исключить гидроразрыв.

При одноступенчатом цементировании (Рисунок 1) в скважину спускают обсадную колонну, после чего их обвязывают со специальным наземным оборудованием. По умолчанию заслонки 8, 9 и 10 закрыт                

Рисунок 1 Одноступенчатое цементирование. 1 – башмак, 2 – обратный клапан, 3 – стоп-кольцо, 4 – обсадная труба, 5 – центратор, 6, 7 – разделительные диафрагмы, 8, 9, 10 – заслонки, 11 – манифольд.

Сначала через заслонку 8 в скважину подаётся промывочная жидкость, для очистки скважины от шлама. Затем, через заслонку 9 в скважину подаётся цементный раствор. При этом разделительная диафрагма 6 под действием цементного раствора начинает опускаться вниз, не давая при этом цементной и промывочной жидкостям перемешиваться. Когда диафрагма 8 доходит до стоп-кольца, то она перекрывает течение жидкости, из-за чего давление в ОК резко возрастает, и диафрагма лопается, после чего цементный раствор начинает поступать в затрубное пространство ОК. Обратный клапан 2 препятствует поступлению цементного раствора из затрубного пространства поступать обратно внутрь ОК.

При двухступенчатом цементировании схема компоновки и оборудования ОК содержит перепускное устройство с шаровым клапаном для второй ступени цементирования, а так же модифицированные разделительные диафрагмы. Первую ступень цементируют аналогично одноступенчатому цементированию. После выключения насосов, разбирают наземное оборудование и бросают в ОК шар для перепускного устройства, который в среде промывочной жидкости опускается вниз и садится в соответствующее седло устройства 12 (рисунок 2).

Рисунок 2 Двухступенчатое цементирование. 1 – башмак, 2 – обратный клапан, 3 – стоп-кольцо, 4 – обсадная труба, 5 –центратор, 6, 7 – разделительные диафрагмы с эластичными боками, 8, 9, 10 – заслонки, 11 – манифольд, 12 – перепускное устройство с шаровым клапаном для второй ступени цементирования.

После этого наземное оборудование опять собирают и начинают нагнетать промывочную жидкость. При этом шар не пропускает промывочную жидкость вниз, из-за этого возникает повышенное давление в растворе, и в устройстве 12 лопаются диафрагмы. Промывочная жидкость поступает в затрубное пространство ОК второй ступени, и вымывает из этого пространства цемент, попавший в него из пространства первой ступени. После этого производят ОЗЦ (ожидание затвердения цемента) первой ступени, а во время этого подготавливают наземное оборудование по схеме одноступенчатого цементирования.

После ОЗЦ аналогично производят цементирование второй ступени. Здесь при цементировании второй ступени устройство 12 играет роль стоп-кольца. А так как в компоновке второй ступени отсутствует обратный клапан, то его включают в состав нагнетательного трубопровода 11.

 

⇐ Предыдущая16171819202122232425Следующая ⇒

Поделиться: