Установка цементного моста при капитальном ремонте скважин

Установка цементных мостов в скважине

При установке цементных мостов в непоглощающих скважинах прежде всего их промывают в течение 1,5 — 2 циклов для выравнивания плотностей промывочной жидкости в НКТ и затрубном пространстве.
Приготовленный расчетный объем цементного раствора (или другого изоляционного реагента) закачивают в НКТ и продавливают промывочным раствором до равновесия столбов жидкости в HКT и затрубном пространстве. Примерный объем продавочной жидкости (без учета объема металла НКТ) определяется следующим образом.
Путем деления объема закачанного в НКТ цементного раствора (в л) на объем 1 м эксплуатационной колонны (в л) определяют высоту столба, которую займет цементный раствор в колонне. Затем эту величину вычитают из общей длины спущенных в скважину НКТ. Полученную величину умножают на объем 1 м НКТ и определяют объем продавочной жидкости. А примерный; объем 1 м эксплуатационной колонны равен половине квадрата наружного диаметра колонны в дюймах.
Башмак НКТ поднимают до верхней границы устанавливаемого моста и излишки цементного раствора вымывают. Затем НКТ поднимают на 20 -30 м, скважину заполняют и ожидают затвердевания цемента (ОЗЦ). По истечении времени ОЗЦ проверяют глубину расположения моста и его прочность посадкой НКТ, а герметичность моста — опрессовкой.
Если высокой точности расположения цементного моста не требуется, то контрольный вымыв цементного раствора можно проводить после поднятия башмака НКТ на 50 — 60 м над расчетным уровнем моста.
При глубине скважины до 1500 м и расчетных объемах цементного раствора не более 0,3 м 3 цементные мосты можно устанавливать и без использования цементировочных агрегатов подачей цементного раствора в НКТ через конусообразную воронку ведрами. Дальнейшие работы аналогичны вышеописанным.

Перед установкой цементных мостов в поглощающих скважинах (приемистость более 7 м 3 /(час . МПа)) должны быть приняты меры по ограничению поглощательной способности пластов. Для этого используют широкий ассортимент измельченных, закупоривающих материалов с размерами частиц 5 — 10 мм (например, древесные опилки, кордное волокно и т. д.). В качестве жидкости-носителя рекомендуются глинистый раствор, водоцементная суспензия плотностью 1100— 1150 кг/м 3 , водоглинистая суспензия плотностью 1100—1300 кг/м 3 .
Если общая приемистость поглощающих пластов более 30 м 3 /(час . МПа), то рекомендуется вначале закачивание 5 — 10 м 3 высоковязкой жидкости с добавлением закупоривающего материала. Этот материал вводится в жидкость-носитель непосредственно перед закачиванием в количестве 50 — 100 кг/м 3 .

Закачивание закупоривающего материала надо продолжать до восстановления полной циркуляции. Ниже приводится объем расходуемой жидкости с закупоривающим материалом в зависимости от приемистости поглощающих пластов:

— приемистость поглощающих пластов, м 3 /(час . МПа) 40
— объем расходуемой жидкости с закупоривающим

материалом, м 3 15—20 25 40—45
Устанавливать цементный мост надо сразу после закачивания закупоривающего материала. Для установки мостов в поглощающих скважинах (особенно в скважинах с открытым забоем) можно применять те же материалы, которые используют при устранении нарушений обсадных колонн и отключении пластов с поглощением промывочной жидкости: гипсосоляроцементную смесь, цементную тампонирующую пасту (ПТЦ), двухфазные глинистые растворы, глинисто-смоляной вяжущий материал, синтетические смолы с небольшим временем отверждения и т. д.

Сущность применения гипсосоляроцементных смесей заключается в замещении углеводородной основы водой при попадании смеси в водную среду и быстром схватывании смеси в интервале поглощения хватывания смеси составляет 10 — 14 мин, гипсосоляроцементный фактор равен 0,7 — 0,8.

Для предотвращения оседания цемента и гипса в смесь необходимо добавлять дисолван в количестве 15—16 кг/м 3 . Технология применения указанной смеси заключается в следующем.

В одну цементосмесительную машину загружают цемент, в другую — гипс. Обе машины через тройник соединяются с устьем скважины. Для создания нижней разделительной пробки закачивают дизельное топливо в объеме 2,5 м 3 . Водяными насосами цементировочных агрегатов его подают, предварительно обработав дисолваном, в смесительные машины. Приготовленные соляроцементная и солярогипсовая смеси через тройник закачивают в скважину. Затем создают верхнюю разделительную пробку из дизельного топлива объемом 0,5 м 3 . Смесь продавливают до интервала установки моста. Объемное соотношение смесей 1:1.
Цементную тампонирующую пасту (ПТЦ) получают перемешиванием в тройнике-смесителе цементных растворов на водной и углеводородной основах.
Время отверждения ПТЦ регулируется добавлением в воду затворения цемента ускорителей схватывания (например, добавление СаСl₂ в количестве 10 % сокращает начало схватывания с 4 ч 15 мин до 16 мин, а конец схватывания — с 6 ч 40 мин до 1 ч 15 мин).
В табл. 137 приводится потребное количество материалов для приготовления определенного объема ПТЦ. Сущность применения двухфазных глинистых растворов заключается в смешении соляробентонитовой смеси (СБС) с глинистым раствором, в результате чего происходят выделение углеводородной основы и соединение выпавшей глины с водой. Подбором количества СБС в глинистом растворе можно регулировать вязкость — плотность глинистой массы. Для скважин с интенсивностью поглощения до 50 м 3 /ч рекомендуемое количество глинопорошка в СБС равно 700—800 кг/м 3 , а при более 50 м 3 /ч : 1200 — 1500 кг/м 3 .

Практика показывает, что при интенсивности поглощения до 50 м 3 /ч необходимо 10 — 16 т глинопорошка, более 50 м 3 /ч: 20 — 30 т.
Двухфазные глинистые растворы в скважину закачивают по двум каналам: по НКТ и затрубному пространству. Приготовление растворов аналогично приготовлению гипсосоляроцементной смеси.

Источник

Установка цементного моста

Цементный мост — это непроницаемая для газа, нефти и воды перемычка внутри скважины.

Назначение цементных мостов:

• изоляция водонапорных и непродуктивных горизонтов при испытании и ликвидации скважин;
• сохранение стабильного показателя давления воздуха в нижней части скважины;
• возвращение на вышерасположенный горизонт;
• изоляция зон поглощения или проявления;
• забуривание нового ствола;
• создание опоры для испытания пластов и секции обсадных труб;
• ликвидация каверн и желобных выработок
• проведение КРС.

Цементные мосты должны удовлетворять определенным требованиям:

• по долговечности,
• герметичности,
• прочности,
• несущей способности,
• по высоте и глубине нахождения.

Требования формируются на основе конкретных геолого-технических условий и назначения моста.
Несущая способность моста зависит от его высоты, наличия, состояния и толщины слоя глинистого раствора на колонне и фильтрационной корки на стенке скважин.

Способы установки цементных мостов:

• балансовый способ — закачивание тампонажногоhttps://neftegaz.ru/tech-library/burenie/147639-tsementirovanie/ раствора в интервал формирования моста при уравновешивании его столбов в заливочных трубах и кольцевом пространстве;
• закачивание тампонажного раствора с применением 2 х разделительных пробок;
• закачивание цементного раствора в интервал установки моста под давлением;
• с использованием разделительного пакера;
• с использованием цементировочной желонки.

Полученную величину умножают на объем 1 м НКТ и определяют объем продавочной жидкости.

Башмак НКТ поднимают до верхней границы устанавливаемого моста и излишки цементного раствора вымывают.

Затем НКТ поднимают на 20-30 м, скважину заполняют и ожидают затвердевание цемента.

По истечении времени ОЗЦ проверяют глубину расположения моста и его прочность посадкой НКТ, а герметичность моста — опрессовкой.

Перед установкой цементных мостов в поглощающих скважинах (приемистость более 7 м 3 /(чМПа)) должны быть приняты меры по ограничению поглотительной способности пластов.

Для этого используют измельченные, закупоривающие материалы с размерами частиц 5-10 мм (древесные опилки, волокно и т.д.).

В качестве жидкости-носителя применяют глинистый раствор, водоцементная суспензия и водоглинистая суспензия.

Закачивание закупоривающего материала продолжают до восстановления полной циркуляции.

После этого сразу устанавливают цементный мост.

