Лекция_Цементирование скважин

1 Способы цементирования скважин
По пути подачи тампонажного раствора (ТР) в заколонное пространство: • прямой - в ОК;
• обратный - в заколонное пространство.
По пути продавки ТР в заколонное пространство:
• одноступенчатый (одноцикловой) - весь ТР продавливают через башмак ОК;
• многоступенчатый (многоцикловой) - ТР продавливают поинтервально на разной глубине через заливочную муфту в ОК.

Способы цементирования скважин
Манжетное цементирование - продавка ТР в интервал заколонного пространства над манжетой (пакером).
Секционное цементирование - закачка ТР по бурильной колонне, на которой спускают секцию ОК или потайную ОК.

1.2 Цементировочное оборудование
• цементировочный агрегат (ЦА);
• цементно-смесительная машина (СМ);
• самоходный блок манифольдов (БМ);
• станция контроля процесса цементирования (СКЦ);
• осреднительная емкость;
• цементировочная головка;
• трубопроводы и арматура для обвязки оборудования.

1.3 Цементировочный агрегат
Назначение:
• подача тампонажного раствора (ТР) в скважину и нагнетание (продавка) его в затрубное пространство за цементируемой ОК
• измерение объема жидкости, расходуемой на приготовление ТР
• подача жидкости затворения в цементно-смесительную машину при приготовлении ТР.
1.4 Цементно-смесительная машина
Назначение:
• транспортирования цемента в бункере;
• приготовление ТР на буровой (в задней нижней части бункера на консоли рамы размещены приемная камера и вакуумно-гидравлическое смесительное устройство).

1.5 Установка осреднительная
Назначение:
• выравнивание плотности ТР при его непрерывном приготовлении или накоплении отдельных порций с последующей откачкой;
• приготовление буферных и др. технологических жидкостей.
Установка УО представляет собой резервуар с перемешивающим устройством внутри, смонтированным на шасси автомобиля.
УО работает только в комплексе с насосными и смесительными установками для цементи-рования нефтяных и газовых скважин.

1.6 Блок манифольдов
Назначение:
• сбор ТР от нескольких ЦА в два нагнетательных трубопровода, ведущих к устью скважины;
• распределение продавочной жидкости по ЦА.
1БМ-700 позволяет подключать к устью цементируемой скважины шесть линий от ЦА (можно довести до 12 линий).
Давление:
в напорном коллекторе до 70 МПа;
в раздающем – до 2,5 МПа.

1.7 Цементировочная головка
Назначение:
• закачка технологических жидкостей в ОК;
• удержание цементировочной пробки;
• контроль давления закачки.
Отдельные цементировочные головки допускают проворачивание ОК в процессе продавливания ТР. Это способствует более полному замещению ПЖ тампонажным раствором и повышению качества цементирования.

1.8 Станция контроля процесса цементирования
Предназначена для одновременного автоматического измерения и регистрации основных технологических параметров процесса цементирования:
• давления нагнетания;
• плотности жидкости, подаваемой в скважину;
• суммарной подачи ЦА;
• объема закачанной жидкости.
Датчики станции установлены на блоке манифольдов.

1 - Установка осреднительная
2 - Смесительная машина
3 - Цементировочный агрегат
4 - Блок манифольда
5 - Станция контроля цементирования
6 - Цементировочная
головка
вода
ТР
2 Обвязка цементировочного оборудования
С одной СМ работают два ЦА. Один из них подает жидкость затворения в гидросмеситель СМ.

3 Технология цементирования
Должна обеспечить:
• цементирование требуемого интервала на всем его протяжении;
• полное замещение ПЖ тампонажным раствором в пределах цементируемого интервала;
• предохранение ТР от смешения с промывочной жидкостью;
• получение цементного камня с необходимыми механическими свойствами, с высокой стойкостью и низкой проницаемостью;
• хорошее сцепление цементного камня с ОК и стенками скважины.

Технология цементирования
Цементирование ОК включает следующие технологические операции:
• обвязка цементировочного оборудования; • приготовление ТР и технологических жидкостей;
• цементирование заколонного пространства (закачка ТР в скважину и продавливание его в заколонное пространство);
• ожидание затвердевания цемента (ОЗЦ) - для кондуктора 5-8 ч, остальных колонн – от 12 до 24 ч;
• проверка качества цементирования, испытание ОК на герметичность,
• разбуривание цементного стакана в ОК, проверка герметичности изоляции заколонного пространства.

4 Двухступенчатое цементирование
Двухступенчатое - это раздельное последовательное цементирование двух интервалов в скважине (сначала нижнего, затем верхнего).
Способ позволяет:
• снизить давление на пласт при высоких уровнях подъема ЦР;
• увеличить высоту подъема ЦР в заколонном пространстве без значительного роста давления нагнетания;
• уменьшить смешение ЦР с ПЖ в заколонном пространстве;
• избежать воздействия высоких температур на ЦР, используемый в верхнем интервале (можно оптимизировать выбор ЦР).

5 Манжетное цементирование
Применяют для предотвращения:
• загрязнения ЦР продуктивных горизонтов
с низким пластовым давлением;
• попадания ЦР в зону расположения
фильтра.

6 Цементирование потайной колонны и нижней секции обсадной колонны
Спуск ОК секциями, а также потайной колонны осуществляют на колонне бурильных труб, с которой они соединены разъединителем с левой резьбой.
Используют способ одноциклового цементирования с одной разделительной пробкой, состоящей из двух частей:
• проходной (нижней) пробки, имеющей наружный диаметр, соответствующий внутреннему диаметру цементируемых ОТ. Она закрепляется шпильками в разъединителе;
• упругой пробки малого диаметра (верхняя), которая может свободно проходить по колонне бурильных труб.

7 Установка цементных мостов
Цементный мост -
прочная газонефтеводонепроницаемая перемычка, устанавливаемая в скважине с целью перехода на вышележащий объект, забуривания нового ствола, ликвидации проявления и поглощения, укрепления неустойчивой кавернозной части ствола, консервации или ликвидации скважины.

8 Обратное цементирование
Заключается в закачивании ЦР с поверхности непосредственно в затрубное (межтрубное) пространство и вытеснении находящейся там ПЖ через башмак в ОК и по ней на поверхность.
Способ применяют при цементировании ОК, перекрывающих пласты большой мощности, которые подвержены гидроразрыву при небольших перепадах давления, а также при комбинированном способе цементирования, когда нижняя часть ствола цементируется по технологии прямой циркуляции, а верхняя - по технологии обратной циркуляции.

9 Расчет цементирования скважины
Сводится к определению:
• расхода материалов;
• режима работы ЦА и СМ;
• продолжительности работ по цементированию ОК.

10 Обвязка обсадных колонн
По истечении регламентированного срока твердения ТР обсадную колонну на устье соединяют с предыдущей и герметизируют межколонное пространство таким образом, чтобы в любой последующий момент можно было контролировать давление в нем.
Обвязывают ОК друг с другом при помощи колонных головок разных конструкций. Наиболее универсальными являются клиновые колонные головки КГ.

Клиновая колонная головка
После окончания цементирования ОК висит на крюке БУ.
Ее натягивают с расчетным усилием, затем при помощи клиньев подвешивают в КГ.
На верхний конец ОК навинчивают пьедестал и соединяют его последний с фланцем корпуса головки.

11 Контроль качества крепи скважин
Осуществляется путем контроля:
• процесса цементирования;
• качества цементирования;
• текущего состояния качества крепи в процессе строительства и эксплуатации, а также после ликвидации скважин.

Контроль качества цементирования
• высота подъема ТР в затрубном пространстве;
• полнота замещения ПЖ тампонажным раствором в зацементированном интервале;
• равномерность распределения цементного камня в затрубном пространстве (позволяет судить о соосности ствола скважины и ОК);
• сцепление цементного камня с ОК и стенками скважины;
• герметичность зацементированной ОК и затрубного пространства.

12 Проверка герметичности ОК на внутреннее избыточное давление
Внутреннее избыточное давление создают ЦА, подсоединяемым посредством цементировочной головки к исследуемой колонне. Создаваемое давление должно превышать ожидаемое максимальное давление в процессе проведения работ в скважине на регламентиро-ванную величину.
Через 5 мин после создания внутреннего давления начинают наблюдение за характером его изменения. ОК считается герметичной, если по истечении 30 мин снижение не превышает 0,5 МПа при давлении испытания выше 7 МПа и 0,3 МПа при давлении испытания до 7 МПа.

13 Испытание затрубного пространства на герметичность
В ОК разбуривают цементный стакан и забой углубляют на 1–2 м ниже башмака колонны.
В ОК создают внутреннее избыточное давление.
Нормы и критерии герметичности затрубного пространства аналогичны испытанию ОК на внутреннее избыточное давление.

14 Испытание ОК на наружное избыточное давление
Проводят в качестве дополнительного способа контроля герметичности ОК во всех разведочных скважинах и в эксплуатационных если на устье не ожидается избыточного внутреннего давления.
Наружное избыточное давление создают, уменьшая противодавление внутри ОК путем снижения уровня жидкости внутри ОК или путем замещения ее жидкостью с меньшей плотностью.