ЦЕМЕНТИРОВАНИЕ СКВАЖИНЫ

2.5 ЦЕМЕНТИРОВАНИЕ СКВАЖИНЫ

Разобщение пластов при существующей технологии крепления скважин - завершающий и наиболее ответственный этап, от качества выполнения которого в значительной степени зависит успешное строительство скважины. Под разобщением пластов понимается комплекс процессов и операций, проводимых для закачки тампонажного раствора в затрубное пространство (т.е. в пространство за обсадной колонной) с целью создания там надежной изоляции в виде плотного материала, образующегося со временем в результате отвердения тампонажного раствора. Поскольку в качестве тампонажного наиболее широко применяется цементный раствор, то и для обозначения работ по разобщению используется термин "цементирование".

Цементный камень за обсадной колонной должен быть достаточно прочным и непроницаемым, иметь хорошее сцепление (адгезию) с поверхностью обсадных труб и со стенками ствола скважины. Высокие требования к цементному камню обусловливаются многообразием его функций: плотное заполнение пространства между обсадной колонной и стенками ствола скважины; изоляция и разобщение продуктивных нефтегазоносных горизонтов и проницаемых пластов; предупреждение распространения нефти или газа в затрубном пространстве под влиянием высокого пластового давления; заякоривание обсадной колонны в массиве горных пород; защита обсадной колонны от коррозионного воздействия пластовых вод и некоторая разгрузка от внешнего давления.

 Следует отметить, что роль и значение цементного камня остаются неизменными на протяжении всего срока использования скважины, поэтому к нему предъявляются требования высокой устойчивости против воздействия отрицательных факторов.

Существует несколько способов цементирования. Они различаются схемой подачи тампонажного раствора в затрубное пространство и особенностями используемых приспособлений. Возможны два варианта подачи тампонажного раствора в затрубное пространство:

· раствор, закачанный внутрь цементируемой обсадной колонны, проходит по ней до башмака и затем поступает в затрубное пространство, распространяясь снизу вверх (по аналогии с промывкой называется цементированием по прямой схеме);

· тампонажный раствор с поверхности подают в затрубное пространство, по которому он перемещается вниз (цементирование по обратной схеме).

В промышленных масштабах применяют способы цементирования по прямой схеме. Если через башмак обсадной колонны в затрубное пространство продавливают весь тампонажный раствор, способ называется одноступенчатым (одноцикловым) цементированием. Если обсадная колонна на разных уровнях оснащена дополнительными приспособлениями (заливочными муфтами), позволяющими подавать тампонажный раствор в затрубное пространство поинтервально на разной глубине, способ цементирования называется многоступенчатым (многоцикловым). Простейший и наиболее распространенный способ - цементирование в две ступени (двухступенчатое). Иногда возникает необходимость не допустить проникновения тампонажного раствора в нижнюю часть обсадной колонны, расположенную в интервале продуктивного пласта, тогда этот интервал в затрубном пространстве изолируется манжетой, установленной на обсадной колонне, и сам способ цементирования называется манжетным. Выделяются также способы цементирования потайных колонн и секций, поскольку тампонажный раствор в этом случае закачивают по бурильной колонне, на которой спускают секцию или потайную колонну.

 Расчеты при цементировании скважины – важная часть проектирования заключительного этапа строительства скважины. Применительно к конкретным местным условиям проводится метод сплошного одноступенчатого цементирования обсадной колонны. Расчет этого цементирования включает:

· определение объема цементного раствора;

· установление количества сухого цемента (или смеси цемента с наполнителями), выбор типа цемента;

· определение необходимого количества воды и реагентов для затворения, определение объема продавочной жидкости;

· установление допустимого времени цементирования скважины;

· определение числа агрегатов и цементно-смесительных машин;

· определение возможного максимального давления в конце процесса цементирования.

Объем скважины соответствует объему цементного раствора[5]:

где k – коэффициент кавернозности;

H – высота подъема цементного раствора;

D – диаметр скважины;

d – диаметр обсадной колонны.

Коэффициент кавернозности составляет 1,10 – 1,12.

Кондуктор Ø 324мм: Vцр1 = (3,14/4)(1,1·0,394² – 0,324²)1020 = 52,6м³

Пром. колонна Ø 245мм: Vцр2 = (3,14/4)(1,1·0,2903² – 0,245²)2450 = 63м³

Экс. колонна Ø 140мм: Vцр3 = (3,14/4)(1,1·0,1905² – 0,140²)1175 = 23,5м³

Для приготовления 1м² цементного раствора требуется цемента[5]:

q = ρцρв/(ρв+mρц) (2.5.2)

где ρц – плотность цемента;

ρв – плотность воды;

m – водоцементное отношение.

Кондуктор Ø 324мм: q1 = 2900·1000/(1000+0,5·2900) = 1184кг

Пром. колонна Ø 245мм: q2 = 3015·1000/(1000+0,48·3015) = 1232кг

Экс. колонна Ø 140мм: q3 = 3500·1000/(1000+0,34·3500) = 1598кг

отсюда плотность цементного раствора будет[5]:

ρц.р. = q(1+m) (2.5.3)

Практически плотность цементного раствора определяется ареометром.

Общее количество цемента[5]:

G = kцqVц.р. (2.5.4)

где kц = 1,03-1,05 – коэффициент, учитывающий потери цемента при погрузочно-разгрузочны работах.

