1232

бинации с райбером: долото разбуривает цементную корку, а райбер центрирует долото и оправляет колонну.

При разбуривании цементных мостов используют также секционные трубобуры и забойные винтовые двигатели Д1-54, Д-85 в сочетании с долотами соответствующих диаметров.

Для промывки применяют техническую воду или буровой ра­ створ.

Цементную корку со стенок эксплуатационной колонны очищают пикообразным или трехшарошечным долотом, гру­

крытию путей проникновения вод в эксплуатационный объект скважины и отключение от нее отдельных пластов и обводнен­ ных интервалов. РИР — одно из основных средств реализа­ ции мероприятий по увеличению степени извлечения нефти из пласта, охране недр, и окружающей среды.

Тампонажные материалы и технологические схемы цемент­ ных работ выбирают в зависимости от целей РИР, геолого­ технических и гидротермальных условий в изолируемой зоне скважины.

Тампонирование скважин проводят в случаях, когда необ­ ходимо:

а) обеспечить изоляцию продуктивных объектов от вод;

для надежной изоляции от высоконапорных чуждых нижних вод;

от чуждых вод в интервале спуска эксплуатационной колонны или хвостовика при зарезке и бурении второго ствола;

ж) закрепить призабойную зону скважины с целью пре­ дотвращения или уменьшения пробкообразования.

Основное требование к технологии РИР — обеспечение за­ качки рабочих растворов изоляционного агента в скважину и продавливание в изолируемый интервал с сохранением их изо­ лирующих свойств, т. е. предупреждение или ограничение до минимума дополнительного разбавления растворов. Это дости­ гается прежде всего за счет исключения из технологии условий и операций, способствующих разбавлению рабочих растворов, а также в результате заполнения скважины однородной по плотности жидкостью; применения рабочих растворов изоля-

;ционного реагента плотностью, большей, чем плотность жид­ кости, заполняющей скважину; использования разбуриваемых пакеров и др.

после затворения водой или другой жидкостью раствора, за­ твердевающего в прочный цементный камень.

В зависимости от жидкости затворения различают следую­ щие тампонажные растворы: водные, водно-эмульсионные (во­ донефтяные), нефтецементные (дизельное топливо, предельный керосин, безводные ~нефти и др.), а по времени начала схва­ тывания— быстро схватывающиеся со сроком схватывания ме­

Тампонажные цементы должны обладать: замедленным на­ чалом схватывания; ускоренным началом твердения с соответ­ ствующейэтому моменту высокой прочностью; низкой прони­ цаемостью после схватывания и твердения; большой теку­ честью; высокой плотностью.

В зависимости от температуры испытания и условий при­ менения различают три класса тампонажных цементов:

а) для «холодных» скважин (ХЦ) с температурой испыта­

ные цементы для сверхглубоких скважин.

Данные о сроках схватывания цементных растворов и проч­ ности образцов цементного камня для «холодных» и «горячих» скважин приведены в табл. V.2.

Начало схватывания цементного раствора характеризуется потерей подвижности и загустеванием раствора. На схваты­ вание цементного раствора в скважине влияет водо-цементное отношение, степень помола, присутствие и состав воды, нефти и газа, температура и давление.

(В : Ц ). Для цементирования скважин применяют тампонаж­ ные растворы с водоцементным отношением от 0,4 до 0,5.

Регулирование свойств цементного раствора и камня

Свойства цементного раствора и камня можно изменить введением в раствор наполнителей, активных добавок или об­ работкой химическими реагентами. К параметрам тампонаж­ ных систем, количественное изменение которых часто вызы­ вается необходимостью технологии или особенностями условий

мость, коррозионная устойчивость и др.

Для увеличения сроков схватывания цементных растворов

ратуре среды от —2 до 40 °С, а замедлители сроков схватыва­ ния— выше 60 °С для шлаковых цементов.

Применение понизителей водоотдачи цементных растворов рекомендуется практически при всех видах РИР.

* В качестве реагентов-замедлителей применяют: сульфитспиртовую барду (ССБ), карбоксиметилцеллюлозу (КМЦ) различных марок, лесохимические полифенолы (ПФЛХ), синтан марки ПЛ, винно-каменную кислоту (ВКК), технический

получили хлориды натрия и кальция, каустик, хлористый алю­ миний, кальцинированная сода, жидкое стекло и др.

Хлориды кальция и натрия наряду с ускорением сроков

схватывания и твердения несколько повышают первоначаль­ ную подвижность цементных растворов.

С помощью различных химических реагентов можно регу­ лировать плотность тампонажных растворов и прочность це­ ментного камня.

