Меню

Укажите оборудование применяемое для изоляции затрубного пространства



Устройство для герметизации затрубного пространства скважины

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

«»968329 (61) Дополнительное к ввт. свид-ву (22) Заявлено 13. 03. 81 (21) 3259699/22-03 (51) М. Кт.

Е 21 В 33/12 с присоединением заявки ¹Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) ПриоритетОпубликовано 23.10.82- Бюллетень ¹ 39

l53> УДК 622. 245. 4 (088. 8) Дата опубликования описания 23. 10. 82 (71) Заявитель

Полтавское отделение Украинского научно-исследовательского геологоразведочного института (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕРМЕТИЗАЦИИ ЗАТРУБНОГО

Изобретение относится к оборудованию, применяемому при бурении скважин, в частности к пакерующим устройствам, предназначенным для герметизации затрубного пространства между коленнОй эаливочных труб и стенками скважины, и может быть применено при ликвидации зон поглощения промывочного раствора тампонажными смесями.

Известно устройство для герметизации затрубного пространства скважины, включающее корпус, обойму, подвижную втулку с седлом, клапан и уплотнительный элемент (1).

Устройство не дает возможности

15 изоляции зоны поглощения тампонажным раствором, закачиваемым между пробками в интервал скважины.

Известно также устройство для герметизации затрубного пространства .скважинЫ, содержащее корпус с окнами и переводником в нижней части, упорную гайку, самоуплотняющуюся манжету, подвижную втулку с седлом, обойму, связанную с подвижной втулкой 25 пропущенными через окна корпуса кольцами (2) .

Однако это устройство изолирует интервал скважины только у ее забоя и не обеспечивает разобщение ствола скважины при закачке тампонирующего раствора в зону поглощения любого участка ствола скважины.

Целью изобретения является повышение надежности работы при изоляции зоны поглощения тампонажным раствором, закачиваемым между разделительными пробками.

Поставленная цель достигается тем, что нижний конец втулки выполнен с прорезями, упорными выступами под сбРасываемую пробку и конусной расточкой на внутренней поверхности у торца, а внутри переводника установлен кольцевой упор с наружной конусной поверхностью под расточку втулки.

На чертеже показано устройство для герметизации затрубного пространства скважины.

Устройство состоит из корпуса 1, упорной гайки .2, самоуплотняющейся манжеты 3, подвижной обоймы 4, взаимодействующей с помощью пальцев 5 через окна 6 корпуса с подвижной втулкой 7. Втулка 7 закреплена в корпусе срезными штифтами 8. Во втулке выполнено конусное седло 9 под запорный элемент (не показан).

В нижней части втулки. имеются аксиальные прорези 10 и внутренняя ко968329 нусная расточка 11. Корпус соединен с переводником 12, являющимся одновременно центратором, внутри которого имеется кольцевой упор 13 с наружной конусной поверхностью. Для герметизации окон 6 предусмотрены уплотнитель- 5 ные кольца 14. Устройство присоединяется к заливочным трубам резьбовыми соединениями.

Работа устройства заключается в следующем. 10

Устройство в компоновке колонны эаливочных труб спускается в скважину на требуемую глубину, после чего . в зону поглощения между двумя раэделительньвщ пробками через заливочные трубы закачивается тампонажный раствор, Разделительные пробки сконструированы таким образом, что нижняя пробка безпрепятственно проходит через устройство, а верхняя своим упорным элементом садится в седло 9 втулки 7, перекрывая проходной канал. В результате усилия за счет роста давления промывочной жидкости над пробкой.срезаются штифты 8, и втулка перемещается вниз. При этом обойма 4 также смещается вниз, освобождая манжету .3, которая принимает рабочее положение, прилегая к стенкам скважи ны и герметизируя эатрубное простран- 30 ство. Поскольку в транспортном поло.жении при спуске устройства в скважину манжета не контактирует со стенками скважины, износа и повреждения манжеты не происходит. В результате 35 повышается надежность герметизации затрубного пространства при работе устройства.

Под воздействием усилия от давления жидкости над верхней пробкой втулки продолжает перемещаться вниз и своей конусной расточкой 11 надвигается на упор 13. При этом пружинящие лепестки втулки отгибаются в стороны, увеличивая проходное сечение седла втулки, чем обеспечивается 4> дальнейшее беспрепятственное движение пробки к нижнему концу заливочных труб. Поскольку при этом затрубное пространство загерметизировано, продавливание тампонажного раствора 50 осуществляется только в зону поглощения, чем исключается его поступление выше нижнего конца заливочных труб и возможность их прихвата.

При установке в нижней части за- у ливочных труб срезных стоп-колец в моменты посадок на них разделительных пробок может быть получена по скачкам деления информация о начале и конце выхода тампонажного раствора из заливочных труб. Такая информация позволяет осуществлять продавливание тампонажного раствора в зону поглощения с одновременным подъемом заливочных труб от подошвы до кровли зоны поглощения и выше при одновременной герметизации затрубного пространства при согласовании скорости подъема с объемом тампонажного раствора, производительностью продавки и мощностью зоны поглощения.

Таким образом, при Применении предлагаемого устройства повышается результативность работ по ликвидации поглощений, сокращается расход тампонажных материалов и уменьшается вероятность прихвата заливочных труб.

Поскольку в транспортном положении при спуске устройства в скважину манжета не контактирует со стенками обсадной колонны, износ и повреждение манжеты не происходит. В результате повышается надежность герметизации эатрубного пространства при работе предлагаемого устройства.

Устройство для гермитизации затрубного пространства скважины, содержащее корпус с окнами и переводником в нижней части, упорную гайку, самоуплотняющуюся манжету, подвижную втулку с седлом, обойму, связанную с подвижной втулкой пропущенными через окна корпуса пальцами, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности в работе при изоляции эоны поглощения тампонажным раствором, эакачиваемым между разделительными пробками, нижний конец втулки выполнен с прорезями, упорными выступами под сбрасываемую пробку и конусной расточкой на внутренней поверхности у торца, а внутри переводника установлен кольцевой упор с наружной конусной поверхностью под расточку втулки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 543738, кл. Е 21 В 33/12, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

М 199056, кл. Е 21 В 33/12, 1965 (прототип) .

Составитель И. Кепке

Редактор В; Данко Техред М.Коштура Корректор У.. Пономаренко

Заказ 8069/53 Тираж 623 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Источник

Добыча нефти и газа

Изучаем тонкости нефтегазового дела ВМЕСТЕ!

logo

Оборудование и материалы применяемые при ремонтно-изоляционных работах

Рейтинг: / 0

Необходимым оборудованием для всех видов текущего и капитального ремонта скважин являются грузоподъемное сооружение — вышка, которая устанавливается стационарно или входит в комплект агрегата капитального ремонта скважин и монтируется над устьем скважины, только при его ремонте. На промыслах наибольшее применение находят АзИНМАШ- 37А ; АзИМАШ-37А1, УПТ1-32, УПТ-50, А-50.

1. Агрегат А-504 предназначен для спуско — подъемных операций (СПО) с насосно-компрессорными и бурильными трубами и укладки их на мостки. Этот агрегат- самоходная установка смонтированная на шасси автомобиля КрАЗ-257.Имеет следующие основные узлы : однобарабанную лебедку с трансмиссией привода, вышку с талевой системой, ротор с гидравлическим приводом, промежуточный вал бурового ротора, систему управления и насосный блок. Имеет также ограничитель подъема крюкоблока, канатоукладчик, контрольно-измерительные приборы для контроля за работой двигателя, элементов гидросистемы и пневмосистемы.

Привод навесного оборудования агрегата и насосного блока осуществляется от тягового двигателя автомобиля через коробку скоростей, включенную напрямую и раздаточную коробку.

2. Цементировочные агрегаты (ЦА)- предназначены для приготовления, закачивания и продавливания тампонажных и других растворов в скважину, обработку призабойной зоны, опресовку труб и оборудования.

Основные узлы ЦА- это насос высокого давления для закачки растворов и жидкостей в скважину, водяной насос с отдельным приводом для подачи жидкости в смесительное устройство при приготовлении тампонажного раствора, манифольд с запорной арматурой, разборный металлический трубопровод, мерные емкости, бачок для цементного раствора.

Наибольшее применение находят: ЦА-320М, ЦА-320А,

3. Установки смесительные предназначены для транспортирования сухих порожнообразных материалов (цемента, тампонажных смесей, песка и др.) , для регулируемой подачи этих материалов и приготовления тампонажных растворов и других песчано-жидкостных смесей при цементировании скважин и гидравлическом разрыве пласта.

Смесительная установка СМ-4М состоит из бункера, винтового конвейера, привода винтового конвейера, гидросмесительного устройства струйного типа со сменными штуцерами и контрольно -измерительных приборов.

4.Автоцистерны- предназначены для транспортирования технической воды или других жидкостей (растворов).

Для цементирования с заливочными трубами применяют цемен­тировочную арматуру типа АЦ1-150, АЦ2-160 конструкции Азинмаша, цементировочную головку грозненского типа или нижнюю часть фонтанной арматуры. Это же оборудование используют при химическом тампонаже скважин, гидравлическом разрыве пласта, кислотной обработке призабойных зон, при определении места де­фекта в эксплуатационной колонне пакером и других работах. Це­ментировочная арматура герметизирует кольцевое пространство между колонной заливочных труб и эксплуатационной колонной. Это позволяет выполнять прямую и обратную промывку, а также продавку жидкости в фильтр скважины через заливочные трубы или кольцевое пространство.

6. Заливочные трубы

При цементировании в качестве заливочных труб применяют насосно-компрессорные трубы диаметром от 60 мм и выше, буриль­ные трубы с высаженными наружу концами диаметром от 60 мм и выше и бурильные трубы с высаженными внутрь концами диа­метром от 89 мм и выше. В 114-мм эксплуатационной колонне в виде исключения применяют 48 мм заливочные трубы Приме­нение в качестве заливочных груб 73-мм бурильных труб с выса­женными внутрь концами связано с риском забить трубы цемент­ным раствором.

Читайте также:  Навесное оборудование щетка окоф

При изоляционных работах применяют цементировочные пакеры, которые устанавливают на нижнем конце колонны заливоч­ных труб Назначение пакера—изолировать участок эксплуата­ционной колонны ниже башмака заливочных труб от кольцевого пространства между этими трубами и колонной.

По характеру изоляции кольцевого (затрубного) пространства цементировочные пакеры делятся на две группы. К первой группе относятся извлекаемые пакеры (поднимаемые из скважины вместе с колонной заливочных труб). Вторую группу составляют не извлекаемые пакеры. По окончании цементирования они отделяются от колонны заливочных труб и остаются в скважине. При необходи­мости пакеры второй группы могут быть удалены из скважины пу­тем фрезерования.

Для установки цементных пробок и изоляци­онных работ в скважинах с малой поглотитель­ной способностью без заливочных труб приме­няют цементировочные желонки

Материалы:

Изоляционный ( тампонажный) материал представляет собой основу для получения изолирующего материала, закупоривающего пористую среду, трещины и др.

Изоляционные реагенты при проведении РИР используют в виде рабочих растворов, представляющих собой смеси изоляционных реагентов с растворителями, замедлителями,

стабилизаторами, катализаторами, наполнителями и другими, которые в определенных условиях в результате физико-химических превращений образуют изолирующий (тампонирующий) материал.

Тампонажные цементы- представляют собой смесь неорганических порошкообразных вяжущих веществ, образующих при смешении с водой пластическую массу, застывающую в твердый камневидный материал.

В зависимости от температуры в скважинах, для которых предназначены цементы, их подразделяют на три класса:

nцементы для “холодных” скважин с температурой до 40 С (ХЦ). Температура испытания 22 +- 2 С

n цементы для горячих скважин с температурой до 75 С (ТЦ). Температура испытания 75 +- 3 С

n цементы глубоких высокотемпературных скважин с температурой выше 75 С (ВЦ). Цементы этого класса делятся на группы:

ВЦА — с температурой испытания 100+- 3 С

ВЦБ — 125 +- 3 С , ВЦВ — 150 +- 3 С , ВЦГ -200 +- 3 С

Наибольшее распространение при проведении РИР находит тампонажный портландцемент для “холодных” и “горячих” скважин, выпускаемый в соответствие с ГОСТ 1581-78. Тампонажный цемент выпускается нескольких марок: 300, 400,500, 600. Плотность портландцемента 3120-3150 кг/м3, насыпной массы в рыхлом состоянии — 900-1100 кг/м3, в уплотненном 1400-1700 кг/м3.

В зависимости от жидкости затворения растворы на основе тампонажных цементов делятся на водные, водоэмульсионные (водонефтяные) и нефтецементные (дизельное топливо, керосин, безводные нефти и другие), а по времени начала схватывания быстросхватывающиеся со сроком схватывания менее 40 минут, ускоренно схватывающиеся (от 40 мин. До 1 час.20 мин.), нормально схватывающиеся ( от 1ч. 20 мин. До 2 часов) и медленносхватывающиеся (более 2 часов).

По плотности тампонажные растворы делятся : на легкие с плотностью до 1300 кг/м3, облегченные 1300-1750 кг/м3, нормальные 1750-1950 кг/м3, утяжеленные 1950-2200 кг/м3, тяжелые -выше 2200 кг/м3.

Для увеличения сроков схватывания цементных растворов применяют реагенты- замедлители; сульфитно-спиртовую барду (ССБ), карбоксиметилцеллюлозу (КМЦ) различных марок, винно-каменную кислоту (ВКК) и другие.

В качестве реагентов-ускорителей сроков схватывания цементных растворов применяют хлориды натрия и кальцит, каустик, хлористый алюминий и другие.

Синтетические смолы на основе сланцевых фенолов.

Использование смол в качестве изоляционного реагента основано на их полимеризации (отверждение) при взаимодействии с отвердителем и оборудованием прочного полимера из всего объема смеси. Систематические смолы выпускают ТСД-9 и ТС-10. В качестве отвердителя смолы ТСД-9 используют формалик, смолы ТС-10- употронин или смесь употронина с формалином.

Алкилрезорциновая элоксифенольная смола (АЭФС).

Применение АЭФС в качестве изоляционного реагента основано на ее полимеризации при смешивание с отвердителями с образованием прочного полимера. В качестве отвердителя АЭФС применяют полиэтиленполиамин (ПЭПА) марки Б, выпускаемый в соответствии с ТУ 6-02-594-70. На основе растворов АЭФС можно приготовить смеси с наполнителями: тампонажным цементом, кварцевым песком, древесными опилками, пордным волокном и др. Применяя цемент на основе АЭФС, можно приготовить смеси плотностью 1050-1700 кг/м3. Время отверждения растворов АЭФС и смесей на их основе зависит от температуры и регулируется содержанием отвердителя.

Гидролизованный полиакрилонитрил (Гипан) — это высокомолекулярное соединение, производное полиакриловой кислоты. Использование гипана в качестве изоляционного реагента в чистом виде основанона его свойстве ноагулировать при контакте с электролитами, содержащими ионы поливалентных металлов (Са, Мд, Аl. Feи др.) с образованием осадка в виде сгустков и нитей полимера.

Гипано- формалиновые смеси.

