Технология цементирования скважин

Используемые растворы и особенности метода

Перед тем как выполнить проект на цементирование скважины, проводится целый комплекс расчётов, который позволяет вычислить объём используемой смеси, её состав, способы подачи. В процессе выполнения предварительных анализов стоит учесть такие факторы:

1. Глубина гидротехнического сооружения.
2. Расстояние между наружной поверхностью обсадной колонны и стенками скважины.
3. Форма проходки. Нарушения и дефекты, которые были выявлены во время бурения.
4. Состав почвы и её характеристики.

Если в этом районе ранее уже выполнялись работы по бурению, то многие данные можно получить из старого проекта. При этом процесс цементирования скважины пройдёт успешно с минимальным расходом материалов только при грамотном расчёте и наличии проекта.

В зависимости от состава грунта могут использоваться разные растворы для тампонирования:

Традиционный цементно-песчаный раствор подходит для цементирования скважины, расположенной в плотной глинистой породе.

• Если скважина на воду выполнена в пористой породе, то работы ведут с использованием наполнителей для смеси. Для этого используют асбест, бумагу и другие волокнистые материалы. Если попытаться выполнить работы обычным цементно-песчаным раствором, то это может привести к повышенному расходу смеси.
• Иногда для тампонирования используются вспенивающиеся составы, которые расширяются в процессе застывания. Благодаря им значительно повышается качество герметизации водозаборных сооружений.

В тампонажную смесь добавляется песок и гравий. Но консистенция раствора должна оставаться жидкой. Смесь готовится быстро для облегчения перекачивания насосом. Раствор подаётся через заливочную трубу на высоту до 3 м. Для дезинфекции в него добавляется хлорная известь.

Зачем необходимо цементировать скважины

• Во-первых, повышается общая прочность конструкции
• Во-вторых, цементация защищает поверхность трубы, которая изготовлена из металла от коррозии, которая может возникнуть из-за подпочвенной влаги
• В-третьих, если скважина построена таким образом, что соединяет разные нефтеносные и газоносные пространства, то после цементирования они точно будут изолированы друг от друга.

Описание процесса цементации

Не удивительно, что технология цементации претерпела серьезные изменения. Она полностью отличается от старой. Сейчас используют компьютеризированные технологические расчеты для правильного соотношения воды в цементных растворах и используют специальные добавки для них.

Добавки к цементным растворам могут быть в виде:

• Кварцевого песка – он позволяет снизить усадку и по максимуму увеличивает прочность
• Волокнистой целлюлозы, которая не допускает утечку жидкого цемента никуда, особенно самые пористые породы
• Грунтующих полимеров – во время застывания они расширяют и уплотняют грунт
• Пуццоланов. Это специальная крошка – сверхлегкие минералы, они водостойкие и не боятся агрессивных химикатов. Нефтяные скважины при цементации нуждаются в особом многоступенчатом контроле качества сделанной пробки.

Как оценивают качество зацементированных скважин?

Выполняют специальные процедуры:

• Термическую – определяют уровень максимального поднятия цемента
• Акустическую – обнаруживают возможные внутренние пустые пространства в цементе
• Радиологическую – она является своего рода рентгеном во время данной процедуры

Методы цементирования скважин

На данный момент распространены четыре основные способы цементирования:

• Одноступенчатый способ. Цементную смесь заливают в обсадную колонну и заглушают ее пробкой. На пробку подается промывочный раствор. Такие действия приводят к тому, цемент вытесняется в затрубное пространство
• Двухступенчатый. По технологии он точно такой же, как и одноступенчатый. Отличие в том, что действия сначала производятся с нижней частью, а затем с верхней. Для раздела двух отделов используют специальное кольцо.
• Манжетный. Цементирование используется при помощи сплошного кольца-манжета, чтобы зацементировать только верхнюю часть скважины.
• Обратный. Тампонажный раствор заливается сразу в пространство за трубой, буровые и очистные растворы вытесняются в полость колонн.

Компания «МосОблБурение» качественно производит бурение скважин. Вы останетесь довольны сотрудничеством с нашими специалистами.

ТЕХНОЛОГИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ

Турбулизатор

Лекция 14. Цементирование скважины

Цементирование – процесс заполнения заданного интервала скважины суспензией вяжущих материалов, способной в покое загустевать и превращаться в твердое, непроницаемое тело.

Цементирование О.К. – один из наиболее ответственных этапов строительства скважины. Высокое качество цементирования любых скважин включает: герметичность о.к. и цементного камня за колонной.

