Организация процесса цементирования

17.11.2020

Рецептуру для цементирования конкретной скважины разрабатывают за несколько дней до начала самой операции. Необходимые для цементирования материалы должны быть доставлены на буровую заблаговременно, тампонажная смесь — загружена в бункеры смесительных машин. Если программой предусматривается использовать два разных тампонажных раствора, сухую смесь для одного раствора (например, портландцемент) загружают в бункеры одной группы машин, а смесь для второго раствора — в бункеры другой группы. До начала цементирования насосы и смесительные машины, которые будут участвовать в операции, должны быть соединены с устьем скважины системой трубопроводов. Чтобы ускорить обвязку оборудования, используют специальный передвижной блок манифольда, на котором имеются два коллектора: напорный и раздаточный — для присоединения линий от насосов и комплект труб с быстросъёмными соединениями. Блок манифольда устанавливают возможно ближе к устью скважины и соединяют с цементировочной головкой двумя линиями гибких металлических рукавов.

Перед началом цементирования руководитель операции проводит инструктаж всех участников ее: называет объемы тампонажного раствора и продавочной жидкости, которые должны быть закачаны каждым из агрегатов, указывает режим работы агрегатов и смесительных машин, последовательность ввода их в работу, выделяет один или два цементировочных агрегата, которые должны завершать процесс, и т. д.

На рис. 82 показана одна из схем обвязки оборудования. Перед началом операции мерники цементировочных агрегатов 1, 2, 5 и 6 заполняют водой, а агрегатов 3 и 4 — продавочной жидкостью. Остальной объем воды хранится в емкости 17, а продавочной жидкости — в емкости 16. Реагенты, которые требуются для обработки тампонажного раствора, предварительно растворяют в воде.

На первом этапе цементирования водоподающие насосы агрегатов 1 и 2 нагнетают воду в гидровакуумные смесители машин 8, куда одновременно поступает сухая тампонажная смесь из бункеров. Из смесителя тампонажный раствор поступает в осреднительную емкость 14, где тщательно перемешивается. После перемешивания тампонажного раствора поршневые насосы агрегатов 5 и 6 нагнетают его из емкости 14 через напорный коллектор 11 блока манифольда 13 и цементировочную головку 18 в обсадную колонну. По мере расходования воды из мерников агрегатов 1 и 2 запас ее пополняют из емкости 17 насосом 7 через раздаточный коллектор 12 блока манифольда.

Сразу же после закачки расчетного объема тампонажного раствора в обсадную колонну краны на нижних боковых отводах головки 18 закрывают, а через верхний боковой отвод цементировочным агрегатом 4 закачивают продавочную жидкость. Одновременно промывают насосы, линии обвязки агрегатов и напорный коллектор от оставшегося в них тампонажного раствора, а мерники цементировочных агрегатов 5 и 6 заполняют продавочной жидкостью, которую подает насос 15 через раздаточный коллектор 12 блока манифольда. После промывки, открывают краны на нижних отводах головки 18 и закачивают в колонну продавочную жидкость поршневыми насосами агрегатов 3, 5 и 6 через напорный коллектор блока манифольда.

Для контроля плотности, расхода и давления жидкости в напорном коллекторе, а также суммарного объема закачанной жидкости используют станцию СКЦ 9, датчики которой установлены в напорном коллекторе блока 13. Параллельно обычно измеряют также плотность тампонажного раствора, приготовляемого каждой смесительной машиной (если это позволяет схема обвязки ее), с помощью рычажных весов или ареометра, контролируют давление по манометру, а количество закачанной жидкости — по сумме объемов опорожненных мерников.

В гидровакуумном смесителе сухая тампонажная смесь перемешивается с водой в течение очень короткого времени. Некоторые частицы не успевают покрыться водными оболочками, слипаются друг с другом и образуют агрегаты, которые в дальнейшем гидратируют очень медленно. В тампонажной смеси, особенно после длительного хранения, имеются более или менее крупные комочки вяжущего, которые не диспергируются в смесителе. Чтобы обеспечить более полное диспергирование крупных частиц и повысить активность вяжущего, целесообразно в состав нагнетательных трубопроводов, по которым насосы подают тампонажный раствор в осреднительную емкость или в обсадную колонну, включать ультразвуковой или струйный активатор 10. В струйном активаторе поток тампонажного раствора под давлением 5—7 МПа направляется через два сопла, расположенные в коротком корпусе друг против друга (рис. 83). При соударении струй, вырывающихся из сопел со скоростью 100—120 м/с, крупные комочки и агрегаты слипшихся частиц вяжущего диспергируются; образовавшиеся при этом тонкие частицы покрываются водными оболочками и в дальнейшем активно участвуют в реакциях гидратации.
Организация процесса цементирования

Руководитель операции находится в помещении станции СКЦ, откуда поддерживает телефонную связь с машинистами всех агрегатов и машин и дает оперативные указания в случае необходимости внесения коррективов в режим работы. Незадолго до окончания операции он напоминает машинистам соответствующих агрегатов о необходимости прекращения закачки продавочной жидкости, а при быстром повышении давления в момент схождения пробок приказывает остановить последние агрегаты и закрыть краны в напорном трубопроводе (или на головке).

