Крепление и цементирование скважины. СЕЛИХМЕТЬЕВ А.С. ОРБз-20-33КП-5 вариант. Курсовая работа по дисциплине Крепление и цементирование скважин

• Название: Курсовая работа по дисциплине Крепление и цементирование скважин
• Анкор: Крепление и цементирование скважины
• Дата: 18.01.2023
• Размер: 1.6 Mb.
• Имя файла: СЕЛИХМЕТЬЕВ А.С. ОРБз-20-33КП-5 вариант.docx
• Тип: Курсовая; #892743
• страница: 2 из 6

1 Теоретическая часть

1.1 Контроль качества цементирования

Контроль цемен­тирования включает две основные задачи: определение высоты (уровня) подъема цемента за обсадную колонну (ОК) и оценку качества изоляции наиболее важных интервалов разреза. Для решения этих задач применяются термометрический, акустический и гамма-гамма-(плотностной) методы контроля цементирования.

Термометрический метод контроля.Затвердевание цемент­ного раствора, т. е. превращение его в цементный камень, является экзотермической реакцией, происходящей с выделением тепла. Поэтому температура ОК и жидкости в ней против цементного кольца сначала повышается, а затем постепенно снижается. Максимальное превышение температуры над первоначальным уровнем (температурная аномалия) наблюдается обычно в первые сутки после заливки и составляет несколько градусов. К концу третьих суток температурная аномалия уменьшается до несколь­ких десятых градуса и спустя еще некоторое время ее не удается обнаружить. Величина аномалии зависит не только от времени с момента заливки, но и от сорта цемента, характеристики пород, кавернозности ствола скважины и других причин. Измеряя тем­пературу по ОК через 24—28 ч после заливки цементного раствора можно выделить температурную аномалию, вызванную процессом схватывания цемента.

Акустический метод контроля цементирования скважин. Этот метод основан на измерении затухания продольной упругой волны, распространяющейся по ОК, цементному кольцу и породе от излучателя к приемнику. В обсаженной скважине коэффициент поглощения α зависит от диаметра ОК, толщины ее стенок, от состоя­ния цементного кольца. Если цемент еще не затвердел и находится в жидком состоянии, он слабо влияет на затухание продольной волны, распространяющейся по ОК, т. е. колонна проявляет себя как свободная. При затвердении цемента и его сцеплении со стен­ками ОК энергия волны расходуется на возбуждение не только колонны, но и связанного с ней цементного кольца, поэтому за­тухание значительно больше.  Примерно через сутки после за­ливки,  когда  раствор  практически  превращается  в  цементный камень,  коэффициент затухания α увеличивается более чем на порядок по сравнению с первоначальным значением.  Поэтому, измеряя амплитуду продольной волны,  распространяющейся по ОК, через 24 ч и более (время, необходимое для затвердевания цемента), можно по ее величине судить о наличии или отсутствии цементного кольца,  сцепленного с ОК.  Амплитуда продольной  волны, проходящей по ОК, характеризует надежность сцепления цементного камня с обсадными трубами.

Для исследования скважин применяется двухэлементный аку­стический зонд, состоящий из излучателя и приемника, центри­руемый в колонне.

Гамма-гамма-метод контроля цементирования скважин. Су­щественная разница плотностей цементного камня  и контактирующих с ним ПЖ или воды  создает благоприятные предпосылки для применения с целью контроля цементирования скважин плотностного гамма-гамма-каротажа. На практике используются измерительные установки, регистрирующие интенсивность рассеянного гамма-излу­чения по кольцевому периметру ОК.

1.2 Техника для цементирования
Цементирование обсадной колонны в скважине обычно сопряжено с выполнением ряда трудоемких работ по доставке исходных материалов, и прежде всего цемента, на буровую, по приготовлению за короткий срок большого объема тампонажного раствора и подаче его в ствол скважины и в затрубное пространство. Расход материалов и качество цементировочных работ во многом зависят от совершенства и надежности применяемых технических средств. Для выполнения работ применяется комплекс специального оборудования. В техническое оснащение цементировочных работ входят цементировочный агрегат (ЦА), цементно-смесительная машина (СМ), самоходный блок обвязки (1БМ-700), станция контроля процесса цементирования (СКЦ-2М), а также вспомогательные емкости и резервуары, цементировочная головка, трубопроводы и шланги для обвязки оборудования и устья скважины. Цементировочный агрегат предназначен для подачи тампонажного раствора в скважину, нагнетания его в затрубное пространство за цементируемой обсадной колонной, для измерения объема жидкости, расходуемой на приготовление тампонажного раствора, и подачи жидкости затворения в цементно-смесительную машину при приготовлении тампонажного раствора.

Обычно применяют мобильные цементировочные агрегаты, смонтированные на шасси автомобиля (рисунок 1.1).

Основные параметры характеристики цементировочного агрегата - предельное давление нагнетания тампонажного раствора, а также подача и давление нагнетания - на каждом режиме работы устанавливаются в зависимости от частоты вращения выходного вала коробки скоростей транспортного двигателя и диаметра втулок насоса. Максимальное давление указывается в марке агрегата (у агрегата ЦА-320М оно составляет 32 МПа).

Насосная установка УН1-630х700А (рисунок 1.2) состоит из силового агрегата, коробки передач, трехплунжерного насоса, вспомогательного трубопровода, манифольда и системы управления.

Все оборудование закреплено на общей монтажной раме. Силовой агрегат, выполненный на базе дизельного двигателя, оборудован системами водяного охлаждения, смазки и питания, многодисковой фрикционной муфтой сцепления постоянного замкнутого типа, контрольно-измерительными приборами, а также электросистемой с аккумуляторной батареей, обеспечивающей запуск дизельного двигателя электростартером.

Смесительная установка УС6-30 (рисунок 1.3) состоит из бункера 3, коробки отбора мощности 1, трансмиссии, загрузочного 2 и дозировочных винтовых конвейеров, смесительного устройства 5, системы управления 4 и вспомогательного оборудования. Смесительное устройство гидровакуумного типа с поворотными щелевидными насадками. Работает по принципу струйного насоса. Представляет собой камеру с диффузором, переходящим в сливную трубу. Смесительное устройство позволяет регулировать плотность раствора без замены насадки, а также изменять проходное сечение сбросного ствола краном ГРПП. Загрузка и выгрузка сыпучего материала механическая, с помощью дозирующих винтовых конвейеров.



1-коробка отбора мощности; 2-водоподающий насос; 3-вспомогательный двигатель; 4-двухпоршневой насос; 5-мерный бак; 6-труба сброса; 7-шасси автомобиля.
Рисунок 1.1 - Цементировочный агрегат ЦА - 320М




1-автошасси КрАЗ-257Б1; 2 - пост управления; 3 - силовой агрегат; 4 - коробка передач ЗКИМ; 5 - зубчатая муфта; 6 - насос 4Р-700; 7 - напорный трубопровод; 9 - вспомогательный трубопровод; 9 - фара для освещения рабочего места;

10 - аккумуляторная батарея.
Рисунок 1.2 - Насосная установка УН1-630х700А

Рисунок 1.3 - Установка смесительная УС6-30
Блок манифольда предназначен для обвязки установок между собой и с устьевым оборудованием при нагнетании жидкости в скважину. Каждый блок манифольда (рисунок 1.4) включает в себя напорный и приемно-раздаточный коллекторы, комплект труб с шарнирными коленами. Применение блоков манифольда при цементировании скважин, гидравлическом разрыве пластов и гидропескоструйной перфорации сокращает время монтажа и демонтажа коммуникаций обвязки установок между собой и с устьевой головкой и значительно упрощает эти операции.




1- тошасси ЗИЛ-131; 2 - фара; 3 - поворотная стрела; 4 - вспомогательный трубопровод; 5 - раздаточный коллектор; 6 - клапанная коробка; 7 - комплект напорных труб с фитингами; 8 - ящик для инструментов.
Рисунок 1.4 - Блок манифольда 1БМ-700

Головка цементировочная универсальная ГЦУ (рисунок 1.5) применяется для обвязки устья при цементировании нефтяных и газовых скважин в одну и более ступеней с одновременным расхаживанием обсадных колонн, а также в случае манжетного цементирования. В настоящее время разработаны и находят применение цементировочные головки, допускающие проворачивание обсадной колонны в процессе продавливания тампонажного раствора. Это способствует более полному замещению бурового раствора и повышению качества цементировочных работ.



1-манометр; 2 - предохранительный клапан; 3,8 - верхний и нижний вводы; 4 - крышка; 5-корпус; 6- верхняя пробка; 7 - стопорный винт.
Рисунок 1.5 - Цементировочная головка типа ГЦУ: