1. Цели цементирования обсадных колонн.

Цементирование – процесс заполнения заколонного пространства скважины тампонажным раствором, который, твердея, превращается в тампонажный камень.

Цели крепления и цементирования скважин:

Создать надежный и долговечный канал для транспортирования жидкости (газа) от эксплуатационных горизонтов к дневной поверхности или в противоположном направлении;

Укрепить неустойчивые породы, изолировать поглощающие пласты и предотвратить водогазопроявление и перетоки жидкости или газа из одного горизонта в другой;

Предотвращение коррозии обсадных труб;

Предохранить колонну обсадных труб от смятия;

Закрепить при необходимости колонну обсадных труб на любом расстоянии от забоя.

2. Одноступенчатый способ цементирования

Одноступенчатый способ цементирования является одноцикловым способом. Процесс цементирования заключается в следующем. После того как обсадная колонна спущена, скважину подготавливают к цементированию, промывая её после спуска обсадной колонны труб. Промывку производят до тех пор, пока буровой раствор не перестанет выносить взвешенные частицы породы, т.е. плотность поступающего в скважину бурового раствора и выходящего из скважины станут одинаковыми.

После промывки скважины и проверки арматуры приступают к приготовлению и закачиванию цементного раствора в скважину. Рекомендуется перед началом затворения цементной смеси произвести закачивание в колонну буферной жидкости (Вода и водный раствор солей NaCl, CaCl₂ или щелочей NaOH) для разжижения бурового раствора. Затем опускают в колонну нижнюю пробку. После этого изготавливают цементный раствор и перекачивают его в скважину. Продавливая верхнюю пробку цемент движется между двумя пробками к башмаку колонны.

Далее приступают к продавке цементного раствора вниз. При продавке цементного раствора ведётся счет закачиваемой в колонну продавочной жидкости, чтобы до прокачки оставшейся 0,5…1,0 м³ продавочной жидкости перейти на одни агрегат, которым и производится посадка пробок на упорное кольцо. На этом заканчивается процесс цементирования, и скважина остаётся в покое при закрытых кранах на головке на срок, необходимый для схватывания и твердения цементного раствора.

3. Многоступенчатый способ цементирования, область применения.

Многоступенчатое цементирование скважин рекомендуется применять в следующих случаях:

1. Если возникают трудности технического порядка, не позволяющие поднять уровень цементного раствора на требуемую высоту;

2. На забое скважины высокая температура, ограничивающая во времени проведение одноступенчатого цементирования;

3. Затрубное пространство (для экономии цемента) требуется заполнить цементом не сплошь, а раздельно, оставив промежуток между эксплуатируемыми объектами незацементированным.

Для проведения многоступенчатого цементирования скважины необходимо в обсадной колонне на некоторой высоте от забоя скважины установить специальную заливочную муфту.

Например, технологический процесс двухступенчатого цементирования протека в следующем порядке. Обсадную колонну, с оборудованным низом и заливочной муфтой, спускают в скважину и при обычной промывке подготавливают к цементированию. После подготовки скважины к цементированию прокачивают расчетное количество первой порции глинистого раствора и опускают нижнюю цементировочную пробку. За нижней пробкой прокачивают вторую порцию цементного раствора и спускают вторую (верхнюю) цементировочную пробку, которая продавливается вниз расчетным количеством глинистого раствора второй порции.

Первая (нижняя) цементировочная пробка, проталкиваемая жидкостью вниз, в определённый момент упирается своими плечиками в седло нижнего цилиндра заливочной муфты и под давлением столба жидкости и давления насосов срезает стопорные болты. Нижний цилиндр движется вниз до момента захода своих нижних выступов в вырезы переводника с муфты на обсадную колонну. Вследствие движения нижнего цилиндра вниз открываются цементировочные отверстия, и цементировочный раствор, расположенный над первой (нижней) пробкой, устремляется в затрубное пространство, а нижняя цементировочная пробка, плотно прилегая своими плечиками к седлу, под действием давления герметически закрывает нижнюю часть колонны – от заливочной муфты до башмака.

Т.о. заканчивается цементирование первой (нижней) ступени: цементный раствор первой порции поднят на заданную высоту от башмака колонны. Одновременно происходит процесс заливки второй ступени через цементировочные отверстия цементировочной муфты.

Вторая (верхняя) цементировочная пробка, двигаясь вниз, упирается своими плечиками в седло верхнего цилиндра заливочной муфты, под действием давления срезает стопорные болты верхнего цилиндра, цилиндр двигается вниз и перекрывает цементировочные отверстия, в результате чего наступает момент удара «стоп», давление мгновенно поднимается и цементировка колонны на этом заканчивается. Дальше наступает период твердения цемента.

Недостатки двухступенчатого цементирования.

• вероятность отказа муфты ступенчатого цементирования (неоткрытие или незакрытие циркуляционных отверстий, падение давления после момента «стоп», негерметичность колонны и др.);

• в процессе промывки, закачивания и продавки верхней порции тампонажного раствора, в момент получения «стоп» и опрессовки всей колонны на твердеющее цементное кольцо первой ступени создаются дополнительные механические нагрузки, приводящие к нарушению контактов цементного камня с обсадной колонной и стенками скважины;

• во время периода ОЗЦ первой ступени в течение 3...8 ч простаивают буровая установка и цементировочная техника;

стоимость цементировочных работ увеличивается на 3...5% (необходимы затраты средств на приобретение муфт, средств и времени на разбуривание или проталкивание пробки к забою при освоении скважины).