Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Крепление скважин осуществляется для разобщения нефтега­зоносных пластов от всех пластов, лежащих выше, с обязатель­ным одновременным разобщением нефтесодержащих и газосодер­жащих пластов друг от друга и защитой обсадных труб от корро­дирующего действия минерализованных вод, циркулирующих в недрах. Поэтому спущенные в скважину обсадные колонны долж­ны быть зацементированы путем закачки тампонажного материа­ла в кольцевое пространство между стенками скважины и обсад­ной колонны.

Существует ряд методов цементирования скважин: одноступен­чатое цементирование, двухступенчатое цементирование, манжет­ное цементирование, цементирование хвостовиков, цементиро­вание под давлением. В зависимости от условий залегания нефтя­ных или газовых пластов, степени их насыщенности, литологи­ческого состава, проницаемости применяют тот или иной метод цементирования скважины.

Одноступенчатое цементирование скважин (одноцикловый спо­соб) — наиболее распространенный вид цементирования.

Процесс цементирования заключается в следующем. После того как обсадная колонна спущена, скважину подготавливают к це­ментированию, промывая ее после спуска обсадной колонны труб. Для этого на спущенную колонну труб навинчивают цементиро­вочную головку и приступают к промывке. Промывку производят до тех пор, пока буровой раствор не перестанет выносить взве­шенные частицы породы, т. е. плотность бурового раствора, по­ступающего в скважину, и плотность бурового раствора, выходя­щего из нее, станут одинаковыми. При промывке необходимо фик­сировать давления на выкиде насоса.

После того как скважина промыта и вся арматура проверена (все линии от цементировочных агрегатов к цементировочной го­ловке должны быть опрессованы на давление, в 1,5 раза превыша­ющее максимальное расчетное давление; давление опрессовки линий от агрегатов должно выдерживаться в течение 3 мин), при­ступают к приготовлению и закачиванию цементного раствора в скважину. Рекомендуется непосредственно перед началом затво — рения цементной смеси произвести закачивание в колонну бу­ферной жидкости, в качестве которой наиболее широко исполь­зуется вода и водные растворы солей (№С1, СаСЬ и т. д.), щело­чей (N3014) и ПАВ (сульфанол). Смешиваясь с буровым раство­ром, они разжижают его, уменьшают статическое и динамиче­ское напряжения сдвига и вязкость. Объем буферной жидкости подсчитывается из условия допустимого снижения гидростатиче­ского давления на продуктивный пласт. После закачивания бу­ферной жидкости в колонну опускают нижнюю пробку (рис. 11.10, а)[9]. Затем при помощи цементосмесителей и цементировочных аг­регатов приготавливают цементный раствор, который агрегатами перекачки перекачивается в скважину. После закачки цементного раствора из цементировочной головки продавливают верхнюю пробку (рис. 11.10, 6) и цементный раствор движется между дву­мя пробками к башмаку колонны (рис. 11.10, в).

Затем приступают к продавке цементного раствора вниз. Буро­вые насосы перекачивают глинистый раствор в тарированные мер­ники цементировочных агрегатов. При продавке цементного ра­створа ведется счет закачиваемой в колонну продавочной жидко­сти. Это делается для того, чтобы до прокачки оставшегося объе-

цементный раствор

Рис. 11.10. Стадии процесса цементирования с двумя пробками:

а — опускание нижней пробки; б — закачка цемента и опускание верхней проб­ки; в — продавливание цемента к башмаку колонны; г — продавливание цемента в заколонное пространство

ма (0,5… 1,0 м3) продавочной жидкости перейти на один агрегат, которым и производится посадка пробок на упорное кольцо (рис. 11.10, г). Этот момент характеризуется резким повышением дав­ления на заливочной головке, так называемым ударом.

Величина «удара» зависит от руководителя работ и обычно не превышает 0,5… 1,0 МПа сверх максимального давления, имев — ; шегося перед моментом схождения пробок. На этом заканчивает­ся процесс цементирования, и скважина оставляется в покое при |

закрытых кранах на головке на срок, необходимый для схватыва­ния и твердения цементного раствора.

Двухступенчатое цементирование скважин рекомендуется при­менять в следующих случаях:

• если возникают трудности технического порядка, не позво­ляющие поднять уровень цементного раствора на требуемую вы­соту;

• на забое скважины высокая температура, ограничивающая во времени проведение одноступенчатого цементирования;

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

Для проведения двухступенчатого цементирования скважины необходимо в обсадной колонне на некоторой высоте от забоя скважины установить специальную заливочную муфту (рис. 11.11).

Технологический процесс двухступенчатого цементирования осуществляется в следующем порядке: обсадную колонну с обо­рудованным низом и заливочной муфтой спускают в скважину и при обычной промывке подготавливают к цементированию. Пе­ред спуском в скважину заливочная муфта должна быть опробова­на на поверхности. После подготовки скважины к цементирова­нию прокачивают расчетное количество первой порции глинис­того раствора и опускают нижнюю цементировочную пробку (рис.

11.12, а). За нижней пробкой прокачивают вторую порцию це-

3 4

10 И

6 7 8 9

^ЧччЧЧхЧЧЧЧ^…………………… м

/1 а — -Ш

Рис. 11.11. Заливочная муфта (а), верхняя (б) и нижняя (в) пробки для двухступенчатого цементирования:

/ — переводник; 2 — кожух; 3 — вырезы под замок против вращения в нижнем Цилиндре; 4, П — седло; 5 — цилиндр нижний; 6 — резиновое кольцо; 7— вы­резы под замок против вращения в верхнем цилиндре; 8 — цилиндр верхний; 9 — вырезы; 10 — предохранительное кольцо

Рис. 11.12. Схема двухступенчатой заливки скважины:

~г£

а — опускание нижней цементировоч­ной пробки; б — опускание верхней цементировочной пробки; в — окон­чание цементирования

ментного раствора и спускают вторую (верхнюю) цементиро­вочную пробку (рис. 11.12, б), которая продавливается вниз расчетным количеством глини­стого раствора второй порции.

/

цементный 21 раствор

глинистыи раствор

Первая (нижняя) цементи­ровочная пробка, проталкивае­мая жидкостью вниз, в опреде­ленный момент упирается сво­ими плечиками в седло 4 (см. рис. 11.11) 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 цементный раствор, расположенный над первой (нижней) проб­кой, устремляется в затрубное пространство, а нижняя цементи­ровочная пробка, плотно прилегая своими плечиками к седлу 4, под действием давления герметически закрывает нижнюю часть колонны — от заливочной муфты до башмака.

Таким образом, 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 11 (см. рис. 11.11) верхнего цилиндра заливочной муфты, под действием давления срезает
стопорные болты верхнего цилиндра, цилиндр двигается вниз, перекрывает цементировочные отверстия (рис. 11.12, в); наступа­ет момент удара «стоп», давление мгновенно поднимается и це­ментирование колонны на этом заканчивается.

Для окончательного контроля удачного перекрытия цементи­ровочных отверстий, а также для контроля (см. рис. 11.11) надеж­ности выдерживания пружинным кольцом давления цементного раствора в затрубном пространстве открывают кран цементиро­вочной головки на колонне, ранее закрытой в момент «удара» при давлении до 10 МПа, и наблюдают за количеством истека — емой из колонны жидкости и давлением на головке.

Если объем вытекшей жидкости равен объему, который зани­мают шланг и нагнетательная линия, а давление мгновенно пада­ет до нуля при истечении жидкости, то делают вывод, что залив­ка второй ступени прошла удачно и скважину оставляют в спо­койном состоянии на период твердения цемента. После периода твердения цемента снимают заливочную головку, спускают бу­рильную колонну с долотом и разбуривают пробки, промывают скважину до цементного стакана в башмаке колонны и проверя­ют высоту подъема цемента первой и второй ступеней.

Двухступенчатый способ цементирования часто применяют с некоторыми изменениями, например производят заливки с вы­держкой во времени между затворением первой и второй порци­ями цемента и т. д.

При нормальном цементировании ствола скважины может воз­никнуть опасность зацементирования малодебетных или сильно дренированных пластов, в результате чего резко снизится произ­водительность скважины. В этом случае нижняя часть эксплуата­ционной колонны (в пределах нефтеносного и газоносного плас­та) составляется из перфорированных труб-фильтров — произво­дится манжетное цементирование скважины.

Цементный раствор из обсадной колонны в затрубное простран­ство скважины поступает через боковые отверстия в обсадных тру­бах, расположенных над фильтром. Ниже боковых отверстий внутри обсадной колонны на стыке труб устанавливается прямой кла­пан, открывающийся вверх и пропускающий жидкость только снизу вверх, а снаружи устанавливают воронкообразную манжету. Назначение манжеты — преградить путь цементу вниз. Манжета представляет собой воронку, изготовленную из эластичного ма­териала (брезента, кожи или т. д.), высотой 60…70 см, причем верхний диаметр манжеты несколько больше диаметра скважины.

При проведении двухступенчатого или манжетного цементи­рования обсадных колонн широко используются заколонные па — керы типа ПДМ. Эти пакеры разработаны и выпускаются для об­садных колонн диаметром 140, 146, 168 мм как с резинотканевы­ми, так и с резинометаллическими уплотнительными элемента-

Рис. 11.13. Технологическая схема манжетного цементирования скважин с пакером ПДМ: а — спуск и посадка пробки; б — цементирование; в — закрытие цементирово­чных отверстий пакером; г — скважина после разбуринании пробок, втулки и седел; I — скважина; 2 — обсадная колонна; 3 — паз; 4 — пробка; 5 — продук­тивный пласт; 6 — фильтр; 7 — башмак колонны; 8 — продавочная жид­кость; 9 — пробка верхняя; 10 — тампонажный раствор

ми. Пакер типа ПДМ опускают в скважину на обсадной колонне. При двухступенчатом цементировании пакер размешают между ступенями цементирования, а при манжетном — над продуктив­ным пластом. Цементирование первой ступени (ниже пакера) проводят через башмак обсадной колонны, цементирование вто­рой ступени (выше пакера) — через цементировочные отверстия пакера с использованием верхней цементировочной пробки. Зат — рубное пространство пакеруют перед цементированием второй ступени путем раздувания уплотнительного элемента пакера жид­костью из обсадной колонны. При манжетном цементировании скважины применяют верхнюю цементировочную пробку, а па — керовку осущестшіяют промывочной жидкостью или начальной порцией тампонажного раствора (рис, 11.13).

Цементирование хвостовиков осуществляется двумя способами: і с разделительной цементировочной пробкой и без нее. При этом <

і

хвостовик спускается на бурильных трубах с помощью специаль­ных переводников с левой резьбой.

Первый способ более совершенен. Так как диаметр хвостовика и бурильных труб, на которых его спускают, различны, для раз­деления цементного раствора и продавочной жидкости использу­ют цементировочную пробку, состоящую из двух частей. Нижняя часть подвешивается в хвостовике на специальном патрубке с помощью штифтов. Верхняя часть движется на колонне буриль­ных труб за цементным раствором (рис. 1!. 14). Когда верхняя часть пробки садится в отверстие нижней пробки и перекрывает его, создается избыточное давление, штифты срезаются и до упорного кольца обе части пробки движутся совместно.

Герметизация кольцевого пространства между предыдущей об­садной колонной и хвостовиком достигается при помощи устрой­ства «Герус» (рис. 11.15). Применяются «Герусы» размерами 299×219, 245 х 168 и 219 х 146 мм. Устройство состоит из корпуса 5;

а б в Рис. 11.14. Схема цементирования хвостовика с разделительными пробками:

и — закачка цементного раствора; б — посадка верхней упругой части пробки на нижнюю; в — прокачка цементного раствора по обсадной колонне; I — буриль­ные трубы; 2 — верхняя упругая часть разделительной пробки; 3, 5— специаль­ная муфта; 4 •— левый переводник; 6 — патрубок; 7 — шпильки; 8 — нижняя часть разделительной пробки; 9 — обсадные трубы

Рис. 11.15. Уплотняющее устрой­ство «Герус» конструкции АзНИИ-бурнефть: а — до установки; б — после установ­ки; I — хвостовик; 2 — специальная ч уфта — раые л и те л ь; 3 — ниппель; 4 — гайка; 5 — корпус; 6 — кожух; 7 — раз­движное колыю; 8 — резиновое коль­цо; 9 — шпонка; 10 — воронка; II — элеватор; 12 — переводник; 13 — про­межуточная колонна; 14 — бурильная труба

резиновых колец 8 воронки 10 со шпонками 9; переводника 12, имеющего шпоночные пазы и резьбу замковой муфты; гайки 4. Резиновые кольца при спуске устройства в скважину защищены кожухом 6, приваренным к нижнему концу элеватора / /.

После спуска и цементирования хвостовика на бурильных тру­бах спускают «Герус» и при плавном допуске его к верхней части хвостовика с одновременным вращением с помощью ротора ниж­ний конец устройства (ниппель 3) свинчивают с правой резьбой специальной муфты-разъединителя 2. Для последующего снятия кожуха 6 дают натяжку на трубы на 40…50 кН больше их массы.

Если в скважину спускают хвостовик с частично перфориро­ванными обсадными трубами, то цементируют через отверстия, расположенные над фильтром, а не через башмак колонны. В этом случае ниже отверстия монтируют заглушку или клапан, откры­вающийся вверх (прямой клапан), а над ними должен быть уста­новлен обратный клапан. Делают это для того, чтобы предотвра­тить обратное поступление цементного раствора в колонну после : отвинчивания бурильных труб. Цементирование проводят анало­гично приведенному ранее.

К цементированию под давлением относятся обратное и ремонт­ное цементирования через заливочные трубы. Обратное цементы —

рование — это цементирование обсадной колонны с закачивани­ем цементного раствора и продавочной жидкости в заколонное пространство и выходом циркуляции через колонну. Обратное це­ментирование применяется крайне редко.

Комментарии запрещены.