Особенности гидравлической программы цементирования вертикальной скважины на Коробковской площади

Как известно, после закачки некоторого количества цементного раствора может наступить “отрывное” течение с нулевым давлением на цементировочной головке.
Основным отрицательным следствием появления отрывного течения является потеря контроля за расходом жидкости. В результате, например, вместо запланированного “пробкового” (структурного режима с достаточно большим диаметром структурного ядра) или турбулентного режима, можно оказаться в области ламинарного течения с наихудшими параметрами вытеснения.
Расчеты показывают, что игнорирование “отрывного” течения, когда своенравное поведение “оторвавшегося” потока может ввести режим в невыгодную область, часто приводит к плачевным результатам: преждевременному выходу цемента на устье из-за чрезмерного проникновения вытесняющей жидкости в вытесняемую, возникновению больших объемов смесей цементного и бурового растворов с высокими СНС, ДНС, пластической вязкости, но с низкими прочностными показателями цементного камня. Могут образовываться пачки смесей бурового и цементного растворов со столь высокими структурно-механическими показателями, что потери давления сделают жидкость непрокачиваемой, вынуждая оставлять цементный раствор в трубах.

При разработке и расчете особенностей гидравлической программы цементирования обсадной эксплуатационной колонны диаметром 168 мм на 702 – П (поисковой) скважине Коробковской площади, применялась программа разработанная на кафедре бурения УГТУ
Исходные данные для расчета:
- длина секции - 1550 м;
- интервал расположения секции в скважине - 800...2350 м;
- применялись облегченный цемент с плотностью цементного раствора 1450...1500 кг/м3 и чистый цемент со средней плотностью раствора 1850 кг/м3; объемы растворов составили соответственно 44 и 8 м3.
- плотность бурового раствора и продавочной жидкости - 1080 кг/м3
- коэффициент кавернозности в интервале цементирования: 800 - 2170м – 1,28; 2170 - 2350м – 1,08
Рассмотрим 3 режима цементирования данной скважины:
- турбулентный (расход на насосе 56л);
- «пробковый» (расход на насосе 16л):
- «пробковый» (расход на насосе 30 и 9 л)

Турбулентный режим цементирования
Момент времени перед выходом цемента в кольцевое пространство
На 24-й минуте цементирования происходит разрыв слабого пласта
Турбулентный режим цементирования с расходом 56л

Расход и давление при цементировании колонны с использованием турбулентного режима

«Пробковый» режим с расходом 16л
1-начало цементирования; 2-начало «отрывного» течения; 3-начало продавки цемента; 4-конец «отрыва»; 5-колонна зацементирована.
«Пробковый» режим цементирования, с расходом 16л
1
2
3
4
5

Расход и давление при цементировании колонны с использованием «пробкового» режима (16л)

«Пробковый» режим цементирования, с расходом 30 и 9л » режим с расходами 30 и 9л
1-начало закачки на расходе 30л; 2-начало «отрывного» течения; 3- На 22-й минуте, перед выходом цемента в кольцо, снижаем расход до 9 л, для улучшения степени вытеснения бурового раствора из кольцевого затрубного пространства и повышения качества цементирования; выход цемента в кольцо; 4- начало продавки; 5- конец отрывного течения; 6-колонна зацементирована.
1
2
3
4
5
6

Расход и давление при цементировании колонны с использованием «пробкового» режима (30 и 9л)

Введем понятие «относительный размер пробки», являющийся отношением радиуса «пробки» (структурного ядра) к сечению потока. Оно применяется для структурного режима течения и характеризует качество вытеснения жидкости. Для лучшего замещения жидкости при «пробковом» режиме этот коэффициент должен быть не менее 0,95…0,9.

Давление на слабый пласт и потери в затрубье при турбулентном режиме цементирования

Давление на слабый пласт и потери в затрубье при «пробковом» режиме цементирования (16л)

Давление на слабый пласт и потери в затрубье при «пробковом» режиме цементирования (30 и 9л)