88889.ru

Отделка плиткой и ремонт
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Цементирование скважин

Цементирование скважин.

— Образовавшийся цементный камень должен быть непроницаемым, долговечным и стойким против коррозии пластовых флюидов при всех изменениях температуры и давления в процессе эксплуатации скважины.

Различают цементы для «холодных» и «горячих» скважин. Для цементирования скважины используют два типа цементного раствора: «гельцементный раствор» и «чистый цементный раствор».

В цементные растворы также добавляют различные химические добавки: ускорители и замедлители схватывания, понизители фильтрации, газоблокаторы, наполнители и т.д.

Буферные жидкости.

Буферная жидкость разделяет потоки бурового раствора и тампонажного раствора, предотвращая образования высоковязких, трудно прокачиваемых смесей, способствует более полному замещению бурового раствора на тампонажный. В качестве буферной жидкости применяется вода с добавками 0,6% ПАВ (сульфанол и др.). Это способствует лучшему вытеснению бурового раствора, удаление пленки бурового раствора со стенок скважины, обсадной колонны.

Лекция №5 (презентация крепление скважины обсадными колоннами, цементирование скважины): крепление скважин, технология и оборудование. Крепление скважин.

С углублением ствола скважины по мере необходимости проводят работы по его креплению. Под креплением скважины понимается цикл работ по разобщению вскрытых скважиной горизонтов, связанных со спуском и цементированием обсадных колонн.

Понятие крепления скважины охватывает работы по спуску в скважину обсадной колонны и ее цементированию. Спущенная в ствол обсадная колонна — составной элемент конструкции скважины.

В понятие конструкции скважины включают следующие характеристики: глубину скважины; диаметр ствола скважины, который можно оценивать по диаметру породоразрушающего инструмента (долота, бурголовки и т. п.), применяемого для бурения каждого отдельного интервала, и уточнять на основе замеров профилеметрии и кавернометрии; количество обсадных колонн, спускаемых в скважину, глубину их спуска, протяженность, номинальный диаметр обсадных колонн и интервалы их цементирования.

На практике в глубокие скважины обычно спускают несколько обсадных колонн, которые различаются по назначению и глубине спуска:

направление — служит для закрепления устья скважины и отвода изливающегося из скважины бурового раствора в циркуляционную систему, обычно спускается на глубину 3 — 10 м;

кондуктор — устанавливается для закрепления стенок скважины в интервалах, представленных разрушенными и выветрелыми породами, и предохранения водоносных горизонтов — источников водоснабжения от загрязнения, глубина спуска до нескольких сот метров;

промежуточная колонна — служит для изоляции интервалов слабосвязанных неустойчивых пород и зон поглощения; промывочной жидкости; глубина спуска колонны зависит от местоположения осложненных интервалов;

эксплуатационная колонна — образует надежный канал в скважине для извлечения пластовых флюидов или закачки агентов в пласт; глубина ее спуска определяется положением продуктивного объекта. В интервале продуктивного пласта эксплуатационную колонну перфорируют или оснащают фильтром.

потайная колонна — служит для перекрытия некоторого интервала в стволе скважины; верхний конец колонны не достигает поверхности и размещается внутри расположенной выше обсадной колонны. Если она не имеет связи с предыдущей колонной, то называется «летучкой».

Глубину спуска каждой обсадной колонны уточняют с таким расчетом, чтобы ее нижний конец находился в интервале устойчивых монолитных слабопроницаемых пород и чтобы она полностью перекрывала интервалы слабых пород.

Основные цели крепления:

— Укрепление стенок скважин, сложенных недостаточно устойчивыми породами;

— Разобщение вскрытых скважиной горизонтов, обеспечивающее герметичность заколонного пространства;

— Создание канала для транспортировки жидкости или газа от эксплуатируемого объекта до дневной поверхности и наоборот.

В первую очередь, должны быть исключены заколонные перетоки между эксплуатируемыми объектами. Необходимо, при безусловной концентричности колонны в стволе скважины, обеспечить полное вытеснение бурового раствора цементным раствором и создать прочный цементный камень в заколонном пространстве. Это сложная техническая задача, которая решается комплексом мероприятий и невыполнение одного из мероприятия может привести к самым тяжелым последствиям (вплоть до потери скважины).

Читайте так же:
Восстановление коронковой части зуба цементом

Перед спуском обсадной колонны выполняется комплекс мероприятий по подготовке ствола скважины (проработка, промывка на забое, выведение показаний бурового раствора на проектные, ГИС, шаблонировка).