Гипано — формалиновые смеси (ГФС) представляют собой однородную жидкость, приготавливаемую непосредственно перед закачиванием в скважину из гипана, формалина и соляной кислоты. Применение ГФС в качестве изоляционного реагента основано на сшивке молекул гипана формальдегидом в присутствии соляной кислоты (инициатора) с образованием студня (геля). В зависимости от соотношения исходных продуктов можно приготовить смеси с различным временем их превращения в гель и различными физико — механическими характеристиками: прочностью на сдвиг или пределом текучести и т.д.

Полиакриламид (ПАА) — это синтетическое высокомолекулярное вещество, обладающее ограниченной растворимостью в воде. В водных растворах молекула ПАА имеет повышенную склонность к ассоциации, растворы ПАА обладают высокой вязкостью и проявляют характерные неводопластичные свойства. Использование ПАА в качестве изоляционного реагента основано на высокой адсобции его молекул на поверхности породы, косегуляции ПАА при взаимодействие с растворами поливалентных металлов с образованием большого объема хлопьевидного осадка и высокой флокулирующей способности молекул ПАА. В качестве изоляционного реагента водные растворы ПАА используют как самостоятельно, так и в смеси с растворами каустической соды и жидкого стекла.

Реагент АКОР представляет собой смесь этиловых эфиров ортокремневой кислоты с кристаллогидратом хлорного железа

Источник

МУН: Технические средства для проведения ремонтно-изоляционных работ

Ремонтно-изоляционные работы (РИР) — одно из основных средств по увеличению степени извлечения нефти из пласта.

Как повысить качество изоляционных работ? О своем опыте в решении этого вопроса рассказывает специалист компании Югсон-Сервис.

РИР скважин проводят в случаях, когда необходимо:

— обеспечить изоляцию продуктивных объектов от вод,

— создать цементный стакан на забое скважины или цементный мост в колонне,

— перекрыть фильтр при переводе скважины на выше — или нижезалегающий горизонт,

— создать цементный пояс в призабойной зоне скважины для надежной изоляции,

— перекрыть дефекты в эксплуатационной колонне,

— изолировать продуктивные горизонты друг от друга в интервале спуска эксплуатационной колонны или хвостовика при зарезке и бурении второго ствола,

— закрепить призабойную зону скважины с целью уменьшения пробкообразования.

Основное требование к технологии — обеспечение закачки рабочих растворов изоляционного агента в скважину и продавливание в изолируемый интервал. Это достигается за счет исключения из технологии условий и операций, способствующих разбавлению рабочих растворов, а так же в результате заполнения скважины однородной по плотности жидкости; применение рабочих растворов плотностью большей, чем плотность жидкости, заполняющей скважину; использования разбуриваемых пакеров.

Значительный объем при капитальном ремонте скважин занимают ремонтно-изоляционные работы (РИР), связанные с восстановлением целостности и герметичности обсадных колонн, целостности цементного кольца, ограничения притока вод и межколонных перетоков, а также отсечения интервалов обсадных колонн с помощью цементных мостов для перехода на эксплуатацию выше лежащих горизонтов, для забурки боковых стволов, для проведения ГРП.

Часты случаи, когда, установив цементный мост напротив изолируемого интервала, обнаруживают его не на расчетной глубине. Это наблюдается в скважинах с высокой приёмистостью и посаженным пластовым давлением. В скважинах с высоким пластовым давлением и большим газовым фактором цементный мост во время ОЗЦ прошивается и операцию приходится проводить несколько раз до получения положительного результата.

Для решения проблемы повышения качества ремонтно-изоляционных работ, сокращения сроков ремонтов, а также снижения затрат на их проведение на нефтепромыслах Западной Сибири и не только, было внедрено оборудование компании Югсон-Сервис — разбуриваемые мостовые пробки серии ПМ, ПМЗ.

Мостовые пробки выпускаются в нескольких исполнениях.

Рассмотрим 2 определённых типа:

— ПМ (пробка мостовая) — для перекрытия интервала изоляции э/к,

— ПМЗ (пробка мостовая заливочная) — для проведения заливки в подпакерной зоне. Выпускаются в исполнениях с перепадом давления 35 МПа и 100 МПа.

Технология установки пробок мостовых заключается в спуске компоновки, состоящей из пробки мостовой ПМ или ПМЗ, гидравлической установочной компоновки ГУК. При необходимости проводится привязка партией геофизиков. Путем создания давления в НКТ гидравлический узел воздействует на пробку мостовую, тем самым пробка мостовая деформируется и уплотняется в межтрубном пространстве. При достижении заданного давления 17-18 МПа гидравлический узел разъединяется от пробки. В случае установки пробки мостовой ПМ производится опрессовка и подъем гидравлического узла. При установке пробки мостовой заливочной производится проверка приемистости и закачка тампонажных материалов в подпакерную зону непосредственно через ГУК. После извлечения гидравлического узла из пробки ПМЗ срабатывает обратный клапан, тампонажный материал остается в подпакерной зоне под давлением. ГУК извлекается. Гидравлический способ посадки позволяет гарантированно безотказно производить установку пробок мостовых в наклонно-направленных и горизонтальных скважинах.

Пробка мостовая ПМ (рис. 1) используются для:

— отключения нижележащего пласта без установки цементного моста, при подготовке скважины к РИР или ГРП,

— отключения интервалов обсадной колонны на разведочных скважинах при переходе на вышележащий пласт,

— также могут применяться в качестве опоры для клина отклонителя при зарезке боковых стволов.

Читайте также:  Гидравлический разрыв пласта и оборудование для его проведения

Рис 1 Схема применения ПМ и ПМЗ.

Применение мостовых пробок ПМ в отличие от обычных цементных мостов за счет отсутствия дополнительных СПО и отсутствия ОЗЦ — 24 часа позволяют в разы сократить продолжительность и стоимость ремонта. Использование пробок мостовых позволяет устанавливать их с очень высокой точностью, в отличие от цементного моста который в нередких случаях приходится дополнительно подбуривать, неся затраты на дополнительные СПО. При отсечении продуктивного пласта не происходит его загрязнение, что особенно важно при работе с пластами с низкими фильтрационными свойствами.

Пробки мостовые заливочные ПМЗ рекомендуется применять для изоляции продуктивного пласта, ликвидации негерметичности колонны или заколонного перетока.

Благодаря наличию обратного клапана в конструкции пакера ПМЗ спуско-подъемные операции можно производить сразу после цементировочных работ, что в свою очередь сокращает время ремонта и ускоряет ее ввод в эксплуатацию.

Пробки мостовые изготавливаются из легко разбуриваемых материалов, защищены от эффекта подшипника при бурении, благодаря чему среднее время разбуривания на сегодняшний день составляет 2 — 4 часа. На гистограмме (рис. 2) представлен сравнительный анализ изоляционных работ с применением материалов и пробок мостовых.

Применение мостовых пробок заливочных позволяет повысить качество изоляционных работ. За счет качественного ремонта увеличится продолжительность межремонтного периода.

Рис. 2 Гистограмма применения ПМ и ПМЗ.

Repair and insulation works (RIRs) — work to block the pathways of water in the production zone of the well and disconnect the individual layers and water-bearing intervals. This work is one of the main means to increase the degree of extraction of oil from the reservoir. How to improve the quality of insulation work? About his experience in dealing with this question says the expert of the company OOO «Yugson-Service».

Источник

Цементирование скважин: способы + технология проведения работ

Некоторые конструкции скважин и условия бурения требуют цементации скважин, точнее затрубного пространства между обсадной колонной и грунтовой стенкой скважины. Цементация призвана укрепить скважину, повысить уровень герметизации, в результате — продлить срок службы водозаборной системы.

Зачем цементировать скважину?

Цементирование скважины – процесс, который следует сразу после окончания буровых работ. Процедура цементирования заключается в том, что в затрубное или межтрубное (в случае если обсадная труба помещена в свою очередь в полиэтиленовую более широкую трубу) вводится цементный раствор, который со временем затвердевает, образуя монолитный ствол скважины.

Цементный раствор в этом случае называется “тампонажный”, а сам процесс “тампонированием”. Сложный инженерный процесс, именуемый технологией цементирования скважин, требует определённых знаний и специального оборудования.

В большинстве случаев источники воды можно тампонировать своими руками, что обходится гораздо дешевле, чем привлечение специалистов.

Цементирование скважин – комплекс мероприятий, направленный на укрепление затрубного пространства и обсадной колонны от разрушающего бокового давления горных пород и воздействия грунтовых вод

Правильно произведённое тампонирование скважин на воду способствует:

  • обеспечению прочности конструкции скважины;
  • защите скважины от грунтовых и верховых вод;
  • укреплению обсадной трубы и защите её от коррозии;
  • повышению срока эксплуатации водоисточника;
  • устранению крупных пор, пустот, зазоров, через которые в водоносный горизонт могут попасть нежелательные частицы;
  • вытеснению бурового раствора цементным, если первый использовался при бурении.

От того, насколько грамотно осуществлено цементирование, будет зависеть качество добываемой воды и эксплуатационные характеристики скважины. Также цементирование производится для ликвидируемых скважин, которые больше не будут больше эксплуатироваться.

Цементирование куста водозаборных скважин

Цементирование выработок в несвязных грунтах

Цементирование как защита от паводковых вод

Тампонирование старой скважины

Подготовительные мероприятия и заливка раствора

Перед началом работ, связанных с цементированием скважины, нужно составить план их проведения, который должен базироваться на точных расчётах. Также в нём должны быть учтены свойства грунта, протяжённость интервала скважины, который необходимо укрепить, состояние ствола и особенности его конструкции. При составлении расчётов можно опираться на имеющиеся данные после проведения подобных работ в этом районе, если таковые проводились.

Цементирование скважины происходит так:

  • подготавливается тампонажная смесь;
  • осуществляется подача готового раствора в скважину;
  • цементирующая смесь заполняет свободное пространство вокруг обсадной трубы для скважин;
  • раствор оставляется на определённый промежуток времени для полного застывания;
  • степень застывания тампонажного раствора проверяется специальными устройствами.

Процесс цементирования

Технология осуществления цементирования скважин предполагает проведение 5 главных видов работ: первый — замешивание тампонажного раствора, второй — закачивание состава в скважину, третий — подача смеси выбранным методом в затрубное пространство, четвертый — затвердевание тампонажной смеси, пятый — проверка качества осуществленных работ.

Перед стартом работ должна быть составлена схема цементирования, которая имеет в основе технические расчеты процесса. Важно будет при этом взять во внимание горно-геологические условия; протяженность интервала, которому необходимо укрепление; характеристики конструкции скважинного ствола, а также его состояние. Следует использовать в процессе проведения расчетов и опыт осуществления таких работ в определенном районе.

Особенности нагнетания

Рисунок 1. Схема процесса одноступенчатого цементирования.

Цементирование допустимо производить разными методами подачи смеси в затрубное пространство, более того, могут быть применены в процессе проведения работ и различные приспособления. Цементирование скважин может предполагать прямую подачу смеси, такая схема предполагает поступление цемента во внутреннее пространство обсадной колонны с последующим его прохождением непосредственно до башмака и дальнейшим поступлением в затрубное пространство, при этом поступление раствора производится снизу вверх. При обратной схеме закачка производится в обратном порядке, сверху вниз.

Если упоминать промышленные масштабы, то процесс цементирования, как правило, осуществляется с использованием прямой схемы.

Осуществление цементирования скважин при этом может производиться в один подход, в ходе которого требуемый объем для тампонирования смеси продавливается за один раз.

На рис. 1 можно увидеть изображение схем процесса одноступенчатого цементирования. «I» — старт подачи смеси в ствол. «II» — это подача смеси, нагнетаемой в скважину, когда раствор перемещается вниз по обсадной колонне, «III» — это старт продавливания тампонажного состава в затрубное пространство, «IV» — это заключительный этап продавливания смеси. На схеме 1 — манометр, который отвечает за контроль уровня давления; 2 — цементировочная головка; 3 — пробка, расположенная сверху; 4 — нижняя пробка; 5 — обсадная колонна; 6 — стены скважины; 7 — стоп-кольцо; 8 — жидкость, предназначенная для продавливания тампонажной смеси; 9 — буровой раствор; 10 — цементная смесь.

Схема цементирования с двумя пробками.

Двухступенчатое цементирование применяется, когда скважина имеет значительную глубину. Технологический процесс делится на поочередное заполнение отдельных интервалов посредством применения оборудования. Манжетное цементирование, в отличие от вышеперечисленных способов, предполагает защиту части ствола от прохождения тампонажной смеси. Манжета позволяет изолировать участок, располагающийся на протяженности продуктивного пласта. Скважина может иметь скрытые колонны и секции, их цементирование можно выделить в отдельную группу.

Осуществление цементирования скважин, независимо от выбранного метода проведения работ, преследует цель изгнания из затрубного пространства раствора, образованного бурением, что возможно путем помещения туда тампонажного раствора. Цементирование обеспечивает полное заполнение тампонажной смесью интервала ствола; устранение промывочной жидкости посредством проникновения цементной смеси в рамках интервала, предназначенного для цементирования; защиту тампонажной смеси от проникновения промывочной жидкости; образование цементного камня, который характеризуется значительной устойчивостью к разного рода воздействиям в виде глубинных нагрузок; отличное сцепление цементного камня со стенами скважины и с поверхностью обсадной колонны.

Если скважину качественно зацементировать, то это позволит во много раз увеличить долговечность глубинных сооружений и срок их эксплуатации. Цементирование можно произвести только при наличии специального оборудования.

Оборудование для цементирования скважины

Какое оборудование понадобится для проведения цементации скважины?

  • смесительная установка для приготовления тампонажного раствора и других технологических жидкостей
  • цементировочный насос, задача которого нагнетать тампонажную смесь в скважину и продавить ее при определенном давлении
  • насосная установка для нагнетания в скважину рабочих жидкостей
  • цементировочная головка
  • муфта ступенчатого цементирования
  • гибкие стальные шланги

оборудование для затрубной цементации скважины

Процесс образования цементного камня

Процесс образования цементного камня начинается сразу после закачки тампонирующего раствора и длится от 12 до 36 часов. Основными факторами, влияющими на длительность затвердевания раствора до состояния цементного камня:

  • свойства компонентов, входящих в состав раствора;
  • грунты, материал обсадных колонн;
  • гидрогеологические и климатические условия на участке;
  • плотность закачки, правильность осуществления процесса тампонирования.

В период затвердевания необходимо оставить скважину в состоянии покоя. Запрещается использовать тросы, ломы, проволоку для оценки качества цементирования, т.к. это может нарушить целостность образующегося цементного камня.

Если вы не знайте, сколько времени необходимо для полного схватывания цементирующего раствора, подождите трое суток и приступайте к контрольным замерам

Этапы производства работ по цементированию скважин

В любом строительном производстве до начала строительства скважины составляется проект организации строительства (ПОС). Как правило, в этом документе учитывается:

  • сложность и последовательность выполняемых работ с учетом геологии и конструктивных особенностей скважины;
  • рекомендуемый способ выполнения тампонажных работ;
  • марка раствора;
  • сведения об обеспечении строительной площадки необходимыми энергоустановками и их материально-техническое обеспечение;
  • схема отвода промывочных вод;
  • методы проверки качества выполненных тампонажных работ;
  • мероприятия по охране труда и сохранению окружающей среды.

Все параметры, входящие в ПОС, подтверждаются математическими расчетами.

Читайте также:  Загрузка оборудования в серийном производстве

Нарушения этих правил сводятся к неправильному тампонированию и, как следствие, – скважина стает непригодная к эксплуатации, так как не обеспечивается герметичность скважины, происходит ее загрязнение поверхностными водами или из промежуточных геологических пластов.

Строгое соблюдение последовательности технологических процессов, определенных ПОС обеспечивает высококачественную герметизацию скважины, долговечность ее эксплуатации.

Оценка качества цементирования

Стоит отметить: несмотря на то, что оценка качества цементирования водоносных скважин является очень важным этапом, провести её самостоятельно невозможно.

Для её осуществления требуется специальное лабораторное оборудование, которое очень редко встречается даже у организаций, которые занимаются бурением.

Если вы всё-таки намерены произвести оценку проведённого тампонирования, то можете заказать услугу контроля качества одним из трёх способов:

  • акустический, основанной на простукивании стенок обсадной колонны, с последующей обработкой полученных данных компьютерными программами;
  • радиологический, когда измерение при помощи радиоприборов;
  • термальный, основанный на принципе измерения выделяемого тепла при застывании цементного раствора.

В “домашних” условиях вы можете использовать упрощённый термальный метод, измерив температуру у стенок скважины. Когда она сравняется с окружающей температурой воздуха и станет ниже на 0,5-1,5 градусов, тогда можно говорить о полном затвердевании. Однако даже после этого рекомендуется выждать 2-3 дня и только тогда осуществлять ввод скважины в эксплуатацию.

После завершения проверки устье скважины прочищается от остатков цементного раствора при помощи желонки. Затем производится проверка герметичности, для чего в трубу скважины закачивается вода под высоким давлением в течение 30 минут. Критерием герметичности будет снижение давления примерно на 0,3-0,5 МПа. Теперь скважина полностью готова к использованию.

Герметичность тампонирования повышает дебет скважины, увеличивает срок службы обсадных колонн, защищая их от коррозии, а также самого водоисточника

Советы буровиков

Состав тампонажного раствора подбирается в зависимости от структуры и свойств геологических слоев, в которых пробурена скважина. Плотность затрубной цементации можно повысить, если использовать раствор, который увеличивается в объеме. Если порода пористая, с высоким коэффициентом поглощения, то обычный раствор использовать нельзя, так как неизбежен его перерасход. Вместо заполнения затрубного пространства тампонажная смесь под давлением будет уходить в стороны от скважины. В такой ситуации рекомендуется применять тампонажный раствор с волокнистым наполнителем. В качестве наполнителя могут выступать многие натуральные или искусственные волокносодержащие материалы.

Перед цементацией затрубного пространства скважины не только выбирается тампонажный раствор и метод цементации, но также проверяется все оборудование в условиях максимального рабочего давления и производительности при подаче смеси.

Предварительно скважина и затрубное пространство должны быть промыты водой для очистки от шлама, оставшегося после бурения. Без промывки крупные куски породы, оставшиеся после бурения, помешают равномерному заполнению объема тампонажным раствором, что в будущем может привести к повреждению конструкции скважины.

Выводы и полезное видео по теме

В ниже представленных видеороликах речь идёт о скважинах в нефтегазовой отрасли, но принцип технологии производства работ такой же, как для водоносных скважин.

Процедура одноступенчатого цементирования скважины:

Специфика производства манжетного цементирования:

Технологические особенности двухступенчатого цементирования:

Цементирование – сложный процесс, требующий применения специализированной техники. Однако это не говорит о том, что провести его самостоятельно невозможно. Выбрав и правильно приготовив тампонажный раствор, используя минимальный набор агрегатов, с работой вполне можно справиться самостоятельно.

В любом случае эксплуатация скважины без укрепления ствола цементом не будет долгой, а затраты на бурение нового водоисточника будут ничуть не меньше.

Если после изучения материала у вас остались вопросы о том, как правильно зацементировать скважину после бурения, или вы обладаете ценными знаниями по данному вопросу, пожалуйста, оставляйте свои в расположенном ниже блоке.

Особенности цементирования нефтяных скважин и скважин на воду

Залегание нефтеносных и водоносных слоев резко отличается по глубине заложения. Как правило, скважины для воды менее глубокие.

Цель, преследуемая при цементации водоносной скважины, заключается в необходимости изоляции обсадных труб от коррозии, предохранении затрубного пространства от обвала стенок скважины в слабых геологических породах, изоляции эксплуатационного водоносного и неиспользуемых пластов.

Цементирование нефтеносных скважин призвано значительно повысить конструктивную прочность скважины для нивелирования влияния воздействия сил, возникающих на больших глубинах, при подвижке грунтов. Немаловажную роль выполняет цементирование при разделении и изоляции различных нефтеносных горизонтов, не допуская их смешивание.

Исходя из основных требований, при цементировании нефтеносных скважин используются специализированные добавки в тампонажном растворе:

  • различные полимерные материалы, которые при застывании расширяются и уплотняют прилегающий к стенкам скважины грунт;
  • для увеличения прочности цементного камня, повышения пластичности приготовленного раствора используют чистый кварцевый песок;
  • для предотвращения утечки жидкого цементного раствора в пористых грунтах применяют крошку волокнистой целлюлозы;
  • для снижения действия агрессивных химикатов на цементный камень применяют крошку сверхлегких минералов вулканического происхождения.

