Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Цементный мост
Срезку цементного моста и промывку скважины производят либо цементировочным агрегатом, либо буровыми насосами прямой циркуляцией до полного вымывания излишков тампонажного раствора из кольцевого пространства в течение времени, предусмотренного планом работ. [31]
Установка цементного моста с предварительным формированием баритовой пробки при проявлении в скважине не нарушает работ в скважине и не требует дополнительной техники. Используемое технологическое оборудование и материалы обеспечивают нормальное проведение процесса создания баритовой пробки, который технологичен, не вызывает затруднений, осложнений и больших затрат времени. [32]
Прочность цементного моста проверяют путем создания осевой нагрузки. [34]
Высота цементного моста должна быть на 20 м ниже подошвы и на столько же выше кровли каждого такого горизонта. [38]
Установка цементных мостов в ликвидируемых и консервируемых скважинах и их испытание должны проводиться в соответствии с планом работ. [39]
Установку цементных мостов с обеспечением герметичности ( разобщения) и прочности выполнить в горизонтальном стволе весьма сложно. На начальном этапе данный вопрос может быть решен при помощи установки спецпакеров или взрывпакеров. [40]
Установка цементного моста и технология за-буривания нового ствола в интервале вырезанного участка подобны этим работам в открытом стволе. [42]
К цементным мостам предъявляются определенные требования по долговечности, герметичности, прочности, несущей способности, а также высоте и глубине расположения. Эти требования обусловлены конкретными геолого-техническими условиями и назначением моста. [43]
К цементным мостам предъявляются жесткие требования к герметичности, прочности, несущей способности и долговечности, а также к точности их установки в стволе скважины. Жесткость требований обусловлена тем, что на мосты могут действовать давления до 85 МПа, осевые нагрузки до 2100 кН, обусловливающие натяжения сдвига на 1 м моста до 2 8 МПа, например при опробовании пласта пластоиспытателем. [44]
Повторно проверить цементный мост на прочность разгрузкой инструмента. [45]
Установка цементных мостов. Особенности выбора рецептуры и приготовления тампонажного раствора для установки мостов
Одна из серьезных разновидностей технологии процесса цементирования — установка цементных мостов различного назначения. Повышение качества цементных мостов и эффективности их работы — неотъемлемая часть совершенствования процессов бурения, заканчивания и эксплуатации скважин. Качеством мостов, их долговечностью определяется также надежность охраны недр окружающей среды. Вместе с тем промысловые данные свидетельствуют, что часто отмечаются случаи установки низкопрочных и негерметичных мостов, преждевременного схватывания цементного раствора, прихвата колонных труб и т.д. Эти осложнения обусловлены не только и не столько свойствами применяемых тампонажных материалов, сколько спецификой самих работ при установке мостов.
В глубоких высокотемпературных скважинах при проведении указанных работ довольно часто происходят аварии, связанные с интенсивным загустеванием и схватыванием смеси глинистого и цементного растворов. В некоторых случаях мосты оказываются негерметичными или недостаточно прочными. Успешная установка мостов зависит от многих природных и технических факторов, обусловливающих особенности формирования цементного камня, а также контакт и «сцепление» его с горными породами и металлом труб. Поэтому оценка несущей способности моста как инженерного сооружения и изучение условий, существующих в скважине, обязательны при проведении этих работ.
По характеру действующих нагрузок можно выделить две категории мостов:
1) испытывающих давление жидкости или газа и 2) испытывающих нагрузку от веса инструмента во время забуривания второго ствола, применения испытателя пластов или в других случаях (мосты, этой категории, должны помимо газоводонепроницаемости обладать весьма высокой механической прочностью).
Анализ промысловых данных показывает, что на мосты могут создаваться давления до 85 МПа, осевые нагрузки до 2100 кН и возникают напряжения сдвига на 1 м длины моста до 30 МПа. Такие значительные нагрузки возникают при опробовании скважин с помощью испытателей пластов и при других видах работ.
Следовательно, герметичность моста в значительной мере зависит также от условий и способа его установки. В связи с этим высоту цементного моста следует также определять и из выражения
Установка моста имеет много общего с процессом цементирования колонн и обладает особенностями, которые сводятся к следующему:
1) используется малое количество тампонажных материалов;
2) нижняя часть заливочных труб ничем не оборудуется, стоп-кольцо не устанавливается;
3) не применяются резиновые разделительные пробки;
4) во многих случаях производится обратная промывка скважин для «срезки» кровли моста;
5) мост ничем не ограничен снизу и может растекаться под действием разности плотностей цементного и бурового растворов.