Кондуктор Ø 324мм: G1 = 1,04·1184·52,6 = 64,8т

Пром. колонна Ø 245мм: G2 = 1,04·1232·63 = 80,7т

Экс.колонна Ø 140мм: G3 = 1,04·1596·23,5 = 39т

Число цементно-смесительных машин принимается с учетом расчетного объема цемента при условии, что на каждую из них можно загрузить примерно 20 т материала (n1 = 3, n2 = 4, n3 = 2).

Общий объем воды при этом составляет[5]:

Vв = Gц/(kцkвρв) (2.5.5)

где kв = 1,01-1,05 – коэффициент, учитывающий потери воды.

Объем продавочной жидкости для транспортирования цементного раствора в затрубное пространство можно определить по формуле[5]:

где Δ = 1,03-1,05 – коэффициент сжимаемости продавочной жидкости.

Кондуктор Ø 324мм: V1 = 1,04·0,785·0,324²(1020 – 10) = 86,6м³

Пром.колонна Ø 245мм: V2 = 1,04·0,785·0,245²(2450 – 10) = 119,6м³

Экс. колонна Ø 140мм: V3 = 1,04·0,785·0,14²(3025 – 10) = 48,2м³

Величина максимального давления в конце продавки вычисляется по формуле[5]:

p = p1 + p2 (2.5.7)

где p1 – давление, обусловленное разностью удельных весов в трубах и затрубном пространстве;

p2 – гидравлические потери давления.

Давление, обусловленное разностью весов в трубах и затрубном пространстве, находим по формуле[5]:

Гидравлические потери давления точно рассчитать пока невозможно. Для приблизительных расчетов используем ориентировочные формулы Р.И.Шищенко:

а) для скважин глубиной до 1000м – р2 = 0,001L + 0,8, МПа;

б) для скважин глубиной более 1000м – р2 = 0,001L + 1,6, МПа.

Время цементирования колонны[5]:

Тцем = tц + tпц + 10 (2.5.9)

где tц – время закачки цементного раствора;

tпц – время продавки цементного раствора;

10 – время, необходимое для выполнения операции по закладыванию в заливочную головку пробки.

Время закачки цементного раствора и время продавки цементного раствора находим по формулам[5]:

tц = Vц.р/qср (2.5.10)

tпц = Vж/qср (2.5.11)

где qср = 0,020м³/с – средняя производительность насосов цементировочных агрегатов.

Кондуктор Ø 324мм: tц1 = 52,6/0,02 = 44мин

Пром. колонна Ø 245мм: tц2 = 63/0,02 = 53мин

Экс. колонна Ø 140мм: tц3 = 23,5/0,02 = 20мин

Кондуктор Ø 324мм: tпц1 = 86,6/0,02 = 72мин

Пром. колонна Ø 245мм: tпц2 = 119,6/0,02 = 100мин

Экс. колонна Ø 140мм: tпц3 = 48,2/0,02 = 40мин

Потребное количество цементировочных агрегатов определяем по следующей формуле[5]:

где u = 1,5м/сек – средняя скорость восходящего потока цементного раствора.

Вычисленные значения заносим в таблицы.

Таблица 2.11 Общие сведения о цементировании обсадных колонн.

Таблица 2.12 Данные к расчету цементирования колонн

Таблица 2.13 Потребное количество материалов и цементировочной техники

Похожие работы

Проект бурения и крепление эксплуатационной скважины на Песчаной площади Краснодарского края

Скачать

111088

3

0

... смеси. При промывках наблюдалось увеличение значений газопоказаний до 0,9 – 1,5%, газ по составу к чокракскому. Возможно, это связано с перетоками газа из чокракских отложений, расположенных рядом скважин Песчаная №1 и №2. В чокракских отложениях выделяются перспективные участки разреза, представленные песчаниками и алевролитами. Песчаники в интервалах 3017 – 3022 м, 3026 – 3030 м и 3036,5 – ...

Приморские курорты России: перспективы развития, использование естественных факторов в современных оздоровительных технологиях

Скачать

101649

0

0

... . Умеренно-влажный климат, с мягкой зимой и очень теплым летом, позволяет отдыхать в этом благодатном крае в любое время года. В Краснодарском крае сосредоточены основные приморские курорты России: Сочи, Анапа, Геленджик, Туапсе, Ейск. Песчаные, галечные и рукотворные пляжи на побережье Черного и Азовского морей оборудованы аэросоляриями, душевыми установками, станциями по прокату катеров, лодок, ...

Основы национальной экономики

Скачать

598656

0

7

... косвенного воздействия на них. Поэтому данную стадию современного рыночного капитализма называют еще государственно-корпоративным капитализмом или регулируемым рыночным капитализмом. Являясь основой национальной экономики этого типа, современная высокоразвитая капиталистическая корпорация представляет собой единую хозяйственную технологическую цепочку, которая берет начало в добывающих отраслях, ...

Шпаргалки к экзамену по ОБЖ (Брянск)

Скачать

481815

2

0

... комиссии с участием представителя госнадзора и им выдаются удостоверения.  Повышение рабочими уровня знаний по безопасности труда осуществляется на курсах повышения квалификации, ее сдачей экзаменов. 136. Виды инструктажа, регистрация инструктажа.  Инструктаж работающих подразделяется на:  1. вводный  2. первичный на рабочем месте  3. повторный  4. внеплановый  5. целевой  Все ...