5.9. Некачественное цементирование скважины

1. Недоподъем тампонажного раствора (рис. 5. 14).

2. Межпластовые перетоки (рис. 5.17, 5.18).

3. Флюидопроявления.

4. Недоспуск колонн.

5. Низкая адгезия тампонажного камня (рис. 5.19, 5.20).

6. Недолговечность тампонажного камня (рис. 5.15, 5.16).

Анализ осложнений показывает, что около 38 % скважин содержит обводненную продукцию; 29 % осложнений связано с поглощением тампонажного раствора и, как следствие, недоподъемом цементного раствора; на межпластовые перетоки приходится около 15–25 %, флюидопроявления  5 % и 513 % связано с недоспуском колонны.

Рис. 5.14. Преждевременное загустевание и чрезмерная водоотдача

Рис. 5.15. Высокая

проницаемость цементного

раствора

Рис. 5.16. Сильная усадка

Рис. 5.17. Усталостное

разрушение цемента

Рис. 49 – Неправильно подобранная плотность

Рис. 5.18. Неправильно

подобранная плотность

Рис. 5.19. Некачественное сцепление на границах разделов

Рис. 5.20. Некачественное удаление бурового раствора, фильтрационной корки

Недоподъем цементного раствора за колонной вызывается поглощением цементного раствора и недостаточным объемом закачанного цементного раствора или продавочной жидкости.

Основной причиной прихвата затвердевшим цементом колонны бурильных труб является наличие цементного раствора выше узла подвески.

Отказ в работе или повреждение узлов подвески секции обсадной колонны происходит:

• из-за использования неисправных узлов подвески;

• нарушения правил сборки и эксплуатации подвески;

• превышения объема закачанной продавочной жидкости над расчетным,

• нарушения целостности обсадной колонны.

Предупреждение аварий из-за неудачного цементирования. Предупреждение перечисленных аварий обеспечивается целым рядом мероприятий как предшествующих цементированию обсадных колонн, так и осуществляемых непосредственно в процессе его проведения. Основными из них являются:

• подбор рецептур тампонажных растворов для конкретных скважин, при этом особое внимание обращается на совместимость тампонажного раствора с буферной жидкостью;

• время начала схватывания цементного (тампонажного) раствора должно превышать время, необходимое для цементирования, в 1,52 раза;

• для наиболее полного замещения бурового раствора в затрубном пространстве цементным раствором необходимо, чтобы плотность последнего была больше плотности бурового раствора не менее чем на 0,2 г/см³;

• во время промывки и выравнивания раствора обсадная колонна должна находиться в подвешенном состоянии и периодически расхаживаться.

Параллельно с работой станции контроля цементирования (СКЦ) в процессе цементирования:

• контролируется заданная плотность тампонажного раствора (для чистых портландцементов отклонение ± 0,08 г/см³, для утяжеленных и облегченных смесей ± 0,05 г/см³) и давление нагнетания жидкостей в обсадную колонну по манометру на цементировочных агрегатах и блок-манифольде;

• ведется подсчет объема закачиваемой в скважину продавочной жидкости по тарированным емкостям цементировочных агрегатов;

• визуально контролируется характер циркуляции и при возникновении поглощения в скважине режим работ агрегатов корректируется.

Закачка и продавка тампонажного раствора производятся непрерывно.

Хвостовики и секции обсадных колонн цементируются в подвешенном состоянии с целью избежания их изгиба. Разгрузка секции колонны и хвостовика на забой или на ранее опущенную часть обсадной колонны до окончания срока ОЗЦ запрещается.

Спуск хвостовиков и секций обсадных колонн осуществляется на разъединителях, обеспечивающих вращение верхней части бурильного инструмента во избежание его прихвата в открытом стволе скважины, при этом скорость спуска секции колонн не должна превышать расчетной. Скорости спуска обсадных труб и заполнение их промывочной жидкостью производится в сроки, указанные в плане работ на крепление.

В процессе спуска колонны ведется непрерывное наблюдение за характером вытеснения бурового раствора из скважины. В случае возникновения поглощения и падения уровня жидкости в затрубном пространстве необходимо непрерывно заполнять его буровым раствором. При применении обратных клапанов, не обеспечивающих самозаполнение колонны жидкостью, регулярно производится долив бурового раствора из расчета обеспечения четырехкратного запаса прочности колонны на смятие.

Для предотвращения прихвата обсадной колонны в процессе заполнения ее жидкостью, восстановления циркуляции и промежуточных промывок колонну необходимо держать на весу и периодически расхаживать.

Во избежание смятия обсадных труб, гидроразрыва пластов, нарушения устойчивости стенок скважины, поглощения промывочной жидкости допустимая скорость спуска колонны определяется расчетным путем, а сам спуск производится равномерно. Спуск колонны до проектной глубины на величину последних одной-двух труб производится с промывкой. После окончания спуска обсадной колонны до проектной глубины скважина промывается, продолжительность промывки определяется технологической службой в зависимости от конкретных условий и указывается в плане работ на спуск колонны.

Процесс крепления скважин должен быть непрерывным во времени. В случае нарушения непрерывности выполнения технологических операций (например, значительный разрыв во времени между окончанием спуска обсадной колонны и ее цементированием) осуществляются периодические промывки скважины. Периодичность и продолжительность промывок определяется заранее. Все организационные и технологические указания, относящиеся к проведению работ по подготовке и спуску обсадных колонн в один прием должны в полном объеме выполняться при секционном спуске и спуске потайных колонн (хвостовиков).

Верхний конец секции или потайной обсадной колонны размещается над зонами осложнений, интервалами зарезки вторых стволов, в устойчивых породах, не имеющих каверн и желобных выработок. Разгрузка секций колонны и хвостовика на забой или на ранее спущенную часть обсадной колонны до окончания срока ОЗЦ запрещается. Спуск хвостовиков и секций обсадных колонн, как правило, осуществляются на разъединителях, обеспечивающих вращение верхней части бурильного инструмента во избежание его прихвата в открытом стволе скважины. Бурильные трубы, на которых спускается секция, маркируются, промеряются, шаблонируются, проверяются дефектоскопом, спрессовываются на давление, в 1,5 раза превышающее максимальное давление при продавке. Вес труб фиксируется по индикатору веса.

Н еполностью затвердевший цементный раствор. Механизм прихвата: когда долото входит в цементный раствор (рис. 5.21), который еще не полностью затвердел, из-за моментальной водоотдачи гидроударная волна, идущая впереди долота, вытесняет воду из цементного раствора.

Признаки: потеря массы при спуске в скважину. Образцы поверхностного цементного раствора не затвердели.

Возможные операции: спуск в скважину после установки цементных пробок.

Предупреждение:

• использовать правильную консистенцию цементного раствора;

• проверить данные о перепаде температуры;

• начать промывать и проверять на схватывание верхнюю часть цементного раствора, гораздо выше возможной кровли цемента.

Ликвидация  поднять инструмент из скважины как можно быстрее. Осыпи цементых блоков. При работе с обсаженными колоннами большого диаметра (24", 30"), которые находятся на небольшой глубине,

с уществует опасность того, что большие куски цемента, отколовшиеся от башмака обсадной колонны, могут застрять у стенки скважины в процессе бурения (рис. 5.22).

Возможные породы: глины, сланцы, песчаники, расположенные близко к поверхности.

Признаки:

• цементный шлам в выбуренной породе;

• внезапные перегрузки во время подъема;

• неравномерные вращения во время бурения  циркуляция не дает эффекта.

Предупреждение:

• карманы колонн должны быть как можно короче;

• использовать более медленную скорость вращения, пока КНБК не пройдет эту часть;

• бурить ровной КНБК.

Ликвидация:

– выбить или освободить колонну труб по направлению вниз;

– разбить блоки при помощи резких ударов и вращения.

Спуск обсадных колонн. Категорически запрещается производить спуск колонны труб с посадкой. При появлении посадок спуск следует приостановить, инструмент из зоны затяжек поднять не менее чем на длину ведущей трубы, затем интервал посадок и затяжек тщательно проработать.

Ствол скважины необходимо периодически шаблонировать. Не допускается пребывание долота ниже места предыдущих проработок более 3640 час. По истечении этого времени необходимо приподнять инструмент на 100500 м и проработать интервалы замеченных затяжек и посадок. В осложненных стволах такие операции надо повторять чаще, исходя из данных, определенных опытным путем. В интервалах затяжек и посадок скорости спуска и подъема ограничиваются. При возникновении прихвата в процессе спуска бурильщик обязан:

• расхаживать бурильную колонну натяжкой и проворачивать ротором с допустимыми нагрузками (не менее 45 раз);

• по возможности восстановить циркуляцию и промыть скважину при периодическом расхаживании через 1520 мин с нагрузками в пределах от собственного веса (100150 кН) сверх веса колонны труб (запрещается освобождать инструмент путем расхаживания и вращения его с разгрузкой).

При заклинивании колонны во время подъема бурильщик обязан:

• немедленно разгрузить колонну бурильных труб на 200300 кН и попытаться пропустить инструмент вниз (повторить операцию 45 раз);

• проворачивать инструмент ротором с помощью ведущей трубы или клинового захвата при разгруженном на 3050 кН инструменте, исключить проскальзывание труб в клиновом захвате;

• по возможности восстановить циркуляцию и повторить действия по предыдущим пунктам. Запрещается освобождать инструмент расхаживанием его натяжкой сверх собственного веса.

Качество цементирования. Подбор рецептуры тампонажного раствора необходимо производить за 5 суток до цементирования. В лаборатории должно быть проверено отсутствие отрицательного воздействия буферной жидкости на тампонажный и буровой растворы. Потребное количество тампонажного материала для цементирования обсадной колонны следует определять с учетом коэффициента сжимаемости смесей.

Таблица 5.4