Цементные мосты должны быть достаточно прочными. Практика работ показывает, что если при испытании на прочность мост не разрушается при создании на него удельной осевой нагрузки 3,0-6,0 МПа и одновременной промывки, то его прочностные свойства удовлетворяют условиям как забуривания нового ствола, так и нагружения от веса колонны труб или испытателя пластов.
Анализ имеющихся данных показывает, что получение надежных мостов в глубоких скважинах зависит от комплекса одновременно действующих факторов, которые могут быть разделены на три группы.
Прежде всего следует отметить, что вяжущие материалы, применяемые для цементирования обсадных колонн, пригодны для установки прочных и герметичных мостов. Некачественная установка мостов или вообще их отсутствие, преждевременное схватывание раствора вяжущих веществ и другие факторы в определенной степени обусловлены неверным подбором рецептуры растворов вяжущих веществ по срокам загустевания (схватывания) или отклонениями от подобранной в лаборатории рецептуры, допущенными при приготовлении раствора вяжущих.
Установлено, что для уменьшения вероятности возникновения осложнений сроки схватывания, а при высоких температурах и давлениях сроки загустевания должны превышать продолжительность работ по установке мостов не менее чем на 25 %. В ряде случаев при подборе рецептур растворов вяжущих не учитывают специфики работ по установке мостов, заключающихся в остановке циркуляции для подъема колонны заливочных труб и герметизации устья.
В условиях высоких температур и давления сопротивление сдвигу цементного раствора даже после кратковременных остановок (10-20 мин) циркуляции может резко возрасти. Поэтому циркуляцию восстановить не удается и в большинстве случаев колонна заливочных труб оказывается прихваченной. Вследствие этого при подборе рецептуры цементного раствора необходимо исследовать динамику его загустевания на консистометре (КЦ) по программе, имитирующей процесс установки моста. Время загустевания цементного раствора Тзаг соответствовать условию
Цементно-песчаный раствор: соотношение песка и цемента при замесе смеси
Цементный раствор является основополагающим компонентом, необходимым для разных строительных целей: для штукатурки стен, для возведения фундамента, для кладки кирпича и т.д. Именно точное понимание той области применения раствора и влияет на определенные пропорции цементно-песчаной смеси, а также прочих ингредиентов, входящих в состав. Цемент без каких-либо добавок не применяется, ведь после затвердевания он оказывается очень хрупким.
Основные составляющие цементного раствора – вода, песок и цемент
Раствор цемента представляет собой вязкую смесь, с помощью которой осуществляется крепление каких-либо деталей друг к другу.
Раствор может использоваться в монолитном строительстве, но здесь необходимо использование более высокой марки цемента.
Основой любого цементного раствора является сочетание незаменимых ингредиентов:
Помимо наличия этих основных составляющих, качество раствора цемента зависит от их качества. К воде нет определенных строгих требований, кроме ее чистоты. В ней не должно присутствовать лишних примесей, грязи, масла и т.д.
Если на месте строительства отсутствует система водоснабжения, то наилучшим вариантом будет приобретенная вода в магазинах.
Большинство специалистов склоняются к использованию речного песка, который отличается отсутствием примесей, камней и глины. Допускается также использование карьерного песка, но после предварительной очистки и промывки.
А вот морской песок оказывается полностью непригодным для использования. Дело в том, что в нем содержится большое количество соли, которую сложно вымыть из состава, что негативно сказывается на связывании всех компонентов смеси.
Главным элементом раствора является цемент, от качества которого во многом и зависит качество всей смеси. Существует множество марок цемента, начиная от 100 и заканчивая 600.
Чем больше число, тем большую нагрузку может выдержать застывший раствор, что является очень важным показателем в различных строительных областях.
Для фундамента понадобятся более высокие марки цемента – М400, М500 и т.д. А вот для кладки облицовочного кирпича, для штукатурки стен и других подобных работ, вполне подойдут марки М100 и М200.
Пропорции раствора цемента
Сначала хотелось бы разобраться с типами самого цементного раствора. Они бывают нескольких видов:
Подобная классификация является следствием разного количества жидкости, которую используют для разбавления сухих ингредиентов раствора.
Жирный раствор получается в результате использования небольшого количества воды. С одной стороны, смесь очень быстро схватывается, но с другой – после затвердевания смесь может потрескаться с течением времени, что негативно сказывается на сроке эксплуатации постройки.
Тощий раствор, напротив, готовится с большим количеством воды. Характеристики готового раствора оставляют желать лучшего, да и время схватывания смеси значительно увеличивается.
Наилучшим вариантом является нормальный раствор, в котором соблюдены гармоничные пропорции всех составляющих – цемента, песка и жидкости. После затвердения такой раствор не рассыпается и не трескается, что делает строительные объекты достаточно долговечными.
