Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Після того як колона обсадних труб опущена у свердловину, виконують цементування.

Цементування – це операція, що проводяться для ізоляції водоносних пластів, вскритих при бурінні свердловин, втримання обсадної колони в підвішеному стані, захисту обсадної колони від корозії, ліквідації поглинання промивально рідини. Це потрібно для ізоляції водоносного горизонту від забруднення поверхневими водами, а також для ущільнення його виснаження. Підготовка свердловини до цементування заключається в промивці після спуску обсадних труб. Для цього на спускну колону труб накручують цементуючу головку і пристосовують до циркуляції промивальної рідини і промивають доти, поки промивна рідина не перестане виносити відвалені частинки (шлам). Потім переходять безпосередньо до цементування.

В основному застосовують одноступінчатий ступінь цементації. При бурінні свердловин на воду рекомендується проводити цементування з двома роздільними пробками. Такі пробки виготовляються із легкорозбурювальних матеріалів (дерево, гума, пластмаса). Воно проводиться при наближенні до покрівлі водоносного горизонту, але не перебурюючи його. Це переслідує наступні цілі:

— ізолювання експлуатаційного горизонту від водоносних горизонтів, що не використовуються;

— запобігання в затрубному просторі можливих обвалів пухких порід та наступного проникнення їх у водоприймальну частину свердловини;

— ізолювання пластів, що при бурінні поглинають промивальну рідину;

— ізолювання обсадних труб від корозії при контакті з мінералізованими водами.

Таке цементування проводиться наступним чином: свердловину ретельно промивають до повного видалення шламу. Потім в обсадну колонну вставляють нижню розділюючу пробку. Пробка продавлюється до башмака колони при нагнітанні цементного розчину насосом цементувального агрегату чи бурової установки в один прийом. При закачці розрахованої кількості цементного розчину опускається верхня розділююча пробка. На верхню розділюючу пробкузакачують продавлювальну рідину.

Нижня пробка зупиняється на упорному кільці вище башмака обсадної колони. Оскільки закачка рідини в колонну продовжується, то тиск над пробкою зростає. Під впливом цього тиску діафрагма нижньої пробки руйнується і цементний розчин надходить у затрубний простір. В процесі цементування тиск у колонні змінюється. Оскільки питома вага цементного розчину вище питомої ваги промивальної рідини, то по мірі заповнення цементним розчином колони тиск в насосах зменшується. Коли цементний розчин починає виходити в кільцевий простір і піднімається до гирла, тиск в насосах і Цементувальній Головці знову зростає. При посадці верхньої пробки на нижню виникає стрибок тиску (гідравлічний удар), що є сигналом для припинення закачки продавлючої рідини в обсадну колонну.

Пробки виконані у вигляді чавунного стакану з прикріпленими 3-ма різними манжетами. Стакан верхньої пробки (без дна) закритий русловою мембраною, що проривається при доходженні пробки до упору. Стакан верхньої пробки має міцне дно. Коли нижня пробка доходить до упорного кільця, тоді зупиняється; різко підвищується тиск і руслова мембрана, яка виготовлена з дерева аюо товстого скла, руйнується.

Насос зупиняється, колону опускають у забій і закривають вентиль заливної головки для тоого, щоб не було зворотного руху рідини зі свердловини. Таким чином, колона залишається герметичною до затвердіння цемента (Рис. 6. 1.).

Рис. 6. 1. Схема цементування свердловини з двома пробками

А – продавлювання нижньої пробки, б – скидання верхньої пробки, в – рух цементного розчину між пробками, г – заключна стадія цементування (посадка обох пробок на стоп-кільце)

Задача цементування:

1. Ізолювання експлуатаційного горизонту від водоносного горизонту, які не використовуються

2. Запобігання поза трубного простору, від можливих обвалів нестійких порід і проникненні їх у водоприймальну частину свердловини.

3. Ізолювання шарів, які поглинають промивальну рідину

4. Ізолювання обсадних труб від коронування, від впливу мінеральних вод

Тампонування – Заповнення поза трубного простору щільним матеріалом

Тампонування цементним розчином здійснюють шляхом щільного заповнення кільцевого зазору між обсадними трубами та стінками свердловини цементним розчином, який добре тужавіє з породами та обсадними трубами. Для цементування беруть тампонажний цемент марок 400,500, 600. При розвідувальному бурінні найчастіше користуються цементом для холодних свердловин з параметрами ρ = 30,5 – 32 кг/м3 , початок тужавіння цементного розчину на прісній воді 3 – 3,5 год, закінчення тужавіння не пізніше ніж 3 год після початку; на солоній воді відповідно 3 – 6 год і 3 год. Для тампонування розвідувальних свердловин беруть 50%-й цементний розчин (100 кг цементу на 50 л води), при цементуванні свердловин – цементуючі агрегати 4ЦА – 100 і ЦА – 320М, 3ЦА – 400А, змонтовані на шасі триосьових автомобілів ЗІЛ – 157К і КрАЗ — -257 відповідно. За допомогою цементуючих агрегатів у свердловину накачується цементний розчин, глинистий розчин, а також здійснюються промивальні, продавлю вальні та пересувальні роботи. Індекси 320 і 100 визначають максимально допустимий тиск, розвинутий поршневими насосами агрегату, 31,4 *103 і 9,8 * 103 кПа відповідно.

Необхідна кількість тампонажного цементу і тиск для його продавлення визначають за розрахунком.

Розрахунки цементування свердловини:

1. Потрібна кількість цементного розчину, м3 , визначається за формулою

VЦ. р=0,785 [ D2— DН2 H1K+ DВ2H] (6.1)

Де D — діаметр свердловини, м; dH — зовнішній діаметр обсадних труб, м; Н1 — висота підйому цементного розчину поза колоною, м; k — коефіціент, який визначає можливе збілынення об’ему цементного розчину на заповнення розширень, каверн; його приймають рівним 1,1—1,3; dB — внутршшй діаметр обсадних труб, м; h —

Висота цементної пробки в колоні, м.

D32 – D22

h = –––––––––––– * H1, (6.2)

D12

Де Н1 – висота підйому цементного розчину поза колоною (від забою до водоносного горизонту), м

K1 = 1,3

H = (0,2952:0,2732) : 0,25912 * 260 = 48,4;

Vц. р. = 0,785 [(0,087025 – 0,074529) * 260 * 1,3 + 0,067133*48,4] = 5,87 (м3).

2. Густина цементного розчину визначаеться за формулою

ρц =3,15 т/м3 ; ρв= 1 г/см2

ρц. р= ρц ρв (1+m) ρв+m ρц, (6.3)

ρ ц. р. = 3,151 (1+0.5) : (1+0,5*3,15) = 1,83.

Де ρЦ. р — густина цементного розчину, т/м3; ρЦ — гусгина цементу, т/м3; m —

Водоцементний фактор, його беруть рівним 0,5.

3. Кількість сухого цементу, т; для виготовлення 1 м3 цементного розчину визначаеться за формулою

q= ρц ρв ρв+m ρц (6.4)

Q = (3,15*1):1,05 * 3,15 = 1,23

4. Загальна кількість сухого цементу:

Qц = q*Vц. р.* Vв (6.5)

Qц = 1,22 * 5,87 * 1,15 = 8,3

5. Кількість води, необхідної для приготування цементного розчину:

Vd = Qц * m (6.6)

Vd = 8,3*0,5=4,15 (м3). (6.7)

6. Кількість рідини для приготування розчину:

Vж = 0,785 [dd2*(Ні — hі) ] k; (6.8)

Vж = 0,785 [0,2592*(260–48,4)] * 1,05 = 11,7 (м3)

7. Тиск на голівці колони у момент сходження цементуючих пробок:

Р= Р1+ Р2

Р1= Н1–h1)*(pц. р.– pр) 10 (6.9)

Р1 = (260–0,2)*(1,87–1,2) : 10 = 16,3 (МПа);

Р2 = 0,01 * L +8=0,01*260=8=9,3 (Мпа);

Р = 16,3+9,3=25,6 (Мпа).

Для закачування та продавлення цементного розчину в свердловину використовуються спеціальні цементувальні агрегати. Вони обираються на основі визначених параметрів тиску. Цементувальні агрегати застосовуються не лише для транспортування цементу, але й для виготовлення цементного розчину. Саме для цього в кожному агрегаті змонтовані водяні насоси. Агрегат складається з двох — чи трьохциліндрового насосу подвійної дії з приводом від спеціального двигуна, двох мірників і системи обв′язки. На цементувальних агрегатах, окрім цементувального, передбачено водоподавальний насос для подання води до змішувальних машин, які не мають водоподавальних баків.

Для даного проекту за всіма даними підходить цементувальний агрегат марки ЦА–320М.

Технічна характеристика цементувального агрегату ЦА – 320 М

Таблиця 6.1.

№	Параметр	Одиниця	Показник
1	Тип водяного насосу 1В
2	Макисмальна продуктивність	Л/с	13
3	Споживлююча потужність	К. с.	35
4	Максимальний тиск	Кг/см2	35
5	Продуктивність цементозмішувача	Т/хв	1
6	Місткість мірного баку	М3	0,25
7	Маса агрегату (з автомобілем)	Т	17,085

Комментарии запрещены.