11.13 Требования к качеству разобщения пластов
Проницаемые пласты разобщают друг от друга для того, чтобы устранить возможность перетока жидкости, исключить опасность загрязнения окружающей среды. Качество разобщения пластов в большой степени зависит от правильности выбора состава и свойств тампонажного раствора и цементного камня, который способен оказывать противодействие пластовым водам.
К качеству разобщения пластов предъявляются следующие требования:
Разобщающая среда должна быть герметичной при перепадах давлений и под действием ударных нагрузок во время перфорации скважины.
Цементный камень должен иметь плотный контакт с породой и поверхностью обсадной колонны.
Разобщающая среда должна быть долговечной, не разрушаться под действием пластовых вод, газов.
В многолетнемерзлых породах разобщающая среда должна быть морозостойкой и не разрушаться при смене температур (отрицательной на положительную и наоборот).
Обезвоживание тампонажного раствора может происходить из-за разности пластового давления и давления тампонажного раствора в затрубном пространстве. Под действием большего давления водная среда будет отфильтровываться в проницаемые породы. Но если раствор находится в непрерывном движении, то обезвоживание раствора не представляет опасности. Причем, на стенках скважины будет образовываться тонкая цементная корка. Чем больше скорость течения, тем меньше толщина корки. Но если движение раствора остановить, то цементная корка может заполнить все затрубное пространство. И даже после восстановления циркуляции возникнут большие гидравлические сопротивления, на преодоление которых необходимо повышать давление. А это может привести к разрыву пород.
Чтобы снизить отрицательные последствия из-за нарушения рецептуры раствора при его приготовлении, необходимо отдельные порции раствора, приготовленные разными машинами направлять сначала в общую осреднительную емкость. А после тщательного перемешивания и контроля направлять в скважину.
Газопроявления и перетоки могут возникнуть из-за снижения противодавления на пласт. Причиной может быть:
оставление невытесненной промывочной жидкости;
оставление глинистой корки на стенках скважины;
усадки загустевшей промывочной жидкости и тампонажного камня;
образование зазора между цементным камнем и обсадной колонной.
11.14 Способы цементирования скважин
Способ цементирования выбирается в зависимости от условия залегания, литологического состава, проницаемости и степени насыщенности продуктивных пластов. Существует несколько способов цементирования скважин:
Одноступенчатый
Двухступенчатый
Манжетный
Одноступенчатое цементирование наиболее распространенное и заключается в следующем (рисунок 73). После того, как обсадная колонна спущена в скважину, на устье устанавливают цементировочную головку и приступают к промывке до полного выравнивания плотности бурового раствора (плотность бурового раствора на входе в скважину должна равняться плотности на выходе).
Перед началом цементирования все манифольдные линии от цементировочных агрегатов к цементировочной головке должны быть опрессованы на 1,5 кратное давление относительно рабочего в течение 3 минут.
Перед закачиванием в скважину цементного раствора желательно в колонну закачать буферную жидкость (водный раствор солей NaCl, CaCl2 и др. или щелочь NaOН) для разжижения бурового раствора и уменьшения вязкости и статического напряжения сдвига.
Затем при помощи цементировочных агрегатов и цементосмесителей затворяют цементный раствор, который закачивают в обсадную колонну через цементировочную головку. Для того, чтобы расчетный объем цементного раствора выдавить в затрубное пространство, необходимо освободить цементировочную разделительную пробку, которая удерживается внутри цементировочной головки с помощью стопорного винта. Сверху цементировочной разделительной пробки в обсадную колонну закачивают продавочную жидкость.
Рисунок 73. Схема одноступенчатого цементирования
Последние 0,5-1 м3 продавочной жидкости закачивается одним цементировочным агрегатом. В результате пробка «садится» на кольцо-стоп и в этот момент резко возрастает давление на цементировочной головке. Это служит окончанием процесса цементирования.
Двухступенчатое цементирование применяется в тех случаях, когда возникают трудности подъема цементного раствора на заданную высоту, либо высокая забойная температура, ограничивающая по времени проведение одноступенчатого цементирования, или требуется не сплошное цементирование.
Для этого в оснастку обсадной колонны включают разделительную цементировочную муфту, которую устанавливают на границе интервалов цементирования. Цементирование нижнего интервала происходит таким же образом как и одноступенчатое.
Перед тем, как закачать вторую порцию тампонажного раствора объемом, равным объему верхней части затрубного пространства, в скважину сбрасывают шар. Дойдя до цементировочной муфты, шар под действием давления сдвигает вниз подвижную втулку и открываются боковые отверстия, через которые в затрубное пространство выходит вторая порция тампонажного раствора.