22 февраля 2016г.
Технология цементирования обсадных колонн большого диаметра в начальных интервалах скважин со стволами большого диаметра сопряжена с определенными трудностями: на цементирование расходуется значительное количество материалов – цемента, воды, промывочной жидкости, других материалов и химических реагентов. Значительные размеры затрубного пространства, зачастую осложнены кавернами в верхней наименее устойчивой части геологического разреза. Подачу тампонажного раствора требуется обеспечивать с большим расходом, и, несмотря на это – не достигается необходимая скорость подъема тампонажного раствора в кольцевом пространстве. Очень важно иметь в виду, что после подачи некоторого количества тампонажного раствора в обсадную колонну начинается самопроизвольное движение жидкостей по скважине вследствие превосходства плотности тампонажного раствора над плотностью промывочной жидкости. Постепенно скорость движения возрастает и превышает расход, осуществляемый насосами. Может возникнуть явление разрыва сплошности потока тампонажного раствора от устья. Подаваемая насосами жидкость свободно падает на снижающийся уровень тампонажного раствора в колонне. Это сопровождается гидравлическими ударами, вызывающими перегрузку колонны, чреватую аварийной ситуацией. Значительные трудности возникают на стадии продавки цементного раствора за обсадную колонну, так как объѐмы продавочной жидкости весьма значительны, что требует и большого количества технических средств и времени на выполнение этой стадии работ.
Цементирование обсадных колонны через предварительно спущенные в нее бурильные трубы позволяет избежать этих трудностей.
Наибольший эффект цементирования достигается при строительстве скважин в районах распространения многолетней мерзлоты. Предоставляется возможность после окончания продавки и закрытия обратного клапана не поднимать сразу бурильную колонну из скважины, а приступить к промывке внутреннего пространства обсадной колонны. Такой технологический прием может сопровождаться отъѐмом излишнего тепла, возникающего в расположенном в обсадной колонне растворе вследствие разогрева цементного раствора за колонной в процессе его твердения. Это может вызвать повышение температуры стенок скважины, что категорически недопустимо. С другой стороны, в заключительной стадии твердения цементного раствора, наоборот, может произойти охлаждение цементного раствора вплоть до его замерзания, что приведет к низкому качеству крепления скважины. Промывка внутреннего пространства обсадной колонны во время ожидания застывания цемента позволяет поддерживать плюсовую температуру растворов в пределах, не превышающих температуру растворов, которая была на заключительной стадии проходки ствола скважины.
Другим не менее важным обстоятельством появляется возможность многократно сократить количество продавочной жидкости и время продавки и обеспечить надлежащий режим движения жидкостей за обсадной колонной.
Данную технологию можно реализовать, применяя устройство для цементирования обсадных колонн большого диаметра (далее – УЦК).Оно предназначено для:
1. подачи жидкостей в нижнюю часть подлежащей цементированию обсадной колонны через предварительно спущенные в нее бурильные трубы;
2. герметизации кольцевого пространства между бурильной и обсадной колонной в нижней части обсадной колонны и на устье;
3. продавливания расчетного количества тампонажного раствора в пространство за обсадной колонной;
4. поддержания обсадной колонны на весу для установки положения верхней муфты обсадной колонны в рекомендуемое положение при монтаже устьевого оборудования;
5. удаления остатков тампонажного раствора из нижней части обсадной колонны на поверхность;
6. промывки обсадной колонны через бурильные трубы промывочной жидкостью с регламентированной температурой для поддержания рекомендуемого температурного режима твердения тампонажного раствора в кольцевом пространстве во время ожидания застывания цемента при креплении обсадных колонн в интервалах распространения многолетней мерзлоты.
УЦК состоит из двух узлов – устьевого и забойного (Рисунок 1).
Рис.1. Устройство цементирования обсадных
колонн большого диаметра через бурильные
трубы, общий вид устройства в сборке с бурильной и обсадной колоннами:
1 – манометр, 2,5 - отводы для соединения с тампонажной линией, 3 - цементировочная головка, 4 - шток цементировочной головки,
6 – верхняя бурильная труба, 7 – подвеска, 8 - корпус подвески, 9 - патрубок под БРС, 10 – сальник, 11 – переводник, 13 - муфта обсадной
трубы, 14- полузамок, 15 - обсадная колонна, 16 - бурильная труба, 17 - циркуляционный
клапан, 18 - манжета-центратор, 19 – манжета, 20 – пакер,
21 – ЦКОД, 22 - направляющий колонный башмак.
Сам процесс цементирования можно разделить
на четыре стадии (Рисунок
2).
Таким образом,
применение УЦК позволяет при некотором увеличения времени на крепление за счет подготовительно-заключительных работ,
затрачиваемых на спуск и подъем
бурильной колонны и монтажных работ с УЦК, перекрываемого временем
сокращения закачки и продавки цементного раствора, одновременно решать несколько задач:
1.
Сокращать время на выполнение собственно технологического процесса цементирования за счет многократного уменьшения объема
продавочной жидкости;
2.
Обеспечивать цементирование в условиях
разведочного бурения ограниченным числом цементировочной техники;
3.
Обеспечивать надлежащий режим потока жидкостей
в цементируемом пространстве;
4.
Обеспечивать расчетный
тепловой режим твердения
тампонажного раствора в интервалах низких и отрицательных температур
на стенках скважины путем технологической промывки обсадной
колонны во время ОЗЦ.
Список литературы
1.
Ашрафьян М.О.,
Кривошей А.В. Совершенствование технологии цементирования скважин
на месторождениях. «Нефтяное хозяйство», 2010, № 8.
2. Булатов А.И., Долгов С.В. Спутник
буровика (2 тома) –
М.: Недра, 2006
3.
Щукин А.А. Строительство скважин. – Учеб.пособие.Томск: Изд-во STT, 2005.