Teplomarcet.ru

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

Цементирование скважин

Цементирование скважин

Цементирование буровых скважин является завершающим этапом их подготовки к эксплуатации и служит, прежде всего, для обеспечения максимальной долговечности всей конструкции. Производится цементирование колонны скважин путем применения технологии (прообраз которой впервые появился в далеком 1905 году на бакинских промыслах Российской империи), направленной на полное вытеснение специальным цементным раствором буровых жидкостей. Поскольку итогом цементирования становится образование непроницаемой «пробки» (или «тампона») – заливаемая смесь также носит название тампонажной.

Причины необходимости цементирования скважин

Главными среди них следует назвать три:
  • необходимость значительного повышения общей конструктивной прочности (цементирование нефтяных скважин, а также цементирование газовых скважин нивелирует влияние на обсадные трубы сил, возникающих при подвижках грунтов)
  • цементирование скважин позволяет защитить металлическую трубную поверхность от коррозии, вызываемой подпочвенной влагой
  • кроме того, скважина, соединяющая собой различные нефте-, газо- и водоносные горизонты при цементировании вновь надежно изолирует их друг от друга, предотвращая смешивание

Технология цементирования скважин

Современная технология цементирования скважин существенно отличается от своей «прабабушки» столетней давности – как компьютеризированными технологическими расчетами нужного водоцементного соотношения для цементных растворов (учитывающими десятки различных геологических, климатических, технических и прочих параметров), так и использующимися для них же специализированными добавками.

В число последних входят:
  • кварцевый песок (позволяющий минимизировать усадку и максимально увеличить прочность)
  • волокнистая целлюлоза (не допускающей утечки жидкого цемента даже в самую пористую породу)
  • «грунтующие» полимеры (при застывании расширяющиеся и уплотняющие прилежащий грунт)
  • «пуццоланы» (крошка сверхлегких минералов вулканического происхождения – водостойких и не боящихся агрессивных химикатов)

Кроме того, в процессе цементирования нефтяных скважин (а также цементирования газовых скважин) производится многоступенчатый контроль качества получаемого тампонажа.

Качество цементирования скважин оценивается с помощью следующих процедур:
  • термической (необходимой для определения уровня поднятия цемента)
  • акустической (позволяющей в 100% случаев обнаружить внутренние пустоты в цементе за счет разной скорости прохождения звуковой волны)
  • радиологической (своеобразного «рентгена» при цементировании скважин)

Способы цементирования скважин

На сегодняшний день используют 4 основных способа цементирования скважин:
  • одноступенчатое, или сплошное (после заливки цементной смеси в обсадную колонну, последняя заглушается пробкой, на которую под избыточным давлением подают промывочный раствор – в результате чего происходит вытеснение цемента в затрубное пространство)
  • двухступенчатое (технологически идентичное первому способу, но производящееся последовательно и отдельно для нижней части, а затем для верхней – при этом оба отдела разделяются специальным кольцом)
  • манжетное (также использующее сплошное кольцо-манжету – но уже для возможности провести цементирование скважин только в их верхней части)
  • обратное (единственный метод с заливкой раствора не в колонну, а сразу в затрубное пространство – с вытеснением буровых либо очистных растворов в колонную полость)
Читайте так же:
Производство цемента как источник загрязнения окружающей среды

Процесс цементирования скважин

Сам процесс цементирования скважин происходит в 5 последовательных этапов:
  • в бетономешалках готовится тампонажная цементная смесь с необходимым водоцементным соотношением и количеством добавок
  • готовый к заливке раствор подается в скважину
  • запускается та или иная процедура его вытеснения в пространство между трубами и стенами шахты
  • ожидается окончание периода полного застывания
  • производится контроль качества (вышеописанными в предыдущих разделах методами)

Для удобства работы оборудование для цементирования скважин устанавливается на шасси одного из видов грузовиков (КАМАЗ, УРАЛ и пр.). Это удобно сразу по двум причинам – отсутствия необходимости каждый раз привлекать сторонние транспортные средства для перевозки комплексов конвейерного, смесительного, нагнетающего и прочего цементирующего оборудования, и возможности стационарно запитать данные системы от автомобильных двигателей.

В результате процесс подготовки раствора принимает следующий вид – все составляющие части дозируются и соединяются в бетономешалке, посредством добавления воды замешиваются до получения полностью однородной массы и закачиваются насосами в скважину (давление при этом достигает 30-35 МПа).

Добыча нефти и газа

нефть, газ, добыча нефти, бурение, переработка нефти

ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ЦЕМЕНТНОГО РАСТВОРА И КАМНЯ

Свойства цементного раствора зависят от многих факторов, таких как химико-минеральный состав, качество и количество наполнителей, водоце-ментное отношение, количество и природа химических наполнителей, ре­жим перемешивания, температура, давление и др.

Основные свойства цементного раствора применительно к скважинам следующие: водосодержание, подвижность (растекаемость), плотность, по­казатель фильтрации, динамическое сопротивление сдвигу, структурная вязкость, седиментационная устойчивость, время загустевания, сроки схва­тывания и некоторые другие. К свойствам цементного камня следует отне­сти механическую прочность, проницаемость, объемные изменения, корро­зионную устойчивость в агрессивных средах и модуль упругости.

Свойства цементных растворов и камня могут быть изменены введе­нием наполнителей, активных добавок или обработкой химическими реа­гентами.

Водосодержание. Водосодержание характеризуется водоцементным отношением, т.е. отношением массы воды к массе твердого тампонажного материала. Для стандартных тампонажных портландцементов с удельной поверхностью 2500 — 3500 см2/г водоцементное отношение может колебать­ся в пределах от 0,5 до 0,6.

Растекаемость. Важное свойство цементного раствора — подвижность, которую в начальный момент после затворения определяют с помощью усеченного конуса АзНИИ путем отсчета среднего диаметра расплывшего­ся раствора в двух направлениях (наибольшее и наименьшее).

Плотность. Одна из важных характеристик цементного раствора — плотность. Она зависит от плотности сухих тампонажных материалов и жидкости затворения, а также от водоцементного отношения. Это практи­чески единственный показатель качества раствора, контролируемый в про­цессе его приготовления и транспортирования в скважину.

Читайте так же:
Фундамент для силоса цемента

Для стандартного цементного раствора при В/Ц = 0,5 (в соответствии с требованиями ГОСТ 1581—85) его расчетная плотность составляет 1,81 — 1,85 ã/ñì3.

В промысловых условиях ее чаще всего определяют с помощью арео­метров АГ-1 и АГ-2 в каждой точке затворения независимо от наличия станции контроля цементирования СКЦ, которая обеспечивает автоматиче­скую регистрацию и запись средней плотности закачиваемого в скважину раствора. Непрерывный контроль плотности тампонажного раствора дости­гается применением радиоактивных плотномеров.

Показатель фильтрации. Под воздействием перепада давления в це­ментном растворе происходит процесс водоотделения, который называется фильтрацией. Скорость фильтрации в значительной мере зависит от при­нятого В/Ц: она обратно пропорциональна квадрату удельной поверхности цемента (тонкости помола), количеству наполнителя и вязкости жидкой фазы цементного раствора.

Вследствие высокой фильтрации цементный раствор становится вяз­ким, труднопрокачиваемым, сроки схватывания его ускоряются, в резуль­тате образования толстых цементных корок возможен прихват обсадной колонны во время ее расхаживания.

Фильтрация цементного раствора может быть определена с помощью специального прибора УВЦ, разработанного во ВНИИКАнефтегазе, или прибора ВМ-6, который применяется для измерения фильтрации бурового раствора при давлении 0,1 МПа (в этом случае говорят о предельной фильтрации за определенное время).

Седиментационная устойчивость. Под седиментационной устойчиво­стью подразумевают способность частиц тампонажного раствора оседать в жидкости затворения под действием сил тяжести. Этот параметр зависит

от разности плотностей твердой и жидкой фаз тампонажного раствора, микроструктуры порового пространства, вязкости жидкости затворения.

Вследствие сильно развитой межфазной поверхности тампонажные растворы агрегативно неустойчивы. О характере и степени седиментаци-онных перемещений в основной части столба тампонажного раствора с достаточной точностью можно судить по характеру и степени перемеще­ний верхнего уровня твердой составляющей раствора.

При цементировании обсадных колонн в газовых скважинах и сква­жинах с наличием зон АВПД появляется необходимость нормирования се-диментационной устойчивости тампонажных растворов, для повышения которой может быть рекомендован к использованию весь комплекс меро­приятий по снижению показателя фильтрации цементных растворов.

Загустевание. Спустя некоторое время после затворения и механиче­ского перемешивания начинает проявляться способность цементных рас­творов к структурообразованию, которое выражается последовательно в загустевании и схватывании растворов. Загустевание тампонажных раство­ров оценивают консистометром.

Существенно влияют на загустевание цементных растворов природа цемента, тонкость его помола, В/Ц, температура, давление и некоторые другие факторы.