С н и ж е н и е п л о т н о с т и растворов достигается введе­ нием в них реагентов и материалов с высоким газо(воздухо)/содержанием: легких органических и неорганических мате­ риалов или реагентов, а также материалов,-которые способны удерживать значительные количества воды. Наиболее эффек­ тивны для этих целей реагенты-структурообразователи (на­ пример, КМЦ, гипан), материалы типа пластмасс с плот­ ностью, близкой к 1000 кг/м3, бентонитовые глинопорошки, хо­ рошо удерживающие воду.

П о в ы ш е н и е п л о т н о с т и тампонажного раствора до­ стигается введением утяжеляющих добавок (барит, магнетит, гематит и др.) и кварцевого песка; снижением водоцементного отношения с одновременной обработкой растворов реагентамипластификаторами.

Механическую прочность и проницаемость тампонажного камня регулируют путем введения в раствор различных мате­ риалов и химических реагентов.

При всех температурных условиях механическая прочность портландских и шлаковых цементов увеличивается, а прони­ цаемость уменьшается при снижении водоцементного отноше­ ния; такое же действие в условиях высоких температур и дав­ лений оказывает введение кварцевого песка в тампонажный раствор.

Добавление глины в небольших количествах (до 5—8%) способствует повышению механической прочности портландцементного и шлакоцементного камня в условиях высоких тем­ ператур и давлений.

Количество химических реагентов определяют лаборатор­ ным путем в зависимости от характера скважины, способа цементирования и сорта тампонажного цемента.

Транспортирование и хранение цемента

Цемент отгружают в бумажных мешках или специальных машинах — цементовозах.

Для его упаковки применяют многослойные (четырех-, пяти, или шестислойные) бумажные мешки, на которых долж­ ны быть обозначены: наименование завода, название цемента, номер заводской партии, год, месяц и число затаривания. Це­ мент, отгруженный в цементовозах, сопровождают документом, содержащим те же сведения. Хранят его раздельно по видам.

При транспортировании и хранении цемент следует предо­ хранять от воздействия влаги и загрязнения посторонними при­ месями.

Способы тампонирования скважин

Основной метод ликвидации негерметичности обсадных ко­ лонн и заколонного пространства — тампонирование под дав­ лением через отверстия фильтра скважины или через дефект в колонне с целью продавить в пласт или за колонну расчет­ ный объем раствора, необходимый для надежной изоляции нефтяного горизонта от проникновения чуждых вод. При этом чем медленнее продавливают раствор в пласт, чем выше дав­ ление, тем надежнее перекрываются пути движения чуждых вод, тем эффективней сама изоляция нефтяного пласта (гори­ зонта). При этом, однако, давление не должно превышать до­ пустимого внутреннего для данной эксплуатационной колонны (с учетом ее состояния, диаметра и марки стали труб). В про­ тивном случае могут произойти слом или смятие колонны.

Способы тампонирования под давлением необходимо пла­ нировать в зависимости от положения динамического уровня жидкости'в колонне при проверке скважины на заполнение и расчетной продолжительности операции, которая должна со­

10 м выше верхних отверстий фильтра или дефекта в колонне и через них под давлением продавливают тампонажный раст­ вор. Оставшиеся излишки раствора вымывают способом обрат­ ной или прямой промывки. Стакан, образующийся в скважине ниже конца НКТ, после твердения разбуривают.

Т а м п о н и р о в а н ие п о д д а в л е н и е м ч е р е з т р у ­ бы с в ы м ы в а н и е м и з л и ш к о в ц е м е н т н о г о р а ­ с т в о р а применяют в случаях, если необходимо избежать разбуривания цемента в колонне. При этом конец НКТ дол­ жен быть установлен у верхних отверстий фильтра. После продавки раствора в пласт колонну НКТ наращивают и вы­ мывают тампонажный раствор из скважины. Эту операцию можно выполнять и без наращивания труб, для чего конец их следует устанавливать ниже нижних отверстий фильтра. В та­ ком случае процесс вымывания тампонажного раствора из скважины при этом будет протекать с противодавлением на пласт, а сама промывка должна закончиться до начала схва­ тывания цемента. Этот способ рекомендуется применять при

фильтра. После прокачки и вытеснения тампонажного раство­ ра из труб, последние поднимают с таким расчетом, чтобы конец их оказался выше уровня раствора; затем устье герме­ тизируют, тампонажный раствор продавливают в пласт закач­ кой жидкости в трубы или одновременно в трубы и в затрубное пространство. Затем скважину герметически закрывают и оставляют под давлением до конца схватывания раствора.

Тампонирование под давлением через обсадную колонну

Этот способ применяют для изоляции сквозных дефектов обсадных колонн и наращивания цементного кольца за ними, а также для тампонирования каналов межпластовых перетоков между непродуктивными горизонтами, когда условия проведения РИР не допускают разгрузку колонны от избыточного давления после задавливания тампонирующей смеси

Сущность этого способа заключается в следующем. На ко­ лонный фланец герметично крепят устьевую арматуру через которую тампонажный раствор закачивают в колонну и затем продавливают в изолируемую зону при давлении, не превы­ шающем регламентированного для опрессовки колонны. Необ­ ходимость применения разделительных пробок и буферных жидкостей устанавливают в зависимости от характера взаимо­

действия промывочной жидкости и используемой тампонирую­ щей смеси.