Источник

Добыча нефти и газа

нефть, газ, добыча нефти, бурение, переработка нефти

ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ УСТАНОВКИ ЦЕМЕНТНЫХ МОСТОВ

Одна из серьезных разновидностей технологии процесса цементиро­вания — установка цементных мостов различного назначения. Повышение качества цементных мостов и эффективности их работы — неотъемлемая часть совершенствования процессов бурения, заканчивания и эксплуатации скважин. Качеством мостов, их долговечностью определяется также на­дежность охраны недр и окружающей среды. Вместе с тем промысловые данные свидетельствуют, что часто отмечаются случаи установки низко­прочных и негерметичных мостов, преждевременного схватывания це­ментного раствора, прихвата колонны труб и т.д. Эти осложнения обуслов­лены не только и не столько свойствами применяемых тампонажных мате­риалов, сколько спецификой самих работ при установке мостов.

В глубоких высокотемпературных скважинах при проведении указан­ных работ довольно часто происходят аварии, связанные с интенсивным

загустеванием и схватыванием смеси глинистого и цементного растворов. В некоторых случаях мосты оказываются негерметичными или недостаточ­но прочными. Например, только 40 — 50 % мостов, устанавливаемых в глу­боких скважинах Северного Кавказа, являются удачными.

Успешная установка мостов зависит от многих природных и техниче­ских факторов, обусловливающих особенности формирования цементного камня, а также контакт и «сцепление» его с горными породами и металлом труб. Поэтому оценка несущей способности моста как инженерного со­оружения и изучение условий, существующих в скважине, являются обя­зательными при проведении этих работ.

Несмотря на то, что из всех видов операций, связанных с цементиро­ванием скважин, наибольшее число случаев с неудачным или безрезуль­татным исходом приходится на установки мостов, этот вопрос еще недос­таточно освещен в литературе.

Цель установки мостов — получение устойчивого водогазонефтене-проницаемого стакана цементного камня определенной прочности для пе­рехода на вышележащий горизонт, забуривания нового ствола, укрепления неустойчивой и кавернозной части ствола скважины, опробования гори­зонта с помощью испытателя пластов, капитального ремонта и консервации или ликвидации скважин.

По характеру действующих нагрузок можно выделить две категории мостов: испытывающих давление жидкости или газа и испытывающих на­грузку от веса инструмента во время забуривания второго ствола, приме­нения испытателя пластов или в других случаях.

Мосты, относящиеся ко второй категории, должны, помимо газоводо­непроницаемости, обладать весьма высокой механической прочностью.

Анализ промысловых данных показывает, что давления на мосты могут составлять до 85 МПа, осевые нагрузки — до 2100 кН и возникают напря­жения сдвига на 1 м длины моста до 30 МПа. Такие значительные нагрузки возникают при опробовании скважин с помощью испытателей пластов и других видах работ.

Несущая способность цементных мостов в значительной мере зависит от их высоты, наличия (или отсутствия) и состояния глинистой корки или остатков бурового раствора на колонне. При удалении рыхлой части гли­нистой корки напряжение сдвига составляет 0,15 — 0,2 МПа. В этом случае даже при возникновении максимальных нагрузок достаточна высота моста 18 — 25 м. Наличие же на стенках колонны слоя бурового (глинистого) рас­твора толщиной 1—2 мм приводит к уменьшению напряжения сдвига и к увеличению необходимой высоты до 180 — 250 м. В связи с этим высоту моста Нм следует рассчитывать по формуле

где Ом — осевая нагрузка на мост, обусловливаемая перепадом давления; Dc — диаметр скважины; [хм] — удельная несущая способность моста, ве­личина которой определяется как адгезионными свойствами тампонажного материала, так и способом установки моста; Но — глубина установки ниж­ней части моста.

Герметичность моста также зависит от его высоты и состояния по­верхности контакта, так как давление, при котором происходит прорыв во­ды, прямо пропорционально длине и обратно пропорционально толщине

корки. При наличии между обсадной колонной и цементным камнем гли­нистой корки с напряжением сдвига 6,8 — 4,6 МПа, толщиной 3—12 мм гра­диент давления прорыва воды составляет соответственно 1,8 — 0,6 МПа на 1 м. При отсутствии корки прорыв воды происходит при градиенте давле­ния более 7,0 МПа на 1 м.

Следовательно, герметичность моста в значительной мере зависит также от условий и способа его установки. В связи с этим высоту цемент­ного моста следует определять и из выражения

где рм — максимальная величина перепада давлений, действующего на мост при его эксплуатации; [Ар] — допустимый градиент давления прорыва флюида по зоне контакта моста со стенкой скважины; эту величину опре­деляют в основном в зависимости от способа установки моста, применяе­мых тампонажных материалов.

Из значений высоты цементных мостов, определенных по формулам (14.20 и 14.21), выбирают большее. Ориентировочные значения [хм], [Ар] при установке мостов через заливочную колонну с применением раствора из портландцемента в зависимости от технологии установки приведены в òàáë. 14.4.

Установка мостов производится по балансовому методу, сущность ко­торого состоит в следующем. Спускают до забоя заливочные трубы и про­мывают скважину до выравнивания параметров бурового раствора, затем затворяют и продавливают в трубы цементный раствор. Необходимым ус­ловием при этом является обязательное соответствие плотности продавоч-ного раствора плотности бурового раствора, благодаря чему происходит уравновешивание цементного раствора в трубах и кольцевом пространстве. После продавки трубы поднимают до определенной отметки, а избыточный цементный раствор вымывают обратной промывкой.

Ориентировочные значения [т„] и [Ар]

Условия и технологические мероприятия по установке

С применением скребков и моющих буферных жидко­стей

Источник

Установка цементного моста при капитальном ремонте скважин

Изобретение относится к газонефтедобывающей промышленности, в частности к установке цементного моста при капитальном ремонте, особенно скважин с высокими фильтрационными свойствами коллектора.

Широко известны способы установки цементного моста, при которых в скважину спускают насосно-компрессорные трубы (НКТ) и закачивают до расчетной глубины цементный раствор, вытесняющий из трубного пространства промывочную жидкость. Затем трубы приподнимают и через межтрубное пространство прокачивают промывочную жидкость, срезающую избыток цементного раствора. (Справочник инженера по бурению /Под редакцией В.И. Мищевича, Н.А.Сидорова — Издательство «НЕДРА», Москва, 1973 г., стр. 398).

Однако указанные способы установки цементного моста при аномально низких пластовых давлениях и в поздней стадии разработки месторождения являются неэффективными из-за больших поглощений цементного раствора, которые приводят нередко к аварии (прихват труб) или, в лучшем случае, к безрезультатности работ.

Наиболее близким аналогом изобретения является способ установки цементного моста в скважине, включающий спуск в скважину насосно-компрессорных труб на расчетную глубину, закачку расчетного объема цементного раствора и удаление его излишков (1).

Недостатком данного способа является кольматация цементным раствором всего интервала перфорации, большой расход тампонажного материала, повышение риска прихвата труб, не исключается поглощение при срезке избытков цементного раствора и т.д.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности способа установки цементного моста путем предотвращения поглощения цементного раствора.

Необходимый технический результат достигается тем, что в способе установки цементного моста в скважину насосно-компрессорных труб на расчетную глубину закачку расчетного объема цементного раствора и удаление его излишков, согласно изобретению после закачки цементного раствора насосно-компрессорные трубы извлекают из него, выдерживают цементный раствор до его схватывания в пределах 0,2 — 0,8 МПа, а насосно-компрессорные трубы спускают с устройством для удаления излишков цементного моста и до упора в цементный мост, при этом удаление излишков цементного моста производят разрушением цементного камня путем прокачки промывочной жидкости с расходом 6- 8 л/сек и давлением 45-50 атм.

Способ осуществляют следующим образом.

В скважину производят спуск насосно-компрессорных труб (НКТ) с навернутым на башмак специальным устройством до расчетной (планируемой) глубины. Затем готовят и закачивают цементный раствор в скважину до изолируемого интервала. После уравновешивания уровней жидкости в затрубном и трубном пространствах производят подъем НКТ выше кровли цементного моста на 40-50 м (для предотвращения прихвата НКТ).