В случае установки на обсадной колонне пакера, сразу же по окончании закачки продавочной жидкости пакеруют заколонное пространство, а затем плавно стравливают избыточное давление в цементировочной головке и контролируют вытекание жидкости из нее: при герметичности обратных клапанов вытекание, обусловленное упругими свойствами системы, быстро прекращается. Если вытекание не прекращается, вытекающую жидкость вновь закачивают в колонну и, создав избыточное давление в 2—3 МПа, закрывают кран на головке. Стравливать избыточное давление в головке до атмосферного при герметичных обратных клапанах можно лишь в том случае, если сопротивляемость обсадных труб смятию в каждом сечении больше разности между давлением столба тампонажного раствора и промывочной жидкости в заколонном пространстве и давлением столба продавочной жидкости в колонне. Колонну с негерметичными клапанами оставляют в покое для твердения тампонажного раствора всегда с закрытыми кранами на головке. Если в скважине вскрыты горизонты с аномально высокими пластовыми давлениями или газонасыщенные по окончании цементирования закрывают превентор, герметизируя заколонное пространство, если планом операции предусмотрено, перед закрытием превентора в заколонном пространстве создают необходимое избыточное давление.

Если скважину предстоит цементировать при малой скорости восходящего потока, заколонное пространство должно быть герметизировано превентором; на рабочей линии превентора, по которой из скважины вытекает промывочная жидкость, следует установить второй расходомер и регулируемые штуцера. В период цементирования, начиная с момента выхода первой порции тампонажного раствора в заколонное пространство, в последнем на устье с помощью штуцеров нужно так регулировать противодавление, чтобы расход жидкости, вытекающей из скважины, был равен расходу жидкости, закачиваемой в скважину.

Такой же контроль расходов закачиваемой и выходящей из скважины жидкостей целесообразно вести также при обратном цементировании, особенно в тех случаях, когда плотность тампонажного раствора значительно больше плотности промывочной жидкости, а верхние проницаемые горизонты не перекрыты предыдущей колонной.

По завершении цементировочной операции скважину оставляют в покое на срок, необходимый для превращения тампонажного раствора в практически непроницаемый камень с минимально необходимой прочностью. Этот срок зависит от качества исходного цемента и состава раствора, температуры в интервале цементирования, назначения обсадной колонны, а также от коэффициентов аномальности пластовых давлений. Во многих районах придерживаются следующих сроков ожидания твердения тампонажного раствора: а) 12—16 ч — для кондукторов и промежуточных колонн, которые не перекрывают пласты с аномально высокими давлениями или многолетнемёрзлые породы и для цементирования которых используют цемент высокопрочной марки; б) 24—48 ч — для кондукторов и промежуточных колонн, зацементированных облегченными тампонажными растворами с невысокой начальной прочностью камня, а также для эксплуатационных и промежуточных колонн, перекрывающих пласты с аномально высокими давлениями, если тампонажный раствор готовят из высокопрочного цемента; в) до 72 ч — для эксплуатационных и ответственных промежуточных колонн, если используют смесь с невысокой начальной прочностью камня. В скважинах с высокой температурой эти сроки сокращаются.

При цементировании интервала многолетнемерзлых пород полезно в период схватывания и твердения тампонажного раствора поддерживать в обсадной колонне небольшую положительную температуру с целью предотвратить замерзание воды в тампонажном тесте. Это можно сделать путем периодического прокачивания промывочной жидкости через бурильные трубы, спущенные внутрь обсадной колонны.

После образования в заколонном пространстве цементного камня с достаточной прочностью выполняют следующие работы: а) спустя примерно сутки, но не ранее срока конца схватывания, стравливают избыточное давление в обсадной колонне и в заколонном пространстве, если оно сохранялось до этого; б) определяют положение кровли цементного камня в заколонном пространстве и оценивают качество цементирования (полноту замещения промывочной жидкости тампонажным раствором, наличие контакта между обсадной колонной и камнем, камнем и стенками скважины) с помощью геофизических методов.

Если при контроле выяснено, что часть заданного интервала заколонного пространства не зацементирована либо зацементирована плохо и через этот участок возникли или могут возникнуть при эксплуатации скважины перетоки пластовых жидкостей, необходимо выполнить ремонтные работы и ликвидировать брак.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2020
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна