Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Разобщение пластов при существующей технологии крепления скважин — завершающий и наиболее ответственный этап, от качества выполнения которого в значительной степени зависит успешное строительство скважины. Под разобщением пластов понимается комплекс процессов и операций, проводимых для закачки тампонажного раствора в затрубное пространство (т. е. в пространство за обсадной колонной) с целью создания там надежной изоляции в виде плотного материала, образующегося со временем в результате отвердения тампонажного раствора. Поскольку в качестве тампонажного наиболее широко применяется цементный раствор, то и для обозначения работ по разобщению используется термин "цементирование".

Цементный камень за обсадной колонной должен быть достаточно прочным и непроницаемым, иметь хорошее сцепление (адгезию) с поверхностью обсадных труб и со стенками ствола скважины. Высокие требования к цементному камню обусловливаются многообразием его функций: плотное заполнение пространства между обсадной колонной и стенками ствола скважины; изоляция и разобщение продуктивных нефтегазоносных горизонтов и проницаемых пластов; предупреждение распространения нефти или газа в затрубном пространстве под влиянием высокого пластового давления; заякоривание обсадной колонны в массиве горных пород; защита обсадной колонны от коррозионного воздействия пластовых вод и некоторая разгрузка от внешнего давления.

Следует отметить, что роль и значение цементного камня остаются неизменными на протяжении всего срока использования скважины, поэтому к нему предъявляются требования высокой устойчивости против воздействия отрицательных факторов.

Существует несколько способов цементирования. Они различаются схемой подачи тампонажного раствора в затрубное пространство и особенностями используемых приспособлений. Возможны два варианта подачи тампонажного раствора в затрубное пространство:

· раствор, закачанный внутрь цементируемой обсадной колонны, проходит по ней до башмака и затем поступает в затрубное пространство, распространяясь снизу вверх (по аналогии с промывкой называется цементированием по прямой схеме);

· тампонажный раствор с поверхности подают в затрубное пространство, по которому он перемещается вниз (цементирование по обратной схеме).

В промышленных масштабах применяют способы цементирования по прямой схеме. Если через башмак обсадной колонны в затрубное пространство продавливают весь тампонажный раствор, способ называется одноступенчатым (одноцикловым) цементированием. Если обсадная колонна на разных уровнях оснащена дополнительными приспособлениями (заливочными муфтами), позволяющими подавать тампонажный раствор в затрубное пространство поинтервально на разной глубине, способ цементирования называется многоступенчатым (многоцикловым). Простейший и наиболее распространенный способ — цементирование в две ступени (двухступенчатое). Иногда возникает необходимость не допустить проникновения тампонажного раствора в нижнюю часть обсадной колонны, расположенную в интервале продуктивного пласта, тогда этот интервал в затрубном пространстве изолируется манжетой, установленной на обсадной колонне, и сам способ цементирования называется манжетным. Выделяются также способы цементирования потайных колонн и секций, поскольку тампонажный раствор в этом случае закачивают по бурильной колонне, на которой спускают секцию или потайную колонну.

Расчеты при цементировании скважины – важная часть проектирования заключительного этапа строительства скважины. Применительно к конкретным местным условиям проводится метод сплошного одноступенчатого цементирования обсадной колонны. Расчет этого цементирования включает:

· определение объема цементного раствора;

· установление количества сухого цемента (или смеси цемента с наполнителями), выбор типа цемента;

· определение необходимого количества воды и реагентов для затворения, определение объема продавочной жидкости;

· установление допустимого времени цементирования скважины;

· определение числа агрегатов и цементно-смесительных машин;

· определение возможного максимального давления в конце процесса цементирования.

Объем скважины соответствует объему цементного раствора[5]:

Где k – коэффициент кавернозности;

H – высота подъема цементного раствора;

D – диаметр скважины;

D – диаметр обсадной колонны.

Коэффициент кавернозности составляет 1,10 – 1,12.

Кондуктор Ш 324мм: Vцр1 = (3,14/4)(1,1·0,394І – 0,324І)1020 = 52,6мі

Пром. колонна Ш 245мм: Vцр2 = (3,14/4)(1,1·0,2903І – 0,245І)2450 = 63мі

Экс. колонна Ш 140мм: Vцр3 = (3,14/4)(1,1·0,1905І – 0,140І)1175 = 23,5мі

Для приготовления 1мІ цементного раствора требуется цемента[5]:

Q = сцсв/(св+mсц) (2.5.2)

Где сц – плотность цемента;

Св – плотность воды;

M – водоцементное отношение.

Кондуктор Ш 324мм: q1 = 2900·1000/(1000+0,5·2900) = 1184кг

Пром. колонна Ш 245мм: q2 = 3015·1000/(1000+0,48·3015) = 1232кг

Экс. колонна Ш 140мм: q3 = 3500·1000/(1000+0,34·3500) = 1598кг

Отсюда плотность цементного раствора будет[5]:

Сц. р. = q(1+m) (2.5.3)

Практически плотность цементного раствора определяется ареометром.