Через некоторое время (после того, как убедились, что срок схватывания цементного раствора заканчивается) приступают к допуску НКТ со специальным устройством, предназначенным для разрушения излишков цементного моста, до расчетной отметки. Для этого подключают цементировочный агрегат (ЦА-320) через шланг высокого давления к НКТ и при спуске труб со скоростью 0,5-0,6 м/мин прокачивают промывочную жидкость с расходом Q = 6-8 л/с, при котором давление ЦА-320 составляет 45-50 атм. В этих условиях, за счет разрушающей силы струи, скорость которой достигает 25-30 м/с, происходит разрушение излишков цементного моста. Предлагаемый способ является более эффективным по сравнению с известными аналогами, что позволит использовать его для более точной установки цементного моста в скважинах, особенно с аномально низкими пластовыми давлениями (АНПД) и высокими фильтрационными свойствами продуктивного коллектора.

Следует отметить, что повышение прочности цементного камня выше названных значений снижает скорость, а впоследствии делает невозможным проведение работ по разрушению камня предложенным способом (верхний предел — до 0,8 МПа). В случае низких прочностных характеристик — до 0,2 МПа, так называемые конечные сроки твердения, цементный камень при размыве может переструктурироваться и образовать повторно цементный раствор, который при определенных условиях в процессе прямой циркуляции жидкости может схватиться в затрубном пространстве и привести к прихвату НКТ (нижний предел). После удаления излишков цементного моста предлагаемым методом производят проработку ствола скважины в интервале размыва и циркулируют жидкость в скважине не менее двух циклов.

Проведены промысловые испытания способа на скв. N 12261; 12262.

Ниже приведен конкретный пример осуществления способа установки цементного моста на скважине 12261 Уренгойского газо-нефтеконденсатного месторождения (УГНКМ).

1. Сведения по скважине
1.1. Эксплуатационная колонна 168 мм
1.2. Текущий забой 1237
1.3. Интервал перфорации 1200-1216 м
1226-1237 м
1.4. Насосно-компрессорные трубы 73 мм
1.5. Глубина спуска НКТ 1237 м
1.6. Скважина заглушена раствором ИЭР
1.7. Пластовое давление P_r=4,14 МПа
1.8 Поглощение жидкости глушения статический уровень — 250 м
1.9. Интервал установки цементного моста 1220 м — 1237 м
1.10. Необходимый объем цементного моста 0,5 м 3
1.11. Удельный вес цементного раствора 1,75 г/см 3
1.12. Количество сухого тампонажного цемента 0,55 т
1.13. Необходимый объем жидкости затворения 0,27 м 3
1.14. Буферные жидкости: —
— нижний буфер — тех вода 1,4 м 3
— верхний буфер — тех вода 0,3 м 3
1.15. Объем продавки 3,35 м 3
2. Последовательность технологических операций
2.1. Спускают HKT d = 73 мм с устройством для установки цементного моста в скважинах УГНКМ до глубины 1237 м.

2.2. Обвязывают один ЦА-320 для приготовления и закачки цементного раствора и буферных жидкостей; второй — для закачки продавочной жидкости.

2.3. Производят циркуляцию жидкости в скважине не менее двух циклов.

2.4. Приготавливают 0,5 м 3 цементного раствора плотностью 1,75 г/см 3 . Отбирают пробу приготовленного цементного раствора.

2.5. Закачивают нижний буфер 1,4 м 3 с мерника, цементный раствор, контролируя объем выходящей жидкости по мернику второго агрегата. Снова переключают забор жидкости на мерник агрегата и производят закачку второго буфера 0,3 м 3 .

2.6. Закачивают расчетное количество продавочной жидкости вторым агрегатом ЦА-320 -3,3 м 3 , к данному объему прибавляют объем задавочной линии — 0,3 м 3 .

2.7 Останавливают закачку продавочной жидкости. Открывают кран на нагнетательной линии агрегата для уравновешивания уровней жидкости в затрубном и трубном пространстве. После переливания жидкости открывают превентор и производят подъем HKT до 1100 м. Сбрасывают в HKT шар d = 55 мм для перекрытия центрального отверстия, прокачивают в HKT 0,5 м 3 продавочной жидкости при Q = 2-3 л/с для вымыва остатков цементного раствора из устройства.

2.8. Пробу приготовленного цементного раствора помещают в теплое место с температурой ≈ 34-35 o C (пластовая температура). Определяют окончание срока схватывания цементного раствора 6,5 часа.

2.9. Допускают НКТ до глубины 1180 м. Подключают ЦА-320 к трубному пространству и размывают излишки цементного раствора с одновременным спуском НКТ со скоростью V

Источник