Основными целями цементирования являются:

1). Изоляция проницаемых горизонтов друг от друга после того, как они вскрыты скважиной, и предотвращения перетоков пластовой жидкости по заколонному пространству;

2). Удержание в подвешенном состоянии обсадной колонны;

3). Защита обсадной колонны от воздействия агрессивных пластовых жидкостей;

4). Устранение дефектов в крепи скважины;

5). Создание разобщающих экранов, препятствующих обводнению продуктивных горизонтов;

6). Создание высокопрочных мостов в скважине, способных воспринимать достаточно большие осевые нагрузки;

7). Изоляция поглощающих горизонтов;

8). Упрочнение стенок скважины;

9). Герметизация устья в случае ликвидации скважины.

-осуществление выработанных норм и правил работы с целью наиболее полного заполнения заколонного пространства скважины тампонажным раствором определенного качества (взамен бурового) на заданном участке с обеспечением контакта цементного раствора – камня с поверхностью О.К. и стенкой скважины при сохранении целостности пластов.

Технологический процесс цементирования определяется геологическими и технологическими факторами.

Эти факторы следующие:

1. Сроки схватывания и время загустеваниятампонажного раствора, его реологическая характеристика, седиментационная устойчивость, водоотдача и другие свойства.

2. Совместимость и взаимосвязь бурового и цементного растворов в заколонном пространстве.

3. Режим движения бурового и тампонажного растворов в заколонном пространстве.

4.Объем закачиваемого тампонажного материала, время его контакта со стенкой скважины.

5. Качество и количество буферной жидкости.

7. Цементирование колонны.

Существует несколько способов цементирования:

— способы первичного цементирования (одноступенчатое, многоступенчатое, обратное, манжетное);

— способы вторичного (ремонтно-исправительного) цементирования;

— способы установки разделительных цементных мостов.

Одноступенчатое цементирование — тампонажный раствор закачивают в объеме, необходимом для заполнения заданного интервала кольцевого пространства скважины и участка О.К. ниже обратного клапана, а продавочная жидкость – в объеме, необходимом для заполнения внутренней полости колонны выше обратного клапана. Плотность тампонажного раствора должна быть больше плотности промывочной жидкости.

Виды первичного цементирования:

Обратное, когда в кольцевое пространство сразу закачивается цементный раствор.

Прямое, когда цементный раствор закачивается в О.К., а уже потом прдавливается в кольцевое пространство. Оно подразделяется на:

А)Одноступенчатое (используется чаще всего).

Б)Двухступенчатое (используется на интервалах большой протяжённости или с АНПД). Может быть с разрывом во времени и без разрыва во времени.

Ступенчатое цементирование (с разрывом во времени). К нему прибегают в случаях:

1. Если зацементировать данный интервал за один прием невозможно из-за опасности разрыва пород;

2. Если существует опасность ГНВП в период схватывания и твердения тампонажного раствора;

3. Если для цементирования верхнего участка длинного интервала должен использоваться такой тампонажный раствор, который нельзя подвергать воздействию высокой температуры, характерной для нижнего участка.

Манжетное цементирование. Применяется, если нижний участок обсадной колонны составлен из труб с заранее профрезерованными отверстиями. В конце промывки в скважину сбрасывают шар. С потоком ПЖ шар опускается вниз и садится на седло нижней втулки цементировочной муфты. Поскольку насос продолжает закачивать ПЖ, то давление в колонне резко возрастает, втулка срезает штифты, удерживающие ее в корпусе муфты, опускается вниз до ограничителя и открывает окна для выхода жидкости в кольцевое пространство. С этого момента процесс идет также как и при двухступенчатом цементировании.

93.79.221.197 studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock! и обновите страницу (F5)очень нужно

Методы герметизации затрубного пространства

Цементация скважины дополнительно укрепляет обсадную колонну, снижая риск ее деформации и появления течи в стыках из-за сдвига и давления грунтов. Перед началом работ по герметизации выполняется ряд обязательных процедур:

Анализ скважины, в процессе которого измеряется глубина скважины и величина зазора между стенками шахты и обсадной колонной. Проверяется геометрия всей конструкции. Выясняются характеристики грунтов – типы пород, пористость, трещиноватость и иные геологические и гидрогеологические свойства.

Учитывая, что цементирование затрубного пространства – процесс необратимый, нельзя допускать ошибки во время герметизации, так как исправить нарушения не удастся, что приведет к изменению в худшую сторону функциональности водозаборного сооружения. Это значит, что выполнять работу по цементированию скважины должны профессиональные бурильщики, причем на базе проработанных проектных решений.

Рабочий раствор для герметизации скважины

С учетом геологических особенностей участка определяется тип смеси для цементации. Цементно-песчаный раствор применяется для герметизации затрубного пространства скважины, пробуренной в глинистых породах. Пористые грунты требуют использования смесей с добавлением волокнистых материалов, таких как асбест, или битума. Применение стандартной цементно-песчаной смеси приведет к тому, что пористые породы поглотят значительный объем раствора. Это обусловит значительный перерасход строительных материалов.

Технология герметизации скважины

Основные способы цементирования:

• Один из самых простых методов – прямая закачка смеси в затрубное пространство, когда раствор самотеком заполняет свободный зазор за счет гравитационных сил. Недостатком методики можно считать возможное образование пустот, когда смесь не полностью заполняет пространство между обсадной трубой и стенкой шахты.
• Обратная герметизация – более приемлемый вариант. Технология подразумевает подачу раствора непосредственно в обсадную колонну, и смесь заполняет затрубное пространство снизу вверх. Для отсечения водоносного пласта используется специальная диафрагма.

Для глубоких скважин разработана схема поэтапной цементации. Требования к образовавшемуся цементному слою:

• отсутствие пустот;
• механическая прочность;
• адгезия с поверхностями;
• способность противостоять напору грунтовых вод, возможно, содержащих агрессивные растворы химических веществ.

Оборудование для герметизации скважин

Для выполнения процедуры цементации затрубного пространства применяются различные агрегаты, в том числе:

• цементно-смесительное оборудование для приготовления смеси;
• агрегаты для подачи раствора под требуемым давлением;
• оборудование для промывки скважины от следов бурового раствора, снижающего адгезионные свойства цементирующей смеси.

На всех этапах проведения процедуры цементирования затрубного пространства и герметизации скважины необходимо жестко соблюдать технологию выполнения операций, чтобы обеспечить качественный результат.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ СКВАЖИН

Заключительный этап проведения буровых работ сопровождается процессом, который предполагает цементирование скважин. От того, насколько качественно будут проведены эти работы, зависит жизнеспособность всей конструкции. Основная цель, преследуемая в процессе проведения данной процедуры, заключается в замещении бурового раствора цементным, который имеет еще одно название — тампонажный раствор. Цементирование скважин предполагает введение состава, который должен затвердеть, превратившись в камень. На сегодняшний день существует несколько способов осуществления процесса цементирования скважин, наиболее часто используемому из них более 100 лет. Это одноступенчатое цементирование обсадной колонны, явленное миру в 1905 году и используемое сегодня лишь с некоторыми доработками.

ПРОЦЕСС ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ

Технология осуществления цементирования скважин предполагает проведение 5 главных видов работ: первый — замешивание тампонажного раствора, второй — закачивание состава в скважину, третий — подача смеси выбранным методом в затрубное пространство, четвертый — затвердевание тампонажной смеси, пятый — проверка качества осуществленных работ.

Перед стартом работ должна быть составлена схема цементирования, которая имеет в основе технические расчеты процесса

Важно будет при этом взять во внимание горно-геологические условия; протяженность интервала, которому необходимо укрепление; характеристики конструкции скважинного ствола, а также его состояние. Следует использовать в процессе проведения расчетов и опыт осуществления таких работ в определенном районе

ОСОБЕННОСТИ НАГНЕТАНИЯ

Цементирование допустимо производить разными методами подачи смеси в затрубное пространство, более того, могут быть применены в процессе проведения работ и различные приспособления. Цементирование скважин может предполагать прямую подачу смеси, такая схема предполагает поступление цемента во внутреннее пространство обсадной колонны с последующим его прохождением непосредственно до башмака и дальнейшим поступлением в затрубное пространство, при этом поступление раствора производится снизу-вверх. При обратной схеме закачка производится в обратном порядке, сверху вниз.

Осуществление цементирования скважин при этом может производиться в один подход, в ходе которого требуемый объем для тампонирования смеси продавливается за один раз.

Двухступенчатое цементирование применяется, когда скважина имеет значительную глубину. Технологический процесс делится на поочередное заполнение отдельных интервалов посредством применения оборудования. Манжетное цементирование, в отличие от вышеперечисленных способов, предполагает защиту части ствола от прохождения тампонажной смеси. Манжета позволяет изолировать участок, располагающийся на протяженности продуктивного пласта. Скважина может иметь скрытые колонны и секции, их цементирование можно выделить в отдельную группу.

