6. Цементирование скважин

Цели и способы цементирования скважин. Прямое одно и двух ступенчатое цементирование

Двухступенчатое цементирование применяют, когда по геолого-техническим причинам цементный раствор не может быть поднят на требуемую высоту в одну ступень. Целесообразно его использовать в следующих случаях:

1) при наличии зон поглощения в нижележащих пластах;

2) при наличии резко различающихся температур в зоне подъема цементного раствора, вызывающих быстрое его схватывание в нижней части;

3) если на буровую нельзя одновременно вызвать большое количество цементировочных агрегатов;

4) при поглощении цементного раствора.

Применение двухступенчатого способа цементирования может способствовать экономии цемента.

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).

Контроль качества цементирования. Факторы, влияющие на качество цементирования

· Подвижность тампонажного раствора. Его подвижность т.е. способность покачиваться по трубам в течении необходимого для проведения процесса цементирования времени.

· Плотность тампонажного раствора. Это критерий оценки качества тампонажного раствора. Колебание его плотности при цементировании показывает на изменение его водоцементного отношения, это является нарушение технологического режима. Уменьшении плотности приводит к ухудшению свойств камня.

· Сроки схватывания тампонажного раствора. С помощью этих параметров определяется пригодность тампонажного раствора для транспортирования в заколонное пространство скважины.

· Консистенция тампонажного раствора. Для цементирования глубоких высокотемпературных скважин необходимо устанавливать изменения загустевания (консистенции) тампонажных растворов во времени в процессе их перемешивания.

· Вспенивание. При закачки раствора в скважину необходимо обеспечить точность подсчета объема прокачиваемого раствора. При приготовлении раствора очень часто образуется очень много пены что дает неверное представление об количестве закаченного раствора в скважину.

· Водоотдача цементного раствора. Нестабильность раствора является его расслоение, образование зон воды и цементного теста, несплошности цементного камня в заколонном пространстве скважины. Мероприятия повышение стабильности тампонажных растворов является уменьшение их водоотдачи.

· Механическая прочность цементного камня. Она характеризуется пределами прочности на изгиб образцов-балочек.

Цель и схема расчета цементирования скважин. Оборудование для цементирования скважин

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).

-Осреднительная емкость.

-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, м 3;

4) продолжительность процесса цементирования, ч;

5) давление в трубах и в затрубном пространстве в конце продавки раствора, кгс/см 2;

6) число и тип цементировочных агрегатов и цементосмесительных машин.