Скважину оставляют в покое на период ожидания затворения цемента (ОЗЦ) под воздействием достигнутого давления или предварительно плавно снизив его (не более 0,5 МПа/мин)

местоположение дефекта не установлено и непрерывная’ закач­ ка жидкости через него при давлении, допустимом для обсад­ ных колонн, невозможна, а приемистость характеризуется лишь его падением во время опрессовки колонны водой, применяют тампонирование под давлением с непрерывной прокачкой там­

понирующей смеси по затрубному пространству и с периоди­ ческими остановками прокачки. v

Тампонирование под давлением с непрерывной прокачкой смеси по затрубному пространству

Нижний конец НКТ устанавливают на 5—10 м выше искус­ ственного забоя. В качестве тампонажного материала исполь­ зуют гелеобразующие или водонерастворимые отверждающие­ ся полимерные тампонажные материалы (ПТМ), рецептуру

которых подбирают по максимальной температуре в сква­ жине.

Приготовленную смесь закачивают в одну из половин мер­ ной емкости насосной установки. Нагнетая промывочную жид­

НКТ, устанавливают давление в колонне при циркуляции жид­ кости, регламентированное для опрессовки колонны. Не пре­ кращая закачки жидкости, переключают краны насосной уста­ новки на подачу тампонажного раствора в скважину, прока­ чивая его по затрубному пространству, не превышая допусти­ мое давление в колонне. По мере перехода раствора из затрубного пространства в НКТ постепенно уменьшают подачу насосов, снижают давление прокачки на 20—30% ниже перво­ начального и вымывают излишки смеси на поверхность.

Поднимают НКТ, и скважину оставляют в покое на срок

озц.

Тампонирование под давлением прокачкой смеси по затрубному пространству с остановками

При этом способе допускаются периодические остановки при прокачке тампонирующей смеси по затрубному простран­ ству для наблюдения за динамикой изменения избыточного давления, что позволяет установить местоположение негерме­ тичного интервала колонны. В качестве тампонирующего ма­ териала используют только гелеобразующие полимерные там­ понажные материалы (ПТМ).

Для проведения работ необходимо приготовить не менее 1 м3 тампонирующей смеси вязкостью не менее 10-1 Па-с. За­ тем опрессовывают колонну на герметичность водой и фикси­ руют снижение давления Ар в течение контрольного времени. При открытом выкиде затрубного пространства закачивают тампонирующий раствор в НКТ, вытесняя воду из них. За­ крыв кран на арматуре из затрубного пространства и продол­ жая закачку промывочной жидкости, доводят давление в затрубном пространстве до допустимого при опрессовке ко­ лонны.

Выдержав колонну под воздействием давления в течение контрольного времени tK, фиксируют его снижение. Если ре­ зультат опрессовки не отличается от ранее полученных данных, то, уменьшая давление в затрубном пространстве до атмосфер­ ного и продолжая закачивать промывочную жидкость в НКТ, перемещают тампонажную смесь по затрубному пространству для опрессовки следующего, расположенного выше, интервала колонны. Поинтервальную опрессовку продолжают до тех пор, пока резкое уменьшение Ар не укажет на перекрытие там­ понирующим составом негерметичного интервала колонны.

Количество продавочной жидкости для очередного переме­ щения тампонирующего состава должно составлять не более

80% от его объема. Затем вымывают излишки состава из скважины на поверхность и выдерживают скважину под дав­ лением до истечения срока ОЗЦ.

Тампонирование под давлением с применением пакера

Этот способ применяют для:

защиты обсадных колонн при давлениях ’нагнетания, пре­ вышающих допустимые для опрессовки;

защиты продуктивных пластов от загрязнения при нагне­ тании тампонирующей смеси в изолируемый интервал, распо­ ложенный ниже зоны перфорации;

направленной подачи тампонирующей смеси под давлением в изолируемый объект, выше которого имеются негерметичные

(цементный стакан) в стволе скважины или перекрыть ниж­ нюю часть фильтра цементным камнем. Этот способ в основ­ ном используют при переводе скважины на вышезалегающий горизонт, когда нет опасности прорыва чуждых вод. Этот процесс протекает успешно при условии, если скважина хоро­ шо промыта и не поглощает жидкость. При полном или ча­ стичном поглощении жидкости забой следует засыпать песком или глиной для перекрытия отверстий фильтра.

Цементирование без давления можно осуществлять насос­ ной установкой по способу «сифона» или при помощи Же­ лонки.