Направление и кондуктор. После окончания бурения производится промывка ствола скважины (не менее одного цикла) с той же производительностью буровых насосов, что и при бурении ствола скважины. Параметры промывочной жидкости должны быть соответствовать проектным, при необходимости произвести обработку бурового раствора. Проработка производится при осложнении ствола скважины с соблюдением мер по предотвращению зарезки второго ствола.

Промежуточная колонна (техническая колонна). После окончания бурения операции производятся аналогично с теми, что при подготовке ствола к спуску и креплению направления и кондуктора.

Эксплуатационная колонна. По окончании бурения скважина промывается в течении 2-х циклов. Промывка производится через бурильный инструмент с воронкой после окончания заключительного каротажа. Ствол скважины шаблонируется компоновкой последнего долбления и места посадок или затяжек прорабатывается до полного исключения затяжек, посадок. Параметры бурового раствора должны соответствовать проектным.

Обсадные трубы.

Для крепления стенок скважины применяют специальные стальные трубы, называемые обсадными. В нефтяных и газовых скважинах используют преимущественно цельнокатаные трубы, соединяющиеся между собой резьбой. Направления и кондуктора большого диаметра составляют из сварных стальных труб. Обсадная труба должна иметь форму длинного, полого цилиндра, на концах которого нарезана наружная коническая резьба. Обсадные трубы выпускают бесшовными с наружным диаметром от 102мм до 508мм, с различными толщинами стенок. Толщину стенки трубы увеличивают за счет уменьшения внутреннего диаметра. Обсадные трубы и муфты к ним выпускаются из стали одинаковой группы прочности. Обсадные трубы в обязательном порядке проходят гидравлическое испытание (опрессовка). Время испытания – 10 секунд, величина давления испытания определяется по справочнику.

Спуск обсадных труб.

Спуск обсадной колонны начинается только после проведения полного комплекса подготовительных работ, при наличии на буровой утвержденного и доведенного до каждого исполнителя «Плана работ на крепление скважины». Обсадные трубы должны быть заранее уложены на мостки в порядке спуска их в скважину, осмотрены, промерены, ослаблены предохранительные кольца. Длина каждой трубы, спущенной в скважину, заносится в общую меру (таблицу) обсадной колонны. Шаблонирование обсадных труб производится специальным шаблоном при подъеме трубы на площадку буровой. Спуск производится на клиновых захвата соответствующей грузоподъемности и диаметра. Резьбовые соединения докрепляются машинными ключами с моментомером. Момент на свинчивание резьбы определяется по справочнику и зависит от типа резьбы, диаметра колонны, группы прочности стали. Скорость спуска обсадной колонны должна быть 1 м/с до глубины 1000 метров и 0,4 м/с при глубине более 1000 метров. Внутренняя полость колонны заполняется буровым раствором через каждые 250 – 300 метров спуска обсадной колонны (долив). Промежуточные промывки производят через каждые 500 метров спуска колонны, начиная с 1500 метров.

Оснастка обсадной колонны (презентация КРЕПЛЕНИЕ СКВАЖИНЫ ОБСАДНЫМИ КОЛОННАМИ, слайд 28).

Технологическая оснастка обсадной колонны включает в себя:

— Обратный клапан (ЦКОД);

— Муфты ступенчатого цементирования.

Собственно цементирование включает в себя: прокачивание буферной жидкости, приготовление и закачивание цементного раствора, с последующим его вытеснением в заколонное пространство продавочным раствором и получения момента «стоп». Остановки в процессе цементирования скважины не допускаются.

Читайте так же:
Облицовка стен цементным раствором

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Бурильное оборудование: виды, назначение, способы бурения

Оборудование для бурения применяется во многих сферах – добывающей промышленности, строительстве, коммунальном хозяйстве. В зависимости от цели, типа грунта и других факторов применяются различные методы и машины.

Бурение шнековым способом

Шнековая буровая установка Liebherr LRB 355

Этот способ подходит для мягких, песчаных почв и непригоден для монолитных скалистых пород. Шнековое бурение применяют как в промышленных масштабах, так и для частных хозяйств.

Буровое оборудование в данном случае представляет собой передвижное устройство с ручным или механизированным буром, закрепленным на регулируемую штангу.

Сам бур представляет собой трубу обвитую стальной лентой – шнек и заострённые наконечник. Отсюда и пошло название метода бурения – шнековый.

Особенностью этого вида является то, что порода поднимается на поверхность по ленте шнека, без использования специальной промывочной жидкости. Поэтому работать можно при низких температурах.

Разработка шнеком ведется в горизонтальном и вертикальном направлениях. Вертикальные скважины используют под сваи и для добычи воды. Обычно глубина разработки на воду составляет от 50 до 80 м.

