Бурение. 2 общее пособие бурение. Учебнометодическое пособие Бурение 1 Осадочные породы образовались за счет накопления в вод
 Скачать 3.19 Mb.
|
|
Цементирование хвостовиков Хвостовики цементируют одноступенчатым способом, нижнюю разделительную пробку чаще всего не применяют. Так как диаметры хвостовика и бурильных труб, на которых его спускают в скважину, различны, цементный раствор отделяют от продавочной жидкости специальной пробкой. Такая пробка состоит из двух секций (см. рис., в, г).Нижнюю секцию изготовляют под внутренний диаметр хвостовика и подвешивают при помощи тарированных шпилек в разъединителе (см. рис.). В центральной части этой секции имеется проходной канал. Верхнюю же секцию изготовляют под внутренний диаметр бурильных труб. После промывки скважины в бурильные трубы через цементировочную головку закачивают тампонажный раствор в объеме, необходимом для заполнения кольцевого пространства между хвостовиком и стенками скважины и участка хвостовика ниже упорного кольца. Затем освобождают верхнюю секцию пробки и, закачивая поверх нее продавочную жидкость, проталкивают вниз по бурильной колонне. После посадки верхней секции па нижнюю давление в бурильных трубах резко возрастает, шпильки срезаются и обе секции движутся вниз до упорного кольца, вытесняя цементный раствор в кольцевое пространство скважины. В определенный момент закачки продавочной жидкости в бурильные трубы сбрасывают шар, который садится на втулку 3 разъединителя (см. рис.) и сдвигает ее вниз; при этом открываются отверстия 4, и продавочная жидкость начинает вы- текать в заколонное пространство. Промывку продолжают до схватывания цементного раствора. Затем бурильную колонну отсоединяют и извлекают из скважины. Состав тампонажпой смеси нужно выбирать с учетом диапазона температур, которые могут возникнуть в скважине в период ее службы. Например, если в процессе цементирования температура в скважине колеблется от —10 °С близ устья до 40 °С у забоя, а в период эксплуатации может повышаться до 200 °С, то состав смеси должен быть таким, чтобы цементный камень оставался прочным и по возможности непроницаемым в течение многих лет при температуре 200 СС, а раствор из этой смеси схватывался и затвердевал без усадки при температуре —10 °С. Цементный камень должен быть стойким против коррозии, вызываемой сероводородом или хлористым магнием, которые часто содержатся в пластовых жидкостях, а раствор должен схватываться в их присутствии. Соотношение плотностей и реологических свойств цементного и бурового растворов влияет на полноту вытеснения бурового раствора из заколонного пространства и величину давления на стенки скважины. Уязвимым участком является контакт между обсадной колонной и цементным камнем. Прочность сцепления даже чистой поверхности с камнем очень мала. В большинстве случаев на наружной поверхности колонны имеются масляные пятна и пленка бурового раствора, в связи с чем прочность сцепления еще более снижается. При радиальной деформации колонны, обусловленной уменьшением внутреннего давления, малопрочпое сцепление может разрушиться-—образуется тонкий зазор, по которому могут перетекать пластовые жидкости. Слабым участком также является контакт между цементным камнем и горными породами. Образованию прочного и герметичного сцепления между ними препятствует фильтрационная корка бурового раствора. Чтобы сделать сцепление более надежным, корку удаляют механическим или химическим путем. Для этого используют специальные скребки, которые сдирают фильтрационную корку при расхаживании (рис. а) или вращении (рис., б) обсадной колонны. Сдираемая со стенок корка удаляется восходящим потоком бурового раствора и первыми порциями цементного. Скребки устанавливают на обсадной колонне против проницаемых пород и закрепляют неподвижно. Наибольший наружный диаметр скребка должен быть несколько больше диаметра скважины.. Скребки, показанные на рис. а, размещают на расстоянии примерно 3 м друг от друга (оно не должно превышать 0,6—0,7 длины рас-хаживапия колонны). Скребки, приведенные на рис. б, размещают вдоль всего участка колонны против проницаемых пород. Для химического разрушения фильтрационных корок используют специальные жидкости, которые прокачивают в скважину перед цементным раствором. Такие жидкости обычно называют буферными. Полнота замещения бурового раствора цементным в заколон-ном пространстве зависит от многих факторов, важнейшими из которых являются конфигурация этого пространства, состояние обсадной колонны (покой, движение), режим течения растворов, соотношение их плотностей, технологическая оснастка колонны, состав, свойства и объем буферной жидкости. В реальной скважине очень часто обсадная колонна расположена эксцентрично. В этом случае для начала течения в узкой части кольцевого зазора требуется более высокое давление, чем для начала течения в широкой части. Если давление меньше, чем требуется для сдвига вязкопластичной жидкости в узкой части зазора, но больше, чем нужно для сдвига в широкой части, то течение будет лишь в последней. В суженной части вязкопластич-ная жидкость останется неподвижной (т. е. образуются застойные зоны). Возникновению застойных зон способствует также тиксо тропия промывочных жидкостей: образование в неподвижной жидкости структуры и упрочнение ее со временем. Увеличением расхода жидкости можно поднять давление, необходимое для сдвига в узком зазоре, и добиться течения в нем. Но гидравлические сопротивления в широком зазоре значительно меньше, чем в узком. Поэтому турбулентное течение возникает прежде всего в широкой части кольцевого сечения, в то время как в узкой части сохраняется структурный режим с гораздо меньшей скоростью течения. Увеличение турбулентности за счет повышения средней скорости течения часто невозможно из-за опасности поглощения. Если плотности и реологические свойства бурового и цементного растворов одинаковы и при контакте их не образуется смесь с существенно иными свойствами, то к тому времени, когда граница их раздела в широком зазоре подойдет к заданной точке заколонного пространства, в узкой части она будет находиться еще далеко от этой точки. Следовательно, часть бурового раствора из узкого зазора не будет вытеснена. Чтобы средние скорости течения были близки друг к другу в разных участках поперечного сечения заколомного пространства, требуется тщательно центрировать обсадную колонну. При цементировании скважин могут возникать поглощения цементного и бурового растворов, резкое повышение давления в период вытеснения цементного раствора из обсадной колонны, газопроявления и перетоки через заколопное пространство, неполное заполнение заданного интервала заколонного пространства цементным раствором и другие осложнения. Поглощения возникают вследствие очень высоких давлений на стенки скважины при цементировании. Существует несколько причин опасно высокого повышения давления:  Рис. Скребки для удаления фильтрационных корок неправильный выбор плотности цементного раствора без учета давления поглощения, гидродинамических давлений при движении в заколонном пространстве и высоты интервала цементирования; неправильный выбор режима и способа цементирования; обезвоживание цементного раствора в интервале, сложенном проницаемыми породами; образование большого объема густой высокотиксотропной смеси цементного и бурового растворов; одностороннее продвижение цементного раствора по широкой части поперечного сечения заколонного пространства; преждевременное загустевание и схватывание раствора вследствие неправильного выбора его состава, нарушения заданной рецептуры при приготовлении. Бурение |