Цементирование насосной установкой

После обследования колонны в скважину спускают НКТГ нижний конец которых устанавливают над песчаной пробкой на высоте, соответствующей нижнему основанию создаваемого цементного стакана.

После соединения устьевой арматуры с насосной установ­ кой и опрессовки коммуникаций сначала прокачивают воду в объеме, равном 1,5—2,0 объемам НКТ (для контрольной про­ верки их чистоты), а затем расчетный объем цементного раст­ вора, который проталкивают и вытесняют в затрубное про­ странство до выравнивания высоты столба раствора в трубах и затрубном пространстве и приподнимают трубы на высо^у создаваемого в колонне цементного стакана. Излишки раствора вымывают обратной промывкой. После окончания срока твердения в скважину спускают НКТ и при прокачке воды проверяют местонахождение и крепость цементного забоя.

Цементирование по способу «сифона»

В скважину спускают колонну НКТ и промывают водой до полной замены в ней жидкости. Затем разъединяют верт­ люг, и трубы оставляют подвешенными на элеваторе, установ­ ленном на устье; при этом нижний их конец спускают до глу­ бины, соответствующей основанию создаваемого цементного стакана. На верхний их конец устанавливают специальную воронку с сеткой, через которую расчетный объем цементного раствора, затворенного в емкости (чане), заливают в трубы. Затем через вертлюг насосом в трубы закачивают воду.

Движение жидкости происходит до тех пор, пока не на­ ступит равновесие столбов цементного раствора в трубах и в затрубном пространстве. Прекращение движения жидкости будет означать окончание продавки цементного раствора. За­ тем трубы приподнимают на высоту, соответствующую высоте создаваемого цементного стакана, и излишки цементного раст­ вора вымывают прямой промывкой. Приподнимают 80—100 м труб и скважину оставляют в покое на срок ОЗЦ. По окон­ чании этого срока допуском труб с промывкой водой опреде­ ляют местонахождение цементного стакана и проверяют его крепость.

Ц е м е н т и р о в а н и е с и з в л е к а е м ы м п а к е р о м применяют при изоляции чуждых вод, дефектов в эксплуата­ ционной колонне и установке цементных мостов.

Цементирование с извлекаемым пакером применяют при изоляции чуждых вод, дефектов в эксплуатационной колонне

иустановке цементных мостов.

Вэтом случае процесс происходит следующим образом.

Вначале скважину обследуют и промывают. Затем спускают колонну НКТ с извлекаемым пакером, который устанавливают и уплотняют на глубине L (в м):

фильтра; /гц — высота цементного стакана: рцр и рв — плотность соответственно тампонажного раствора и воды.

В трубы закачивают раствор и продавливают его водой. Затем срывают пакер и поднимают его из скважины. Скважи­

ром применяют в тех же случаях, что и с извлекаемым паке­ ром. Однако при этом полностью исключается разжижение тампонажного раствора водой, находящейся в колонне или притекающей из призабойной зоны. Неизвлекаемыи пакер спускают на глубину (Я—К ), устанавливают и уплотняют. После закачки тампонажного раствора в трубы бросают шарик, который садится на конусное седло и закрывает доступ жидкости под пакер. Затем отвинчивают переводник и вымывают излиш­

ки раствора над пакером. При этом давление столба жидкости

плотный забой скважины, обеспечивающий открытие клапана желонки при ударе о забой, и соответствующая водная среда

скают в скважину, ударяют о забой, при этом клапан откры­ вается и цементный раствор выливается. Желонку с цементным раствором спускают несколько раз, пока на забое не нако­ пится расчетный объем раствора. Количество раствора, по­ требного на один спуск, зависит от диаметра и длины желон­

твердеет вследствие неудовлетворительного качества цемента, плохой подготовки ствола, наличия различных примесей в воде и ряда других причин.

Поэтому после цементирования необходимо проверить проч­ ность цементного стакана допуском НКТ с промывкой скважи­ ны. Если цемент вымывается, то необходимо промыть скважи­ ну и произвести повторный цементаж. Если цементный стакан рыхлый, то он в процессе эксплуатации скважины может раз­ рушиться и в нее проникнут чуждые воды.

Установка искусственных пробок в колонне

тампонированием под давлением через специально прострелен­ ные отверстия или через дефект в колонне; при необходимости обследования состояния верхней части эксплуатационной ко­

лонны; при осуществлении мероприятий по ликвидации сква­ жины.

50 м над искусственным забоем. К верхней муфте НКТ при­ соединяют предусмотренную для одновременной закачки жид­ кости и засыпки песка конусообразную воронку. Ведущую тру­ бу поднимают над устьем так, чтобы нижний ее конец был установлен над горловиной воронки. С ростом скорости вытес­ нения жидкости из труб песчаной пульпой увеличивают ско­