Рабочий процесс выглядит следующим образом: первый проход делают на глубину одной штанги, затем выключают установку, поднимают и наращивают штангу, после продолжают бурение.

Несмотря на то, что охлаждение бура во время работы происходит от почвы, более эффективными считаются шнеки с полой центральной трубой. По ней посредством гидравлического насоса подают воду или воздух, тем самым уменьшая силу трения о грунт и ускоряя разработку.

Во время работы измельченный грунт поднимается по ленте шнека на поверхность. Но часть его все равно осыпается на дно забоя. Поэтому по завершении бурения требуется прочистка и промывка ствола перед установкой обсадных труб.

Кроме того, шнековое бурение иногда применяется для организации абиссинского колодца в частных домах. Здесь установка отличается небольшой мощностью и малым диаметром шнека, поскольку максимальная глубина такого колодца до 15 м, а диаметр трубы до 4 см.

Бурение роторным способом

Буровой станок IMT 215

Роторные буровые станки чаще применяют для твердых почв с примесями гальки, щебня и известняка. Это мощная установка, которая способна разработать скважину глубиной от 300 м до 1500 м.

Роторный способ используют для мощных артезианских скважин при добычи воды (включая минеральную) и газа, а также при буровзрывных работах. Кроме того, этот же метод применим при горизонтально направленном бурении (ГНБ), который используется для прокладки коммуникаций бестраншейным способом.

Роторная установка имеет мощное долото на конце бура, которое по диаметру больше, чем диаметр колонны. В результате нет трения колонны о грунт, что увеличивает срок службы металла, а вся энергия машины идет на проворачивание долота в забое. Так достигается максимальная сила удара.

В начале бурения используют долото самого большого диаметра. По ходу разработки скважина обсаживается трубами и становится меньше в диаметре. В обсадных трубах предусмотрены технологические отверстия, через которые подается цементный раствор в затрубное пространство. Когда труба готова, долото меняют на меньший размер и продолжают работу.

Важно! Чем реже приходится делать обсадку, тем быстрее продвигается бурение, а значит общие расходы на разработку будут меньше.

Роторное бурильное оборудование включает в себя:

  • вышку, на которой закреплены бурильные трубы. Она устанавливается на четырех опорах в виде башни или в виде мачты на двух опорах;
  • буровой насос и оборудование для приготовления промывочного раствора;
  • вертлюг, через который раствор подается в колонну;
  • лебедку для подъема и спуска колонны;
  • элеватор для захвата и удержания труб.
Читайте так же:
Армирование стяжек цементных расценка

Во время работы в скважину идет подача бурильной жидкости для промывки бура, выемки грунта и охлаждения долото.

К преимуществам роторного бурения относят:

  • универсальность – этот способ подходит для любого типа грунта и любой глубины залегания водоносного пласта;
  • мобильность, поскольку всё оборудование установлено на передвижной платформе;
  • габариты установки меньше, чем у ударного станка;
  • высокая скорость выработки.

Бурение ударным способом

Ударный буровой станок

Ударный способ бурения самый простой по сравнению с двумя предыдущими. Собрать такую установку можно даже самому. Независимо от производителя, она состоит из:

  • треноги, которая устанавливается прямо над местом бурения;
  • ударного элемента – представляет собой заостренную трубу вестом до 80 кг;
  • гибкого металлического троса, к которому крепится груз;
  • лебедки для подъема и опускания груза.

Принцип действия установки понятен из названия. Лебедка резко опускает ударный элемент с высоты треноги, нанося удар о землю. Затем груз поднимается в исходное положение и снова опускается. Поскольку удар приходится каждый раз в одно и то же место, то грунт постепенно разрушается и образуется углубление.

Ударное бурение применяется не только для скважин, но и для формирования шпуров. Это цилиндрическое углубление в породе длинно до 5 м и диаметром до 75 мм.

Один из главных недостатков этого способа – риск преждевременного осыпания грунта. Поэтому после окончания работ в скважину обязательно спускаются обсадные трубы.

Еще один из минусов – это трудоемкость процесса. Поэтому в случае большой глубины залегания вод работы могут затянуться надолго.

К достоинствам ударного бурения относят:

  • возможность работы при отрицательных температурах;
  • большой объем разовой выемки почвы;
  • возможность разработать скважину большого диаметра;
  • небольшие затраты на проведение работ.

Бурение с промывкой скважины

Бурение скважины в лесу

Промывка скважины применяется для двух целей: охлаждения бурового оборудования и вымывания частиц разрушенного грунта. В качестве жидкости может выступать, как техническая вода, так и специальные буровые растворы.

В основном растворы используют при большой глубине выработки, когда по ходу движения могут встречаться различные природные пласты: водные, газовые, нефтяные. Эти пласты должны остаться нетронутыми, поскольку в случае их смешивания, есть риск загрязнения верхних водоносных слоев. Поэтому, когда идет бурение, вся скважина заполнена буровым раствором определенной плотности, который не дает пластам проникнуть внутрь разработки.

При роторном бурении скважины применяют прямую и обратную подачу промывочной жидкости.

Во время прямой подачи жидкость из резервуара подается насосом в буровую колонну на долото с отверстиями. Жидкость попадает на дно забоя и вместе с разрушенной почвой поднимается по кольцевому каналу – промежутку между колонной и стенками скважины – и оттуда в очистительный комплекс.

Во время обратной подачи вода самотеком поступает в скважину, а выбрасывается наверх по бурильной трубе под действием сильного обратного давления, создаваемого насосом или эрлифтом.

Второй способ считается более эффективным по нескольким причинам:

  1. Высокая скорость бурения. Насос в этом случае отсасывает жидкость из забоя, а не вдавливает её;
  2. скважина лучше очищается, ведь насос откачивает с жидкостью весь шлам;
  3. в качестве жидкости можно использовать обычную воду, поскольку не нужно никаких добавок для размыва частиц грунта.

К минусам обратной очистки можно отнести высокую стоимость оборудования.

Какое оборудование потребуется для бурения водной скважины

Буровая установка на автомобильном шасси

Сделать скважину на воду можно разными способами. Окончательный выбор зависит от нескольких факторов:

  • необходимой глубины;
  • диаметра скважины;
  • назначения;
  • свойств грунта, который прорабатывается в процессе.
Читайте так же:
Оборудование для тарирования цемента

Однако независимо от выбранного способа бурения, для организации скважины на воду потребуется основное буровое оборудование и дополнительный инструмент.

Основными частями любого бурового станка являются:

  • механизм подъема и опускания буровой колонны;
  • рабочий орган – сам бур с наконечником. Он будет разным для каждого вида бурения;
  • лебедка и система талей, которые отвечают за опускание обсадных и буровых труб;
  • некоторые установки оснащены циркуляционной системой для приготовления промывочных растворов.

К дополнительному инструменту относятся насосы, вертлюги, буровые шланги, стыковочные элементы для обсадных труб, детали для обустройства оголовка скважины, силовые приводы и моторы.

Продукты для цементирования

Продукты для цементирования

Мы предлагаем широкий ассортимент специальных химических продуктов, предназначенных для поддержки и повышения эффективности процесса цементирования скважин.

Современные дисперсанты для цементирования скважин производства BASF улучшают реологию цементной суспензии таким образом, что эффективность длительной закачки повышается, и в то же время возможно образование цементных растворов с пониженным содержанием воды. Понизители водоотдачи, устойчивые к высоким температурам и воздействию концентрированных солевых растворов, обеспечивают надёжную работу по цементированию скважин в сложных условиях. Замедлители схватывания BASF могут синергетически использоваться в сочетании с нашими высокоэффективными дисперсантами, обеспечивая возможность проведения срочных работ по цементированию скважин при высоких температурах. Газоблокирующие добавки предотвращают просачивание газа через цемент в процессе отвердения и обеспечивают надёжность работ по цементированию. Ассортимент продуктов BASF дополняется пеногасителями с прекрасными показателями контроля пенообразования.

О цементировании нефтяных скважин

Когда участок нефтяной или газовой скважины пробурен, для укрепления скважины устанавливаются металлические трубы, называемые обсадными, которые затем цементируются. Кроме того, слой цемента разделяет различные геологические пласты, что является необходимым для предотвращения обмена газов или жидкостей между различными зонами. В отличие от условий обычного строительства, при цементировании нефтяных скважин наблюдаются дополнительные трудности. Перед установкой цементный раствор закачивается вниз через обсадную трубу к забою скважины под воздействием высокой температуры и давления для вытеснения его наверх через пространство между обсадной трубой и стенкой пласта.

Улучшите эксплуатационные характеристики вашего цемента с помощью самых современных добавок производства BASF.

Как решения для нефтепромысловой химии BASF могут улучшить эксплуатацию

Ассортимент продуктов Liquiment® включает сверхсовременный дисперсант цементного раствора с широким диапазоном применения на нефтяных месторождениях. Одновременно с понижением вязкости раствора, значительно улучшены реологические показатели для длительной закачки. Кроме того, возможно изготовление цементных растворов с пониженным содержанием воды относительно цемента, что приводит к высокой устойчивости затвердевшего цемента к сжимающим нагрузкам.