Самым распространенным вариантом раствора является сочетание цемента с песком (1:3). Хотите знать как замесить такой раствор? В в этом нет ничего сложного. Взяв три части песка, смешиваем их с одной частью цемента в отдельной емкости.
Тщательно перемешиваем, чтобы сухая смесь стала одного оттенка. Затем можно начать добавлять воду, одновременно перемешивая смесь с помощью лопаты или электрической дрели с насадкой.
Готовый раствор должен напоминать по консистенции густую сметану, поэтому после смешивания сухих ингредиентов, добавление воды осуществляется небольшими порциями. В среднем, объем жидкости оставляет половину объема цемента, но это приблизительная пропорция.
Также стоит отметить тот факт, что марка готового цементного раствора и марка цемента – это разные понятия.
Марка раствора представляет собой марку цемента, поделенную на объем используемого наполнителя, т.е. песка.
Так, чтоб замешать раствор марки М100 нам понадобятся следующие компоненты:
Но это не значит, что цементный раствор марки М100 готовится только из цемента маркировки М300.
Если в наличии цемент М400, то для приготовления раствора понадобится четыре ведра песка (соотношение 1 к 4). Если цемент М500, то пять ведер (соотношение 1 к 5) и т.д.
Мы уже говорили о том, что цементный раствор используется для самых различных строительных целей. Соответственно, и пропорции песка и цемента, а также других составляющих раствора, будут разными для каждого из конкретных областей применения. Рассмотрим каждый из них более подробно.
Как замесить для фундамента
Фундамент является определяющим момент в строительстве любого строительного объекта, от которого напрямую зависеть эксплуатационный срок. Именно поэтому, очень важно в точности соблюдать пропорции раствора для фундамента.
Качественный фундамент должен состоять не только из традиционных компонентов раствора – песка, цемента и воды, но и щебня. Он не должен быть известняковым, ведь это не способствует увеличению прочности готового раствора. Также не стоит заменять щебень керамзитом, гравием и прочими подобными материалами.
В большинстве случаев, для изготовления фундамента используется цемент марок М400 и М500. Для основания здания крайне важна прочность, поэтому использование высоких марок цемента вполне оправдано.
Что касается песка и воды, то здесь требования абсолютно идентичные с теми, которые предъявляют к обычному цементному раствору, используемому для штукатурки стен, кладки кирпича и т.д. Вода не должна содержать примесей, масел и инородных предметов.
Стеновые панели для ванной довольно просто устанавливать, они достаточно прочные, легко справляются с перепадом температур и имеют большой срок службы. Тут все об этом прекрасном материале.
При помощи самовыравнивающейся стяжки для пола вы сможете к минимуму свести все сложности его выравнивания. Здесь можно узнать о различных видах и стоимости самовыравнивающейся стяжки.
Свое широкое распространение карьерный песок приобрел благодаря своей низкой себестоимости и прекрасным природным качествам. Перейдя по ссылке ознакомитесь с техническими характеристиками данного материала.
Песок нужно брать промытый и просеянный, чтобы в нем не было следов глины, камней, илистых образований и т.д.
Пропорции песка и цемента для приготовления раствора для фундамента следующие – на одно ведро цемента берется три ведра песка.
Что касается щебня, то в большинстве случаев оно идентично количеству песка. Если измерять все ведрами, то на одно ведро цемента М400 или М500 понадобится три ведра щебня и три ведра песка.
Водой нужно разбавлять осторожно, чтобы не сделать раствор слишком жидким. Здесь очень важно насколько сухой песок у нас в наличии, т.е. если он мокрый, то желательно его просушить перед смешиванием с остальными ингредиентами.
Состав раствора для стяжки пола, как замешать
Пропорции и расход цементного раствора для стяжки определяются на основании марки цемента, имеющегося в наличии. Минимально допустимая марка раствора для стяжки пола составляет М 150 (сухая смесь), но довольно часто используется марка М200.
Вообще, песчано-цементная или бетонная стяжка может использоваться как самостоятельное напольное покрытие в определенных помещениях. Как правило, это гаражи и прочие нежилые постройки. В большинстве же случаев, стяжка используется как основа для линолеума, паркета и прочих покрытий.
Цементный раствор для стяжки пола включает в себя три основных составляющих – песок, цемент и жидкость.
Бетонная стяжка дополняется еще и щебнем, но она практически не используется для жилых помещений, поэтому рассматривать ее мы не будем.
Пропорции цементно-песчаной смеси
Пропорции такого песчано-цементного раствора достаточно традиционны. Цемент и песок берутся в соотношение 1 к 3. Что касается воды, то ее должно быть вдвое больше количества цемента.
К примеру, если мы делаем из цемента раствор для стяжки марки М150, то на одну его часть приходится треть песка и 0,5 воды. Дабы сделать раствор М200 надо 0,4 части воды и 2,8 части песка при таком же количестве цемента.
Приготовление и соотношение составляющих цементно – известкового раствора для кладки облицовочного кирпича
Цементный раствор для кладки кирпича мало чем отличается от растворов, используемых в других строительных целях. Различаются только пропорции, некоторые добавки, но основные составляющие остаются прежними.
Как раствор может применяться цементная и известковая также смесь. Пропорции зависят от того, какая марка раствора нам требуется. К примеру, для изготовления раствора марки М100, нам понадобится цемент марки М300 и 3,4 части песка.
Если в наличии цемент М500, то для получения такого раствора нам понадобится 5,3 части песка. В принципе, здесь также действует формула расчета марки раствора, т.е. марка цемента, деленная на количество песка.
Пластификатор – можно ли добавлять известковое молоко или ПВА
Многие специалисты советуют добавлять к данным составляющим известковое молоко, что способствует увеличению пластичности смеси. Так, для получения раствора марки М25 нам понадобится по одной части известкового молока и цемента, а также четыре части песка.
Раствор цемента для кладки облицовочного кирпича включает в себя некоторые дополнения в виде пластификаторов. Они используются вместо извести, что положительно сказывается на результатах работы.
Так, добавление небольшого количества этих добавок позволяет предотвратить появление трещин, улучшает адгезию и т.д.
Пропорции примерно следующие: на одну часть цемента используется не более 0,3 части пластификаторов. В данной роли может выступать клей ПВА в цементном растворе. Кроме того, можно сделать пластификатор для цементного раствора своими руками.
Для этого нам потребуются следующие материалы: шампунь, мыло в жидком виде и разбавленный стиральный порошок. Пропорции могут быть различными. К примеру, на 50 кг мешок цемента используется порядка 200 мл жидкого мыла.
Более подробно о том, как приготовить раствор для кладки кирпича смотрите на видео:
Что добавлять и как приготовить своими руками смесь для штукатурки стен
Раствор для штукатурки представляет собой сочетание традиционных составляющих цементного раствора, а также определенных дополнений, улучшающих свойства смеси. Такими дополнительными материалами могут выступать глина или известь, в зависимости от производимых работ.
Цементный раствор для штукатурки стен может содержать самые различные пропорции.
На одну часть цемента может приходиться от одной до шести частей песка. Но оптимальным является соблюдение пропорции один к трем, с добавлением нужного количества воды.
Цементно-известковый раствор для оштукатуривания включает в себя более разнообразные варианты пропорций. Вот одни из наиболее распространенных: 2 части извести и 8 частей песка, или 2 части извести и 9 частей песка.
Данное количество материалов рассчитывается из соотношения на одну часть цемента. Многие интересуются – как приготовить цементно-известковый раствор для штукатурки? Наиболее распространенный способ заключается в предварительном смешивании песка и цемента.
Только потом добавляется известковое молоко, которое изготавливается путем смешивания воды и известкового теста.
Использование жидкого стекла
Жидкое стекло представляет собой смесь силиката натрия и воды.
В цементом растворе оно применяется для следующих целей:
Цементный раствор с жидким стеклом готовится с использованием следующих пропорций:
Как мы видим, пропорция жидкого стекла в цементом растворе напрямую зависит от сферы применения готовой смеси. Что касается пропорции воды, то она не должна превышать 25 процентов от количества жидкого стекла.
Пропорции цемента и песка в приготовлении цементных растворов являются одним из определяющих моментов. От соблюдения правильного соотношения будут зависеть характеристики готовой смеси, поэтому нужно знать подобные нюансы еще до этапа строительства.
Добыча нефти и газа
Изучаем тонкости нефтегазового дела ВМЕСТЕ!
Технология цементирования
На современном уровне она включает систему отработанных норм и правил выполнения цементировочных работ, а также типовые схемы организации процесса цементирования. В каждом конкретном случае технологию цементирования уточняют в зависимости от конструкции и состояния ствола скважины, протяженности цементируемого интервала, горно-геологических условий, уровня оснащенности техническими средствами и опыта проведения цементировочных работ в данном районе.
Применяемая технология должна обеспечить:
· цементирование предусмотренного интервала по всей его протяженности;
· полное замещение промывочной жидкости тампонажным раствором в пределах цементируемого интервала;
· предохранение тампонажного раствора от попадания в него промывочной жидкости;
· получение цементного камня с необходимыми механическими свойствами, с высокой стойкостью и низкой проницаемостью; обеспечение хорошего сцепления цементного камня с обсадной колонной и стенками скважины.
При разработке технологии цементирования для конкретных условий прежде всего подбирают такой способ который должен обеспечить подъем тампонажного раствора на заданную высоту, заполнение им всего предусмотренного интервала (а если есть необходимость, то и защиту некоторого интервала от проникновения тампонажного раствора), предохранение тампонажного раствора от попадания в него промывочной жидкости при движении по обсадной колонне.
Наиболее полное замещение промывочной жидкости происходит при турбулентном режиме (98%), худшие показатели (42%) дает струйный режим.
Для наиболее полного замещения промывочной жидкости рекомендуется ряд мероприятий:
· 
тщательное регулирование реологических свойств промывочной жидкости, заполняющей скважину перед цементированием, с целью снижения вязкости и статического напряжения сдвига до минимально допустимых значений;
· нагнетание тампонажного раствора в затрубное пространство со скоростями течения, обеспечивающими турбулентный режим;
· применение соответствующих буферных жидкостей на разделе промывочной жидкости и тампонажного раствора;
· расхаживание или вращение обсадной колонны при подаче тампонажного раствора в затрубное пространство;
· применение полного комплекса технологической оснастки обсадной колонны.
При разработке технологии подбирают тампонажный материал, рецептуру и свойства тампонажного раствора, определяют режим закачки и продавки тампонажного раствора, суммарную продолжительность цементировочных работ и промежуток времени, необходимый для формирования в затрубном пространстве цементного камня с достаточной прочностью, позволяющей возобновить работы в скважине.
Одноцикловое цементирование с двумя пробками
Способ одноциклового цементирования с двумя пробками (рис. 9.1.) был предложен в 1905 г. бакинским инженером А. А. Богушевским.
По этому способу после завершения подготовительных работ в колонну вводят нижнюю пробку с проходным каналом, временно перекрытым диафрагмой.
На верхний конец колонны навинчивают цементировочную головку и приступают к закачке тампонажного раствора, который тут же приготавливают в смесительной установке. Когда весь расчетный объем цементного раствора закачан в скважину, освобождают верхнюю пробку, которая до этого удерживалась в цементировочной головке шпильками. Начиная с этого момента в обсадную колонну подают продавочную жидкость, под давлением которой верхняя пробка гонит вниз столб цементного раствора. Вследствие своей более высокой плотности цементный раствор под собственным весом вытесняет промывочную жидкость, что отмечается по падению давления на цементировочной головке.
Двухступенчатое (двухцикловое) цементирование
Двухступенчатым цементированием называется раздельное последовательное цементирование двух интервалов в стволе скважины (нижнего и верхнего).
Этот способ по сравнению с предыдущим имеет ряд преимуществ. В частности он позволяет:
· снизить гидростатическое давление на пласт при высоких уровнях подъема цемента,
· существенно увеличить высоту подъема цементного раствора в затрубном пространстве без значительного роста давления нагнетания,
· уменьшить загрязнение цементного раствора от смешения его с промывочной жидкостью в затрубном пространстве,
· избежать воздействия высоких температур на свойства цементного раствора, используемого в верхнем интервале, что, в свою очередь, позволяет более правильно подбирать цементный раствор по условиям цементируемого интервала.
Для осуществления двухступенчатого цементирования в обсадной, колонне на уровне, соответствующем низу верхнего интервала, устанавливают специальную заливочную муфту (рис. 9.2.). Подготовку скважины к цементированию ведут тем же путем, что был описан выше. После промывки скважины и установки на колонну цементировочной головки приступают к закачке первой порции цементного раствора, соответствующей цементируемому объему первой ступени. Закачав нужный объем цементного раствора, в колонну вводят верхнюю пробку первой ступени, которая беспрепятственно проходит через заливочную муфту (рис. 9.2, а). Продавочной жидкостью вытесняют раствор в затрубное пространство.
После закачки объема продавочной жидкости, равного внутреннему объему обсадной колонны в интервале между заливочной муфтой и упорным кольцом, освобождают находящуюся в цементировочной головке нижнюю пробку второй ступени. Достигнув заливочной муфты, пробка садится во втулку и под давлением смещает ее вниз, открывая сквозные отверстия в муфте (рис. 9.8, б). Сигналом открытия отверстий является резкое падение давления нагнетания.
Этот способ позволяет повысить качество цементирования нижнего интервала за счет регулирования гидродинамического давления в затрубном пространстве.
Третью пробку (верхняя пробка второй ступени) вводят в колонну после подачи всего расчетного объема раствора для цементирования второй ступени. За третьей пробкой в скважину нагнетают продавочную жидкость. Эта пробка задерживается в заливочной муфте и под давлением смещает вниз втулку, которая перекрывает отверстия. Резкое повышение давления сигнализирует о завершении цементирования. После этого скважину оставляют в покое для формирования цементного камня.
 |
Манжетный способ цементирования
Манжетный способ цементирования применяют в тех случаях, когда необходимо предупредить загрязнение цементным раствором продуктивных горизонтов с низким пластовым давлением или избежать попадания цементного раствора в зону расположения фильтра. Против нижней отметки интервала цементирования в обсадной колонне устанавливают муфту с проходными отверстиями для пропуска раствора в затрубное пространство и металлической или брезентовой манжетой снаружи (рис. 9.3).
Цементирование потайных колонн и секций
Спуск обсадной колонны секциями, а также потайной колонны осуществляют на колонне бурильных труб, с которой они соединены переводником с левой резьбой. Для цементирования секций и потайных колонн используют способ одно-циклового цементирования с одной разделительной пробкой. Она состоит из двух частей: проходной пробки, имеющей наружный диаметр, соответствующий внутреннему диаметру цементируемых труб (она закрепляется шпильками на разъединителе нижнего конца бурильной колонны), и упругой пробки малого диаметра, которая свободно может проходить по колонне бурильных труб.
Упругую пробку вводят в бурильную колонну вслед за тампонажным раствором, под давлением продавочной жидкости она опускается до проходной пробки и задерживается в ней. Под воздействием возрастающего давления шпильки, удерживающие проходную пробку на бурильной колонне, срезаются, и обе пробки как одно целое перемещаются вниз до упорного кольца. Сигналом полного продавливания раствора в затрубное пространство служит повышение давления нагнетания. Для промывки колонны бурильных труб от оставшегося в них цементного раствора в нижнем переводнике с помощью шара, сбрасываемого в колонну, открывают проточные отверстия. Потоком промывочной жидкости остатки цементного раствора вымываются из колонны.
 |
Способ обратного цементирования
Под обратным цементированием понимается такой способ, когда цементный раствор с поверхности закачивают прямо в затрубное пространство, а находящийся там буровой раствор через башмак, поступает в обсадную колонну и по ней выходит на поверхность.
Способ обратного цементирования уже давно привлекает внимание специалистов, однако широкого промышленного применения пока не получил в силу ряда технических трудностей, и в первую очередь сложности контроля момента достижения цементным раствором низа обсадной колонны и надежного обеспечения высокого качества цементирования в этой наиболее ответственной части.
Установка цементных мостов
Цементный мост представляет собой цементный стакан в стволе высотой в несколько десятков метров, достаточной для создания надежной и непроницаемой изоляции.
ОСОБЕННОСТИ КРЕПЛЕНИЯ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СКВАЖИН
1. Прорыв газа или воды на любом участке горизонтального ствола скважины в интервале продуктивного пласта может привести к потере скважины в целом.
2. Возникают труднопреодолимые проблемы при необходимости стимулирования скважины путем кислотной обработки или гидроразрыва продуктивного пласта.
3. Невозможным становится точное регулирование добычи или нагнетания жидкости в интервалах пласта, имеющих различную проницаемость.
По этой причине, хотя цементирование и перфорация более дороги и могут загрязнить пласт и ограничить темп добычи (или нагнетания) в некоторых породах, преимущества его в борьбе с указанными выше проблемами перевешивают эти недостатки.
Оказалось, что обратные клапаны с неподпружиненным шаровым затвором перестали надежно закрываться, а в случае, когда шаровой затвор подпружинен, шары размываются при промежуточных промывках и не перекрывают затвор.
Поэтому в зарубежной практике пошли путем усложнения конструкции клапанов.
У нас обратные дроссельные клапаны остались с шаровыми затворами, но дроссели, расположенные ниже шаровых затворов, были усовершенствованы и обеспечивали заполнение спускаемой обсадной колонны жидкостью из скважины на 95 % ее длины, не допуская при этом сифона — перелива жидкости из колонны на устье скважины.
Испытания в промысловых условиях показали, что в сравнении с клапанами типа ЦКОДМ этот клапан надежно работает в наклонном и горизонтальном положениях.
При этом шар не имеет заметного износа при циркуляции через клапан абразивного бурового раствора в течение 30 ч при расходе до 60 л/с.
Идеальным центратором является жесткий спиральный центратор, наружный диаметр которого меньше диаметра ребер стабилизатора, применявшего при бурении скважин.
При цементировании обычных вертикальных или наклонных скважин рекомендовано применение нижних разделительных пробок для предупреждения образования смеси тампонажного раствора с буферной жидкостью при движении их внутри колонны. При этом устраняется также опасность загрязнения наиболее ответственной последней порции тампонажного раствора буровым, прилипшим к внутренней поверхности обсадной колонны в виде пленки, снимаемой со стенки манжетами продавочной пробки. По этой причине предусматривают оставлять в колонне цементный стакан до 20 м между башмаком колонны и кольцом «стоп». При цементировании горизонтальных скважин комплектное применение продавочных и нижних пробок становится обязательным, так как наличие цементного стакана внутри колонны в пределах продуктивного пласта вообще недопустимо по экономическим соображениям.
ТАМПОНАЖНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ СКВАЖИН
Тампонажные материалы. Это такие материалы, которые при затворении водой образуют суспензии, способные затем превратиться в твердый непроницаемый камень.
В зависимости от вида вяжущего материала Тампонажные материалы делятся на: 1) тампонажный цемент на основе портландцемента; 2) тампонажный цемент на основе доменных шлаков; 3) тампонажный цемент на основе известково-песчаных смесей; 4) прочие тампонажные цементы (белиловые и др.).
К цементным растворам предъявляют следующие основные требования:
· подвижность раствора должна быть такой, чтобы его можно было закачивать в скважину насосами, и она должна сохраняться от момента приготовления раствора (затворения) до окончания процесса продавливания;
· структурообразование раствора, т. е. загустевание и схватывание после продавливания его за обсадную колонну, должно проходить быстро;
· цементный раствор на стадиях загустевания и схватывания и сформировавшийся камень должны быть непроницаемы для воды, нефти и газа;
· цементный камень, образующийся из цементного раствора, должен быть коррозионно- и температуроустойчивым, а его контакты с колонной и стенками скважины не должны нарушаться под действием нагрузок и перепадов давления, возникающих в обсадной колонне при различных технологических операциях.
В зависимости от добавок тампонажные цементы и их растворы подразделяют на песчаные, волокнистые, гельцементные, пуццолановые, сульфатостойкие, расширяющиеся, облегченные с низким показателем фильтрации, водоэмульсионные, нефте-цементные и др.
В настоящее время номенклатура тампонажных цементов на основе портландцемента и шлака содержит:
5) низкогигроскопические тампонажные цементы, предназначенные для длительного хранения.
Регулируют свойства цементных растворов изменением водоцементного отношения (В:Ц), а также добавлением различных химических реагентов, ускоряющих или замедляющих сроки схватывания и твердения, снижающих вязкость и показатель фильтрации.
К ускорителям относятся хлористые кальций, калий и натрий; жидкое стекло (силикаты натрия и калия); кальцинированная сода; хлористый алюминий. Эти реагенты обеспечивают схватывание цементного раствора при отрицательных температурах и ускоряют схватывание при низких температурах (до 40 °С).
Замедляют схватывание цементного раствора также химические реагенты, такие как гидролизованный полиакрилонитрил, карбоксиметилцеллюлоза, полиакриламид, сульфит-спиртовая барда, конденсированная сульфит-спиртовая барда, нитролигнин. Перечисленные реагенты оказывают комбинированное действие. Все они понижают фильтрацию и одновременно могут увеличивать или уменьшать подвижность цементного раствора.
Для приготовления цементного раствора химические реагенты растворяют предварительно в жидкости затворения (вода). Утяжеляющие, облегчающие и повышающие температуростойкость добавки смешивают с вяжущим веществом в процессе производства (специальные цементы) или перед применением в условиях бурового предприятия (сухие цементные смеси).
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ СКВАЖИН
К оборудованию, необходимому для цементирования скважин, относятся: цементировочные агрегаты, цементно-смесительные машины, цементировочная головка, заливочные пробки и другое мелкое оборудование (краны высокого давления, устройства для распределения раствора, гибкие металлические шланги и т. п.).
Цементировочные агрегаты. При помощи цементировочного агрегата производят затворение цемента (если не используется цементно-смесительная машина), закачивают цементный раствор в скважину, продавливают цементный раствор в затрубное пространство. Кроме того, цементировочные агрегаты используются и для других работ (установка цементных мостов, нефтяных ванн, испытание колонн на герметичность и др.).
С учетом характера работ цементировочные агрегаты изготовляют передвижными с монтажом всего необходимого оборудования на грузовой автомашине. На открытой платформе автомашины смонтированы: поршневой насос высокого давления для прокачки цементного раствора; замерные баки, при помощи которых определяют количество жидкости, закачиваемой в колонну для продавки цементного раствора; двигатель для привода насоса.
Для централизованной обвязки цементировочных агрегатов с устьем скважины применяют блок манифольдов. Он состоит из коллектора высокого давления для соединения ЦА с устьем скважины и коллектора низкого давления для распределения воды и продавочной жидкости, подаваемой к ЦА. Блок манифольдов, как правило, оборудован грузоподъемным устройством.
Цементно-смесительные машины. Цементирование осуществляется при помощи цементно-смесительных машин. Применяются различные типы цементно-смесительных машин: СМ-10, 2СМН-20, СПМ-20 др. В данном случае цифры 10, 20 и т. п. обозначают количество цемента (в т), которое возможно поместить, в бункер смесительной машины.
Цементировочные головки предназначены для промывки скважины и проведения цементирования. Спущенная обсадная колонна оборудуется специальной цементировочной головкой, к которой присоединяются нагнетательные трубопроводы (манифольды) от цементировочных агрегатов.
В настоящее время применяются цементировочные головки ЦГЗ, ГЦК, ГЦ5-150, СНПУ, 2ГУЦ-400 и др. Так как в конструктивном отношении все перечисленные головки имеют сходство, то рассмотрим в качестве примера одну из них. На рис. 160 показана головка устьевая цементировочная 2ГУЦ-400, предназначенная для обвязки устья при цементировании скважин и рассчитанная на максимальное давление 40 МПа.
При двухступенчатом цементировании используются специальные цементировочные пробки.
ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЕ РАБОТЫ И ПРОВЕРКА РЕЗУЛЬТАТОВ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ
Продолжительность твердения различных цементирующих смесей (бентонитовых, шлаковых и др.) устанавливается в зависимости от данных предварительного их испытания с учетом температуры в стволе скважины.
По истечении срока схватывания и твердения цементного раствора в скважину спускают электротермометр для определения фактической высоты подъема цементного раствора в затрубном пространстве. Верхнюю границу цемента определяют по резкому изменению температурной кривой.
Применение метода гамма-гамма-каротажа (ГГК) основано на измерении разности плотностей цементного камня и глинистого раствора. Сущность метода ГГК заключается в измерении рассеянного гамма-излучения от источника, помещенного на некотором расстоянии от индикаторов.
В последние годы широко используется акустический метод контроля качества цементирования скважин. Он основан на том, что часть обсадной колонны, не закрепленная цементным камнем, при испытании акустическим зондом характеризуется колебаниями значительно больших амплитуд по сравнению с высококачественно зацементированной колонной.
После определения высоты подъема цементного раствора и качества цементирования скважины приступают к обвязке устья скважины.
Благодаря конструктивным особенностям обвязок можно:
а) подвешивать промежуточные и эксплуатационные колонны на клиньях;
б) спрессовывать отдельные элементы обвязки в буровой;
в) контролировать давление в межтрубных пространствах.
После обвязки устья скважины в обсадную колонну спускают желонку или пикообразное долото на бурильных трубах для установления местонахождения цементного раствора внутри обсадных труб. После уточнения местонахождения цементного раствора внутри обсадной колонны в случае необходимости приступают к разбуриванию заливочных пробок, остатков затвердевшего цементного раствора и деталей низа обсадной колонны.
Разбуривание должно вестись пикообразным неармированным долотом диаметром на 7 мм меньше внутреннего диаметра обсадной колонны, считая по самой толстостенной трубе. Обратный клапан может разбуриваться торцовым цилиндрическим фрезером, обеспечивающим сохранность колонны от повреждения.
Если предполагается разбурить только заливочные пробки, упорное кольцо «стоп» и цементный стакан до обратного клапана, то можно не оборудовать устье скважины противовыбросовой арматурой. Если же будет разбурен и обратный клапан, вскрыт фильтр или башмак зацементированной колонны, то устье необходимо оборудовать соответствующим образом.
Перед опрессовкой жидкость в колонне заменяют водой. При проверке герметичности давление опрессовки должно на 20 % превышать максимальное устьевое давление, которое может возникнуть при эксплуатации данной колонны.
Колонна считается герметичной, если не наблюдается перелива воды или выделения газа, а также если за 30 мин испытания давление снижается не более чем на 0,5 МПа при опрессовке давлением более 7 МПа и не более чем на 0,3 МПа при опрессовке давлением менее 7 МПа. Отсчет времени начинают спустя 5 мин после создания давления.
В разведочных скважинах герметичность колонны проверяют снижением уровня жидкости, если плотность бурового раствора была менее 1400 кг/м3, или заменой более тяжелого бурового раствора на воду. Колонна считается выдержавшей испытание, если уровень жидкости в течение 8 ч поднимается не более чем на 1 м в 146- и 168-мм колоннах и на 0,5 м в 194- и 219-мм колоннах и больше (не считая первоначального повышения уровня за счет стока жидкости со стенок колонны).
Для испытания обсадных колонн опрессовкой обычно пользуются цементировочным агрегатом. Для испытания обсадных колонн на герметичность путем понижения уровня пользуются компрессором или желонкой, опускаемой в скважину на канате.