Осуществление цементирования скважин, независимо от выбранного метода проведения работ, преследует цель изгнания из затрубного пространства раствора, образованного бурением, что возможно путем помещения туда тампонажного раствора. Цементирование обеспечивает полное заполнение тампонажной смесью интервала ствола; устранение промывочной жидкости посредством проникновения цементной смеси в рамках интервала, предназначенного для цементирования; защиту тампонажной смеси от проникновения промывочной жидкости; образование цементного камня, который характеризуется значительной устойчивостью к разного рода воздействиям в виде глубинных нагрузок; отличное сцепление цементного камня со стенами скважины и с поверхностью обсадной колонны.

ИНСТРУМЕНТЫ И МАТЕРИАЛЫ:

• цементировочные агрегаты, предназначенные для проведения затворения смеси и ее последующего продавливания под значительным давлением;
• цементно-смесительное оборудование;
• цементировочная головка для осуществления промывки ствола и дальнейшего цементирования его стен;
• заливочные пробки для двухступенчатого цементирования;
• краны высокого давления;
• стальные гибкие шланги;
• устройства, предназначенные для проведения распределения раствора.

17.8. Изоляция зон поглощений

Наиболее
распространенный способ изоляции зон
поглощений это цементирование интервала
поглощения быстротвердеющими композициями.
Существует несколько разновидностей
цементирования поглощающих зон.

К первой группе
относят способы цементирования без
предварительного разобщения зоны
поглощения от других интервалов. В этом
случае в скважину спускают колонну
бурильных труб, нижний открытый конец
которой устанавливаю несколько выше
кровли поглощающего горизонта и в
скважину закачивают порцию тампонажного
раствора в объеме, достаточном для
заполнения участка ствола длиной немного
выше зоны поглощения, а также для
заполнения каналов в поглощающем пласте.
Тампонажный раствор продавливают из
труб продавочной жидкостью. Объем ее
выбирается из условия, что в момент,
когда верхняя граница тампонажного
раствора окажется выше кровли поглощающего
интервала давление на пласт стало равно
пластовому в этой зоне. После закачки
продавочной жидкости бурильные трубы
поднимают из скважины. Целесообразно
производить закачку продавочной жидкости
порциями с подъемом бурильных труб.

Ко второй группе
относятся разновидности цементирования
с предварительным разобщением зоны
поглощения от других проницаемых пород
с помощью различных пакеров и разделительных
пробок. По кавернограмме находят участок
ствола с нормальным диаметром близ
кровли поглощающего пласта. В скважину
до этого участка спускают колонну
бурильных труб, на нижнем конце которой
подвешен разбуриваемый пакер. Производят
распакеровку. Закачивают определенный
объем тампонажного раствора. Отсоединяются
от пакера и трубы поднимают. Пакер
препятствует перетоку жидкости из
верхних напорных горизонтов в зону
поглощения.

В случае, когда
интенсивность поглощения велика в
рассматриваемую зону намывают
грубозернистый закупоривающий материал
и таким образом добиваются снижения
интенсивности поглощения.

Если имеется
несколько интервалов поглощения их
можно изолировать последовательно
снизу вверх, отделяя последующий от
предыдущего разбуриваемым пакером: при
этом к цементированию последующей можно
приступить по окончании цементирования
предыдущей не ожидая затвердевания
раствора. После затвердевания пакер и
цементный камень разбуривают. Качество
изоляции оценивают путем опрессовки
соответствующей зоны. Если порознь
зацементировано несколько зон,
опрессовывают их порознь сверху вниз,
после разбуривания пакера и камня против
соответствующей зоны, но до разбуривания
пакера нижерасположенной зоны.

Для опрессовки в
скважину спускают бурильные трубы с
гидравлико-механическим пакером, который
устанавливают над исследуемой зоной
Опрессовку целесообразно проводить
глинистым раствором с. малой водоотдачей,
создавая на стенки скважины наибольшее
давление, которое может возникнуть при
последующих операциях. Качество изоляции
можно считать удовлетворительным, если
объем жидкости, который приходится
подкачать в трубы для поддержания
постоянства опрессовочного давления
за время опрессовки, не превосходит
существенных потерь обусловленных
водоотдачей.

Цементирование скважин – основные изюминки процесса

В случае если производитель работ по бурению скважины на вашем участке сделал заключение, что источник испытывает недостаток в дополнительном упрочнении, не следует проигнорировать рекомендацию, поскольку ваш водозабор может разрушиться через пару лет. Цементирование скважин – достаточно сложный технологический процесс, разрешающий укрепить столб источника и сделать его фактически неподверженным повреждениям.