При проведении тампонажных работ на нефтескважинах устанавливается строгий, многоступенчатый контроль качества получаемого цементного камня в затрубном пространстве.

Техника безопасности

  • Все мероприятия по безопасному производству работ на период строительства скважины предусматриваются в «Проекте производства работ». В этом документе обозначены подготовительные мероприятия для производства работ по цементированию скважины.
  • В непосредственной зоне производства цементирования не допускается присутствие посторонних лиц.
  • Специалисты, работающие с насосным оборудованием, должны быть обучены безопасным методам выполнения работ.
  • Все вращающиеся части, ременные передачи, источники возможного поражения электрическим током должны быть экранированы или ограждены от возможности свободного доступа, а также окрашены в сигнальные цвета.
  • Категорически запрещается эксплуатировать неисправное технологическое оборудование.
  • При работах на нефтегазоносных скважинах категорически запрещается проведение газосварочных работ. Все соединения должны быть резьбовые.
  • Весь процесс цементирования скважины должен контролироваться с помощью станции контроля цементирования.
  • Руководство всеми видами работ по подготовке к цементированию скважины осуществляется ответственным лицом из числа ИТР или специально назначенным.

Для эффективной работы любой скважины важно проводить заполнение пространства между стенами скважин и обсадной трубой специальным раствором. Неукоснительное соблюдение технологии проведения работ обеспечивает высококачественную герметизацию скважины. Эти работы могут выполнить только профессионалы, имеющие соответствующую подготовку.

Источник

Цементация затрубного пространства скважины на воду

Чтобы отсечь от основного водоносного горизонта, вскрытого во время бурения скважины, верхнележащие водонасыщенные породы и верховодку и предотвратить проникновение в горизонт с питьевой водой загрязненных вод с поверхности, необходимо герметизировать затрубное пространство. Для этого специальные вяжущие растворы закачиваются в зазор между обсадной колонной и стенкой шахты скважины – проводят цементирование затрубного пространства.

Иногда процесс герметизации или разобщения водоносных пластов неверно называют тампонажем. Нужно различать эти два понятия: тампонаж скважины по своей сути – это ничто иное как ликвидация источника водоснабжения, когда путем тампонирования обсадной трубы цементным или густым глинистым раствором полностью перекрывается водоприток воды из водонасыщенного пласта.

Методы герметизации затрубного пространства

Цементация скважины дополнительно укрепляет обсадную колонну, снижая риск ее деформации и появления течи в стыках из-за сдвига и давления грунтов. Перед началом работ по герметизации выполняется ряд обязательных процедур:

  • Анализ скважины, в процессе которого измеряется глубина скважины и величина зазора между стенками шахты и обсадной колонной. Проверяется геометрия всей конструкции. Выясняются характеристики грунтов – типы пород, пористость, трещиноватость и иные геологические и гидрогеологические свойства.

Учитывая, что цементирование затрубного пространства – процесс необратимый, нельзя допускать ошибки во время герметизации, так как исправить нарушения не удастся, что приведет к изменению в худшую сторону функциональности водозаборного сооружения. Это значит, что выполнять работу по цементированию скважины должны профессиональные бурильщики, причем на базе проработанных проектных решений.

Рабочий раствор для герметизации скважины

С учетом геологических особенностей участка определяется тип смеси для цементации. Цементно-песчаный раствор применяется для герметизации затрубного пространства скважины, пробуренной в глинистых породах. Пористые грунты требуют использования смесей с добавлением волокнистых материалов, таких как асбест, или битума. Применение стандартной цементно-песчаной смеси приведет к тому, что пористые породы поглотят значительный объем раствора. Это обусловит значительный перерасход строительных материалов.

Технология герметизации скважины

Основные способы цементирования:

  • Один из самых простых методов – прямая закачка смеси в затрубное пространство, когда раствор самотеком заполняет свободный зазор за счет гравитационных сил. Недостатком методики можно считать возможное образование пустот, когда смесь не полностью заполняет пространство между обсадной трубой и стенкой шахты.
  • Обратная герметизация – более приемлемый вариант. Технология подразумевает подачу раствора непосредственно в обсадную колонну, и смесь заполняет затрубное пространство снизу вверх. Для отсечения водоносного пласта используется специальная диафрагма.

Для глубоких скважин разработана схема поэтапной цементации. Требования к образовавшемуся цементному слою:

  • отсутствие пустот;
  • механическая прочность;
  • адгезия с поверхностями;
  • способность противостоять напору грунтовых вод, возможно, содержащих агрессивные растворы химических веществ.

Оборудование для герметизации скважин

Для выполнения процедуры цементации затрубного пространства применяются различные агрегаты, в том числе:

  • цементно-смесительное оборудование для приготовления смеси;
  • агрегаты для подачи раствора под требуемым давлением;
  • оборудование для промывки скважины от следов бурового раствора, снижающего адгезионные свойства цементирующей смеси.

На всех этапах проведения процедуры цементирования затрубного пространства и герметизации скважины необходимо жестко соблюдать технологию выполнения операций, чтобы обеспечить качественный результат.

Источник