0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Расчет цементный раствора для скважины

Цементирование нефтяных и газовых скважин – это финишный этап подготовки буровой к эксплуатации. Комплекс работ направлен на обеспечение максимального срока службы сооружения. Это продиктовано следующими причинами:

  1. Необходимость изолировать каждую нефтегазоносную область. Это делается для того, чтобы исключить возможность смешивания сырья и воды из разных пластов.
  2. Требования, которые регламентируют защиту металлической трубной поверхности. Эти работы следует выполнить, чтобы обеспечить высокую стойкость от коррозии, которая возникает в результате воздействия почвенной влаги на металл.
  3. Важность повышения прочности всего сооружения. Цементирование позволяет снизить влияние движения грунтов на скважину.

Для создания качественного цементного раствора используются различные добавки. Одной из наиболее популярных считается кварцевый песок. Материал позволяет снизить усадку до минимума и существенно увеличить прочность тампона. Волокнистая целлюлоза применяется для исключения возможных утечек жидкого раствора в пористый грунт.

В качестве одного из компонентов смеси могут использоваться пуццоланы. Они представляют собой своеобразную крошку из минералов, имеющую вулканическую природу. Отличаются водостойкостью и отсутствием реакции при воздействии агрессивных химических сред. Полимерные добавки используются для уплотнения прилегающих слоев грунта.

В конце проводится контроль выполненного тампонажа. Важную роль играет качество работ, проводимых на газовой и нефтяной скважине. Оно оценивается следующими способами:

  • термический – определяет высоту требуемого поднятия цемента;
  • акустический – позволяет обнаружить наличие внутренних пустот;
  • радиологический – применение специального рентгеновского излучения.

Каждая из приведенных технологий позволяет провести контроль качества полученной пробки. Процесс проводится многоступенчато, что гарантирует высокую точность проверок.

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

Технологические принципы цементирования нефтяных скважин

Современные цементирующие технологии, разумеется, отличаются от способов, которые применялись в прошлом столетии. Главными такими отличиями являются автоматизация проводимого процесса и применение компьютерной техники в процессе расчетов требуемых количеств цементного раствора. При проведении таких расчетов обязательно учитывают все возможные особенности конкретного нефтеносного промысла (с геологической точки зрения), а также климатические и погодные условия конкретного периода цементирования, массу технических параметров и так далее.

Цементирование скважин в настоящее время проводится разными способами, к самым распространенным из которых относятся следующие:

  • технология сплошной заливки (одноступенчатое цементирование), которое заключается в подаче под высоким давлением на пробку в обсадочной колонне промывочного раствора;
  • двухступенчатое цементирование, которое ничем не отличается от сплошной заливки, кроме того, что в этом случае весь процесс разбит на два этапа – последовательное цементирование сначала нижней, а затем верхней части, разделенных специальным кольцом;
  • способ манжета, который заключается в использовании специального кольца (манжета) при цементирования скважин нефте- и газодобычи (применяется только при тампонаже верхней области скважины);
  • обратная заливка, которая является единственной методикой, предусматривающей заливку цементной смеси не в саму колонну, а в затрубную область.

Сам технологический процесс проводят в несколько стадий. Сначала готовят смесь для будущего тампонажа, в строгом соответствии с инструкциями и проведенными расчетами. Сразу после своего приготовления цементирующая смесь подается в скважину. После подачи тампонажной смеси задействуют специальные механизмы, которые вытесняют цементный раствор в межтрубное пространство пробуренной скважины.

После этого необходимо выждать некоторое время, поскольку смесь должна полностью застыть и образовать так называемую «пробку». Последним этапом является проведение контроля качества выполненных работ с помощью любой из описанных нами выше методик.

Для максимального повышения эффективности проводимых работ нужное оборудование монтируют на шасси грузовых автомобилей. Это дает существенную экономию на транспортировке технологического оборудования, а также позволяет запитывать используемые механизмы и аппаратуру от двигателей грузовиков, на которых они смонтированы.

Методы закачки готового цементного раствора

Профессионалы при проведении цементации используют три основных способа работ, в зависимости от глубины и сложности скважины:

  • Сплошная или одноступенчатая цементация;
  • Двухступенчатое цементирование;
  • Цементация манжетного типа;
  • Обратная цементация.

Все способы рассмотрим более подробно.

Цементирование одноступенчатое

Такой способ цементирования еще называется сплошной. Особенностями данного метода заливки околоскважинного пространства являются:

  • В обсадную трубу устанавливается пробка, которая играет роль своеобразного моста-ограничителя для готового раствора;
  • При помощи установки насосного оборудования готовый состав под большим давлением закачивается непосредственно в обсадную трубу скважины;
  • Сверху на залитый цементный раствор производят установку верхней пробки, которую методом нажима опускают, заставляя всю цементную смесь достигнуть дна скважины и выйти в околотрубное пространство;
  • Благодаря высокому напору загруженная цементная смесь выталкивается из забоя скважины и поднимается наверх до самого устья;
  • Остаётся дать цементу застыть (а это требует дополнительного контроля со стороны специалистов).

Цементирование скважин таким способом считается самым быстрым и простым. Но есть одно но:

Слишком глубокие скважины не поддаются быстрой циментации при помощи такого метода.

Подробнее о процессе выполнения работ смотрите на видео.

Если скважина слишком глубокая

В этом случае профессионалы используют двухступенчатый способ цементирования. Схема работ в этом случае выглядит так:

  • Скважина делится на два уровня при помощи специального кольца-моста. В результате получаются два участка.
  • Раствор заливается сначала в нижний отсек скважины. Затем — в верхний.

Такая технология цементации используется, если температурные показатели на всей глубине скважины различаются существенно, а количества готового раствора не достаточно для единоразовой загрузки по всему периметру скважины.

Манжетный способ

Этот метод цементирования используется в тех случаях, когда необходимо закрепить только верхнюю часть обсадной трубы. Здесь на необходимой отметке трубы крепится специальный мост-манжета, который играет роль ограничителя для поступающего раствора. Важно: для использования такой технологии необходимо предусмотреть перфорацию в трубе для монтажа моста.

Обратное цементирование

Этот способ проведения работ не нашёл широкого применения в кругах профессионалов. Принцип работ прямо пропорционален однофазной цементации. Здесь раствор загружается непосредственно в околотрубное пространство, но даже самый тщательный контроль не позволяет установить качество выполненных работ и уровень крепости застывшего раствора.

Подробнее о способе цементирования однофазном и его технологии вы можете узнать из фото и видео, приложенных в тексте.

Важно: Различные виды работ могут быть актуальны для одной скважины, и совершенно не подходить для другой. Поэтому доверяйте сложные процессы профессионалам.

Помогите нам стать лучше, оцените подачу материала и труд автора

Особенности цементирования

Цементирование скважин осуществляется только после тщательного изучения геологических особенностей пробуренного ствола, т.к. неправильный выбор метода подачи и состава раствора может привести к некачественному проведению мероприятия с перерасходами материалов.
Особую важность при тампонаже имеет состав цементируемого раствора, который существенно отличается составом в зависимости от структуры грунтовых слоев:

Для лучшего заполнения затрубного пространства с целью надежной герметизации используют расширяющиеся в объеме цементные растворы.

Цементирование скважин с пористой горной структурой не может проводиться стандартным цементным раствором, т.к. он будет проникать глубоко в геологическую структуру, приводя к большим перерасходам раствора. Поэтому при обнаружении пористых слоев грунта применяют цементные растворы с волокнистым наполнителем из асбеста, бумаги, тростника и других волокнистых материалов.

Стандартный цементно-песчаный раствор используют при обнаружении глинистого грунта, с которым обеспечивается надежное сцепление, при этом жидкий раствор позволяет выполнить высокое разобщение слоев грунта, т.е. организуется качественная межпочвенная герметизация.

Этапы работы

Цементирование скважины выполняется в строгой последовательности:

  • Выбор способа заполнения затрубного пространства и подбор состава цементирующего раствора.
  • Подготовка оборудования, в которую входит проверка максимального рабочего давления и производительности подачи раствора.
  • Тщательная промывка скважины и затрубного пространства водой с целью тщательной очистки пространства от буровых остатков грунта, т.к. их присутствие вызывает при тампонировании ослабление заполнения цементным раствором. Некачественное заполнение цементным раствором затрубного пространства может в дальнейшем привести к перемещению грунта и возникновению деформации обсадной трубы.
  • Замес тампонажного раствора в специализированном оборудовании с добавлением коррекционных добавок, регулирующих пластичность раствора и его сроки схватывания, ведь заполнение затрубного пространства требует значительного времени.
  • Заполнение затрубного пространства со строгим контролем качества заполнения по остаткам заливаемого раствора и выходу наружу промывочной жидкости.
  • Чтобы обеспечить качественное заполнение пространства без нарушения самой скважины время жизни тампонажного раствора должно составлять не менее 3 часов, а его полное отверждение должно осуществляться не позднее 72 часов.

Фиксация раствора до момента его схватывания. Выдержка скважины до полного отверждения цементного раствора.

Так как от качества цементирования скважины зависит ее срок эксплуатации, то этому этапу строения скважины уделяется особое внимание, при этом без привлечения профессионального оборудования невозможно выполнить качественный тампонаж.