Увеличить время загустевания тампонажных растворов можно, ис­пользуя замедлители процессов структурообразования, качество и количе­ство которых подбирают с учетом конкретных условий скважин (к числу замедлителей относятся ССБ, КМЦ, гипан НТФ, ОЭДФ, ВКК, хромпик и др.).

Читайте так же:
Цементный раствор его качестве

Сроки схватывания. Возможность применения тампонажных раство­ров в отечественной практике в большинстве случаев определяется срока­ми схватывания, которые зависят от химикоминерального состава цемента, его удельной поверхности, В/Ц, химических реагентов, вводимых в рас­твор, температуры, давления и других факторов.

При прочих равных условиях с повышением удельной поверхности цемента и уменьшением В/Ц сроки схватывания цементного раствора уменьшаются. На их уменьшение температура влияет более существенно, чем давление, а их совместное воздействие еще эффективнее.

Механическая прочность цементного камня. Прочность тампонажного камня характеризуется временным сопротивлением сжатию, растяжению или изгибу. Изготовленные определенной формы образцы цементного камня испытывают на прочность, причем определяют напряжение, соот­ветствующее разрушению образца.

Механическая прочность цементного камня зависит от многих факто­ров, основными из которых являются химико-минеральный состав цемента, В/Ц, удельная поверхность цемента, наличие наполнителей и химических добавок, условия твердения и др. Существенно влияют на прочность це­ментного камня также температура и давление.

Проницаемость цементного камня. Под проницаемостью цементного камня понимают его способность пропускать через себя жидкости или га­зы при определенном перепаде давления. Для обеспечения надежного раз­деления пластов цементный камень в затрубном пространстве должен иметь минимально возможную проницаемость для пластовых флюидов.

Проницаемость цементного камня изменяется в процессе его тверде­ния и существенно зависит от природы цемента и наполнителей, В/Ц, ус­ловий и времени твердения и т.д.

Цементирование скважин

Для перекрытия доступа воды из одной скважины в другую проводят цементирование обводненной скважины под давлением через отверстия фильтра водо- или нефтецементным раствором. В процессе цементирования и затвердения цемента необходимо провести испытания обеих скважин на закрытие вод опрессовкой или при максимально возможном снижении уровня раствора в колонне.

Цементирование под давлением через отверстие в фильтре или через дефект в колонне проводится с целью продавливания цементного раствора. Изоляция будет более эффективной, чем выше давление и чем медленнее будет проводиться продавка цементного раствора.
Используются основные технологии:

1. Цементирование под давлением через трубы с последующим разбуриванием цементного стакана. Спущенные трубы устанавливаются на 5—10 м выше места ввода цементного раствора. Цемент ниже конца заливочных труб после твердения
разбуривается.

2. Цементирование под давлением через заливочные трубы с вымыванием излишнего цементного раствора. После продавки цементного раствора производится наращивание колонны заливочных труб для вымывания цементного раствора из зоны его ввода.

3. Комбинированный способ цементирования при необходимости оставлять скважину под давлением до конца схватывания цемента. При этом нижний конец заливочных труб устанавливается в пределах нижних отверстий фильтра. После вытеснения цементного раствора из заливочных труб последние поднимаются выше уровня раствора, устье скважины герметизируется, цементный раствор продавливается жидкостью, закачиваемой в трубы или одновременно в трубы и в кольцевое пространство. Затем скважина оставляется герметически закрытой под давлением до конца затвердения цемента.

Читайте так же:
Цемент как сделать раствор небольшое количество
Цементирование без давления

Цементирование без давления производится для создания нового цементного забоя, цементного стакана или перекрытия нижней части фильтра.

Цементирование с помощью заливочного агрегата

Цементирование с помощью заливочного агрегата осуществляется путем спуска заливочных труб, нижний конец которых устанавливается у нижней границы предполагаемого цементного стакана.

Цементирование по способу «сифона»

Цементирование по способу «сифона» проходит по следующей технологии.

Применение пакеров при цементировании

В процессе цементирования можно использовать пакеры, как извлекаемые, так и неизвлекаемые.

Испытание обсадной колонны на герметичность

После окончания цементировочных работ обычно проводятся испытания обсадной колонны на герметичность.

Цементосмесительная машина СМ-4М

При капитальном ремонте скважин для транспортировки и приготовления цементного раствора используется цементосмесительная машина СМ-4М на базе автомобиля ЗИЛ-131А.