Общее количество цемента[5]:

G = kцqVц. р. (2.5.4)

Где kц = 1,03-1,05 – коэффициент, учитывающий потери цемента при погрузочно-разгрузочны работах.

Кондуктор Ш 324мм: G1 = 1,04·1184·52,6 = 64,8т

Пром. колонна Ш 245мм: G2 = 1,04·1232·63 = 80,7т

Экс. колонна Ш 140мм: G3 = 1,04·1596·23,5 = 39т

Число цементно-смесительных машин принимается с учетом расчетного объема цемента при условии, что на каждую из них можно загрузить примерно 20 т материала (n1 = 3, n2 = 4, n3 = 2).

Общий объем воды при этом составляет[5]:

Vв = Gц/(kцkвсв) (2.5.5)

Где kв = 1,01-1,05 – коэффициент, учитывающий потери воды.

Объем продавочной жидкости для транспортирования цементного раствора в затрубное пространство можно определить по формуле[5]:

Где Д = 1,03-1,05 – коэффициент сжимаемости продавочной жидкости.

Кондуктор Ш 324мм: V1 = 1,04·0,785·0,324І(1020 – 10) = 86,6мі

Пром. колонна Ш 245мм: V2 = 1,04·0,785·0,245І(2450 – 10) = 119,6мі

Экс. колонна Ш 140мм: V3 = 1,04·0,785·0,14І(3025 – 10) = 48,2мі

Величина максимального давления в конце продавки вычисляется по формуле[5]:

P = p1 + p2 (2.5.7)

Где p1 – давление, обусловленное разностью удельных весов в трубах и затрубном пространстве;

P2 – гидравлические потери давления.

Давление, обусловленное разностью весов в трубах и затрубном пространстве, находим по формуле[5]:

Гидравлические потери давления точно рассчитать пока невозможно. Для приблизительных расчетов используем ориентировочные формулы Р. И.Шищенко:

А) для скважин глубиной до 1000м – р2 = 0,001L + 0,8, МПа;

Б) для скважин глубиной более 1000м – р2 = 0,001L + 1,6, МПа.

Время цементирования колонны[5]:

Тцем = tц + tпц + 10 (2.5.9)

Где tц – время закачки цементного раствора;

Tпц – время продавки цементного раствора;

10 – время, необходимое для выполнения операции по закладыванию в заливочную головку пробки.

Время закачки цементного раствора и время продавки цементного раствора находим по формулам[5]:

Tц = Vц. р/qср (2.5.10)

Tпц = Vж/qср (2.5.11)

Где qср = 0,020мі/с – средняя производительность насосов цементировочных агрегатов.

Кондуктор Ш 324мм: tц1 = 52,6/0,02 = 44мин

Пром. колонна Ш 245мм: tц2 = 63/0,02 = 53мин

Экс. колонна Ш 140мм: tц3 = 23,5/0,02 = 20мин

Кондуктор Ш 324мм: tпц1 = 86,6/0,02 = 72мин

Пром. колонна Ш 245мм: tпц2 = 119,6/0,02 = 100мин

Экс. колонна Ш 140мм: tпц3 = 48,2/0,02 = 40мин

Потребное количество цементировочных агрегатов определяем по следующей формуле[5]:

Где u = 1,5м/сек – средняя скорость восходящего потока цементного раствора.

Вычисленные значения заносим в таблицы.

Таблица 2.11 Общие сведения о цементировании обсадных колонн.

Наим. колонны	Диаметр, мм	Коэф. Кавер — Нознос.	Характеристика секций	Интервал Цементирования	Плотн. Цем. р., Кг/мі
Колон — Ны	Сква — Жины	Ин-вал уст.,м	Кол-во Ступен.
От	До	От	До
Кондуктор Пром. колонна Экс. колонна	324 245 140	394 295,3 190,5	1,10 1,10 1,12	1020 2450 3025	0 0 0	1 1 1	1020 2450 3025	0 0 1850	1780 1820 2150

Таблица 2.12 Данные к расчету цементирования колонн

Наим. Колонны	Диам. Колонн	Плотность, кг/мі	В/С Отнош.	Мас. там. Матер.	Объем, мі	Давление, МПа
Сух. мат.	Раств.	Цем. рас.	Буф. ж.	В труб.	В затр.
Кондуктор Пром. колонна Экс. колонна	324 245 140	2900 3015 3500	1780 1820 2150	0,50 0,48 0,34	1,184 1,232 1,598	52,6 63,0 23,5	6,0 6,0 6,0	6,8 4,3 6,5	18,4 45,8 68,5

Таблица 2.13 Потребное количество материалов и цементировочной техники

Наименование работ или затрат	Единица Измерения	Потребное кол-во на колонну
Кондуктор	Пром. кол.	Экс. кол.
Цемент Вода техническая: для буфера Для затворения УНБ 160/40 АН-400 2СМН-20 БМ-700 СКЦ-2М Осреднитель	Тонн Мі Мі Шт Шт Шт Шт Шт Шт	64,8 6,6 32,4 2 3 3 1 1 2	80,7 6,6 38,8 2 3 4 1 1 2	39 1,1 14 1 4 5 1 1 1

Комментарии запрещены.