Новые версии программного комплекса для геомеханического моделирования и управления рисками при бурении «РН-СИГМА» выпускаются каждые 4 недели.

Версия от 03.09.2021

  • возможность создания кривой критерия разрушения по зонам и ее учета при расчете устойчивости ствола скважины;
  • возможность расчета и отображения кривой максимального касательного напряжения на стенке скважины при расчете устойчивости ствола скважины с дополнительной опцией «Синтетический имидж»;
  • учет куба зон, константы или куба тренда при интерполяции кубов;
  • возможность расчета куба производной по глубине/латерали в калькуляторе кубов.
  • при расчете скриптов в калькуляторе ГИС сообщения об ошибках теперь появляются во всплывающем окне;
  • при запуске автосинхронизации в WITSML-клиенте первый цикл обновления элементов проекта запускается немедленно.

Версия от 30.07.2021

  • возможность выбора зон/литотипов при расчете устойчивости ствола скважины с дополнительными опциями;
  • возможность загрузки, хранения и отображения трещин, разломов и точек в пространстве;
  • поддержку загрузки данных о поверхностях, полигонах и точках в форматах CPS-3, Z-MAP, XYZ;
  • экспорт данных в формате RESCUE;
  • инструмент для выполнения вариограммного анализа;
  • калькулятор с возможностью расчета кубов свойств с помощью скриптов на языке Python;
  • возможность задавать и изменять отображаемое имя набора данных;
  • возможность смены подключения по протоколу WITSML через контекстное меню;
  • отображение максимальной истинной глубины (TVD) траектории скважины;
  • опциональный расчет выходных параметров для метода Трауготта (раздел «Синтетическая плотность») и для метода расчета динамических модулей упругости из интервальных скоростей (раздел «Динамические свойства») в элементе устойчивости ствола скважины;
  • учет домена при вставке зон.
  • операция построения кубов по данным ГИС может быть выполнена одновременно для нескольких разнотипных наборов данных, если алгоритмы построения полностью совпадают;
  • исправлен механизм сохранения расчетных кривых в калькуляторе ГИС;
  • модифицирован отчет по результатам многовариантного моделирования;
  • теперь по умолчанию данные шламограмм отображаются на одном треке планшета;
  • исправлена и ускорена работа отображения шламограмм;
  • при вводе и вставке зон теперь учитываются границы области определения траектории.

Версия от 02.06.2021

  • учет единиц измерения при настройках палитры каротажа в окне 3D;
  • поэтапную загрузку кривых c возможностью задавать максимальное количество строк данных, запрашиваемых единовременно (WITSML-клиент);
  • режимы дозаписи, записи в интервале для ГТИ по времени (WITSML-клиент);
  • подбор окна плотности бурового раствора с учетом допустимой ширины вывала в окне УСС;
  • возможность перекодировки в колонке литологии;
  • возможность выполнения многовариантных расчетов по выбранным параметрам в Геомеханической модели;
  • опцию ввода масштаба в окне отображения (данные ГТИ от времени).
  • теперь не требуется пересчет безопасного окна БР при включении опций Синтетический имидж и Синтетический каверномер в разделе «Устойчивость скважины» окна УСС;
  • в WITSML-клиенте кривые из одного удаленного набора автоматически группируются в один набор проекта;
  • произведен возврат метода «Объединение кривых» в списки доступных методов в разделах «Статические упругие свойства» и «Прочностные свойства» окна УСС;
  • в разделе «Поровое давление» окна УСС в методах Итона и Бауэрса при осреднении ГК литоколонка строится по осредненной кривой (ранее осреднение никак не влияло на литологию);
  • в окне редактирования зон значения, введенные в таблицу, сохраняются автоматически без нажатия Enter.

Версия от 09.04.2021

  • возможность создания 1D модели УСС, которая представляет собой набор ГИСов, содержащий информацию о механических, прочностных и иных свойствах, а также напряжённом состоянии скважины;
  • возможность загрузки зон только с кровлями или по данным маркеров;
  • инструмент построения пользовательского набора точечных данных;
  • модуль «Операции» для точечных данных;
  • расчет производной в операции ГИС;
  • описание в окно операций ГИС;
  • диаграмму разрушения цементного кольца в методе «Расчет устойчивости цементного кольца»;
  • перемещаемую линию отметки глубины в методы «Расчет устойчивости цементного кольца» и «Расчет пескопроявления»;
  • дерево для управления стилями и видимостью объектов в окно 3D;
  • расчёт кластеров по литологии, отдельно и совместно с расчетом по зонам в модуле Кластеризация.
  • расчеты теперь проводятся в MD (в прошлых версиях расчеты проводились в TVD, что не позволяло учитывать горизонтальные участки скважины);
  • объединены методы «Реактивация трещин» и «Потенциал реактивации трещин»;
  • стал доступен анализ данных профилемера (двухрычажный каверномер);
  • в методе «Реактивация трещин» расчет дополнен выбором глубины и визуализацией диаграммы Мора.

