10 Цементування свердловин

10.1. Мета цементування свердловин

Цементуванням називають процес заповнення заданого інтервалу свердловини суспензією в'яжучих матеріалів, здатної загустати у стані спокою і перетворюватися в тверде, практично непроникне тіло.

Цементування свердловини проводять з метою:

1. ізоляції проникних горизонтів один від одного та попередження перетоків пластових флюїдів по за-колонному простору;

2. утримання у підвішеному стані обсадної колони;

3. захисту обсадної колони від дії агресивних пластових флюїдів;

4. ліквідації дефектів у кріпленні свердловини;

5. створення розмежувальних екранів, які перешкоджають обводненню свердловини;

6. створення мостів у свердловині;

7. закріплення стінок свердловини;

8. зменшення передачі тепла від потоку, що рухається колоною труб у свердловині, до навколишніх порід;

9. герметизації гирла при ліквідації свердловини.

Способи цементування поділяють на три групи:

1. первинне цементування;

2. вторинне (ремонтно-виправне) цементування;

3. установка розділювальних цементних мостів.

10.2. Способи первинного цементування

Первинне цементування здійснюється безпосередньо після спуску обсадної колони і проводиться з метою розмежування проникних пластів один від одного і захисту зовнішньої поверхні обсадної колони від корозії, а також підвищення стійкості стінок свердловини. Існує декілька способів первинного цементування: одноступінчастий, ступінчастий, зворотний, манжетний, цементування потайних колон та секцій обсадних колон.

10.2.1. Одноступінчасте цементування

Це найпоширеніший спосіб первинного цементування. На верхній кінець обсадної колони встановлюють спеціальну цементувальну головку 1 (рис. 10.1), бокові відводи якої з допомогою трубопроводів з'єднують з цементувальними насосами. Всередину колони через нижній боковий відвід 12 при закритих кранах 13 і 14 закачують порцію буферної рідини. Потім закривають кран 15, відкривають кран 14, відгвинчують стопор у цементувальній головці, який утримує нижню розділювальну пробку від падіння вниз, і цементувальними насосами через бокові відводи 2 закачують необхідний об’єм тампонажного розчину 3 (рис. 10.1, а).

Тампонажний розчин проштовхує розділювальну пробку вниз по колоні. Після закачування тампонажного розчину закривають крани 14, відгвинчують стопор, який утримує в цементувальній головці верхню розділювальну пробку, відкривають кран 13 і через верхній боковий відвід 11 закачують порцію протискувальної рідини. Коли верхня розділювальна пробка увійде в колону, знову відкривають крани 14 і протискувальну рідину закачують через бокові відводи 2 (рис. 10.1, б).

Тампонажний розчин закачують в об’ємі, необхідному для заповнення заданого інтервалу кільцевого простору свердловини і ділянки обсадної колони нижче зворотного клапана (кільця “стоп”), а протискувальну рідину – в об’ємі, необхідному для заповнення внутрішньої порожнини колони вище зворотного клапана. Тампонажний розчин готують з допомогою спеціальних машин.

а – закачування тампонажного розчину;

б – початок закачування протискувальної рідини;

в – заключна стадія закачування протиску-вальної рідини;

1 – цементувальна головка;

2, 11, 12 – бокові відводи;

3 – тампонажний розчин;

4 – нижня пробка;

5 – буферна рідина;

6 – обсадна колона;

7 – промивальна рідина;

8 – стінка свердловини;

9 – зворотний клапан;

10 – башмак з направ-ляючою пробкою;

13, 14, 15 – крани високого тиску;

16 – верхня пробка;

17 – протискувальна рідина

Рис. 10.1. Схема одноступінчастого цементування

Нижня пробка 4, дійшовши до зворотного клапана 9 (або кільця “стоп”), зупиняється. Так як закачування рідини в колону продовжують, мембрана в нижній пробці (рис. 10.2, а) під впливом надлишкового тиску в колоні над нею руйнується, і тампонажний розчин через прохідний канал, що відкрився в пробці, та отвори в башмачному патрубку і направляючій пробці поступає в кільцевий простір свердловини (рис. 10.1, в).

К оли верхня пробка (рис. 10.2, б) сяде на нижню і перекриє в ній отвір, тиск в колоні різко зростає. Це служить сигналом для припинення закачування протискувальної рідини. Всі крани на цементувальній головці закривають, а свердловину залишають у стані спокою до затвердіння цементного розчину (ОЗЦ).

Розділювальні пробки виготовляють з легко розбурюваних матеріалів.

а – нижня; б – верхня;

1 – гумові манжети; 2 – мембрана; 3 – корпус

Рис 10.2. Розділювальні пробки