Установка цементных мостов при ремонте скважины

Установка цементных мостов

Мостом называют искусственное сооружение, полностью пе­рекрывающее поперечное сечение скважины (или обсадной ко­лонны) на участке сравнительно небольшой длины, удаленном, как правило, от забоя. Мосты могут быть резиновые, пласт­массовые, металлические, цементные и из других материалов.

Мосты устанавливают для решения следующих задач: а) временного или постоянного разобщения нижезалегающих проницаемых пластов от вышезалегающих (например, при оп­робовании методом «снизу вверх», при переходе от эксплуата­ции нижнего истощенного продуктивного горизонта к эксплуа­тации верхнего горизонта и т.п.); б) устранения опасности из-лива пластовых жидкостей в атмосферу после ликвидации сква­жины или при временной консервации ее; в) создания прочной опоры для колонны труб в период пакеровки скважины при оп­робовании перспективных горизонтов; г) создания прочной опоры при забурнвании бокового ствола; д) укрепления неус­тойчивых, осыпающихся или размываемых потоком промывоч­ной жидкости пород.

Разработано множество способов установки мостов: с помощью заливочных труб, опускаемых на кабеле желонках и т.п. Наиболее часто используют цементные мосты, создаваемые путем транспортирования раствора вяжущего по колонне труб (бурильных, НКТ)

Наиболее эффективным является следующий способ создания цементного моста. В скважине немного ниже нижней границы участка, в котором требуется создать мост, устанавливают разбуриваемый пакер или манжетную пробку, исключающие возможность оседания вниз столба тампонажного раствора. До нижней границы этого участка спускают колонну труб и тщательно промывают скважину. Если в пределах участка имеются каверны, в состав колонны включают приспособление с боковыми гидромониторными насадками и сильными струями вымывают из каверн загустевшую промывочную жидкость и шлам. Во время промывки во всех случаях целесообразно вра­щать и расхаживать колонну труб. При наличии каверн расха­живать следует на такую длину, чтобы струи, вытекающие из гидромониторных насадок, могли поражать всю поверхность кавернозных интервалов.

После промывки в колонну труб последовательно закачи­вают первую порцию буферной жидкости, порцию тампонажно­го раствора возможно более жесткой- консистенции, вторую порцию буферной жидкости и порцию продавочной жидкости.

Тампонажный раствор отделяют от обе­их порций буферной жидкости двумя разделительными пробками. По оконча­нии закачки порции продавочной жидко­сти колонну труб приподнимают с не­большой скоростью несколько выше верхней границы будущего моста и тща­тельно промывают скважину. Затем тру­бы поднимают на дневную поверхность, а скважину оставляют в покое для твер­дения тампонажного раствора.

Вытеснение тампонажного раствора продолжают до момента достижения ра­венства давлений в кольцевом простран­стве и в колонне труб у башмака (ба­лансовый принцип). Чтобы облегчить решение задачи об определении момен­та прекращения цементировочной опера­ции, плотности обеих порций буферной жидкости делают одинаковыми, так же как и плотности промывочной и прода­вочной жидкостей. Объем второй пор­ции буферной жидкости рассчитывают так, чтобы высота столба ее в колонне труб была равна высоте столба первой порции в кольцевом пространстве, а объ­ем порции продавочной жидкости так, чтобы в момент окончания закачки ее уровни тампонажного раствора в коль­цевом пространстве и в колонне были одинаковыми.

Тампонажную смесь для создания моста следует выбирать с учетом температуры и давления в заданном интервале сква­жины. Раствор должен иметь возможно меньшее относительное водосодержание, короткие сроки загустевания и схватывания, достаточные, однако, для выполнения цементировочной опера­ции; камень должен иметь возможно более высокую прочность, быть практически непроницаемым при тех перепадах давлений, которые могут действовать на мост. Желательно, чтобы твердение шло с расширением камня.

Объемы тампонажного раствора и других жидкостей, необходимых для выполнения цементировочной операции, рассчи­тывают по эмпирическим формулам. [ВНИИКРнефти]

Объем тампонажного раствора

%

где F_c, F_тр, F_к.п.— соответственно площади поперечного сечения скважины в интервале установки моста, колонны труб и коль­цевого пространства; V_тр — внутренний объем колонны труб; H_м —проектная длина моста; с₁,с₂,с₃,с₄ —эмпирические коэф­фициенты, учитывающие потери тампонажного раствора на стенках труб, при смешивании со смежными жидкостями, а также потери буферной жидкости при движении по колонне труб и кольцевому пространству. Ориентировочные значения этих ко­эффициентов для случая цементирования без разделительных пробок приведены табл.

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, относящиеся ко второй категории, должны помимо газоводонепроницаемости обладать весьма высокой механичес­кой прочностью.

Высоту моста определяют по следующим формулам

где Н₀ — глубина установки нижней части моста; Q_M — осевая нагрузка на мост, обусловливаемая перепадом давления и раз­грузкой колонны труб или испытателя пластов; D_c — диаметр скважины; [τ_м] — удельная несущая способность моста, значе­ния которой определяются как адгезионными свойствами тампонажного материала, так и способом установки моста; где р_м — максимальная величина перепада давлений, действу­ющего на мост при его эксплуатации; [∆р] — допустимый гради­ент давления прорыва флюида по зоне контакта моста со стен­кой скважины; эту величину также определяют в основном в зависимости от способа установки моста, от применяемых тампонажных материалов.

