18. Крепление скважин. Тампонажные растворы. Способы цементирования скважин
После углубления скважины по мере необходимости проводят работы по креплению ее ствола обсадной колонной.
Процесс крепления скважины состоит из двух видов работ:
спуск в скважину обсадной колонны;
цементирование обсадной колонны.
Цели крепления скважин:
закрепление стенок скважины в интервалах неустойчивых горных пород;
изоляция зон катастрофического поглощения промывочной жидкости и зон возможных перетоков пластовой жидкости по стволу;
разделение интервалов, где геологические условия требуют применения промывочной жидкости с весьма различной плотностью;
разобщение продуктивных горизонтов и изоляция их от водоносных пластов;
образование надежного канала в скважине для извлечения углеводородов или подачи закачиваемой в пласт жидкости;
создание надежного основания для установки устьевого оборудования нефтегазовой скважины.
Строительство скважины осуществляется в соответствии с проектом ее конструкции.
Конструкция скважины состоит из ствола, пробуренного в горных породах и нескольких обсадных колонн (ОК), закрепленных в этих породах с помощью цемента.
Обсадные колонны различаются по назначению и глубине спуска
направление - служит для закрепления устья скважины и отвода изливающегося из скважины бурового раствора в циркуляционную систему, обычно спускается на глубину 3 - 10 м;
кондуктор- устанавливается для закрепления стенок скважины в интервалах, представленных разрушенными и выветренными породами, и предохранения водоносных горизонтов - источников водоснабжения от загрязнения; глубина спуска до нескольких сот метров;
промежуточная колонна - служит для изоляции интервалов слабосвязанных неустойчивых пород и зон поглощения промывочной жидкости; глубина спуска колонны зависит от местоположения осложненных интервалов;
эксплуатационная колонна - образует надежный канал в скважине для извлечения пластовых флюидов или закачки агентов в пласт; глубина ее спуска определяется положением продуктивного объекта; в интервале продуктивного пласта эксплуатационную колонну перфорируют или оснащают фильтром;
потайная колонна (хвостовик) - служит для перекрытия некоторого интервала в стволе скважины; верхний конец колонны не достигает поверхности и размещается внутри расположенной выше обсадной колонны; если она не имеет связи с предыдущей колонной, то ее называют «летучкой».
Число обсадных колонн определяется на основании анализа геологического разреза в месте заложения скважины, наличия зон, где бурение сопряжено с большими осложнениями, анализа картины изменения коэффициентов аномальности пластового давления и индексов поглощения, а также накопленного практического опыта проводки скважин.
По имеющимся данным строят совмещенный график изменения коэффициента аномальности пластового давления kа и индекса давления поглощения (гидроразрыва) kгр с глубиной и на нем выделяют интервалы, которые можно проходить с использованием раствора одной плотности.
Коэффициент аномальности пластового давления
Индекс (коэффициент) давления поглощения (гидроразрыва)
Тампонажный раствор (ТР)
Раствор, получаемый после разбавления тампонажного цемента водой (или другой жидкостью), обработанной хим.реагентами (или без них) для повышения качества раствора и камня или облегчения проведения технологического процесса, называют тампонажным раствором.
Для предотвращения поглощений ТР используют такие добавки, как: текстильные нити, различная шелуха и т.д.(если в пласты уходит вода – это фильтрация, если уходит тампонажный раствор – это поглощение).
Буферная жидкость- промежуточная жидкость между буровым и ТР, которая способствует повышению качества цементирования скв. И облегчает проведение процесса цементирования.
Буф.жидкости бывают на разной основе: на водяной, на нефтяной и т.д.
Способы цементирования скважин.
Цель цементирования – вытеснить буровой раствор тампонажным из затрубного пространства скважины и поднять последний на заданную высоту. В результате этого предотвращается возможность движения любой жидкости или газа из одного пласта в другой через заколонное пространство, обеспечивается длительная изоляция продуктивных объектов от посторонних вод, укрепляются неустойчивые, склонные к обвалам и осыпям породы, обсадная колонна предохраняется от коррозии пластовыми водами и повышается ее несущая способность.
Процесс цементирования скважин состоит из следующих основных работ:
приготовление тампонажного (цементного) раствора;
закачка тампонажного раствора в скважину;
подача тампонажного раствора в затрубное пространство;
ожидание затвердения закачанного материала (цемента) – ОЗЦ;
проверка качества цементировочных работ.
Цементный раствор поступает в заколонное пространство, замещая находящийся там буровой раствор, и затвердевает в камень.
Основные способы цементирования:
1) одноступенчатое цементирование (элементы оборудования: 2 пробки цементировочные разделительные – нижняя (с диафрагмой, которая разрывается) и верхняя (глухая), также башмак обсадной колонны (нижняя часть), турбулизатор,пружинный центратор, обратный клапан ЦКОД (над башмаком), головка цементировочная (на поверхности))
2)Двухступенчатое цементирование–это раздельное последовательное цементирование двух интервалов в скважине (сначала нижнего, затем верхнего). Этот способ позволяет снизить давление на пласт при высоких уровнях подъема ТР;- увеличить высоту подъема ТР в заколонном пространстве без значительного роста давления нагнетания. (оборудование то же, + муфта).