21. Способы цементирования обсадных колонн, применяемые на месторождении.

Прямое одноступенчатое цементирование.

После окончание всех каротажных работ, скважина прорабатывается новым долотом на участках набора и сброса кривизны, на имеющих уступах со скоростью не более 40 метров в час, после проработки скважина промывается 1 – 2 цикла до выравнивания плотности раствора на входе и на выходе из скважины. До спуска колонны обычно скважина шаблонируется обычно это на 2 – 3 обсадные трубы спускаемые на бурильной трубе до забое и обратно. Непосредственно перед началом цементирование в скважину закачивается буферная жидкость – это обычно вода обработанный с щелочами и ПАВ, которое смывает глинистую корку со стенок скважины и со стенок колонны. Затем в скважину спускают нижнюю разделительную пробку и закачивается расчетный объемом цементного раствора, после этого запускают верхнюю продавочную пробку и в скважину закачивают расчетный объем продавочной жидкости. При этом цементный раствор двигаясь между двумя пробками проталкивается к забою и через башмак колонны поступает за колонное пространство поднимаясь до устья, в тот момент когда заканчивается прокачка продавочной жидкости, один цементировочный агрегат додавливается последние 0,5 м3, верхняя продавочная пробка садиться на кольцо стоп канал продавки закрывают, резко повышается давление и продавку немедленно прекращают, закрывается устье, и ОЗЦ.

Обратное цементирование.

Устье скважины оборудуется цементировочной головкой, скважины промывается, затем в затрубное пространство прокачивается расчетный объем буферной жидкости (пробки нету) закачивается расчетный объем цементного раствора при этом буровой раствор удаляется через внутреннею полость обсадных труб по окончанию внутренняя полость обсадной трубы закрывается и скважина остается на ОЗЦ. Этот метод имеет ряд минусов: невозможно использовать разделительные пробки, не возможно проконтролировать поступление цементного раствора к башмаку колонны.

Манжетное цементирование.

Если эксплуатационная колонна в нижней части имеет фильтр и этот фильтр не должен быть зацементирован то эксплуатационную колонну снабжают манжетой выше фильтров. Манжете представляет собой резиновую воронку открытой к верху, внутри манжета устанавливается клапан открывающийся к верху и манжета снабжена боковыми отверстиями. При прокачки буферной жидкости и цементного раствора нижний клапан закрывается и под давлением жидкости (цементного раствора) манжета раздувается и выходит через боковые отверстие, буферная жидкость и цементный раствор поднимается к устью скважины. Область фильтров колонны, ниже манжета остается не зацементированным.

Цементирование под давлением.

При капитальном ремонте скважин для устранение не герметичности колонны, к месту не герметичности доставляется НКТ, затем устье герметизируется и внутри колонны под давлением закачивается цементный раствор.

22. Организация работ при цементировании. Контроль процесса цементирования, наблюдения за скважиной в процессе ожидания затвердения цементного раствора (ОЗЦ). Контроль качества цементирования. Применение термометрии, метода радиоактивных изотопов, гамма – гамма каротажа, акустических методов.

Перед началом цементирования скважины необходимо рацио­нально расставить цементировочные агрегаты и цементно-смеси- тельные установки. В каждом конкретном случае следует учитывать местные условия (рельеф местности, расположение оборудования и коммуникаций буровой, расположение водяных гидрантов и др.). Но, независимо от этого, при любых обстоятельствах следует со­блюдать следующие условия:

подъездной путь к цементно-смесительным машинам должен быть освобожден от посторонних предметов;

емкости с водой или гидранты промыслового водопровода дол­жны располагаться в непосредственной близости от цементно-смесительных установок;

между установками должен быть свободный проход для рабочих. В начале закачки цементного раствора приходится преодолевать давление, вызванное гидравлическими сопротивлениями. Это дав­ление зависит от вязкости и статического напряжения сдвига бу­рового раствора, находящегося в скважине. Давление при начале операции примерно равно давлению в конце промывки скважины.

Для снижения давления в начале операции во многих нефтяных районах практикуется поочередное включение в работу цементно­смесительных установок. После закачки цементного раствора лицо, ответственное за пуск заливочной пробки, вывинчивает стопоры цементировочной головки, удерживающие пробку. В это время очи­щаются насосы и нагнетательные трубопроводы от остатков це­ментного раствора.

Чтобы получить наибольшую скорость подъема цементного ра­створа в затрубном пространстве, следует снизить простой цемен­тировочных агрегатов при наборе продавочной жидкости. Скорость поступления жидкости в мерные баки цементировочного агрегата должна несколько превышать скорость ее откачки в скважину.

В процессе цементирования рекомендуется производить расха­живание обсадной колонны, если это не сопровождается значи­тельными дополнительными нагрузками из-за наличия перегибов ствола, кривизны и т.п. Величина расхаживания выбирается в за­висимости от длины обсадной колонны, применяемой обвязки устья при цементировании, возникающих дополнительных нагру­зок и др. (в пределах от 2 до 10 м). Высокой скорости расхаживания обсадной колонны не требуется.

Последние 1...2 м³ продавочной жидкости прокачиваются одним-двумя цементировочными агрегатами до получения четкого «стоп-удара». При отсутствии «стоп-удара» после прокачивания рас­четного объема продавочной жидкости дальнейшее продавлива- ние ведется по указанию лица, ответственного за крепление дан­ной скважины. Вследствие так называемого «вспенивания» него­ризонтальной установки мерных емкостей цементировочных агре­гатов, неполной откачки, неточности замера иногда приходится перекачивать от 2 до 10 %. !

Давление гидравлического удара («стоп-удара») больше, чем i на 1... 2 МПа по сравнению с конечным давлением операции под­нимать не следует. При цементировании газовых скважин следует стремиться путем комбинации облегченных и утяжеленных цемен­тов обеспечить к моменту окончания процесса равенство гидростатических давлений — столба в затрубном пространстве (цементного плюс бурового раствора) с давлением столба бурового раствора, заполнившего скважину перед спуском колонны.

В колоннах, оборудованных обратным клапаном, после окончания продавливания цементного раствора давление на цементировочной головке следует снизить до нуля; для предотвращения роста давления в процессе ожидания затвердевания цементного раствора (ОЗЦ) в высокотемпературных скважинах кран на це­ментировочной головке оставляют приоткрытым. В случае перето­ка через обратный клапан и отсутствии последнего на цементиро­вочной головке следует поддерживать давление минимальным толь­ко в начальный период.

Подготовка ствола скважины и обсадных труб к спуску колон­ны, спуск колонны и цементирование должны проводиться так, чтобы природе и окружающей среде был нанесен минимальный вред. Особое внимание должно уделяться надежной изоляции во­доносных горизонтов, в том числе и при цементировании кондук­тора и технических колонн. Только невнимательным отношением к этому вопросу в 1950— 1960-е гг. можно объяснить засолоне- ние в некоторых нефтяных районах основных водоносных гори­зонтов, из которых добывается питьевая вода для большинства населенных пунктов. Так, пренебрежительное отношение к эко­логии и стремление сэкономить обсадные трубы и цемент создали проблему, для решения которой придется затратить средств зна­чительно больше, чем удалось сэкономить в свое время. При це­ментировании обсадных колонн следует принимать меры по пре­дупреждению загрязнения территории буровой цементом, хими­ческими реагентами и другими вредными для окружающей среды веществами.

Заключительные работы и проверка результатов цементирования

Продолжительность затвердения цементных растворов для кон­дукторов устанавливается 16 ч, а для промежуточных и эксплуата­ционных колонн — 24 ч. Продолжительность затвердения различ­ных цементирующих смесей (бентонитовых, шлаковых и др.) ус­танавливается в зависимости от данных их предварительного ис­пытания с учетом температуры в стволе скважины.

При креплении высокотемпературных скважин в целях пре­дупреждения возникновения значительных дополнительных усилий в период ОЗЦ рекомендуется оставлять колонну подвешенной на талевой системе. В случае увеличения массы на 2...3 деления по индикатору необходимо разгружать колонну до массы, зафикси­рованной после ее спуска. Наблюдение за показаниями индикатора массы (веса) следует производить на протяжении 10... 12 ч после окончания цементирования.

По истечении срока схватывания и затвердения цементного ра­створа в скважину спускают электротермометр для определения фактической высоты подъема цементного раствора в затрубном пространстве. Верхнюю границу цемента определяют по резкому изменению температурной кривой (рис. 10.22). При схватывании и затвердении цементного раствора наибольшее количество тепла выделяется в течение 5... 10 ч после его затвердения, поэтому для получения четкой отбивки высоты подъема цементного раствора необходимо, чтобы электротермометр был спущен в течение 24 ч после окончания цементирования скважины.

Применение метода гамма-каротажа основано на измерении разности плотностей цементного камня и глинистого раствора. Сущность этого ме­тода заключается в измерении рассеянного гамма-излучения от источника, помещенного на не­котором расстоянии от индикатора.

В последние годы широко используется акус­тический метод контроля качества цементиро­вания скважин. Он основан на том, что часть обсадной колонны, не закрепленная цементным камнем, при испытании акустическим зондом характеризуется колебаниями значительно боль­ших амплитуд по сравнению с высококачественно зацементированной колонной.

После определения высоты подъема цементно­го раствора и качества цементирования скважины приступают к обвязке устья скважины:

Благодаря конструктивным особенностям об­вязок можно:

подвешивать промежуточные и эксплуатаци­онные колонны на клиньях;

опрессовывать отдельные элементы обвязки в буровой;

контролировать давление в межтрубных про­странствах.