Из значений высоты цементных мостов, определенных по формулам, выбирают большее. Ориентировочные значения [τ_м], [∆р] при установке мостов через заливочную ко­лонну с применением раствора из портландцемента в зависимо­сти от технологии установки приведены в табл.

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.

При установке мостов для забуривания нового ствола к ним предъявляется дополнительное требование по высоте. Это обус­ловлено тем, что прочность верхней части (Н₁) моста должна обеспечить возможность забуривания нового ствола с допусти­мой интенсивностью искривления, а нижняя часть (Н₀) — на­дежную изоляцию старого ствола.

где R_c — радиус искривления ствола.

Опыт бурения и эксплуатации скважин показывает, что оп­тимальное значение интенсивности искривления ствола состав­ляет 1-2 на 10 м, что соответствует радиусу искривления более 500 м. Значение Н₀ определяют из условий определения Н_м.

После образования цементного камня достаточной прочно­сти в скважину спускают колонну труб с долотом, уточняют по­ложение верхней границы моста, разбуривают слабую верхнюю часть его и проверяют герметичность моста путем уменьшения давления на него сверху либо с помощью пластоиспытателя, спускаемого на колонне труб, либо посредством аэрации и сни­жения уровня жидкости. Если мост оказался негерметичным, разрушился или сме­стился вверх при такой проверке, его разбуривают и операцию повторяют заново.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Установка цементных мостов в скважине

При установке цементных мостов в непоглощающих скважинах прежде всего их промывают в течение 1,5 — 2 циклов для выравнивания плотностей промывочной жидкости в НКТ и затрубном пространстве.
Приготовленный расчетный объем цементного раствора (или другого изоляционного реагента) закачивают в НКТ и продавливают промывочным раствором до равновесия столбов жидкости в HКT и затрубном пространстве. Примерный объем продавочной жидкости (без учета объема металла НКТ) определяется следующим образом.
Путем деления объема закачанного в НКТ цементного раствора (в л) на объем 1 м эксплуатационной колонны (в л) определяют высоту столба, которую займет цементный раствор в колонне. Затем эту величину вычитают из общей длины спущенных в скважину НКТ. Полученную величину умножают на объем 1 м НКТ и определяют объем продавочной жидкости. А примерный; объем 1 м эксплуатационной колонны равен половине квадрата наружного диаметра колонны в дюймах.
Башмак НКТ поднимают до верхней границы устанавливаемого моста и излишки цементного раствора вымывают. Затем НКТ поднимают на 20 -30 м, скважину заполняют и ожидают затвердевания цемента (ОЗЦ). По истечении времени ОЗЦ проверяют глубину расположения моста и его прочность посадкой НКТ, а герметичность моста — опрессовкой.
Если высокой точности расположения цементного моста не требуется, то контрольный вымыв цементного раствора можно проводить после поднятия башмака НКТ на 50 — 60 м над расчетным уровнем моста.
При глубине скважины до 1500 м и расчетных объемах цементного раствора не более 0,3 м 3 цементные мосты можно устанавливать и без использования цементировочных агрегатов подачей цементного раствора в НКТ через конусообразную воронку ведрами. Дальнейшие работы аналогичны вышеописанным.

Перед установкой цементных мостов в поглощающих скважинах (приемистость более 7 м 3 /(час . МПа)) должны быть приняты меры по ограничению поглощательной способности пластов. Для этого используют широкий ассортимент измельченных, закупоривающих материалов с размерами частиц 5 — 10 мм (например, древесные опилки, кордное волокно и т. д.). В качестве жидкости-носителя рекомендуются глинистый раствор, водоцементная суспензия плотностью 1100— 1150 кг/м 3 , водоглинистая суспензия плотностью 1100—1300 кг/м 3 .
Если общая приемистость поглощающих пластов более 30 м 3 /(час . МПа), то рекомендуется вначале закачивание 5 — 10 м 3 высоковязкой жидкости с добавлением закупоривающего материала. Этот материал вводится в жидкость-носитель непосредственно перед закачиванием в количестве 50 — 100 кг/м 3 .

Закачивание закупоривающего материала надо продолжать до восстановления полной циркуляции. Ниже приводится объем расходуемой жидкости с закупоривающим материалом в зависимости от приемистости поглощающих пластов:

— приемистость поглощающих пластов, м 3 /(час . МПа) 40
— объем расходуемой жидкости с закупоривающим

материалом, м 3 15—20 25 40—45
Устанавливать цементный мост надо сразу после закачивания закупоривающего материала. Для установки мостов в поглощающих скважинах (особенно в скважинах с открытым забоем) можно применять те же материалы, которые используют при устранении нарушений обсадных колонн и отключении пластов с поглощением промывочной жидкости: гипсосоляроцементную смесь, цементную тампонирующую пасту (ПТЦ), двухфазные глинистые растворы, глинисто-смоляной вяжущий материал, синтетические смолы с небольшим временем отверждения и т. д.

Сущность применения гипсосоляроцементных смесей заключается в замещении углеводородной основы водой при попадании смеси в водную среду и быстром схватывании смеси в интервале поглощения хватывания смеси составляет 10 — 14 мин, гипсосоляроцементный фактор равен 0,7 — 0,8.

Для предотвращения оседания цемента и гипса в смесь необходимо добавлять дисолван в количестве 15—16 кг/м 3 . Технология применения указанной смеси заключается в следующем.

В одну цементосмесительную машину загружают цемент, в другую — гипс. Обе машины через тройник соединяются с устьем скважины. Для создания нижней разделительной пробки закачивают дизельное топливо в объеме 2,5 м 3 . Водяными насосами цементировочных агрегатов его подают, предварительно обработав дисолваном, в смесительные машины. Приготовленные соляроцементная и солярогипсовая смеси через тройник закачивают в скважину. Затем создают верхнюю разделительную пробку из дизельного топлива объемом 0,5 м 3 . Смесь продавливают до интервала установки моста. Объемное соотношение смесей 1:1.
Цементную тампонирующую пасту (ПТЦ) получают перемешиванием в тройнике-смесителе цементных растворов на водной и углеводородной основах.
Время отверждения ПТЦ регулируется добавлением в воду затворения цемента ускорителей схватывания (например, добавление СаСl₂ в количестве 10 % сокращает начало схватывания с 4 ч 15 мин до 16 мин, а конец схватывания — с 6 ч 40 мин до 1 ч 15 мин).
В табл. 137 приводится потребное количество материалов для приготовления определенного объема ПТЦ. Сущность применения двухфазных глинистых растворов заключается в смешении соляробентонитовой смеси (СБС) с глинистым раствором, в результате чего происходят выделение углеводородной основы и соединение выпавшей глины с водой. Подбором количества СБС в глинистом растворе можно регулировать вязкость — плотность глинистой массы. Для скважин с интенсивностью поглощения до 50 м 3 /ч рекомендуемое количество глинопорошка в СБС равно 700—800 кг/м 3 , а при более 50 м 3 /ч : 1200 — 1500 кг/м 3 .

Практика показывает, что при интенсивности поглощения до 50 м 3 /ч необходимо 10 — 16 т глинопорошка, более 50 м 3 /ч: 20 — 30 т.
Двухфазные глинистые растворы в скважину закачивают по двум каналам: по НКТ и затрубному пространству. Приготовление растворов аналогично приготовлению гипсосоляроцементной смеси.

Источник

Установка цементного моста

Цементный мост — это непроницаемая для газа, нефти и воды перемычка внутри скважины.

Назначение цементных мостов:

• изоляция водонапорных и непродуктивных горизонтов при испытании и ликвидации скважин;
• сохранение стабильного показателя давления воздуха в нижней части скважины;
• возвращение на вышерасположенный горизонт;
• изоляция зон поглощения или проявления;
• забуривание нового ствола;
• создание опоры для испытания пластов и секции обсадных труб;
• ликвидация каверн и желобных выработок
• проведение КРС.

Цементные мосты должны удовлетворять определенным требованиям:

• по долговечности,
• герметичности,
• прочности,
• несущей способности,
• по высоте и глубине нахождения.

Требования формируются на основе конкретных геолого-технических условий и назначения моста.
Несущая способность моста зависит от его высоты, наличия, состояния и толщины слоя глинистого раствора на колонне и фильтрационной корки на стенке скважин.

Способы установки цементных мостов:

• балансовый способ — закачивание тампонажногоhttps://neftegaz.ru/tech-library/burenie/147639-tsementirovanie/ раствора в интервал формирования моста при уравновешивании его столбов в заливочных трубах и кольцевом пространстве;
• закачивание тампонажного раствора с применением 2 х разделительных пробок;
• закачивание цементного раствора в интервал установки моста под давлением;
• с использованием разделительного пакера;
• с использованием цементировочной желонки.

Полученную величину умножают на объем 1 м НКТ и определяют объем продавочной жидкости.

Башмак НКТ поднимают до верхней границы устанавливаемого моста и излишки цементного раствора вымывают.

Затем НКТ поднимают на 20-30 м, скважину заполняют и ожидают затвердевание цемента.

По истечении времени ОЗЦ проверяют глубину расположения моста и его прочность посадкой НКТ, а герметичность моста — опрессовкой.

Перед установкой цементных мостов в поглощающих скважинах (приемистость более 7 м 3 /(чМПа)) должны быть приняты меры по ограничению поглотительной способности пластов.

Для этого используют измельченные, закупоривающие материалы с размерами частиц 5-10 мм (древесные опилки, волокно и т.д.).

В качестве жидкости-носителя применяют глинистый раствор, водоцементная суспензия и водоглинистая суспензия.

Закачивание закупоривающего материала продолжают до восстановления полной циркуляции.

После этого сразу устанавливают цементный мост.

Источник