Сущность процесса содержится в заполнении околотрубной полости особым цементным раствором, который еще называется тампонажным. По окончании его застывания и комплекта прочностных черт получается материал, по твердости фактически не уступающий камню.

Основные виды работ, проводимых в рамках процесса

Отметим сходу, что совершить работы своими руками без особого оборудования фактически нереально, высокий уровень качества работ достигается лишь при неукоснительном соблюдении всех стадий технологического процесса. Цена данной услуги высока, но эти затраты всецело оправданны.

Целый рабочий процесс возможно поделить на пара основных этапов, рассмотрим любой из них подробнее:

1. Приготовление особого раствора для заполнения полости. Так как к составу предъявляются самые высокие требования, в нем оптимальнее применять особый тампонажный портландцемент, который снабжает раствору наибольшие показатели прочности.
2. Готовый тампонажный состав нужно доставить к скважине, поскольку он достаточно быстро застывает, несложнее всего применять особое оборудование на автомобильной платформе, в этом случае все нужные операции будут проводиться прямо на месте.
3. Потом производится закачка затрубного пространства цементным составом. Эта операция может производиться двумя методами, любой из которых мы рассмотрим ниже.
4. Затем нужно разрешить раствору застыть и набрать определенные прочностные характеристики. Нужное время зависит от нескольких факторов: марки раствора, глубины скважины и изюминок проведения работ.
5. Кроме этого нужна проверка качества работы и выявление всех факторов: толщина слоя, равномерность заполнения и другие факторы.

Длительность затвердения защитного слоя и проверка его качества

Образование цементного камня начинается сразу после завершения заливки смеси. Процесс полного затвердения зависит от температуры окружающей среды, состава и влажности грунта, материала обсадных элементов, а также характеристик и перечня компонентов самого раствора. Если нет возможности определить момент, когда защитный слой полностью сформировался, следует выждать как минимум 48 часов до выполнения каких либо действий.

По истечении двух суток рекомендуется провести проверку полученного защитного слоя. Более точные результаты можно получить только с использованием специального профессионального оборудования. Существует три способа проверки целостности раствора:

• Акустический. Методика основана на простукивании обсадных труб по всей длине шахты и обработке полученных результатов через компьютерную программу.
• Радиологический. Измерение проводится специальными радиоприборами.
• Термальный. Проводится измерение температур в процессе застывания слоя.

Если нет возможности пригласить специалистов для оценки выполненных работ, проверить готовность цементного слоя можно при помощи упрощенного термального метода. Для этого в течение периода застывания смеси измеряют температуру у стенок обсадных труб. Она должна вначале сравнятся с температурой окружающего воздуха, а затем стать на 1-1,5 градуса ниже.

Завершающим этапом является очистка ствола от остатков смеси. При выполнении работ своими руками очистку можно проводить желонкой. Перед вводом источника в эксплуатацию проводится проверка шахты на герметичность. Для этого в течение 20-30 минут в ствол закачивают воду под давлением. Если за это время давление воды снизилось не более, чем на 0,5 МПа, работы были выполнены качественно.

Советы буровиков

Весь состав смеси индивидуально выбирается в зависимости от многих причин. Это могут быть причины, в основном связанные со слоями земли и ее типов. Повышение объема и плотности, при цементировании, можно добиться путем использования специального раствора, который увеличивается в объеме. При породе земли, у которой очень высокое поглощение и его процент — использовать обычный раствор нельзя. Такая смесь будет просто вылезать в разные стороны, неэффективно заполняя затрубное пространство. Именно с этой целью как раз используют только тампонажный раствор. Практикуют также добавление к нему специальных волокнистых наполнителей.

Перед началом работы, обязательно нужно проверить не только готовность раствора, а еще — всего оборудования и нужного давления для совершения работ. Перед этим рекомендовано, прочистить и промыть все затрубное пространство водой, потому что остатки земли и породы будут в дальнейшем мешать проведению всей работы по заполнению раствором или даже поломать строение скважины.

Стоит запомнить тот факт, что такие работы рекомендуется выполнять только тем лицам, у которых есть соответствующие навыки и немалый опыт работы в такой отрасли. Неправильные действия могут только усугубить весь процесс работы и привести к нехорошим последствиям. Именно поэтому, нужно стараться максимально прислушиваться ко мнению опытных бурильщиков и мастеров по цементированию. Или, как вариант, воспользоваться их помощью на практике.

Тэги на странице:

Наши телефоны +7(937)532-77-37, +7(8442)50-18-61

Как вам статья?