Версия от 16.02.2021

  • новое окно для отображения данных ГТИ от времени, позволяющее формировать отдельные графики в виде ломаных и шкал значений, а также сохранять полученную структуру графиков в шаблоны;
  • возможность отображать зоны в виде закрашенного интервала на отдельном треке в рамках планшета с подписью по центру.
  • модифицирована опция заливки на планшете — теперь заливку можно задавать одним цветом и устанавливать ее с обеих сторон от кривой одновременно, также реализовано сохранение опции «До кривой»;
  • полностью обновлено руководство пользователя.

Версия от 21.12.2020

  • зависимость прочности от размера отверстия и гранул материала в расчет пескопроявления;
  • сохранение результата расчета с ростом трещины только в одну сторону (модуль автоГРП);
  • обработку случая, при котором заданное забойное давление больше давления пересечения границ интервала наличия данных (модуль автоГРП);
  • отображение верхнего и нижнего предела плотности реактивации в методе «Расчет устойчивости ствола скважины» при включенной опции «Плоскости ослабления».
  • в окне операций с ГИС расчет кривой тренда теперь проводится для всей траектории скважины (ранее кривая тренда строилась только для глубин исходной кривой ГИС);
  • доработан алгоритм расчета в методе «Динамический расчет УСС с учетом поротермоупругости».

Версия от 09.11.2020

  • 3D отображение формы ствола в модуле анализа данных каверномера;
  • учет позиционирования рычагов каверномера при отображении и анализе данных многорычажного каверномера;
  • операцию сдвига кривой ГИС по MD.
  • модуль динамического моделирования с возможностью выбора функции для изменения входных параметров во времени;
  • метод «Динамический расчет УСС с учетом поротермоупругости»;
  • метод «Динамический расчет с учетом вязкоупругости» (модель Бюргера);
  • учет глинистой корки и учет пластических свойств материалов в методе «Расчет УСС»;
  • метод «Расчёт пескопроявления» (модели Хеттема и Уиллсона);
  • метод «Расчёт устойчивости цементного кольца».

Версия от 01.10.2020

  • операции для осреднения, сдвига, растяжения и очистки значений кривых ГИС;
  • окно 3D в меню Инструменты, а также возможность сохранять состояние этого окна в отдельный элемент проекта;
  • конвертер для единиц измерения.
  • отображение куммулятивной кривой и квантилей в окне гистограмм, а также отображение накопленных гистограмм;
  • метод Трауготта для расчета синтетической плотности;
  • модификацию расчета динамической добавки к плотности БР.

Версия от 13.08.2020

  • раскраску по фильтрам в окне кроссплота и в окне гистограммы;
  • отображение статистики по кластерам в окне кластеризации;
  • метод Миллера и эмпирическое соотношение Amoco для расчета синтетической плотности;
  • линейное преобразование и растяжение/сжатие в операции над кривой ГИС.
  • модуль определения тектонического режима;
  • возможность задания секций внахлест в окне конструкции;
  • сортировка по глубинам при загрузке кривых ГИС.

Версия от 17.07.2020

  • возможность задания секций открытой части ствола в окне конструкции скважины;
  • отображение и редактирование параметров траектории: высота стола ротора, высота уровня земли, высота устья, высота локального уровня моря;
  • учет трендов нормального уплотнения при переносе свойств;
  • сохранение нанесенных полигонов в окне кроссплота.
  • опциональный вывод коэффициента детерминации R^2 в формуле кривой на графике, а также выбор шрифта для подписи с формулой в окне кроссплота;
  • модель связанной поротермоупругости в расчете критических плотностей.

Версия от 22.06.2020

  • расчет высоты трещины автоГРП на нагнетательной скважине;
  • расчет порового давления в песчанистом теле, заключенном в глинах (учет эффекта центроида);
  • возможность построения зависимостей по нескольким скважинам в окне кроссплота;
  • возможность загружать траекторию, используя 3 кривые: глубина, зенит, азимут (WITSML-клиент);
  • таблицу для отображения информации в окно предварительного просмотра (WITSML-клиент).
  • алгоритм оценки значений максимального и минимального горизонтальных напряжений по данным скважинного имиджера;
  • алгоритм оценки значений максимального горизонтального напряжения и его азимута по данным скважинного имиджера о направлении и ширине вывалов;
  • синхронизацию данных при изменении каротажей (при расчетах в окне УСС, при расчете рабочего процесса, при обновлении через WITSML-клиент).
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector