Заканчивание скважин. курсач заканчивание МОЙ. Содержание проекта

• Название: Содержание проекта
• Анкор: Заканчивание скважин
• Дата: 27.03.2022
• Размер: 0.58 Mb.
• Имя файла: курсач заканчивание МОЙ.doc
• Тип: Реферат; #419613
• страница: 5 из 6

6.Обоснование выбора способа цементирования и состава тампонажного материалов.

Весь комплекс работ, связанных с замещением бурового рас­твора цементным (тампонажным), называется цементировани­ем скважины или обсадной колонны; сюда же входят ожидание затвердения цементного раствора (ОЗЦ) и период формирова­ния цементного камня. Существует несколько методов цемен­тирования. Из них наиболее распространен метод прямого це­ментирования.

Цементный раствор поступает в заколонное пространство, замещая находящийся там буровой раствор, и затвердевает в камень.

Назначение и функции, выполняемые цементным камнем, многообразны:

1. Разобщение пластов, их изоляция, т.е. образование в ство­ле безусадочного тампона, внутреннюю часть которого состав­ляет колонна обсадных труб. Важное условие - равномерная толщина цементного камня с любой стороны света. Размеры кольцевого зазора (т.е. толщина цементного кольца) не опреде­ляют качества разобщения пластов, однако оказывают влияниена формирование цементного камня или предопределяют его отсутствие.

2. Удержание обсадной колонны от всевозможных переме­щений: проседания под действием собственного веса, темпера­турных деформаций, деформаций вследствие возникновения перепадов давления в колонне, ударных нагрузок, вращений и т.д.

3. Защита обсадной колонны от действия коррозионной сре­ды.

4. Повышение работоспособности обсадной колонны с увели­чением сопротивляемости повышенным (против паспортных данных) внешнему и внутреннему давлениям. Естественно, це­ментное кольцо должно быть сплошным и иметь при этом опре­деленную физико-механическую характеристику.

5. Сплошное цементное кольцо, приобретая в процессе фор­мирования камня способность к адгезии (цементный камень сцепляется с металлом труб, образуя интерметаллический слой), создает предпосылки к еще большему повышению со­противляемости высоким внешним и внутренним давлениям.

Различают следующие типы конструкций забоя:

Тип I – конструкция забоя закрытого типа, рекомендуется, как базовый для крепления неустойчивых пород верейского и бобриковского горизонтов, а также для неоднородных пород с близкорасположенными водоносными горизонтами терригенного девона.

Крепление скважин желательно производить по технологии двухступенчатого цементирования с установкой выше продуктивного пласта муфты ступенчатого цементирования (МСЦ) или пакера двухступенчатого и манжетного цементирования (ПДМ).

Тип II – конструкция забоя закрытого типа с установкой в интервале продуктивного пласта профильного перекрывателя – ОЛКС – 216. Такая конструкция рекомендуется для верейского горизонта, имеющего низкое значение пористости (12%) и проницаемости (0,035 мкм²). После установки ПП – ОЛКС – 216 производится спуск эксплуатационной колонны до забоя и цементируется по принятой в УБР технологии.

Тип III – конструкция забоя закрытого типа с установкой в интервале продуктивного горизонта профильного перекрывателя ОЛКС – 146; рекомендуется для терригенного девона и бобриковского горизонта с целью предотвращения блокирования проницаемых каналов буровым и цементным раствором.

Крепление скважины, пробуренной до кровли продуктивного пласта производится по технологии цементирования, принятой в УБР, а в интервале продуктивного пласта – устанавливается профильный перекрыватель.

Тип IV – конструкция забоя закрытого типа рекомендуется для вторичного вскрытия пластов (верейского, бобриковского и терригенного девона) в щадящем режиме. Крепление скважин, пробуренных на эти горизонты желательно производить по схеме двухступенчатого цементирования, используя МСЦ (ПДМ). В интервале продуктивного горизонта в составе эксплуатационной колонны устанавливается фильтр с кислоторастворимыми заглушками.

Тип V – конструкция забоя закрытого типа с установкой в интервале продуктивного горизонта цементируемого «хвостовика» соответствующего диаметра. Рекомендуется для бобриковского горизонта и терригенного девона.

Тип VI – конструкция забоя с установкой в интервале продуктивного пласта оборудования для селективной изоляции.

Такая конструкция применяется с целью исключения отрицательного воздействия тампонажного раствора на продуктивный пласт, при наличии водоносных интервалов над продуктивным пластом и под ним при толщине нефтеносного пласта не менее 3 м, при отсутствии каверн в интервале установки и интенсивности набора кривизны не более 2⁰ на 10 м. Возможна установка оборудования для селективной изоляции верхних продуктивных пластов, т.е. для их консервации. Рекомендуется для турнейского, башкирского и серпуховского горизонтов.

Тип VII – конструкция забоев открытого типа для всех прочных и устойчивых продуктивных пластов при двухстадийном строительстве, когда до кровли продуктивного пласта спускается и цементируется эксплуатационная колонна, продуктивный пласт вскрывается долотом меньшего диаметра без его последующего цементирования.

Тип VIII – конструкция забоя с установкой в интервале продуктивного горизонта нецементируемого «хвостовика» соответствующего диаметра. Рекомендуется для турнейского горизонта.

Исходя из всего вышесказанного, предлагается использовать конструкцию забоя типа I.

Технология крепления включает двухступенчатое цементирование эксплуатационной колонны с установкой муфты МСЦ. Муфты следует размещать обязательно против устойчивых не проницаемых пород в интервале с номинальным диаметром скважины.

В нашем случае установку муфты для ступенчатого цементирования определяется по формуле:






Z_пл- глубина кровли проявляющего пласта.



Раствор получаемый после затворения тампонажного цемента (материала) водой, обработанной химическими реагентами для повышения качества раствора и камня или облегчения проведения технологического процесса, называют тампонажным. Тампонажным раствором применяют для разобщения пластов в самых различных геологотехнических условий: от 15 до 250⁰С и от 1,5 до 200МПа в колоннах заколонного пространства размером от нескольких сот до нескольких размеров миллиметров до 0,5м, в каналах от нескольких тысяч метров при наличии самых разнообразных пород в разрезе скважины.

Тампонажный цемент могут быть классифицированы по следующим признакам:

1. 
   по вещественному составу: без добавок и сдобавками;
   
2. 
   по температуре применения: для низких температур (ниже +15⁰С); для нормальных температур (от +15 до +50⁰С); для умеренных температур (от +50 до +100⁰С); для повышенных (от +100 до +150⁰С); для высоких (+150 до 200⁰С); для сверх высоких температур ( от +250⁰С);
   
3. 
   по плотности: легкие (ниже 1400кг/м³) ; облегченные (1400-1650кг/м³); нормальные (1650-1950кг/м³); утяжеленные (1950-2300кг/м³); тяжелые (выше 2300кг/м³).
   
4. 
   по устойчивости: устойчивые только к хлоркальциевым, натриевым водам; устойчивые к сульфатным водам; устойчивых в кислотных водах; магнезиольным водам, полимениральным водам.
   

Исходя из выше изложенного выбираем тампонажный материал порландцемент для холодных скважин, так как на забое температура 40⁰С.

Портландцемент – важнейшее миниральновяжущее вещество. Портландцемент обладает: высокой скоростью твердение; водостойкостью, способностью твердеть как на воздухе, так и под водой; способ затвердевать с соответствующим требованиями на практике скоростью в широком диапозоне температур окружающей среды; хорошей сочетаемостью с различными наполнителями и арматурой; долговечностью затвердеванию материалов при разнообразных условиях окружающей среды.


Используется двухступенчатое цементирование для крепления неустойчивых пород пашийского горизонта, а также в связи с расположением вблизи водоносных горизонтов девона, что не приведет к поглощению раствора и использования большого количества цементировочных насосов и смесительных машин.

7. 
   Расчет цементирования обсадных колон.
   

Одним из требований по качеству строительства нефтяных скважин является охрана недр и предотвращения загрязнения окружающей природной среды, а также защита обсадной колонны от интенсивной наружной коррозии. В связи с этим изоляция всех скважин водо-, нефте-, или газоносных пластов является обязательным условием строительства скважин. Окончательная изоляция пластов в скважине осуществляется при её цементировании с обеспечением подъема тампонажного раствора до устья или до перекрытия верхнего сплошного камня в заколонном пространстве.

В настоящее время существует несколько способов цементирования скважин. По данному проекту цементирования направления и кондуктора осуществляется одноступенчатым способом, а эксплуатационной колонны – двухступенчатым способом.

Расчет цементирования направления

1. 
   диаметр долота Д_д=0,3937 м;
   
2. 
   диаметр направления d_н=0,324 м;
   
3. 
   глубина спуска направления Н_н=70 м;
   
4. 
   высота подъема цемента Н_ц=70 м;
   
5. 
   высота цементного стакана l₁=5 м;
   
6. 
   коэффициент кавернозности К=1,3;
   
7. 
   коэффициент потерь при нагрузке К_ц=1,05.
   

На основании перечисленных данных определяем потребное количество сухого цемента по формуле:

; (7.1)

q₁, q₂ – нормы расхода цемента для заполнения соответственно внутритрубного и затрубного пространства

q₁=73 кг; q₂=51 кг;

;

С учетом коэффициента потерь при загрузке:

; (7.2)



Определим потребное количество воды для затворения цемента

; (7.3)

м³;

Определим объем продавочной жидкости по формуле

; (7.4)

- коэффициент, учитывающий сжатие жидкости

м³

Определяем давление в цементировочной головке в конце цементирования:

Гидродинамическое давление на поглощающий горизонт

; (7.5)

;

Давление гидроразрыва для этого горизонта

; (7.6)



Давление промывочной жидкости в кольцевом пространстве на поглощающий горизонт в необсаженной интервале скважины

(7.7)



Расчет цементирования кондуктора

1. 
   диаметр скважины Д_ск=0,2953 м;
   
2. 
   диаметр кондуктора d_к=0,245 м;
   
3. 
   глубина спуска кондуктора Н_к=310 м;
   
4. 
   высота подъема цемента Н_ц=310 м;
   
5. 
   высота цементного стакана h=10 м;
   
6. 
   коэффициент кавернозности К=1,3;
   
7. 
   коэффициент потерь при загрузке К_пот=1,05.
   

На основании перечисленных данных определяем количество сухого цемента для заполнения внутритрубного, затрубного и межтрубного пространств по формуле:



где норма расхода сухого цемента для заполнения внутритрубного пространства – 41кг;

норма расхода сухого цемента для заполнения необсаженной части ствола скважины с учетом коэффициента кавернозности – 26кг;

норма расхода сухого цемента для заполнения обсаженной части ствола скважины -28кг;

высота цементного стакана – 10м;

высота необсаженной части ствола скважины;

длина обсаженной части ствола скважены.



С учетом потери при загрузке (7.2):



Количество продавочной жидкости (7.4):



Количества воды для затворения цемента (7.3):



Определим давление в цементировочной головке в конце цементирования (7.5),(7.6),(7.7):







Расчет цементирования эксплуатационной колонны.

Для обеспечения высоты подъема цементных растворов, а также во избежание гидроразрывов пластов при цементирование скважины для разобщения верхних водоносных пластов примем облегченный тампонажный раствор, в частности гельцементный раствор (ГЦР). Проектом предусмотрено применение цементного раствора на 835м от башмака эксплутационной колонны, выше до устья (ГЦР – 1106м).

Исходные данные:

1. 
   диаметр скважины Д_ск=0,2159 м;
   
2. 
   диаметр эксплутационной колоны d_к=0,146 м;
   
3. 
   глубина спуска кондуктора Н_эк=1807 м;
   
4. 
   высота цементного стакана h=10 м;
   
5. 
   коэффициент кавернозности К=1,3;
   
6. 
   коэффициент потерь при загрузке К_пот=1,05.
   

Определим количества сухого цемента для заполнения внутретрубного и затрубного пространства (7.8)

;

С учетом коэффициента потерь при загрузке (7.2):

;
Определим объем продавочной жидкости по формуле (7.4)

;

Определяем давление в цементировочной головке в конце цементирования (7.5),(7.6),(7.7):

;





8.Обоснованте выбора способов контроля качества цементирования эксплуатационной колонны

Основным критерием качества цементирования обсадных колонн считают результаты опробованных продуктивных горизонтов и вызова притока пластовых флюидов, а также отсутствие продукции других горизонтов, т.е. недопущение межпластовых перетоков и различного рода нефте-, газо-, водопроявлений.

С целью повышения информативности акустической цементометрии желательно использовать приставки к наземной аппаратуре цементомера, позволяющие регистрировать полный акустический сигнал, подающий в приемник цементомера. На основе интерпретации характеристик полного акустического сигнала достаточно уверенно можно оценивать состояние контакта цементного камня с породой, учитывая влияние факторов на результаты измерений.

Качество цементирования оценивают следующими показателями:

1) высота подъёма тампонажного раствора в затрубном пространстве;

2) полнота замещения бурового раствора тампонажным раствором;

3) равномерность распределения цементного камня в затрубном пространстве;

4) сцепление цементного камня с обсадной колонной и стенками скважины;

5) герметичность зацементированной обсадной колонны и затрубного пространства.

Высота подъёматампонажного раствора в затрубном пространстве определяется с помощью методов термометрии, радиоактивной и акустической цементометрии, а также визуально при его закачке.

Наиболее эффективным методом, позволяющим получить максимальную информацию о качестве цементирования обсадной колонны независимо от температуры и плотности тампонажного камня, является акустическая цементометрия. Для контроля качества цементирования обсадных колонн применяем акустические цементометры АКЦ-1 и АКЦ-2. Путем совместной интерпретации кривых акустической цементограммы представляется возможным:

- определить высоту подъёма тампонажного раствора за обсадной колонной;

- оценить состояние контакта цементного камня с колонной, а в некоторых случаях и с породой в кольцевом пространстве;

- исследовать процессы формирования цементного камня в затрубном пространстве во времени и оценить степень влияния на камень различных нагрузок, испытываемых обсадной колонной при перфорации, избыточных внутренних давлениях и выполнении технологических операций в скважине.

На практике промысловых работ качество цементирования обсадных колонн до начала опробования скважины оценивают по косвенным показателям, которые получают с помощью геофизических методов, использование которых ограничено тем, что обсадная колонна магнитно непроницаема. К числу таких методов относятся: термический метод, им определяется высота подъема тампонажного раствора за обсадной колонной методом термокаротажа, который основан на принципе измерения температурных аномалий в цементируемой колонне с помощью электротермометра; радиоактивный метод, им определяется положение цементного раствора или камня, который предварительно активирован радиоактивными изотопами, в затрубном пространстве скважины; акустический метод основан на использовании зависимости интенсивности затухания скорости и частоты ультразвуковых колебаний от упругих и поглощающих свойств окружающей среды.

После истечения установленного времени ожидания затвердевания цементного раствора и проверки качества цементирования геофизическими способами обсадная колонна подвергается испытанию на герметичность и прочность. Герметичность и прочность обсадной колонны проверяют созданием внутреннего или избыточного внешнего давления путем нагнетания в колонну жидкости или газа. Кондуктор, как правило, испытывают путем создания избыточного внутреннего гидравлического давления, а эксплуатационная колонна двумя способами: созданием внутреннего избыточного давления; снижением уровня жидкости в колонне. Избыточное внутреннее давление создают цементировочным агрегатом, после ОЗЦ, подсоединенным посредством цементировочной головки к исследуемой колонне. После создания внутреннего давления через 5 минут начинают наблюдение за характером его изменения. Обсадная колонна считается герметичной, если по истечении 30 минут наблюдений снижение не превышает 0,5 МПа при давлении опрессовки 12 МПа.

После испытания скважины составляется акт, в котором указывается результат и заключение комиссии.

Также критерием качества цементирования является ГГК (гамма-гамма каротаж), основанный на спуске зонда с электродами, с помощью которого производится запись сигналов, отражающих качество цементирования эксплуатационной колонны.