- •Глава 1
- •1.2. ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ СКВАЖИН
- •1.3. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ПО ТЕОРИИ ФИЛЬТРАЦИИ
- •Глава 2
- •2.2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИЕ БУРЕНИЕ И ВСКРЫТИЕ ПРОДУКТИВНОГО ПЛАСТА
- •2.4. ИЗМЕНЕНИЕ ПРОНИЦАЕМОСТИ ПРИЗАБОЙНОЙ ЗОНЫ ПЛАСТА.
- •БУРОВЫЕ РАСТВОРЫ ДЛЯ ЗАКАНЧИВАНИЯ СКВАЖИН
- •2.5. ГОРИЗОНТАЛЬНОЕ БУРЕНИЕ
- •Глава 3
- •КОНСТРУКЦИИ СКВАЖИН
- •3.1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ КОНСТРУКЦИЙ СКВАЖИН
- •3.2. ТИПЫ КОНСТРУКЦИЙ СКВАЖИН, ПРИМЕНЯЕМЫХ В НЕКОТОРЫХ РЕГИОНАХ
- •3.3. ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА
- •Глава 4
- •КОНСТРУКЦИИ ЗАБОЕВ СКВАЖИН
- •4.1. ТИПЫ КОНСТРУКЦИЙ ЗАБОЕВ СКВАЖИН
- •4.3. ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА КОНСТРУКЦИИ ЗАБОЯ СКВАЖИНЫ
- •4.4. ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ ПЕСКОПРОЯВЛЕНИЙ В НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИНАХ
- •4.5. ПАКЕРЫ
- •Глава 5
- •5.1. ПОДГОТОВКА СТВОЛА СКВАЖИНЫ
- •Глава 6
- •Глава 7
- •7.1. УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ ПОТОКА РАСТВОРА И ЦЕМЕНТНОГО КАМНЯ В СКВАЖИНЕ
- •7.4. СХЕМЫ РАЗМЕЩЕНИЯ И ОБВЯЗКИ ОБОРУДОВАНИЯ ПРИ ЦЕМЕНТИРОВАНИИ
- •7.5. КОМПЛЕКСНАЯ ОЦЕНКА КАЧЕСТВА КРЕПИ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН
- •УСТАНОВКА ЦЕМЕНТНЫХ МОСТОВ
- •8.1. СПЕЦИФИКА УСТАНОВКИ ЦЕМЕНТНЫХ МОСТОВ В ГЛУБОКИХ СКВАЖИНАХ
- •8.2. ОСОБЕННОСТИ ВЫБОРА РЕЦЕПТУРЫ РАСТВОРОВ ВЯЖУЩИХ ВЕЩЕСТВ ДЛЯ УСТАНОВКИ МОСТОВ
- •8.3. ОЦЕНКА ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА ИСХОД РАБОТ ПО УСТАНОВКЕ ЦЕМЕНТНЫХ МОСТОВ
- •8.4. ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ ДОСТАВКИ ЦЕМЕНТНОГО РАСТВОРА В ИНТЕРВАЛ УСТАНОВКИ МОСТА
- •8.5. УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССОМ СРЕЗКИ ШТИФТОВ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫХ ПРОБОК
- •8.6. ТЕХНИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ
- •8.7. ВЛИЯНИЕ ПОГЛОЩЕНИЯ РАСТВОРА, ВОДООТДАЧИ ИВОДООТСТОЯ
- •8.8. СУБЪЕКТИВНЫЕ ФАКТОРЫ
- •8.10. ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К МАТЕРИАЛАМ И ПРОЦЕССАМ ПРИ УСТАНОВКЕ МОСТОВ
- •8.11. ПЛАНИРОВАНИЕ РАБОТ ПО УСТАНОВКЕ ЦЕМЕНТНЫХ МОСТОВ
- •Глава 9
- •9.1. ТЕХНИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА УСЛОВИЙ ПРОВЕДЕНИЯ ПЕРФОРАЦИИ
- •9.2. ПУЛЕВАЯ ПЕРФОРАЦИЯ
- •9.3. КУМУЛЯТИВНАЯ ПЕРФОРАЦИЯ
- •9.4. СКВАЖИННЫЕ ТОРПЕДЫ
- •9.5. ДЕЙСТВИЕ ВЗРЫВА В СКВАЖИНЕ
- •9.6. ГИДРОПЕСКОСТРУЙНАЯ ПЕРФОРАЦИЯ
- •9.8. ВЫБОР ПЛОТНОСТИ ПЕРФОРАЦИИ И ТИПОРАЗМЕРА ПЕРФОРАТОРА
- •9.9. СКИН-ЭФФЕКТ ПРИ ПЕРФОРАЦИИ
- •9.12. ОЧИСТКА ПЕРФОРАЦИОННОЙ СРЕДЫ ОТ ВЗВЕШЕННЫХ ЧАСТИЦ
- •9.13. ТЕХНОЛОГИЯ ВСКРЫТИЯ ПЛАСТОВ ПУТЕМ ПЕРФОРАЦИИ В СРЕДЕ ОЧИЩЕННОГО СОЛЕВОГО РАСТВОРА
- •9.14. ПЕРФОРАЦИЯ ЦЕМЕНТНОГО КАМНЯ
- •Глава 10
- •10.1. МЕТОДЫ ОПРОБОВАНИЯ И ИСПЫТАНИЯ
- •10.2. ИСПЫТАТЕЛИ ПЛАСТОВ
- •10.3. ТЕХНОЛОГИЯ ОПРОБОВАНИЯ И ИСПЫТАНИЯ
- •10.4. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПЫТАНИЙ
- •Глава 11
- •ВОПРОСЫ ОХРАНЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
- •11.1. МЕТОДЫ УТИЛИЗАЦИИ ОТРАБОТАННЫХ БУРОВЫХ РАСТВОРОВ И ШЛАМА
- •11.2. МЕТОДЫ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ ОТРАБОТАННЫХ БУРОВЫХ РАСТВОРОВ И ШЛАМА
- •11.3. ЗАЩИТА ВОЗДУШНОГО БАССЕЙНА
8.6.ТЕХНИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ
Вработах отечественных и зарубежных ученых доказано, что при прочих равных условиях полнота вытеснения бурового раствора цементным зависит в первую очередь от режимов те чения растворов, величины и различия их реологических пара метров. На степень вытеснения и смешения растворов значи тельное влияние могут оказывать и другие факторы: кавернозность и загрязненность ствола, величина кольцевого зазора и эксцентричность положения труб в скважине, наличие или от сутствие разделительной буферной жидкости, время контакта цементного раствора и буферной жидкости с трубами и породой и другие факторы.
Вследствие сложности явлений, происходящих при вытес нении, и невозможности теоретического решения вопроса ве дется большая исследовательская работа. При этом многие спе циалисты, не имея приборов для определения реологических свойств растворов и не зная фактического режима течения, по лучаемые результаты ставили в зависимость от скорости дви жения жидкостей в скважине или модели.
При изучении выноса разбуренной породы потоком бурового раствора обнаружено, что при средней объемной скорости 0,15 м/с поток может занимать 1/4 даже 1/5 часть всего сече ния. При увеличении средней скорости эта неравномерность сглаживается. В результате было установлено следующее:
1)с увеличением скорости восходящего потока улучшается процесс вытеснения бурового раствора цементным;
2)наличие в кавернозной части загустевших масс бурового раствора резко уменьшает полноту вытеснения;
3)во всех случаях на стенках скважин остается плотная гли нистая прослойка, делающая невозможным непосредственный контакт цементного раствора с породой.
Т.Е. Еременко, Д.Ю. Мочернюк и Н.Г. Гелетий считают, что при цементировании скважин достаточно ограничиться лами нарным (Re = 700+1200) потоком, при котором коэффициент вытеснения составляет 80-90 % , а толщина отстающего погра ничного слоя бурового раствора значительно меньше, чем при переходном (Re = 1300+2300) режиме от ламинарного к турбу
лентному. Рекомендуемые ими скорости находятся в пределах 0,75-1,5 м/с.
Практически турбулизация потока жидкости может быть достигнута при указанных скоростях, если предварительно растворы подвергнуть специальной обработке.
Отрицательные последствия неудовлетворительного заме
щения бурового раствора цементным объясняются еще и тем, что в месте контакта часто образуются очень вязкие, трудно прокачиваемые пробки, которые являются одной из основных причин значительного повышения давления, приводящего не редко к остановке цементирования и другим авариям.
Объемы зон смешения, по наблюдениям, при цементирова нии некоторых скважин составляли 33-75 % объема закачива емого в скважину тампонажного раствора, что соответствовало вытеснению из заколонного пространства только 40-60 % буро вого раствора.
Применение буферной жидкости и увеличение скорости на ряду с другими мероприятиями позволяют предотвратить сме шение и обеспечить более полное заполнение затрубного прост ранства цементным раствором.
8.7. ВЛИЯНИЕ ПОГЛОЩЕНИЯ РАСТВОРА, ВОДООТДАЧИ ИВОДООТСТОЯ
Наличие в скважине поглощений вызывает дополнительные трудности при установках мостов.
Седиментационные процессы, протекающие в цементном растворе до возникновения в нем прочной структуры во время образования коллоидных растворов, очевидно, не играют суще ственной роли, так как к концу периода доставки тампонажного раствора к месту назначения последний успевает тщательно перемешаться, прогреться и приобрести соответствующие структурно-механические свойства, обеспечивающие удержа ние твердых частиц во взвешенном состоянии.
Влияние водоотдачи и водоотстоя при установках мостов, повидимому, сказывается в значительно меньшей степени, чем при цементировании колонн, требующем большого расхода ма териалов и обеспечения гарантийного подъема тампонажного раствора на большую высоту. Однако не учитывать эти факторы нельзя.
В обсаженной скважине возможны следующие варианты, при которых уменьшается первоначальная высота моста.
1.Цементный раствор закачан в интервал перфорации. Под действием перепада давления происходит отфильтровывание части свободной воды в проницаемые горизонты, против кото рых образуется плотная корка из обезвоженного цементного раствора. Сокращение объема воды в растворе является причи ной уменьшения высоты моста.
2.Цементный раствор закачан выше интервала перфорации.
Поглощений в скважине нет. В этом случае осаждение границы кровли моста произойдет в результате водоотстоя, протекающе го почти во всех цементных растворах. В качестве эффективного мероприятия по борьбе с указанными явлениями рекомендует ся снижение водоотдачи и повышение стабильности используе мых тампонажных растворов. В последние годы этому вопросу было посвящено много работ отечественных и зарубежных ис следователей. В работах отмечалось, что в результате водоотда чи в окружающие породы цементный раствор обезвоживается, теряет подвижность, быстрее схватывается, вследствие чего наблюдалось много случаев оставления большого количества цементного раствора в трубах. Одновременно это является при чиной и общего резкого снижения качества цементирования скважин из-за необходимости постоянного уменьшения скоро сти продавливания растворов в период непрерывного роста дав лений. Поэтому широко применяются цементные растворы с пониженной водоотдачей.
Для снижения водоотдачи растворов широко используют бентонитовую глину, КМЦ и гипан. Кроме того, гипан в комби нации с хромпиком является очень хорошим замедлителем.
8.8. СУБЪЕКТИВНЫЕ ФАКТОРЫ
На качество цементирования скважин оказывают влияние и субъективные факторы, целиком зависящие от исполнителей. В тех случаях, когда в процессе работ допускаются грубые ошиб ки и просчеты, происходят аварии и осложнения, нередко за канчивающиеся ликвидацией скважин.
Частыми ошибками являются неточности, допускаемые при подсчете необходимого количества продавочной жидкости. Ос новная причина - незнание фактического коэффициента сжатия бурового раствора и неумение его определить при необходимос ти. Методы разбавления позволяют быстро и достаточно точно определять коэффициент сжатия продавочного раствора непо средственно перед цементированием скважины. Влияние ука занного фактора особенно заметно там, где для установки моста затворяется малое количество цементного раствора, который в лучшем случае только частично поступает в затрубное прост ранство, так как количество продавочной жидкости, как прави ло, оказывается меньше необходимого. Поэтому значительная часть тампонажного раствора во время срезки оказывается вы мытой на поверхность, а это приводит к тому, что цементного моста или вовсе не оказывается, или он имеет малую высоту.
В некоторых случаях при использовании многокомпонент ных смесей допускаются ошибки при определении необходимо го количества тампонажных материалов и объема затворяемого раствора. В этом случае рекомендуется пользоваться методикой для определения массового содержания компонентов в тампо нажных смесях различного состава и плотности.
Нередко по вине обслуживающего персонала цементировоч ных агрегатов допускаются перекачки или недокачки бурового раствора, приводящие иногда даже к прихвату заливочных труб.
Случаи неудачных установок мостов из-за выхода из строя заливочных агрегатов или подъемного бурового оборудования довольно редки.
Большое значение имеют правильные подбор и дозировка ре агентов-замедлителей. Известно, что рецептура раствора, подо бранная в лаборатории, должна строго выдерживаться при це ментировании скважин, особенно глубоких высокотемператур ных.
При установке мостов допускаются и другие ошибки: непра вильное определение длины заливочного инструмента, засо ренность инструмента цементным раствором, оставшимся по сле предыдущего цементирования, и т.д.
Отрицательное влияние этой группы факторов легко устра няется при правильном и точном ведении работ. Поэтому изуче ние накопленного опыта позволит ликвидировать все еще допу скаемые иногда отдельными работниками промахи и ошибки.
8.9. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ СМЕШЕНИЯ ПРОМЫВОЧНЫХ ЖИДКОСТЕЙ И ТАМПОНАЖНЫХ РАСТВОРОВ ПРИ УСТАНОВКЕ МОСТОВ И ЦЕМЕНТИРОВАНИИ СКВАЖИН
Важным фактором, влияющим на успешность установки мостов и цементирования скважин, является смешение бурово го раствора с тампонажным, в результате чего образуется иная жидкость с отличными реологическими свойствами. Поскольку в большинстве случаев буровые и цементные растворы обраба тываются химическими реагентами, смешение их сопровожда ется, как правило, образованием труднопрокачиваемых пробок, являющихся одной из основных причин значительного повы шения давления. Смешение растворов зависит от их реологиче ских параметров, режима движения, конструкции и глубины
скважины, конфигурации ствола, разницы плотностей и т.д. По данным анализа термограмм, цементограмм и результатов гам ма-каротажа цементный и буровой растворы могут смешивать ся на очень больших участках.
С целью определения влияния смешения растворов при у с тановке мостов были проведены лабораторные и промысловые исследования. На первом этапе изучалось изменение растекаемости смеси в зависимости от объемного соотношения в ней бу рового, шлакового и цементного растворов. Были использованы: макеевский шлак заводского помола, цемент тампонажный для “горячих” скважин и буровой раствор, обработанный УЩР и характеризовавшийся следующими параметрами: плотность - 1,30 г/см3, вязкость по СПВ-5 - 93 с, СНС1/10 = 2,7/6,9 Па, pH = 9,0. Значения водошлакового и водоцементного отношения растворов составляли 0,5.
Исследования показали, что образование зон смешения при закачке в скважину цементного раствора более опасно, чем при закачке шлакового раствора. Подтверждением этого является изменение подвижности смесей (рис. 8.2), из которого следует, что растекаемость бурового раствора после введения в него 5 - 10 % цементного раствора уменьшается с 18 до 8 -6 см. В дальнейшем заметное увеличение подвижности смеси наблюда ется лишь после доведения количества цементного раствора в нем до 80 % .
Для шлаковых растворов характерна другая закономер-
Рис. 8.2. Изменение растекаемости смесей тампонажного и бурового раство ра различных составов:
1 - шлаковый и буровой растворы; 2 - то же, 0,4 % ССБ; 0,2 % хромпика и буровой раствор; 3 - портландцементный и буровой растворы; 4 - то же, 0,3 % ССБ, 0,1 % хромпика и буровой раствор
ность: они сильно сгущаются при попадании в них небольших количеств бурового раствора, но во всех случаях темп и абсо лютная величина их загустевания значительно меньше, чем у смесей с цементным раствором.
На подвижность смесей заметное влияние оказывают замед лители сроков схватывания. Использование тампонажных рас творов, особенно шлаковых, содержащих ССБ и хромпик, по вышает интенсивность загустевания смесей, что происходит за счет дополнительных реакций между замедлителями и реаген тами, содержащимися в цементном и буровом растворах.
С целью изучения влияния смешения цементного и бурового растворов были проведены опыты на капиллярном вискозимет ре, результаты которых приведены в табл. 8.7.
Путем исследований с использованием тампонажного цемен та и бурового раствора, обработанного УЩР, было установлено, что буровой раствор с примесью небольших количеств цемент ного раствора подвергается наиболее интенсивному загустеванию. Например, при добавках к исходному буровому раствору, имевших структурную вязкость 35,6 мПа-с, 10 % цементного раствора, произошло увеличение вязкости до 156,6 мПа*с, а смесь, содержавшая 80 % бурового и 20 % цементного раство ров, настолько загустела, что перепад давления, равный 66,6 кПа, был недостаточен для продавливания смеси через капилляр.
В данном случае проявляется несовместимость смешения бурового и цементного растворов, из которых последний, если он не отделен разделительной жидкостью, вызывает коагуля цию бурового раствора с образованием пастообразной пробки.
Т а б л и ц а |
8.7 |
|
|
|
|
|
|
Структурная вязкость смесей |
|
|
|
|
|||
Состав смеси |
|
Растекае- |
Время |
Скорость |
Струк |
||
(по объему), % |
Плот- |
||||||
мостьпо |
истече |
истече |
турная |
||||
Цемент |
|
||||||
Буровой |
ность, |
конусу |
ния 80 мл |
ния, |
вязкость, |
||
ный раст |
г/см* |
АаНИИ.см |
смеси, с |
см/с |
мПа-с |
||
вор |
раствор |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
100 |
- |
1,83 |
22 |
4,1 |
127 |
35,6 |
|
90 |
10 |
1,78 |
20 |
5,1 |
102 |
44,4 |
|
80 |
20 |
1,72 |
18 |
8,2 |
63,5 |
71,3 |
|
70 |
30 |
1,65 |
16 |
23 |
18,6 |
_ |
|
во |
40 |
1,58 |
13 |
67 |
7,8 |
||
50 |
50 |
1,52 |
10 |
Не течет |
0 |
_ |
|
40 |
во |
1,46 |
8 |
*« |
0 |
||
30 |
70 |
1,42 |
8 |
и |
0 |
__ |
|
20 |
80 |
1,37 |
8 |
и |
0 |
_ |
|
10 |
90 |
1,30 |
10 |
180 |
2,9 |
156,60 |
|
— |
100 |
1,24 |
25 |
461 |
127 |
35,6 |