2.цемент. 2. 8 Цементирование обсадных колонн 1 Выбор тампонажных материалов
 Скачать 41.6 Kb.
|
|
2.8 Цементирование обсадных колонн 2.8.1 Выбор тампонажных материалов Тампонажными называются материалы, которые при затворении с водой образуют суспензии, способные в условиях скважины превращаться в практически непроницаемое твердое тело. Выбор тампонажных материалов для цементирования обсадных колонн обусловливается литофациальной характеристикой разреза, и основными факторами, определяющими состав тампонажного раствора, являются температура, пластовое давление, давление гидроразрыва, наличие солевых отложений, вид флюида и др. В общем случае тампонажный раствор состоит из тампонажного цемента, среды затворения, реагентов-ускорителей и замедлителей сроковсхватывания, реагентов-понизителей показателя фильтрации и специальных добавок. Тампонажный материал выбирают следующим образом: по температурному интервалу, по интервалу измерения плотности тампонажного раствора, по видам флюида и отложениям в интервале цементирования уточняют марку цементов. Среду затворения выбирают в зависимости от наличия солевых отложений в разрезе скважины или степени минерализации пластовых вод. Для предотвращения преждевременного загустевания тампонажного раствора и обводнения продуктивных горизонтов необходимо снизить показатель фильтрации тампонажного раствора. В качестве понизителей этого показателя применяют НТФ, гипан, КМЦ. Для повышения термостойкости химических добавок, структурирования дисперсионных систем и снятия побочных эффектов при использовании некоторых реагентов применяют глину, каустическую соду, хлористый кальций и хроматы. 2.8.2 Выбор способа цементирования Существует несколько способов цементирования, которые различаются схемой подачи тампонажного раствора в затрубное пространство и особенностями используемых приспособлений. В зависимости от варианта подачи тампонажного раствора различают прямое и обратное цементирование, а по особенностям приспособлений одноступенчатое, двухступенчатое, манжетное. Цементирование может производится как по всей длине колонны, так и частично. Для цементирования обсадных колонн данной скважины выбираем одноступенчатый способ (весь тампонажный раствор продавливают через башмак обсадной колонны в затрубное пространство) с прямой схемой подачи тампонажного раствора (раствор, закачанный внутрь цементируемой обсадной колонны, проходит по ней до башмака и затем поступает в затрубное пространство, распространяясь снизу вверх). В данном случае эксплуатационную колонну цементируем по всей длине в интервале его спуска, т. е. 0-3543 м по вертикали, а по стволу 0-3932 м. 2.8.3 Расчет цементирования Таблица 36  Исходные данные по креплению эксплуатационной колонны
Высота буферного столба определяется по следующей формуле: где  – плотность бурового раствора, кг/м3; – плотность воды, кг/м3 , = 1000; – глубина залегания продуктивного пласта, м; – плотность буферной жидкости, кг/м3, = 1100; – коэффициент аномальности.
где  – давление на забое, МПа;  м.Высота столба бурового раствора за колонной, определяется по формуле:
где H - глубина спуска эксплуатационной колонны, м; Hц.р. – высота подъема цементного кольца, Hц.р.= 1885 м;  = 338.4 м.Вычисляем требуемой объема цементного раствора по формуле:
где dд – диаметр долота под эксплуатационную колонну, м; k – коэффициент заполнения каверн, К = 1,1; dн – наружный диаметр эксплуатационной колонны, м; dвн – внутренний диаметр эксплуатационной колонны, м; h – высота цементного стакана, м;  м3.Необходимая масса сухого цемента:
где  – плотность цементного раствора, кг/м3;m – водоцементное отношение, m = 0,45 ; K1 – коэффициент потерь, K1=1,05;  т.Объем воды для затворения цемента:
где  – единичный расход воды на 1 т сухого цемента, м3/т, = 0,5; м3.Необходимый объем продавочного раствора:
где  – коэффициент сжимаемости бурового раствора, = 1,04;Vм – объем манифольда,м3, Vм= 1,02 ;  м3.Наибольшее давление перед посадкой верхней пробки на упорное кольцо:
где  – давление, необходимое для уравновешивания столбов более тяжелого цементного раствора (за колонной) и более легкого бурового раствора (внутри колонны); – давление, для преодоления гидравлических сопротивлений;
 Давление на головке колонны в конце цементирования (перед схождением пробок) определим при условии, что число агрегатов более трех. В этом случае при определении величины давления, необходимого для преодоления гидравлических сопротивлений при продавке:
 МПа; МПа.Согласно правилам, скорость восходящего потока, в кольцевом пространстве эксплуатационной колонны, принимается  = 1,8 м/c. Далее определяется подача цементировочных агрегатов, для обеспечения заданной скорости:
где Fзатр – площадь затрубного пространства, м2;
где Vц.с. – объем цементного стакана, м3, Vц.с= 0,2;  м2;Q = 0,023·1,8 = 41,3 л/c. По табличным данным (ориентируясь на Pmax) выбирается цементировочный агрегат ЦА-320М, с производительностью на третьей скорости Q  = 10,7 л/c, диаметром втулок 115 мм и давлением P = 8,7 МПа. Количество определяется как:
 д.Потребное количество цементосмесительных машин 2CMH-20 определяется по формуле:
где  – объем бункера, м3, = 14,5 ;M – насыпная масса цемента, т/м3, М= 1,21 ;  Объем буферной жидкости между кондуктором и эксплуатационной колонной:
 ·795 = 12,8 м3.Емкость ЦА-320М – 6,4 м3, значит требуется два агрегата. Объем цемента и буфера меньше продавочной жидкости, поэтому гидравлические сопротивления ниже и возможно обеспечить подачу на передаче QV = 16,1 л/c. Закачку 0,98 от объема продавочного раствора ведут четырьмя агрегатами при QIV = 10,7 л/c, последние от объема подают одной машиной до скачка давления когда пробка садится на кольцо. Продолжительность крепления определяется по формуле:
 +10 = 48,8 мин.Момент начала затвердевания раствора:
 = 65,1 мин.Результаты расчета и средства контроля приведены в таблице 28. Таблица 37 – Данные по креплению эксплуатационной колонны
2.8.4 Контроль результатов цементирования После получения давления «стоп» обязательно нужно снизить давление в колонне путем плавного отбора продавочной жидкости в мерную емкость цементировочного агрегата, а так же проверить на герметичность обратный клапан. Если при снижении давления из колонны вытекает небольшой объем продавочной жидкости, в первую очередь закрывают кран,а скважину оставляют в покое на ОЗЦ для формирования камня при атмосферном давлении. Если жидкость продолжает вытекать, значит колонна или обратный негерметичны. В данном случае всю вытекшую жидкость вновь закачивают в колонну, кран закрывают и скважину оставляют в покое на ОЗЦ при наличии на устье высокого избыточного давления, которое возникло в конце цементирования. Прежде чем возобновить буровые работы в скважине после окончания ОЗЦ нужно проверить качество цементирования, а именно: - определяют положение кровли тампонажного камня; - полноту замещения промывочной жидкости цементным раствором; - плотность контактов цементного камня с обсадной колонной и стенками скважины. Прочность и герметичность колонны проверяют выдержкой под определенным внутренним давлением, т. е. опрессовкой в течение 30 мин. Колонну признают герметичной, если в период выдержки под давлением Роп (на 10 % превышающем наибольшее ожидаемое рабочее давление) снижение ожидаемого рабочего давления не превышает 0,5 Мпа, в течение 30 мин. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
, 
, 
, 
1 , 
, 
, 
, 
,
, 
, 
, 
, 
, 
·hб.ж, 
+10, 
,