Полимерные понизители водоотдачи снижают степень просачивания воды из раствора в пласт, что в противном случае могло бы привести к нежелательным эффектам, таким как высокая вязкость. Линейка продуктов Polytrol® FL включает химикаты для различных условий и с разными требуемыми характеристиками, такими как высокая термостабильность и устойчивость к действию солей вплоть до насыщения.

Другие химические продукты, также контролирующие водоотдачу, представлены стирол-бутадиеновыми латексами Basoblock™, а также выбранным полиэтиленамином Parags®. Эти продукты, как известно, обеспечивают контроль миграции газа и, в случае Basoblock™, повышают упругость цемента.

Продукты Basopur™ DF 5 и DF 9010 F обеспечивают превосходную контроль пенообразования. Эти продукты хорошо зарекомендовали себя как пеногасители для множества работ на нефтяных месторождениях, таких как бурение, цементирование и производственные операции. Кроме того, для завершения обзора ассортимента, следует упомянуть полностью синтетические замедлители схватывания цемента CEMR-10 и CEMR-80, предназначенные для скважин с высокой температурой, где время имеет решающее значение. Данные продукты хорошо взаимодействуют с другими добавками.

Читайте так же:
Как считается куб цемента

46.jpg

Диспергаторы цемента

Диспергаторы цемента прикрепляются к цементной фазе и уменьшают «внутреннее трение» системы, приводя к снижению вязкости раствора.

Методы цементирования скважин

Когда буровые работы полностью окончены и машина достигла забоя скважины, необходимо осуществить грамотное цементирование скважин. Такой процесс позволяет полностью вытеснить из ствола колодца весь буровой раствор, и укрепить трубу. Кроме того, цементирование скважин позволяет добиться и таких эффектов:

  • Объединение двух и более водоносных горизонтов, что способствует увеличению общего дебита рабочей скважины;
  • Усиление и укрепление обсадной трубы скважины. В результате затвердения цементного раствора в околоскважинном пространстве труба полностью защищена от природных смешений пластов грунта и выхода из строя трубы;
  • Защита обсадной трубы от коррозии в течение всего срока эксплуатации. Здесь стоит отметить, что слишком высокие затраты на проведение цементации полностью окупаются длительным сроком службы готового источника.

В ходе выполнения всего процесса работ цементный раствор закачивается в околотрубное пространство, после чего вытесняет своей массой всю первичную буровую жидкость. В процессе застывания такой раствор принимает форму и крепость камня.

Важно: цементирование скважин должны проводить только опытные профессионалы. К тому же перед первичным выполнением работ необходимо провести подробный и точный расчет, что позволит максимально рационально использовать оборудование, компоненты раствора и рабочие ресурсы. Кроме того, такой расчет является обязательным с целью достижения наилучшего результата.

Этапы работ при цементировании

затрубная цементация скважины

В первую очередь после проведения расчетов необходимо подготовить нужное количество раствора. Для этого проводят установку специального смесителя и используют портландцемент. Именно это вещество является максимально прочным и устойчивым к различным механическим повреждениям после застывания.

  • Готовый раствор закачивается в околотрубное пространство непосредственно после приготовления, поскольку имеет высокий порог застывания (то есть очень быстро стынет).
  • Следующими этапом является затвердевание раствора. На это может уйти разное количество времени в зависимости от глубины скважины, толщины околотрубного пространства, марки и типа цементной смеси.
  • На конечном этапе выполняется проверка выполненных работ, и качество цементирования скважин, а именно — испытание застывшего раствора на прочность.

Важно: на прочность и скорость застывания готового раствора влияют такие факторы как температура, количество воды в растворе и наличие специальных добавок. В первом случае стоит знать, что раствор застывает быстрее при более высоких температурах.

В случае с водой, напомним, что большое её количество в растворе позволяет лучше заполнить все околотрубные пространства, но при этом скорость застывания цемента и его прочность оставляют желать лучшего. Поэтому так важен первичный расчет. А различные виды добавок позволяют усилить свойства готового цементного раствора, что также требует проведения глубокого анализа и расчета.

Необходимое оборудование

цементирование скважины

Для выполнения работ по вытеснению бурового вещества, контроля над процессом работ и укрепления обсадной трубы различными способами применяется специальное оборудование для цементирования скважин. Машины чаще всего являются массивными и имеют крупные габариты. Поэтому все агрегаты располагаются на тяжёлой автомобильной платформе и работают от автомобильного двигателя.

Установка такого агрегата в непосредственной близости к скважине позволяет готовить раствор и подавать его к месту назначения в непрерывном процессе.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector