Заканчивание скважин
 Скачать 4.91 Mb.
|
Примеры условных обозначений1. Портландцемент тампонажный с минеральными добавками сульфатостойкий для низких или нормальных температур ПЦТ II – СС-50 ГОСТ 1581‑96 2. Портландцемент тампонажный бездобавочный с нормированными требованиями при водоцементном отношении, равном 0,44, умеренной сульфатостойкости ПЦТ I-G – СС-2 ГОСТ 1581‑96 3. Портландцемент тампонажный со специальными добавками облегченный плотностью 1,5 г/см3, для умеренных температур гидрофобизированный ПЦТ III –Об 5-100-ГФ ГОСТ 1581‑96 Имеются также специальные цементы, состав которых не предусмотрен ГОСТом 1581–96, предназначенные для выполнения различных функций. Требования к ним регламентируются другими ГОСТами и ТУ. СПЕЦИАЛЬНЫЕ ТАМПОНАЖНЫЕ ЦЕМЕНТЫ И МАТЕРИАЛЫЦемент тампонажный облегченный (ОТЦ-Н) Цемент тампонажный расширяющийся ТПЦР-120 Цемент тампонажный утяжеленный типа ЦТУ-100 Тампонажная композиция с закупоривающими свойствами Цемент тампонажный термосолестойкий ЦТТ-160 Цемент тампонажный ЦТПН для циклически меняющихся температур Цемент тампонажный утяжеленный термостойкий ЦТТУ-160 Выбор того или иного тампонажного раствора и его сухой основы определяется условиями в скважине – температурой, давлением гидроразрыва пород, пластовым давлением, составом пластовых флюидов, требуемым временем от начала затворения тампонажной смеси до времени начала загустевания цемента, а также его стоимостью и возможностью доставки в необходимом количестве на буровую. Абсолютная величина температуры в скважине и её перепады при эксплуатации определяют вид тампонажного цемента и рецептуру тампонажного раствора. Для снижения гидростатического давления на пласт возможна комбинация тампонажных растворов на основе облегченных и бездобавочных цементов, которые закачивают последовательно. Как правило, бездобавочный портландцемент применяют для цементирования низа обсадной колонны и, прежде всего, интервала продуктивного пласта, так как этот цемент обеспечивает более высокую прочность цементного камня, особенно при повышенных температурах. При выборе тампонажной смеси с точки зрения создаваемого давления на пласт необходимо учитывать также динамическую составляющую давления при продавке тампонажного раствора. Поэтому после предварительного выбора тампонажной смеси и расчёта параметров раствора необходимо проверить величину давления на пласт в конце продавки тампонажного раствора, когда репрессия максимальна и сравнить её с давлением гидроразрыва. В случае аномально высокого пластового давления, для исключения ГНВП на стадии цементирования необходимо применение утяжелённых тампонажных растворов. При наличии в пластах агрессивных флюидов необходимо применять устойчивый к агрессивному агенту цемент, в том числе и специальные цементы. Требуемое время от момента затворения цемента до начала загустевания тампонажного раствора определяется производительностью и количеством цементировочных насосов и может оказаться достаточно большим, если количество имеющихся в наличии цементировочных агрегатов ограничено. Расчёт требуемого количества цементировочных агрегатов производится на основе предварительного выбора тампонажной смеси и соответственно паспортных данных или фактически определённых данных по времени загустевания на основе лабораторных испытаний. Поэтому после проведённых расчётов необходимо уяснить сколько ЦА может быть поставлено на буровую и при необходимости должна быть проведена корректировка выбора состава тампонажной смеси. Время начала загустевания изменяют путём растворения в воде затворения специальных добавок – ускорителей и замедлителей схватывания. К ускорителям относятся:К ускорителям относятся: хлористые кальций, калий и натрий; жидкое стекло (силикаты натрия и калия); кальцинированная сода; хлористый алюминий. Эти реагенты обеспечивают схватывание цементного раствора при отрицательных температурах и ускоряют схватывание при низких температурах (до 40 °С). Замедляют схватывание цементного раствора также химические реагенты, такие как: гидролизованный полиакрилонитрил, карбоксиметилцеллюлоза, полиакриламид, сульфит-спиртовая барда, конденсированная сульфит-спиртовая барда, нитролигнин. нитрилотриметилфосфоновая кислота (НТФ) В качестве продавочной жидкости обычно применяют буровой раствор или техническую воду. Иногда в качестве продавочной жидкости применяют солевой раствор на котором затем производят вторичное вскрытие пласта. При выборе технической воды в качестве продавочной жидкости может возникнуть проблема выбора цементировочных насосов ЦА, которые обеспечат необходимое давление на цементировочной головке в конце продавки тампонажной смеси. Это связано со значительной добавкой гидростатической составляющей к давлению на цементировочной головке в конце продавки тампонажной смеси. После выбора трёх жидкостей, участвующих в процессе цементирования производят расчёт параметров цементирования. Схема расчёта зависит от принятого способа цементирования. Расчёт начинают с определения объёмов буферной жидкости, тампонажного раствора и продавочной жидкости. Объем буферной жидкости зависит от времени контакта для эффективной очистки затрубного пространства и определяется как произведение: VБЖ=SКvВПt ( 1 ) Где: SК=π(D2СКВk-D2ОК)/4 – площадь затрубного (кольцевого) пространства, м2; vВП– скорость восходящего потока, м/с (vВП≥1 м/с); t - время контакта, с (t=420-480 с);k – коэффициент кавернозности, учитывающий увеличение объёма затрубного пространства за счёт образовавшихся каверн, открытых трещин и пор в стенках скважины. Анализ показывает, что время контакта буферной жидкости со стенками скважины играет существенную роль в эффективности цементирования. При времени контакта менее 7 мин в 50% случае качество цементирования было неудовлетворительным и требовалось повторное цементирование. За оптимальную для цементирования эксплуатационных колонн скорость восходящего потока принимают 1,8-2 м/с, для кондуктора и промежуточных колонн 1,5 м/с. Эти скорости обеспечивают наилучшее замещение вытесняемого раствора за счет равномерного подъёма буферной жидкости и тампонажного раствора вокруг колонны (отсутствие “языков”) и турбулентного режима течения. В случае применения маловязкой буферной жидкости (воды или близкой к ней по вязкости жидкости) ее объем Wб, необходимый для разделения бурового и тампонажного растворов, когда нижняя цементировочная пробка не используется, рекомендуется определять из соотношения Wс =18(h/LWc )0,5 где h — средневзвешенный по длине условный диаметр канала (труба, кольцевой зазор), по которому движется поток буферной жидкости, м h=((0,5dmlm+0,25(Dc-dн )lк )/L; L — суммарная длина колонны труб lт, через которые прокачивают буферную жидкость, и интервала цементирования lк, м; Wс — суммарный объем закачиваемых в скважину тампонажного Wц и продавочного бурового Wp растворов, м3; dт — средневзвешенный внутренний диаметр труб, м; dн— наружный диаметр труб, м; Dс — фактический диаметр скважины в интервале цементирования, м. , Объём тампонажного раствора VТР (в м3) определяется как сумма объёма кольцевого пространства в межтрубном пространстве (кондуктор – эксплуатационная колонна), объёма кольцевого пространства между стенками скважины и наружными стенками обсадной колонны, с учётом коэффициента кавернозности, и объёма цементного стакана, который оставляют в колонне: VТР= π[(D2СКВk-D2ОК)(L–HК)+(d2КОН-D2ОК)HЦК+d2НОК hСТ]/4, (2) где k–коэффициент кавернозности (обычно находится в пределах 1,05–1,4); DСКВ – диаметр скважины, м; DОК – наружный диаметр обсадной колонны, м; dКОН – внутренний диаметр кондуктора, м; dНОК – внутренний диаметр низа обсадной колонны, м; L – глубина скважины по стволу, в м; HК – глубина спуска кондуктора по стволу, м; HЦК – высота подъёма цементного раствора от башмака кондуктора по стволу, м; hСТ – высота цементного стакана в обсадной колонне (расстояние между башмаком обсадной колонны и местом установки кольца “Стоп”, м. Расчёт необходимого количества продавочной жидкости VПР (м3) выполняем по формуле: VПР=kПР π [(d2ОКL - d2НОК hСТ]/4 , (3) где kПР - коэффициент, учитывающий сжатие продавочной жидкости (для глинистого раствора kПР=1,03 – 1,05). dОК – средневзвешенный внутренний диаметр обсадной колонны, м. Следующим этапом расчёта является определение необходимых количеств компонентов (по массе или по объёму) буферной жидкости и тампонажного раствора. При расчете компонентов буферной жидкости исходят из рецептуры этой жидкости. Рецептуру, которая даётся обычно в г/литр, кг/м3 или весовых и объёмных процентах пересчитывают на требуемый объём жидкости (с учётом, если необходимо, плотности компонентов). Для некоторых буферных жидкостей, которые поставляются в заводской готовности, расчёт на компоненты не требуется. Расчет количества компонентов сухой тампонажной смеси и жидкости для её затворения производят с учётом водотвёрдого (водоцементного) отношения рекомендуемого поставщиком и оптимальной плотности цементного раствора, которая для бездобавочного цемента равна 1,85 г/см3, а для облегчённого может быть взята из таблицы 1. По значениямρТР (в г/см3) и выбранного (или подобранного в результате лабораторных испытаний) водотвёрдого отношения m предварительно определяют среднюю плотность твердой фазы ρТ (в г/см3) тампонажного раствора: ρТ = ρТР / [1 – m (ρТР / ρЖ – 1)] (4) где ρЖ - плотность жидкости затворения, определяемая в процессе подбора рецептуры (если необходима модификация свойств тампонажного раствора, если нет, то ρЖ=1г/см3) или по рекомендации поставщика тампонажной смеси, г/см3. Масса тампонажного материала G (в тоннах), необходимая для приготовления 1 м3 раствора, G = ρТ (ρТР – ρЖ) / (ρТ – ρЖ) (5) Необходимый объем тампонажного раствора для цементирования обсадной колонны определяется по формуле (2). Общая масса сухого тампонажного материала (в тоннах) для приготовления требуемого объема тампонажного раствора GСУХ = KЦ G VТР, (6) где КЦ=1,03÷1,05 - коэффициент, учитывающий потери тампонажного материала при погрузочно-разгрузочных работах. Расход сухого тампонажного материала на 1 м3 воды затворения (в тоннах) G1 = ρТ m (7) Полный объем воды для затворения общей массы сухого тампонажного материала (в м3) VВ=КВ GСУХ / G1, (8) где КВ = 1,08÷1,10 - коэффициент, учитывающий потери воды. Количество химических реагентов (в л - для жидких и в кг - для сухих веществ), необходимое для обработки 1 м3 воды затворения, определяется по формуле QХР = 10 G1 а, (9) где а - содержание химических реагентов по отношению к массе сухого тампонажного материала (определяется лабораторными испытаниями), % Общее количество химических реагентов для обработки всего объема воды затворения GХР=QХР VВ (10) |