Цементировочные агрегаты

Для проведения цементировочных работ (включая опрессовку) используются цементировочные агрегаты на базе автомобиля большой грузоподъемности (табл. 9.18).

"Шприц" для цементного раствора

Существуют ли "шприц"/шприцы для цементного раствора, аналогичные картриджам (и пистолетам) какие существуют для герметиков и т.п. с длинным носиков ?

Или что-то подобное есть ? т.е если например нужно заполнить цементным раствором труднодоступное место или забить например старую длинную дыру в стене от старого дюбеля/чопика

  • Просмотр профиля
  • Личное сообщение

Готового не встречал. Под собственные нужды( длинную , глубокую щель заделать надо было)- сделал из толстой латунной трубки, поршень- обточенный болт.

  • Просмотр профиля
  • Личное сообщение

Такой что ли:

Но самодельный цементный раствор вряд ли
получится затолкать в узкую щель.

  • Просмотр профиля
  • Личное сообщение

метанол написал :
Такой что ли:

Но самодельный цементный раствор вряд ли
получится затолкать в узкую щель.

да что-то подобное.

пробовал приспособить старую тубу от герметика, но :

1). Носик нужно обрезать по самое немогу : диаметр должен быть не меньше 0,5мм иначе просто не протолкнуть , соответственно длина уменьшается или нужно искать трубку такого диаметра, но очень длинную тоже не выйдет — проталкивать тяжело будет.
2). в зазор между поршнем и стенкой тубы попал песок из цементной смеси и поршень очень туго двигался, а в итоге попросту застрял.

Читайте так же:
Ремонтный состав цементной основе

да раствор самодельный.

  • Просмотр профиля
  • Личное сообщение

В дыру от старого дюбеля раствор просто заталкивается деревянным или металлическим цилиндриком/шпилькой/карандашом/да чем угодно диаметром чуть меньшим, чем диаметр отверстия в стене. Раствор добавляется небольшими порциями и утрамбовывается.

  • Просмотр профиля
  • Личное сообщение

Использовал такой (как на картинке) но поршень оборачивал ПЭ пакетом и в раствор добавлял пва.Нормально дело шло.

  • Просмотр профиля
  • Личное сообщение
  • Просмотр профиля
  • Личное сообщение

Так вскрывать мешки со смесями можно только выпускницам дизайнерских курсов.Сам шприц не внушает" доверия "пластик и цена. У моего из "метрики" гильза алюминиевая и стоимость 600р .

  • Просмотр профиля
  • Личное сообщение

Смысл есть, если не использовать мешок сразу целиком. Так проще заклеить потом скотчем.

  • Просмотр профиля
  • Личное сообщение

oversun написал :
Так проще заклеить потом скотчем.

Пыльный,бумажный мешок скотчем(каким?малярным ,упак? ) Я пробовал 2,5 раза для транспортировки из гиперов чинить скотчем мешки -тухлое дело.

oversun написал :
Смысл есть, если не использовать мешок сразу целиком.

С точностью наоборот.Вскрытый ,как на видео мешок надо сразу использовать .Кто так вскрывает мешки создаёт себе и коллегам (заказчику если материал остался)проблемы на обьекте .Занимает больше места(5/1 по площади), дальнейшее перемещение таких мешков на обьекте и вне обречено на гемор.Девочки так делать нельзя.

  • Просмотр профиля
  • Личное сообщение

Тихон написал :
Так вскрывать мешки со смесями можно только выпускницам дизайнерских курсов.

Именно так я и вскрывал 50 кг мешки с цементом для бетонирования. По расчёту в бетономешалку надо засыпать полмешка, 25 кг.
Приношу мешок, кладу на ровный лист ДСП рядом с бетономешалкой, притопчу ногой, чтобы цемент равномерно распределился,
здоровенным кухонным ножом прорезаю мешок поперёк ровно по середине. Потом два реза вдоль краёв мешка, и отворачиваю получившийся клапан. Совковая лопата нормально входит в разрез, ничего не просыпается мимо. Остатки первой половины мешка подбираю кельмой.
На второй замес просто беру мешок, ставлю на попА, отрываю ненужную пустую часть, и засыпаю вторую половину мешка цемента в бетономешалку.
Ничего не надо взвешивать, перемерять, пересыпать. Не нужны вёдра.

Самому надо "законопатить" цементным раствором щель между верхом кирпичной стены и перекрытием.
Думаю взять обычную пластиковую канализационную трубу, один конец нагреть феном, сплющить.
С другого конца — любой толкач, хоть из палки. На конце сделать нахлобучку мягкую, обернуть полиэтиленом.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector