Цементирование обсадной колонны: Ошибка 404. Запрашиваемая страница не найдена
Способы и технологии цементирования скважин
Как правило, завершающим этапом бурения скважин является их цементирование. Оттого насколько профессионально будет проведён этот процесс, зависит качество и надёжность всей конструкции. Главная цель этого мероприятия — полное замещение бурового раствора на цементный аналог, который ещё называют тампонажной смесью. После замены растворов его оставляют на определённый промежуток времени для того, чтобы он застыл, и превратился в цементный монолит. На сегодняшний день разработано несколько способов эффективного цементирования скважин, при этом одному из них, самому распространённому, уже больше ста лет. Этот метод называется — одноцикловый способ прямого цементирования обсадной колонны. И до сих пор эта технология с некоторыми усовершенствованиями применяется буровиками во всём мире.
Подготовительные мероприятия и заливка раствора
Перед началом работ, связанных с цементированием скважины, нужно составить план их проведения, который должен базироваться на точных расчётах. Также в нём должны быть учтены свойства грунта, протяжённость интервала скважины, который необходимо укрепить, состояние ствола и особенности его конструкции. При составлении расчётов можно опираться на имеющиеся данные после проведения подобных работ в этом районе, если таковые проводились.
Цементирование скважины происходит так:
- подготавливается тампонажная смесь;
- осуществляется подача готового раствора в скважину;
- цементирующая смесь заполняет свободное пространство вокруг обсадной трубы для скважин;
- раствор оставляется на определённый промежуток времени для полного застывания;
- степень застывания тампонажного раствора проверяется специальными устройствами.
Технология цементирования
Есть два варианта подачи раствора в пространство вокруг обсадной трубы — прямой и обратный способ. Их главное отличие заключается в технологии заливки цемента:
- прямой способ закачки тампонажного раствора в пространство вокруг обсадной трубы подразумевает подачу цементной смеси сверху вниз.
Таким образом, она опускается на дно скважины под тяжестью своего веса и заполняет все пустоты. Такой метод считается наиболее простым и эффективным; - обратный метод подачи смеси выглядит несколько иначе. Смесь заливается прямо в обсадную трубу, на дне которой установлена пробка или диафрагма. Затем происходит продавливание раствора специальной жидкостью, которая подаётся под высоким давлением, и цементирующий раствор проходит снизу вверх.
Таким образом, она опускается на дно скважины под тяжестью своего веса и заполняет все пустоты. Такой метод считается наиболее простым и эффективным;Во время бурения скважин в промышленных масштабах наиболее востребованным является прямой метод подачи цементного раствора, так как он не требует больших затрат. При этом весь процесс заливки может иметь один цикл, а необходимый объём раствора подаётся сразу. В очень глубоких скважинах используется двухступенчатое цементирование. Такой процесс проходит несколькими этапами на отдельных участках скважины.
Реже всего используется манжетный метод, поскольку он очень затратный. В этом случае часть ствола закрывается манжетой, которая уберегает его от проникновения цементирующего раствора, а также с его помощью происходит изоляция участка, находящегося в районе продуктивного пласта.
Также при выборе метода подачи раствора необходимо принимать во внимание то, что в итоге нам необходимо получить такие результаты:
- тампонажный цемент должен абсолютно заполнить всё пространство между трубой и стенами скважины, поскольку наличие воздушных карманов при создании конструкции не допускается. Готовое покрытие должно иметь превосходное сцепление со всеми типами поверхностей;
- после полного застывания смеси образуется цементный камень. В процессе эксплуатации скважины он должен выдерживать воздействие грунтовых вод, а также хорошо переносить значительные нагрузки, возникающие на большой глубине под давлением земляных пород;
- вся промывочная жидкость из участка проведения работ должна быть полностью устранена, поскольку её наличие в готовом массиве является браком.
Виды оборудования
Список оборудования, необходимого для проведения такого вида работ состоит из таких типов оборудования, как:
- цементировочные агрегаты, используемые для изготовления цементной смеси, а также для её подачи в скважину под высоким давлением;
- бетономешалки, которые необходимы для изготовления большого количества тампонажного раствора;
- специальная насадка, которая необходима для промывки ствола скважины для того, чтобы потом зацементировать её стенки;
- заливочные пробки могут понадобиться при необходимости многоэтапного способа цементирования;
- а также краны высокого давления, различные шланги, устройства для равномерного распределения цементной смеси.
Для того чтобы тампонажный процесс прошёл успешно, необходимо использовать только качественные материалы, а также следовать всем инструкциям и требованиям, которые являются неотъемлемой частью этого процесса. Все мероприятия должны выполняться квалифицированными рабочими.
Наша продукция
Цементирование буровых газовых и нефтяных скважин
Цементирование буровых скважин является завершающим этапом их подготовки к эксплуатации и служит, прежде всего, для обеспечения максимальной долговечности всей конструкции. Производится цементирование колонны скважин путем применения технологии (прообраз которой впервые появился в далеком 1905 году на бакинских промыслах Российской империи), направленной на полное вытеснение специальным цементным раствором буровых жидкостей. Поскольку итогом цементирования становится образование непроницаемой «пробки» (или «тампона») – заливаемая смесь также носит название тампонажной.
Причины необходимости цементирования скважин
Главными среди них следует назвать три:
- необходимость значительного повышения общей конструктивной прочности (цементирование нефтяных скважин, а также цементирование газовых скважин нивелирует влияние на обсадные трубы сил, возникающих при подвижках грунтов)
- цементирование скважин позволяет защитить металлическую трубную поверхность от коррозии, вызываемой подпочвенной влагой
- кроме того, скважина, соединяющая собой различные нефте-, газо- и водоносные горизонты при цементировании вновь надежно изолирует их друг от друга, предотвращая смешивание
Технология цементирования скважин
Современная технология цементирования скважин существенно отличается от своей «прабабушки» столетней давности – как компьютеризированными технологическими расчетами нужного водоцементного соотношения для цементных растворов (учитывающими десятки различных геологических, климатических, технических и прочих параметров), так и использующимися для них же специализированными добавками.
В число последних входят:
- кварцевый песок (позволяющий минимизировать усадку и максимально увеличить прочность)
- волокнистая целлюлоза (не допускающей утечки жидкого цемента даже в самую пористую породу)
- «грунтующие» полимеры (при застывании расширяющиеся и уплотняющие прилежащий грунт)
- «пуццоланы» (крошка сверхлегких минералов вулканического происхождения – водостойких и не боящихся агрессивных химикатов)
Кроме того, в процессе цементирования нефтяных скважин (а также цементирования газовых скважин) производится многоступенчатый контроль качества получаемого тампонажа.
Качество цементирования скважин оценивается с помощью следующих процедур:
- термической (необходимой для определения уровня поднятия цемента)
- акустической (позволяющей в 100% случаев обнаружить внутренние пустоты в цементе за счет разной скорости прохождения звуковой волны)
- радиологической (своеобразного «рентгена» при цементировании скважин)
Способы цементирования скважин
На сегодняшний день используют 4 основных способа цементирования скважин:
- одноступенчатое, или сплошное (после заливки цементной смеси в обсадную колонну, последняя заглушается пробкой, на которую под избыточным давлением подают промывочный раствор – в результате чего происходит вытеснение цемента в затрубное пространство)
- двухступенчатое (технологически идентичное первому способу, но производящееся последовательно и отдельно для нижней части, а затем для верхней – при этом оба отдела разделяются специальным кольцом)
- манжетное (также использующее сплошное кольцо-манжету – но уже для возможности провести цементирование скважин только в их верхней части)
- обратное (единственный метод с заливкой раствора не в колонну, а сразу в затрубное пространство – с вытеснением буровых либо очистных растворов в колонную полость)
Процесс цементирования скважин
Сам процесс цементирования скважин происходит в 5 последовательных этапов:
- в бетономешалках готовится тампонажная цементная смесь с необходимым водоцементным соотношением и количеством добавок
- готовый к заливке раствор подается в скважину
- запускается та или иная процедура его вытеснения в пространство между трубами и стенами шахты
- ожидается окончание периода полного застывания
- производится контроль качества (вышеописанными в предыдущих разделах методами)
Для удобства работы оборудование для цементирования скважин устанавливается на шасси одного из видов грузовиков (КАМАЗ, УРАЛ и пр.
В результате процесс подготовки раствора принимает следующий вид – все составляющие части дозируются и соединяются в бетономешалке, посредством добавления воды замешиваются до получения полностью однородной массы и закачиваются насосами в скважину (давление при этом достигает 30-35 МПа).
Повышение качества цементирования обсадных колонн нефтедобывающих скважин на Вынгапуровском месторождении Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»
УДК 622.244.5+622.245
B.C. Носков, С.Е. Чернышов
ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ ОБСАДНЫХ КОЛОНН НЕФТЕДОБЫВАЮЩИХ СКВАЖИН НА ВЫНГАПУРОВСКОМ МЕСТОРОЖДЕНИИ
Произведен анализ качества крепления скважин на месторождении. Разработаны мероприятия, направленные на совершенствование технологии цементирования обсадных колонн. Разработаны рецептуры тампонажных материалов для крепления обсадных колонн.
В настоящее время наблюдается снижение качества крепления обсадных колонн нефтяных и газовых скважин. Это чаще всего связано с особенностями геолого-технологических условий бурения, увеличением глубины скважин, переходом открытых и осваиваемых месторождений на вторую, третью стадию разработки, а также нарушением технологии выполняемых операций при креплении обсадных колонн.
При строительстве нефтяных скважин на Вынгапуровском месторождении, буровые компании сталкиваются с низким качеством крепления эксплуатационных колонн.
На Вынгапуровском месторождении после прямого одноступенчатого цементирования эксплуатационных колонн и ожидания затвердевания цемента проводились геофизические исследования, результаты которых показали, что в среднем каждая шестая скважина имеет неудовлетворительное качество крепления обсадных колонн. В таблице приведены результаты ГИС по скважинам №5523 и 5526.
Причинами таких некачественных результатов стала совокупность факторов: это нарушение технологии проведения подготовительных операций перед спуском колонны, тампонажный раствор с неудовлетворительными технологическими свойствами, несоблюдение технологической оснастки и режима цементирования эксплуатационных колонн.
Для повышения качества цементирования эксплуатационных колонн при строительстве нефтяных скважин на Вынгапуровском месторождении предлагаются следующие технико-технологические решения:
1. Для более полного замещения бурового раствора в кольцевом пространстве тампонажным проводить снижение статического напряжения сдвига и вязкости промывочной жидкости в процессе промывки скважины перед цементированием до минимально допустимых значений, регламентированных геолого-техническим нарядом.
2. В обязательном порядке перед спуском обсадной колонны проводить геофизическое исследование скважины, в частности инклинометрию и кавер-нометрию.
Результаты каротажей дадут представление о пространственном искривлении ствола конкретной скважины и отклонении диаметра ствола скважины от номинального. На основе полученных данных центрирующие элементы в местах искривлений ствола устанавливать через 10 м, на других участках — через 50 м. В зонах каверн, для лучшего замещения бурового раствора цементным, устанавливать турбулизаторы. Для сохранности лопастей турбулизатора, его необходимо устанавливать в комплекте с центратором, на расстоянии 1-1,5 м выше центратора.
3. Для более полного замещения промывочной жидкости тампонажным раствором применять низковязкую буферную жидкость, а не техническую воду. При этом необходимо соблюдать условие: плотность и вязкость буферной жидкости должны находиться в пределах промежуточных значений аналогичных параметров разделяемых бурового и тампонажного растворов.
4. Производить расхаживание обсадной колонны в процессе цементирования.
5. При цементировании для верхних секций применять облегченный тампонажный раствор, а для нижних — раствор нормальной плотности.
Для повышения качества крепления эксплуатационных колонн разработаны расширяющиеся тампонажные составы с регулируемыми технологическими свойствами, которые имеют следующие добавки:
1. Пластифицирующие добавки на основе поликарбоксилатов — для улучшения прокачиваемости цементного раствора и более полного замещения бурового раствора цементным. Пластификаторы одновременно замедляют сроки схватывания.
2. Понизители фильтрации, так как на наклонных участках ствола скважины, а также в проницаемых пластах идет большая фильтрация жидкости за-творения из цементного раствора. В разработанных тампонажных составах применяются понизители фильтрации на основе гидроксиэтилцеллюлозы.
. Эти добавки достаточно безопасны для цементного камня и обсадной колонны, так как избыточное давление на колонну и породу составляет около 1-2 МПа.
4. Добавки, уменьшающие сроки схватывания, — применять в основном для компенсации замедляющего действия пластификаторов (хлорид кальция — до 3 %, хлорид натрия — до 2 %).
Реализацией всех предложенных технико-технологических мероприятий удалось повысить качество крепления эксплуатационных колонн нефтяных скважин на Вынгапуровском месторождении. После 24 ч ОЗЦ, разбурки ЦКОД и башмака, проводились геофизические исследования. Результаты ГИС представлены в таблице. Скважины №5523, 5526, цементировавшиеся по обычной технологии, имеют неудовлетворительное качество цементирования эксплуатационных колонн, а скважины №5549 и 5556, цементировавшиеся в соответствии с разработанными технико-технологическими мероприятиями, имеют более высокое качество крепления. Цементный раствор на всех скважинах достиг проектного уровня (200 м выше башмака кондуктора).
Качество крепления эксплуатационных колонн нефтяных скважин, зацементированных в соответствии с предложенными техникотехнологическими мероприятиями и по обычной технологии
Номер скв. Заполнение, % Контакт колонна-цемент, % Контакт порода-цемент, %
неод- нород- ное одно- родное отсут- ствует частич- ный сплош- ной не определен частичный сплош- ной
5523 68 32 4,3 94,5 1,2 98,8 0,2 1
5526 70 30 5,8 92,1 2,2 97,9 0,6 1,6
5549 23 77 2 71 22 73 0,9 21,1
5556 31 69 0,6 76 27 76,6 1,3 25,7
В результате анализа качества крепления нефтяных скважин на Вынга-пуровском месторождении разработаны мероприятия, направленные на совершенствование технологии цементирования обсадных колонн, а также разработаны рецептуры тампонажных материалов для крепления обсадных колонн.
Разработанные рецептуры и мероприятия реализуются в производственных условиях.
Для дальнейшего увеличения качества цементирования эксплуатационных колонн при строительстве нефтяных скважин на Вынгапуровском месторождении необходимо совершенствовать как технологию цементировочных работ, так и рецептуру растворов, применяемых при креплении скважин. Кроме того, необходимо не только создать герметичную крепь обсадной колонны, но и сохранить ее, применяя щадящие методы вторичного вскрытия продуктивных пластов.
Получено 27.04.2010
Цементирование скважин — способы + технология проведения работ
На завершающем этапе буровых работ проводится цементирование скважин. От качества проведения данной операции зависит жизнеспособность всего сооружения. Главная цель, которая преследуется во время этого процесса, заключается в полном замещении бурового раствора цементным, который называют иначе тампонажным. Введенный раствор должен затвердеть в течение определенного временного интервала и превратиться в цементный камень. Разработано несколько методов осуществления цементирования скважин, при этом самому распространенному из них уже более ста лет. Способ прямого одноциклового цементирования обсадной колонны был разработан в 1905 году инженером А.А. Богушевским, проживающим в г. Баку. До сих пор данная технология с небольшими усовершенствованиями используется буровиками.
В данном видеоролике наглядно представлена схема сплошного цементирования затрубного пространства через башмак:
Составляющие технологического процесса
Процесс цементирования скважин состоит из пяти основных видов работ:
- подготовка тампонажного раствора;
- закачка подготовленного раствора в скважину;
- подача цементного раствора выбранным способом в затрубное пространство;
- период затвердения закачанного тампонажного раствора;
- проверка качества проведения цементировочных работ доступными методами.
Важно! Перед началом работ составляется программа их проведения, которая опирается на технический расчет цементирования скважины. При этом учитываются горно-геологические условия, величина протяженности интервала, нуждающегося в укреплении, особенности конструкции ствола скважины и его состояния. При расчете опираются на опыт проведения подобных работ в данном районе, если таковой имеется.
Схемы подачи тампонажного раствора в затрубное пространство
Существующие способы цементирования скважин отличаются друг от друга методом подачи цементного (тампонажного) раствора в затрубное пространство, а также особенностями используемых для этого приспособлений. Существует два варианта организации подачи подготовленного раствора:
- прямая схема, которая подразумевает закачку раствора внутрь обсадной колонны с дальнейшим его прохождением до башмака и последующим поступлением в затрубное пространство, заполняющимся снизу вверх;
- обратная схема характеризуется подачей тампонажного раствора с поверхности в затрубное пространство, при этом закачиваемая смесь перемещается сверху вниз.
При бурении скважин в промышленных масштабах чаще всего применяется способ цементирования, осуществляемый по прямой схеме.
При этом процесс цементирования может проводиться в один цикл, во время которого весь объем необходимого для тампонирования раствора продавливается сразу.
Схематичное изображение процесса одноступенчатого цементирования скважины:
I. Начало процесса подачи цементного раствора в ствол скважины.
II. Подача порции раствора, закачанного в скважину, вниз по обсадной колонне.
III. Начало процесса продавливания тампонажного материала в затрубное пространство.
IV. Завершение процесса продавливания тампонажного материала.
Схема одноступенчатого (одноциклового) цементирования скважин: 1 — Манометр для контроля давления; 2 — Головка цементировочная; 3 — Пробка верхняя; 4 -Пробка нижняя; 5 — Цементируемая обсадная колонна; 6 — Стены скважины; 7 — Стоп-кольцо; 8 — Жидкость для продавливания тампонажного материала; 9 — Раствор буровой; 10 — Цементный раствор
В очень глубоких скважинах прибегают к двухступенчатому цементированию. Весь фронт работ делится на интервалы, которые заполняются с помощью специального оборудования поочередно.
Наряду с перечисленными вариантами цементирования обсадных колонн существует также манжетный способ, при использовании которого часть ствола защищается от проникновения тампонажного раствора. С помощью манжеты происходит изоляция участка, расположенного в интервале продуктивного пласта.
В отдельную группу принято выделять способы цементирования потайных секций и колонн.
Важно! Все способы цементирования преследуют одну цель, заключающуюся в вытеснении из затрубного пространства скважины бурового раствора с помощью тампонажного раствора, который необходимо поднять на заданную высоту, согласно проведенным расчетам.
Выбранная технология цементирования должна обеспечить:
- заполнение тампонажным раствором всего интервала ствола по всей длине его протяженности;
- полное вытеснение промывочной жидкости цементным раствором в рамках цементируемого интервала;
- защиту тампонажного раствора от попадания промывочной жидкости;
- получение прочного цементного камня, обладающего высокой стойкостью к механическим и химическим воздействиям, способного к выдерживанию высоких нагрузок, которые испытывают стенки ствола на глубине;
- хорошее сцепление затвердевшего цементного камня со стенками скважины и с поверхностью обсадной колонны.
Важно! Обеспечение качественного проведения процесса цементирования обсадных колонн позволяет заметно увеличить долговечность данных глубинных сооружений и срок добычи посредством их эксплуатации нужной продукции.
Виды оборудования которое может понадобиться
В перечень технического обеспечения проведения работ включают следующее оборудование для цементирования скважин:
- цементировочные агрегаты, необходимые для затворения цемента и его продавливания в скважину под давлением;
- цементно-смесительные машины используют в тех же целях, что и цементировочные агрегаты;
- цементировочная головка необходима для проведения промывки скважинного ствола и последующего цементирования его стенок;
- заливочные пробки применяются в том случае, если выбирается двухступенчатое цементирование скважин;
- другие виды мелкого оборудования, включая краны высокого давления, гибкие металлические шланги, устройства для распределения раствора и др.
Оборудование, необходимое для цементирования скважин, может быть установлено на грузовых автомобилях
Важно! Чтобы обеспечить качество выполнения сложной инженерной задачи, необходимо неукоснительно следовать требованиям технологического регламента, разработанного специалистами для крепления скважинных стволов.
Также тампонажная бригада, в состав которой входят лишь квалифицированные рабочие, должна соблюдать технологическую дисциплину. Большое внимание уделяют и качеству используемых тампонажных материалов.Как видите, процесс цементирования скважин зависит от профессионализма людей, задействованных в работах, и от материалов, используемых для выполнения поставленной задачи.
Оцените статью: Поделитесь с друзьями!К сожалению, запрошенный вами документ не найден. Возможно, вы ошиблись при наборе адреса или перешли по неработающей ссылке. Для поиска нужной страницы, воспользуйтесь картой сайта ниже или перейдите на главную страницу сайта. Поиск по сайтуКарта сайта
|
Цементирование обсадных колонн — Справочник химика 21
Используемые в настоящее время способы строительства скважин предусматривают спуск и цементирование обсадных колонн различного назначения кондуктор, одна или несколько промежуточных колонн, эксплуатационная колонна.
[c.69]Геологические особенности месторождений, выражающиеся в наличии обваливающихся пород, зон поглощений промывочной жидкости, нефте-, газо- и водопроявляющих горизонтов, требуют спуска в скважину и цементирования обсадных колонн. Процесс цементирования осуществляют специальные службы (тампонажная контора или цех). [c.20]
Без времени спуска и цементирования обсадной колонны. [c.131]
Кроме этого, серьезной причиной некачественного цементирования обсадных колонн является недостаточное сцепление цементного камня с обсадными трубами и стенками скважины. [c.225]
Так же как и перед цементированием обсадной колонны портланд-цемент тщательно перемешивали с песком в заданных соотношениях (3 1). Затем включали в работу плунжерный насос 1 и разгрузочные шнеки (на схеме не показаны) для подачи сухой тампонажной смеси в смесительную камеру 7. При этом техническая [c.239]
Нитролигнин является также регулятором свойств цементных растворов — подвижности и водоотдачи, он обеспечивает необходимую начальную прочность цементного камня, что позволяет использовать его для цементирования обсадных колонн при бурении скважин [186, 187] Нитролигнин предложен в качестве активного наполнителя и порообразователя подошвенных резин [188, 189] [c.71]
Известен состав для быстрого разрушения глинистой корки (в % по массе) перекись водорода — 1,5 —3,0 % и литий кремнефтористый — 1,5 —2,5 %. Для этих целей весьма эффективно использование солей алюминия или железа. При этом перед спуском обсадной колонны закачивается, например, водный раствор сульфата алюминия и выдерживается в стволе скважины до начала цементирования обсадной колонны. [c.453]
Для этого во время цементирования обсадной колонны в качестве первой порции продавочной жидкости использовали 3—5 л водного раствора ПАВ.
[c.225]
После окончания всех работ по цементированию обсадной колонны в течение 16—24 ч происходит затвердевание цементного раствора. Период ожидания затвердевания цемента (ОЗЦ) можно уменьшить добавлением в него ускорителей схватывания, например жидкого стекла. [c.145]
Эти вопросы решаются при использовании технологии цементирования обсадных колонн по способу обратной циркуляции (закачка тампонажного раствора в заколонное пространство с поверхности). Г идравлические сопротивления при движении тампонажного раствора в этом случае направлены в сторону, противоположную его движению, т. е. вверх, и не увеличивают давление на пласт. [c.35]
Цементирование обсадных колонн осуществляется обычно прямой заливкой. Однако этот метод не предупреждает частичного разбавления цементного раствора буферной жидкостью. Лучшие результаты обеспечиваются цементированием круговой многоцикловой циркуляцией тампонажного раствора через скважину. В ходе циркуляции регулируются показатели раствора, обеспечивается дополнительная кольматация поглощающих водоносных пластов, полное замещение бурового раствора цементным и равномерное распределение качественного тампонажного раствора по всему заколонному пространству. [c.88]
ЦЕМЕНТИРОВАНИЕ ОБСАДНЫХ КОЛОНН [c.109]
Цемент, предназначенный для цементирования обсадной колонны, тщательно исследуют в лаборатории для выяснения его пригодности и уточнения рецептуры цементного раствора. [c.109]
Качество цементного раствора в значительной мере зависит от содержания в нем воды. Излишек воды приводит к получению пористого и непрочного цементного камня. Недостаток воды в цементном растворе вызывает его быстрое схватывание, что затрудняет проведение цементирования обсадных колонн. [c.110]
Для обеспечения нормальных условий цементирования обсадной колонны рекомендуется при приготовлении цементного раствора добавлять воды 40—50% от веса цемента, т.
е. на каждые 100 т цемента приходится 40—50 т воды. [c.110]
Качество цементирования обсадной колонны зависит также от начала и конца схватывания цементного раствора. Схватывание цементного раствора должно начинаться после окончания цементирования колонны. Время цементирования не должно превышать 75 7о от срока начала схватывания цементного раствора. Следует добиваться, чтобы разница во времени между началом и концом схватывания цементного раствора была небольшой. [c.110]
Для цементирования обсадных колонн применяют следующие тампонажные цементы [c.110]
Наиболее распространены следующие способы цементирования обсадных колонн одноступенчатый и двухступенчатый. [c.112]
Одноступенчатый способ цементирования обсадных колонн (рис. 65) заключается в следующем. До закачки цементного раствора в обсадную колонну опускают нижнюю цементировочную пробку (рис. 66, а), предназначен-112 [c.112]
Описанные методы цементирования обсадных колонн, обеспечивающие перекрытие цементным раствором затрубного пространства от башмака колонны и выше, удовлетворяют условиям цементирования кондукторов и промежуточных колонн, но не всегда могут быть применены при цементировании экс-114 [c.114]
В. С. Баранов предложил производить постепенное многоступенчатое утяжеление промывочных жидкостей. Выполняя это мероприятие, мояшо отодвинуть начало осложнений на длительное время, вплоть до спуска и цементирования обсадной колонны. Промысловые наблюдения показывают, что ступенчатое утяжеление промывочных жидкостей в ряде случаев обеспечивает положительные результаты. Это имеет место, когда разрез скважины представлен высококоллоидалышми глинами. В сланцевых глинистых породах повышение плотности промывочной жидкости, как правило, не предотвращает кавернообразование, а в ряде случаев усугубляет начавшиеся осложнения. При бурении скважины СГ-1 Аралсор автором был поставлен эксперимент, цель которого— установление влияния гидростатического давления на устойчивость стенок скважины, сложенных на 80—90% слабоувлажнен-ными аргиллитами.
В интервале 4968—5941 м (первый ствол) до глубины 5796 м применяли промывочные жидкости плотностью [c.104]
Большинство исследователей за основную причину обводнения скважин принимают некачественное цементирование обсадных колонн. Анализ влияния различных факторов на качество цементирования в достаточной мере освещен А. А. Русаевым. Автор приходит к выводу, что качественное цементирование скважин является необходимым, но недостаточным условием предотвращения обводнения скважин. [c.232]
Эксперименты, проведенные Н. И. Титковым и Н. С. Доном [532], показали совершенное отсутствие сцепления цементного камня с глиной и глинистой коркой, отложенной на стенках скважины. Природу этого явления авторы объясняют тем, что из цементного раствора отделяется фильтрат, способствующий дальнейшему набуханию предварительно увлажненной глины и ее размоканию. А. И. Булатов [48] также считает, что глинистая корка во всех случаях снижает до нуля сцепление с цементным камнем. Поэтому при цементировании обсадных колонн стремятся любыми путями снять глинистую корку. [c.225]
Определение экономической эффективности нами производится по общепринятой методике, разработанной ВНИИБТ [557]. В основу расчета заложено снижение затрат времени на опробование и испытание пластов за счет повышения качества цементирования обсадных колонн, а также экономия материалов. [c.262]
Цементирование обсадных колонн производится с целью образования в затрубном пространстве сплошного кольца цементного камня, изолирующего все вскрытые газоводопроявляющие горизонты. [c.76]
Поверхностно-активные вещества применяются как регуляторы сроков схватывания и твердения цементного раствора и для очистки стенок скважин от загрязнений перед спуском и цементированием обсадных колонн. В США для очистки стенок скважин применяют ПАВ моющего типа (смесь алкиларилсульфокатов с неионогенными веществами и пирофосфатом натрия и катионоактивные вещества) [98].
[c.14]
SWBP-1 — буферная композиция для подготовки скважин под цементирование обсадных колонн. [c.96]
Сводные результаты распределения количества эксплуатационных сеноманских скважин по УКПГ и месторождению в зависимости от качества цементирования обсадных колонн, вскрытия бурением начального и текущего ГВК, близости текущего ГВК к нижним отверстиям перфорации, а также состава жидкости на устье скважин, по данным геофизического и гидрохимического контроля на 01.01.2001 г., представлены в табл. 3. [c.3]
V. Водоизоляция продуктивных пластов путем постановки в стволе скваз при качественном (жестком) сцеплении цементирования обсадной колонны, М кины цементного «моста» =4+18 г/л, АНт =+19,0 — -20 м) [c.39]
Цель цементирования обсадной колонны — получение прочного, концентрично расположенного в затрубном пространстве кольца цементного камня, надежно изолирующего вскрытые скважиной поглощающие, газо-водо-нефтепроявляющие горизонты. [c.109]
Для цементирования обсадных колонн применяют цементные растворы, приготовляемые из тампон жных цементов и воды. При размешивании тамнонажного цемента с водой получают жидкую и легкотекучую массу. [c.109]
Для особых условий цементирования обсадных колонн выпускаются утяжеленные тампонажные цементы (при применении промывочной жидкости с плотностью до 2200 кг/мЗ), волокнистые тампонажные цементы (для уменьшения глубины проникновения цементного раствора в сильнопористые пласты), [c.111]
Технология затрубной цементации скважин. Как цементируют скважины
Некоторые конструкции скважин и условия бурения требуют цементации скважин, точнее затрубного пространства между обсадной колонной и грунтовой стенкой скважины. Цементация призвана укрепить скважину, повысить уровень герметизации, в результате — продлить срок службы водозаборной системы.
Для цементации скважины используется тампонажный раствор.
В отличие от бурового раствора, облегчающего процесс бурения, тампонажный раствор превращается в твердое тело. Благодаря этому обсадная колонна крепится к стенка скважины. Такое техническое решение делает во много раз прочнее всю конструкцию.
Известно несколько методов цементации, каждый из которых содержит следующие основные этапы:
- приготовление тампонажного раствора
- подача раствора в затрубное пространство одним из способов
- твердение тампонажной смеси
- проверка качества тампонажа
тампонажный цемент
Учитывая важность и высокую сложность предстоящего процесса, перед началом тампонирования обязательно составляется схема будущих работ. Схема составляется с учетом конструкции скважины, характеристик грунта, в котором было произведено бурение, протяженности участка тампонирования, марка тампонажного раствора и многое другое. Все параметры обязательно проверяются инженерным расчетом, так как неправильно сделанное тампонирование способно навсегда вывести скважину из строя и тогда уже придется применять ликвидационное тампонирование, цель которого защита водоносного горизонта от загрязнений с поверхности и из промежуточных геологических слоев. Кроме теоретических расчетов всегда учитывается опыт тампонирования скважин, проведенный в сходных условиях. Кроме упрочнения и герметизации скважины цементация позволяет удалить буровой раствор, смесь раствора с буровым шламом и другие жидкости (например, промывочную жидкость) из затрубного пространства.
Цементировочная смесь может быть доставлена в затрубное пространство скважины несколькими способами, для чего используется различное оборудование.
Прямая подача
Тампонажный раствор подается непосредственно внутрь обсадной колонны. Далее смесь через нижнюю часть скважины — так называемый башмак — проникает в затрубное пространство и заполняет его, поднимаясь между внешней поверхностью обсадной колонны и грунтовой стенкой выработки.
Чаще всего используется прямая подача цементировочной смеси.
цементация скважины с двумя пробками
Для контроля положения массы тампонажного раствора применяют две пробки. Находясь между этими пробками раствор опускается внутри обсадной колонны до нижней части скважины. Затем в колонну под давлением закачивается жидкость, которая давит на верхнюю пробку, которая в свою очередь как поршень передает давление тампонажному раствору и раствор через нижнюю часть скважины попадает в затрубное пространство. Существует более простой вариант затрубной цементации скважины с использованием одной пробки. Давление жидкости контролируется по манометру.
цементация затрубного пространства завершена
Обратная подача
При обратной подаче тампонажный раствор сначала попадает в затрубное пространство, опускаясь снаружи вдоль обсадной колонны.
Одноступенчатое цементирование
При одноступенчатом цементировании весь объем тампонажного раствора доставляется за один цикл. Например, так происходит при цементировании скважины с помощью одной или двух пробок с прямой подачей раствора.
Одноступенчатое цементирование
При одноступенчатом цементировании весь объем тампонажного раствора доставляется за один цикл. Например, так происходит при цементировании скважины с помощью двух пробок с прямой подачей раствора.
Двухступенчатое цементирование
пакеры для двухступенчатого и манжетного цементирования
Данный вид цементирования сложнее в реализации и применяется при большой глубине скважины. Большая глубина увеличивает сопротивление, что затрудняет продавливание вязкого тампонажного раствора вдоль всей скважины за один проход. Потребовалось бы слишком высокое давление, что не всегда можно использовать без риска нарушить конструкцию скважины или характеристики геологических слоев в результате поглощения цементирующего раствора.
Для компенсации большой глубины скважины используется метод манжетного цементирования. Манжеты ограничивают продвижение тампонажной смеси, организуя отдельные цементные кольца в затрубном пространстве, защищают продуктовый пласт от попадания смеси, позволяют цементировать скважину отдельными участками.
Какое оборудование понадобится для проведения цементации скважины?
- смесительная установка для приготовления тампонажного раствора и других технологических жидкостей
- цементировочный насос, задача которого нагнетать тампонажную смесь в скважину и продавить ее при определенном давлении
- насосная установка для нагнетания в скважину рабочих жидкостей
- цементировочная головка
- муфта ступенчатого цементирования
- гибкие стальные шланги
оборудование для затрубной цементации скважины
Состав тампонажного раствора подбирается в зависимости от структуры и свойств геологических слоев, в которых пробурена скважина. Плотность затрубной цементации можно повысить, если использовать раствор, который увеличивается в объеме. Если порода пористая, с высоким коэффициентом поглощения, то обычный раствор использовать нельзя, так как неизбежен его перерасход. Вместо заполнения затрубного пространства тампонажная смесь под давлением будет уходить в стороны от скважины. В такой ситуации рекомендуется применять тампонажный раствор с волокнистым наполнителем. В качестве наполнителя могут выступать многие натуральные или искусственные волокносодержащие материалы.
Перед цементацией затрубного пространства скважины не только выбирается тампонажный раствор и метод цементации, но также проверяется все оборудование в условиях максимального рабочего давления и производительности при подаче смеси.
Предварительно скважина и затрубное пространство должны быть промыты водой для очистки от шлама, оставшегося после бурения.
Без промывки крупные куски породы, оставшиеся после бурения, помешают равномерному заполнению объема тампонажным раствором, что в будущем может привести к повреждению конструкции скважины.
Цементирование — PetroWiki
Цемент используется для удержания обсадной колонны на месте и предотвращения миграции жидкости между подземными формациями. Операции по цементированию можно разделить на две большие категории: первичное цементирование и восстановительное цементирование.
Первичное цементирование
Целью первичного цементирования является изоляция зон. Цементирование — это процесс смешивания суспензии из цемента, добавок к цементу и воды и закачки ее через обсадную колонну в критические точки в кольцевом пространстве вокруг обсадной колонны или в открытом стволе под обсадной колонной.Две основные функции процесса цементирования:
- Для ограничения движения жидкости между пластами
- Для крепления и поддержки обсадной колонны
Если это будет достигнуто эффективно, будут выполнены другие требования, предъявляемые в течение срока службы скважины, в том числе:
- Экономический
- Ответственность
- Безопасность
- Постановления правительства
Зональная изоляция
Зональная изоляция напрямую не связана с производством; однако эта необходимая задача должна выполняться эффективно, чтобы можно было проводить операции по добыче или стимуляции.Успех колодца зависит от этой основной операции. Помимо изоляции зон нефте-, газо- и водоотдачи, цемент также способствует
- Защита корпуса от коррозии
- Предотвращение выбросов за счет быстрого образования уплотнения
- Защита обсадной колонны от ударных нагрузок при более глубоком бурении
- Герметизация зон потери циркуляции или зоны поглощения
Восстановительное цементирование
Восстановительное цементирование обычно выполняется для устранения проблем, связанных с первичным цементированием.
Самый успешный и экономичный подход к восстановительному цементированию — избежать его путем тщательного планирования, проектирования и выполнения всех операций бурения, первичного цементирования и заканчивания. Необходимость восстановительного цементирования для восстановления работы скважины указывает на то, что первичное оперативное планирование и выполнение были неэффективными, что привело к дорогостоящим ремонтным работам. Операции по восстановительному цементированию делятся на две большие категории:
Процедуры укладки цемента
В целом, для успешной укладки цемента и достижения ранее обозначенных целей требуется пять шагов.
- Проанализировать параметры скважины; определить потребности скважины, а затем разработать методы размещения и жидкости для удовлетворения потребностей в течение срока службы скважины. Свойства жидкости, механика жидкости и химический состав влияют на конструкцию скважины.
- Рассчитайте состав жидкости (суспензии) и проведите лабораторные испытания жидкостей, разработанных на этапе Step 1 , чтобы убедиться, что они соответствуют потребностям.
- Используйте необходимое оборудование для реализации проекта в Step 1 ; рассчитать объем перекачиваемой жидкости (шлама); и смешивать, смешивать и закачивать жидкости в затрубное пространство.
- Наблюдать за лечением в режиме реального времени; сравните с Шаг 1 и внесите необходимые изменения.
- Оцените результаты; сравните с проектом Step 1 и внесите необходимые изменения для будущих работ.
Параметры скважины
Наряду с опорой обсадной колонны в стволе скважины, цемент предназначен для изоляции зон, что означает, что он предотвращает сообщение каждой из зон проникновения и их флюидов с другими зонами. Чтобы сохранить изолированные зоны, очень важно учитывать ствол скважины и его свойства при проектировании цементных работ.
Глубина
Глубина скважины влияет на конструкцию цементного раствора, поскольку она влияет на следующие факторы:
Количество задействованных скважинных флюидов Объем скважинных флюидов Давления трения Гидростатические давления Температура
Глубина ствола скважины также определяет размер ствола скважины и обсадной колонны.
Очень глубокие скважины имеют свои собственные проблемы проектирования из-за:
- Высокие температуры
- Высокое давление
- Коррозионные жидкости
Геометрия ствола скважины
Геометрия ствола скважины важна для определения количества цемента, необходимого для операции цементирования.Размеры отверстия можно измерить с помощью различных методов, в том числе:
- Штангенциркуль
- Штангенциркуль с электроприводом
- Штангенциркуль
Геометрия открытого ствола может указывать на неблагоприятные (нежелательные) условия, такие как промывки. Геометрия ствола скважины и размеры обсадной колонны определяют кольцевой объем и необходимое количество жидкости.
Форма отверстия также определяет зазор между обсадной колонной и стволом скважины. Это кольцевое пространство влияет на эффективность вытеснения бурового раствора.Рекомендуется минимальное кольцевое пространство от 0,75 до 1,5 дюйма (диаметр отверстия на 2–3 дюйма больше диаметра обсадной колонны). Меньшие кольцевые зазоры ограничивают характеристики потока и, как правило, затрудняют вытеснение жидкости.
Другой аспект геометрии отверстия — угол отклонения. Угол отклонения влияет на истинную вертикальную глубину и температуру. Сильно наклоненные стволы скважины могут быть проблематичными, поскольку обсадная колонна вряд ли будет центрирована в стволе скважины, и вытеснение жидкости становится затруднительным.
Проблемы, связанные с изменением геометрии, можно решить, добавив центраторы к обсадной колонне. Центраторы помогают центрировать обсадную колонну внутри отверстия, оставляя равное кольцевое пространство вокруг обсадной колонны.
Температура
Температура ствола скважины имеет решающее значение при проектировании цементных работ. Следует учитывать три основных температуры:
- Забойная температура циркуляции (BHCT)
- Статическая температура забоя (BHST)
- Разница температур (разница температур между верхом и низом укладки цемента)
BHCT — это температура, которой будет подвергаться цемент, когда он циркулирует по нижней части обсадной колонны.
BHCT контролирует время, необходимое для схватывания цемента (время загустевания). BHCT можно измерить с помощью датчиков температуры, циркулирующих с буровым раствором. Если фактическая температура в стволе скважины не может быть определена, BHCT можно оценить с использованием температурных графиков American Petroleum Inst. (API) RP10B.1 BHST рассматривает неподвижное состояние, при котором жидкость не циркулирует и не охлаждает ствол скважины. BHST играет жизненно важную роль в увеличении прочности затвердевшего цемента.
Разница температур становится существенным фактором, когда цемент размещается в большом интервале и есть значительная разница температур между верхним и нижним местоположениями цемента. Из-за разных температур обычно могут быть разработаны два разных цементных раствора, чтобы лучше приспособиться к разнице температур.
Температура циркуляции забоя влияет на следующее:
- Время загустевания суспензии
- Реология
- Потеря жидкости
- Устойчивость (оседание)
- Время схватывания
BHST влияет на увеличение прочности на сжатие и целостность цемента в течение всего срока службы скважины.Знание фактической температуры, с которой цемент столкнется во время укладки, позволяет операторам оптимизировать конструкцию раствора. Тенденция к завышению оценки количества материалов, необходимых для поддержания цемента в жидком состоянии для перекачивания, и количества времени, необходимого для перекачивания, часто приводит к ненужным затратам и проблемам с контролем скважины. Большинство цементных работ выполняются менее чем за 90 минут.
Для оптимизации затрат и эффективности вытеснения рекомендуются следующие рекомендации.
- Спроектируйте работу на основе фактических циркуляционных температур в стволе скважины.
- Дополнительный регистратор температуры в скважине может использоваться для измерения температуры циркуляции в скважине. Дополнительный регистратор — это записывающее устройство с памятью, которое можно либо опустить на кабеле, либо опустить в бурильную трубу, и оно измеряет температуру в скважине во время операции циркуляции перед цементированием. Затем записывающее устройство извлекается из бурильной трубы и измеряется BHCT.Это позволяет точно определять скважинную температуру.
- Если определение фактической температуры циркуляции в стволе скважины невозможно, используйте API RP10B для оценки BHCT. [1]
- Не допускайте «прокачки» фактических измеренных скважинных температур и не превышайте количество диспергаторов, замедлителей схватывания и т. Д., Рекомендованное для температуры ствола скважины. При определении количества замедлителя схватывания, необходимого для конкретного применения, учитывайте скорость, с которой будет нагреваться суспензия.
Давление пласта
При бурении скважины естественное состояние пластов нарушается. Ствол скважины создает нарушение там, где раньше существовали только пласты и их естественные силы. На этапах планирования цементных работ необходимо знать определенную информацию о пласте:
Обычно эти факторы определяются во время бурения. Плотность буровых растворов при правильно сбалансированной операции бурения может быть хорошим показателем ограничений ствола скважины.
Для поддержания целостности ствола скважины гидростатическое давление, создаваемое цементом, буровым раствором и т. Д., Не должно превышать давление гидроразрыва самого слабого пласта. Давление разрыва — это верхнее безопасное ограничение давления в пласте до его разрушения (давление, необходимое для расширения трещин в пласте). Гидростатические давления флюидов в стволе скважины, наряду с давлениями трения, создаваемыми движением флюидов, не могут превышать давление гидроразрыва, иначе формация разрушится.Если пласт действительно разрушается, пласт больше не контролируется, и возникает потеря циркуляции. Для успешного первичного цементирования необходимо контролировать потерю циркуляции или потерю жидкости. Давление, испытываемое в стволе скважины, также влияет на рост прочности цемента.
Характеристики пласта
Состав формаций может вызвать проблемы совместимости. Сланцевые образования чувствительны к пресной воде и могут отслоиться, если не будут приняты специальные меры, такие как повышение солености воды.Следует принимать во внимание другие особенности пласта и химии, такие как набухающие глины и жидкости с высоким pH. Некоторые формации могут также содержать такие элементы, как:
- Текущие жидкости
- Жидкости высокого давления
- Агрессивные газы
- Другие сложные функции, требующие особого внимания
Ссылки
- ↑ API RP 10B, Рекомендуемая практика для испытания цемента для скважин, 22-е издание. 1997. Вашингтон, округ Колумбия: API.
Интересные статьи в OnePetro
Интернет-мультимедиа
Стайлз, Дэвид.2012. Проблемы с оценкой цемента: что мы знаем и чего не знаем. https://webevents.spe.org/products/challenges-with-cement-evaluation-what-we-know-and-what-we-don’t
Внешние ссылки
См. Также
Проект размещения первичного цементирования
Время контакта при цементировании
Восстановительное цементирование
PEH: Цементирование
Цементирование — PetroWiki
Цемент используется для удержания обсадной колонны на месте и предотвращения миграции жидкости между подземными формациями.Операции по цементированию можно разделить на две большие категории: первичное цементирование и восстановительное цементирование.
Первичное цементирование
Целью первичного цементирования является изоляция зон. Цементирование — это процесс смешивания суспензии из цемента, добавок к цементу и воды и закачки ее через обсадную колонну в критические точки в кольцевом пространстве вокруг обсадной колонны или в открытом стволе под обсадной колонной. Две основные функции процесса цементирования:
- Для ограничения движения жидкости между пластами
- Для крепления и поддержки обсадной колонны
Если это будет достигнуто эффективно, будут выполнены другие требования, предъявляемые в течение срока службы скважины, в том числе:
- Экономический
- Ответственность
- Безопасность
- Постановления правительства
Зональная изоляция
Зональная изоляция напрямую не связана с производством; однако эта необходимая задача должна выполняться эффективно, чтобы можно было проводить операции по добыче или стимуляции.Успех колодца зависит от этой основной операции. Помимо изоляции зон нефте-, газо- и водоотдачи, цемент также способствует
- Защита корпуса от коррозии
- Предотвращение выбросов за счет быстрого образования уплотнения
- Защита обсадной колонны от ударных нагрузок при более глубоком бурении
- Герметизация зон потери циркуляции или зоны поглощения
Восстановительное цементирование
Восстановительное цементирование обычно выполняется для устранения проблем, связанных с первичным цементированием.Самый успешный и экономичный подход к восстановительному цементированию — избежать его путем тщательного планирования, проектирования и выполнения всех операций бурения, первичного цементирования и заканчивания. Необходимость восстановительного цементирования для восстановления работы скважины указывает на то, что первичное оперативное планирование и выполнение были неэффективными, что привело к дорогостоящим ремонтным работам. Операции по восстановительному цементированию делятся на две большие категории:
Процедуры укладки цемента
В целом, для успешной укладки цемента и достижения ранее обозначенных целей требуется пять шагов.
- Проанализировать параметры скважины; определить потребности скважины, а затем разработать методы размещения и жидкости для удовлетворения потребностей в течение срока службы скважины. Свойства жидкости, механика жидкости и химический состав влияют на конструкцию скважины.
- Рассчитайте состав жидкости (суспензии) и проведите лабораторные испытания жидкостей, разработанных на этапе Step 1 , чтобы убедиться, что они соответствуют потребностям.
- Используйте необходимое оборудование для реализации проекта в Step 1 ; рассчитать объем перекачиваемой жидкости (шлама); и смешивать, смешивать и закачивать жидкости в затрубное пространство.
- Наблюдать за лечением в режиме реального времени; сравните с Шаг 1 и внесите необходимые изменения.
- Оцените результаты; сравните с проектом Step 1 и внесите необходимые изменения для будущих работ.
Параметры скважины
Наряду с опорой обсадной колонны в стволе скважины, цемент предназначен для изоляции зон, что означает, что он предотвращает сообщение каждой из зон проникновения и их флюидов с другими зонами. Чтобы сохранить изолированные зоны, очень важно учитывать ствол скважины и его свойства при проектировании цементных работ.
Глубина
Глубина скважины влияет на конструкцию цементного раствора, поскольку она влияет на следующие факторы:
Количество задействованных скважинных флюидов Объем скважинных флюидов Давления трения Гидростатические давления Температура
Глубина ствола скважины также определяет размер ствола скважины и обсадной колонны. Очень глубокие скважины имеют свои собственные проблемы проектирования из-за:
- Высокие температуры
- Высокое давление
- Коррозионные жидкости
Геометрия ствола скважины
Геометрия ствола скважины важна для определения количества цемента, необходимого для операции цементирования.Размеры отверстия можно измерить с помощью различных методов, в том числе:
- Штангенциркуль
- Штангенциркуль с электроприводом
- Штангенциркуль
Геометрия открытого ствола может указывать на неблагоприятные (нежелательные) условия, такие как промывки. Геометрия ствола скважины и размеры обсадной колонны определяют кольцевой объем и необходимое количество жидкости.
Форма отверстия также определяет зазор между обсадной колонной и стволом скважины. Это кольцевое пространство влияет на эффективность вытеснения бурового раствора.Рекомендуется минимальное кольцевое пространство от 0,75 до 1,5 дюйма (диаметр отверстия на 2–3 дюйма больше диаметра обсадной колонны). Меньшие кольцевые зазоры ограничивают характеристики потока и, как правило, затрудняют вытеснение жидкости.
Другой аспект геометрии отверстия — угол отклонения. Угол отклонения влияет на истинную вертикальную глубину и температуру. Сильно наклоненные стволы скважины могут быть проблематичными, поскольку обсадная колонна вряд ли будет центрирована в стволе скважины, и вытеснение жидкости становится затруднительным.
Проблемы, связанные с изменением геометрии, можно решить, добавив центраторы к обсадной колонне. Центраторы помогают центрировать обсадную колонну внутри отверстия, оставляя равное кольцевое пространство вокруг обсадной колонны.
Температура
Температура ствола скважины имеет решающее значение при проектировании цементных работ. Следует учитывать три основных температуры:
- Забойная температура циркуляции (BHCT)
- Статическая температура забоя (BHST)
- Разница температур (разница температур между верхом и низом укладки цемента)
BHCT — это температура, которой будет подвергаться цемент, когда он циркулирует по нижней части обсадной колонны.BHCT контролирует время, необходимое для схватывания цемента (время загустевания). BHCT можно измерить с помощью датчиков температуры, циркулирующих с буровым раствором. Если фактическая температура в стволе скважины не может быть определена, BHCT можно оценить с использованием температурных графиков American Petroleum Inst. (API) RP10B.1 BHST рассматривает неподвижное состояние, при котором жидкость не циркулирует и не охлаждает ствол скважины. BHST играет жизненно важную роль в увеличении прочности затвердевшего цемента.
Разница температур становится существенным фактором, когда цемент размещается в большом интервале и есть значительная разница температур между верхним и нижним местоположениями цемента. Из-за разных температур обычно могут быть разработаны два разных цементных раствора, чтобы лучше приспособиться к разнице температур.
Температура циркуляции забоя влияет на следующее:
- Время загустевания суспензии
- Реология
- Потеря жидкости
- Устойчивость (оседание)
- Время схватывания
BHST влияет на увеличение прочности на сжатие и целостность цемента в течение всего срока службы скважины.Знание фактической температуры, с которой цемент столкнется во время укладки, позволяет операторам оптимизировать конструкцию раствора. Тенденция к завышению оценки количества материалов, необходимых для поддержания цемента в жидком состоянии для перекачивания, и количества времени, необходимого для перекачивания, часто приводит к ненужным затратам и проблемам с контролем скважины. Большинство цементных работ выполняются менее чем за 90 минут.
Для оптимизации затрат и эффективности вытеснения рекомендуются следующие рекомендации.
- Спроектируйте работу на основе фактических циркуляционных температур в стволе скважины.
- Дополнительный регистратор температуры в скважине может использоваться для измерения температуры циркуляции в скважине. Дополнительный регистратор — это записывающее устройство с памятью, которое можно либо опустить на кабеле, либо опустить в бурильную трубу, и оно измеряет температуру в скважине во время операции циркуляции перед цементированием. Затем записывающее устройство извлекается из бурильной трубы и измеряется BHCT.Это позволяет точно определять скважинную температуру.
- Если определение фактической температуры циркуляции в стволе скважины невозможно, используйте API RP10B для оценки BHCT. [1]
- Не допускайте «прокачки» фактических измеренных скважинных температур и не превышайте количество диспергаторов, замедлителей схватывания и т. Д., Рекомендованное для температуры ствола скважины. При определении количества замедлителя схватывания, необходимого для конкретного применения, учитывайте скорость, с которой будет нагреваться суспензия.
Давление пласта
При бурении скважины естественное состояние пластов нарушается. Ствол скважины создает нарушение там, где раньше существовали только пласты и их естественные силы. На этапах планирования цементных работ необходимо знать определенную информацию о пласте:
Обычно эти факторы определяются во время бурения. Плотность буровых растворов при правильно сбалансированной операции бурения может быть хорошим показателем ограничений ствола скважины.
Для поддержания целостности ствола скважины гидростатическое давление, создаваемое цементом, буровым раствором и т. Д., Не должно превышать давление гидроразрыва самого слабого пласта. Давление разрыва — это верхнее безопасное ограничение давления в пласте до его разрушения (давление, необходимое для расширения трещин в пласте). Гидростатические давления флюидов в стволе скважины, наряду с давлениями трения, создаваемыми движением флюидов, не могут превышать давление гидроразрыва, иначе формация разрушится.Если пласт действительно разрушается, пласт больше не контролируется, и возникает потеря циркуляции. Для успешного первичного цементирования необходимо контролировать потерю циркуляции или потерю жидкости. Давление, испытываемое в стволе скважины, также влияет на рост прочности цемента.
Характеристики пласта
Состав формаций может вызвать проблемы совместимости. Сланцевые образования чувствительны к пресной воде и могут отслоиться, если не будут приняты специальные меры, такие как повышение солености воды.Следует принимать во внимание другие особенности пласта и химии, такие как набухающие глины и жидкости с высоким pH. Некоторые формации могут также содержать такие элементы, как:
- Текущие жидкости
- Жидкости высокого давления
- Агрессивные газы
- Другие сложные функции, требующие особого внимания
Ссылки
- ↑ API RP 10B, Рекомендуемая практика для испытания цемента для скважин, 22-е издание. 1997. Вашингтон, округ Колумбия: API.
Интересные статьи в OnePetro
Интернет-мультимедиа
Стайлз, Дэвид.2012. Проблемы с оценкой цемента: что мы знаем и чего не знаем. https://webevents.spe.org/products/challenges-with-cement-evaluation-what-we-know-and-what-we-don’t
Внешние ссылки
См. Также
Проект размещения первичного цементирования
Время контакта при цементировании
Восстановительное цементирование
PEH: Цементирование
Цементирование — PetroWiki
Цемент используется для удержания обсадной колонны на месте и предотвращения миграции жидкости между подземными формациями.Операции по цементированию можно разделить на две большие категории: первичное цементирование и восстановительное цементирование.
Первичное цементирование
Целью первичного цементирования является изоляция зон. Цементирование — это процесс смешивания суспензии из цемента, добавок к цементу и воды и закачки ее через обсадную колонну в критические точки в кольцевом пространстве вокруг обсадной колонны или в открытом стволе под обсадной колонной. Две основные функции процесса цементирования:
- Для ограничения движения жидкости между пластами
- Для крепления и поддержки обсадной колонны
Если это будет достигнуто эффективно, будут выполнены другие требования, предъявляемые в течение срока службы скважины, в том числе:
- Экономический
- Ответственность
- Безопасность
- Постановления правительства
Зональная изоляция
Зональная изоляция напрямую не связана с производством; однако эта необходимая задача должна выполняться эффективно, чтобы можно было проводить операции по добыче или стимуляции.Успех колодца зависит от этой основной операции. Помимо изоляции зон нефте-, газо- и водоотдачи, цемент также способствует
- Защита корпуса от коррозии
- Предотвращение выбросов за счет быстрого образования уплотнения
- Защита обсадной колонны от ударных нагрузок при более глубоком бурении
- Герметизация зон потери циркуляции или зоны поглощения
Восстановительное цементирование
Восстановительное цементирование обычно выполняется для устранения проблем, связанных с первичным цементированием.Самый успешный и экономичный подход к восстановительному цементированию — избежать его путем тщательного планирования, проектирования и выполнения всех операций бурения, первичного цементирования и заканчивания. Необходимость восстановительного цементирования для восстановления работы скважины указывает на то, что первичное оперативное планирование и выполнение были неэффективными, что привело к дорогостоящим ремонтным работам. Операции по восстановительному цементированию делятся на две большие категории:
Процедуры укладки цемента
В целом, для успешной укладки цемента и достижения ранее обозначенных целей требуется пять шагов.
- Проанализировать параметры скважины; определить потребности скважины, а затем разработать методы размещения и жидкости для удовлетворения потребностей в течение срока службы скважины. Свойства жидкости, механика жидкости и химический состав влияют на конструкцию скважины.
- Рассчитайте состав жидкости (суспензии) и проведите лабораторные испытания жидкостей, разработанных на этапе Step 1 , чтобы убедиться, что они соответствуют потребностям.
- Используйте необходимое оборудование для реализации проекта в Step 1 ; рассчитать объем перекачиваемой жидкости (шлама); и смешивать, смешивать и закачивать жидкости в затрубное пространство.
- Наблюдать за лечением в режиме реального времени; сравните с Шаг 1 и внесите необходимые изменения.
- Оцените результаты; сравните с проектом Step 1 и внесите необходимые изменения для будущих работ.
Параметры скважины
Наряду с опорой обсадной колонны в стволе скважины, цемент предназначен для изоляции зон, что означает, что он предотвращает сообщение каждой из зон проникновения и их флюидов с другими зонами. Чтобы сохранить изолированные зоны, очень важно учитывать ствол скважины и его свойства при проектировании цементных работ.
Глубина
Глубина скважины влияет на конструкцию цементного раствора, поскольку она влияет на следующие факторы:
Количество задействованных скважинных флюидов Объем скважинных флюидов Давления трения Гидростатические давления Температура
Глубина ствола скважины также определяет размер ствола скважины и обсадной колонны. Очень глубокие скважины имеют свои собственные проблемы проектирования из-за:
- Высокие температуры
- Высокое давление
- Коррозионные жидкости
Геометрия ствола скважины
Геометрия ствола скважины важна для определения количества цемента, необходимого для операции цементирования.Размеры отверстия можно измерить с помощью различных методов, в том числе:
- Штангенциркуль
- Штангенциркуль с электроприводом
- Штангенциркуль
Геометрия открытого ствола может указывать на неблагоприятные (нежелательные) условия, такие как промывки. Геометрия ствола скважины и размеры обсадной колонны определяют кольцевой объем и необходимое количество жидкости.
Форма отверстия также определяет зазор между обсадной колонной и стволом скважины. Это кольцевое пространство влияет на эффективность вытеснения бурового раствора.Рекомендуется минимальное кольцевое пространство от 0,75 до 1,5 дюйма (диаметр отверстия на 2–3 дюйма больше диаметра обсадной колонны). Меньшие кольцевые зазоры ограничивают характеристики потока и, как правило, затрудняют вытеснение жидкости.
Другой аспект геометрии отверстия — угол отклонения. Угол отклонения влияет на истинную вертикальную глубину и температуру. Сильно наклоненные стволы скважины могут быть проблематичными, поскольку обсадная колонна вряд ли будет центрирована в стволе скважины, и вытеснение жидкости становится затруднительным.
Проблемы, связанные с изменением геометрии, можно решить, добавив центраторы к обсадной колонне. Центраторы помогают центрировать обсадную колонну внутри отверстия, оставляя равное кольцевое пространство вокруг обсадной колонны.
Температура
Температура ствола скважины имеет решающее значение при проектировании цементных работ. Следует учитывать три основных температуры:
- Забойная температура циркуляции (BHCT)
- Статическая температура забоя (BHST)
- Разница температур (разница температур между верхом и низом укладки цемента)
BHCT — это температура, которой будет подвергаться цемент, когда он циркулирует по нижней части обсадной колонны.BHCT контролирует время, необходимое для схватывания цемента (время загустевания). BHCT можно измерить с помощью датчиков температуры, циркулирующих с буровым раствором. Если фактическая температура в стволе скважины не может быть определена, BHCT можно оценить с использованием температурных графиков American Petroleum Inst. (API) RP10B.1 BHST рассматривает неподвижное состояние, при котором жидкость не циркулирует и не охлаждает ствол скважины. BHST играет жизненно важную роль в увеличении прочности затвердевшего цемента.
Разница температур становится существенным фактором, когда цемент размещается в большом интервале и есть значительная разница температур между верхним и нижним местоположениями цемента. Из-за разных температур обычно могут быть разработаны два разных цементных раствора, чтобы лучше приспособиться к разнице температур.
Температура циркуляции забоя влияет на следующее:
- Время загустевания суспензии
- Реология
- Потеря жидкости
- Устойчивость (оседание)
- Время схватывания
BHST влияет на увеличение прочности на сжатие и целостность цемента в течение всего срока службы скважины.Знание фактической температуры, с которой цемент столкнется во время укладки, позволяет операторам оптимизировать конструкцию раствора. Тенденция к завышению оценки количества материалов, необходимых для поддержания цемента в жидком состоянии для перекачивания, и количества времени, необходимого для перекачивания, часто приводит к ненужным затратам и проблемам с контролем скважины. Большинство цементных работ выполняются менее чем за 90 минут.
Для оптимизации затрат и эффективности вытеснения рекомендуются следующие рекомендации.
- Спроектируйте работу на основе фактических циркуляционных температур в стволе скважины.
- Дополнительный регистратор температуры в скважине может использоваться для измерения температуры циркуляции в скважине. Дополнительный регистратор — это записывающее устройство с памятью, которое можно либо опустить на кабеле, либо опустить в бурильную трубу, и оно измеряет температуру в скважине во время операции циркуляции перед цементированием. Затем записывающее устройство извлекается из бурильной трубы и измеряется BHCT.Это позволяет точно определять скважинную температуру.
- Если определение фактической температуры циркуляции в стволе скважины невозможно, используйте API RP10B для оценки BHCT. [1]
- Не допускайте «прокачки» фактических измеренных скважинных температур и не превышайте количество диспергаторов, замедлителей схватывания и т. Д., Рекомендованное для температуры ствола скважины. При определении количества замедлителя схватывания, необходимого для конкретного применения, учитывайте скорость, с которой будет нагреваться суспензия.
Давление пласта
При бурении скважины естественное состояние пластов нарушается. Ствол скважины создает нарушение там, где раньше существовали только пласты и их естественные силы. На этапах планирования цементных работ необходимо знать определенную информацию о пласте:
Обычно эти факторы определяются во время бурения. Плотность буровых растворов при правильно сбалансированной операции бурения может быть хорошим показателем ограничений ствола скважины.
Для поддержания целостности ствола скважины гидростатическое давление, создаваемое цементом, буровым раствором и т. Д., Не должно превышать давление гидроразрыва самого слабого пласта. Давление разрыва — это верхнее безопасное ограничение давления в пласте до его разрушения (давление, необходимое для расширения трещин в пласте). Гидростатические давления флюидов в стволе скважины, наряду с давлениями трения, создаваемыми движением флюидов, не могут превышать давление гидроразрыва, иначе формация разрушится.Если пласт действительно разрушается, пласт больше не контролируется, и возникает потеря циркуляции. Для успешного первичного цементирования необходимо контролировать потерю циркуляции или потерю жидкости. Давление, испытываемое в стволе скважины, также влияет на рост прочности цемента.
Характеристики пласта
Состав формаций может вызвать проблемы совместимости. Сланцевые образования чувствительны к пресной воде и могут отслоиться, если не будут приняты специальные меры, такие как повышение солености воды.Следует принимать во внимание другие особенности пласта и химии, такие как набухающие глины и жидкости с высоким pH. Некоторые формации могут также содержать такие элементы, как:
- Текущие жидкости
- Жидкости высокого давления
- Агрессивные газы
- Другие сложные функции, требующие особого внимания
Ссылки
- ↑ API RP 10B, Рекомендуемая практика для испытания цемента для скважин, 22-е издание. 1997. Вашингтон, округ Колумбия: API.
Интересные статьи в OnePetro
Интернет-мультимедиа
Стайлз, Дэвид.2012. Проблемы с оценкой цемента: что мы знаем и чего не знаем. https://webevents.spe.org/products/challenges-with-cement-evaluation-what-we-know-and-what-we-don’t
Внешние ссылки
См. Также
Проект размещения первичного цементирования
Время контакта при цементировании
Восстановительное цементирование
PEH: Цементирование
Основная серия: основы цементирования скважин
Первичное цементирование — критическая процедура в процессе строительства скважины.Цементная оболочка обеспечивает гидравлическое уплотнение, которое устанавливает зональную изоляцию, предотвращая сообщение жидкости между продуктивными зонами в стволе скважины и блокируя выход жидкости на поверхность. Цементная оболочка также фиксирует и поддерживает обсадную колонну и защищает стальную обсадную трубу от коррозии пластовыми флюидами. Неспособность достичь этих целей может серьезно ограничить способность скважины полностью реализовать свой производственный потенциал.
В большинстве операций первичного цементирования используется метод цементирования с двумя пробками (справа).После бурения интервала на желаемую глубину буровая бригада снимает бурильную трубу, оставляя скважину заполненной буровым раствором. Затем бригада опускает обсадную колонну на забой скважины. Нижний конец обсадной колонны защищен направляющим башмаком или башмаком поплавка . Обе башмаки представляют собой конические устройства, обычно с заостренным концом, которые направляют обсадную колонну к центру отверстия, чтобы минимизировать контакт с неровными краями или промывками во время установки. Направляющий башмак отличается от поплавкового башмака тем, что в первом отсутствует обратный клапан.Обратный клапан может предотвратить обратный поток или U-образную трубку жидкости из затрубного пространства в обсадную колонну. Центры размещаются вдоль критических секций обсадной колонны, чтобы предотвратить прихватывание обсадной колонны при ее спуске в скважину. Кроме того, центраторы удерживают обсадную колонну в центре ствола скважины, чтобы обеспечить размещение однородной цементной оболочки в кольцевом пространстве между обсадной колонной и стенкой ствола скважины.
Когда обсадная труба опускается в скважину, внутренняя часть обсадной колонны может заполняться буровым раствором.Целями операции первичного цементирования являются удаление бурового раствора из внутренней части обсадной колонны и ствола скважины, размещение цементного раствора в затрубном пространстве и заполнение внутренней части обсадной колонны вытесняющей жидкостью, такой как буровой раствор, рассол или вода.
Цементные растворы и буровые растворы обычно химически несовместимы. Их смешивание может привести к образованию загустевшей или гелеобразной массы на границе раздела, которую будет трудно удалить из ствола скважины, что может препятствовать размещению однородной цементной оболочки по всему затрубному пространству.Поэтому инженеры используют химические и физические средства для поддержания разделения жидкостей. Химические промывки и буферные жидкости могут закачиваться после бурового раствора и перед цементным раствором. Эти жидкости обладают дополнительным преимуществом очистки поверхностей обсадной колонны и пласта, что помогает достичь хорошего сцепления цемента.
Заглушки грязесъемника — это эластомерные устройства, которые обеспечивают физический барьер между жидкостями, закачиваемыми внутри обсадной колонны. Нижняя пробка отделяет цементный раствор от бурового раствора, а верхняя пробка отделяет цементный раствор от вытесняющей жидкости.Нижняя пробка имеет мембрану, которая разрывается при приземлении на дно обсадной колонны, создавая путь, по которому цементный раствор может течь в затрубное пространство. Верхняя заглушка не имеет мембраны; поэтому, когда он приземляется на верхнюю часть нижней пробки, гидравлическое сообщение между внутренней частью обсадной колонны и кольцевым пространством прерывается. После цементирования инженеры ждут, пока цемент затвердеет, схватится и наберет прочность — это называется ожиданием на цементе (WOC). После периода WOC, обычно менее 24 часов, может начаться дополнительное бурение, перфорация или другие операции.
Строительство скважины обычно состоит из установки нескольких обсадных колонн, каждая из которых требует операции первичного цементирования (Рисунок 2). По мере углубления скважины диаметр каждой обсадной колонны обычно меньше, чем у предыдущей.Почти во всех операциях по цементированию скважин используется портландцемент, который состоит в основном из безводного силиката кальция и соединений алюмината кальция, которые гидратируются при добавлении в воду. Продукты гидратации, в основном гидраты силиката кальция, обеспечивают прочность и низкую проницаемость, необходимые для достижения зональной изоляции.
Условия, в которых портландцемент находится в скважине, значительно отличаются от условий окружающей среды, связанной со зданиями, дорогами и мостами. Скважинные цементы должны работать в широком диапазоне температур — от ниже нуля в зонах вечной мерзлоты до температур, превышающих 400 ° C [752 ° F] в геотермальных скважинах. Следовательно, производители цемента выпускают специальные версии портландцемента для использования в скважинах. Кроме того, доступно более 100 добавок к цементу для регулирования характеристик цемента, что позволяет инженерам настраивать рецептуру цемента для конкретных условий скважины.Основная цель состоит в том, чтобы создать цемент, который можно перекачивать в течение времени, достаточного для размещения в затрубном пространстве, развивать прочность в течение нескольких часов после размещения и оставаться прочным на протяжении всего срока службы скважины.
Добавки можно классифицировать по выполняемым ими функциям. Ускорители сокращают время схватывания цемента и увеличивают скорость набора прочности на сжатие. Замедлители схватывания задерживают время схватывания и увеличивают время, в течение которого цементный раствор перекачивается.Разбавители снижают плотность цементного раствора, уменьшают количество цемента на единицу объема затвердевшего продукта или и то, и другое. Утяжелители увеличивают плотность цемента. F Средства контроля потери жидкости контролируют утечку воды из цементного раствора в пористые образования, тем самым сохраняя заданные свойства цементного раствора. Средства контроля потери циркуляции ограничивают поток всего цементного раствора из ствола скважины в слабые, трещиноватые или кавернозные образования и помогают гарантировать, что цементный раствор может заполнить все кольцевое пространство. Диспергаторы снижают вязкость цементного раствора, что позволяет снизить давление нагнетания во время укладки. Специальные добавки включают пеногасители, волокна и гибкие частицы. Добавки в цемент — это активная область исследований и разработок, и в отрасли регулярно появляются новые и улучшенные продукты.
Обсадные трубы и цементирование — Департамент охраны окружающей среды штата Нью-Йорк
1. Диаметр просверленного отверстия для обсадной колонны должен быть достаточно большим, чтобы обеспечить работу центраторов в отверстиях рекомендуемых размеров.
| Размер центратора (Дюймы) | Минимальные размеры отверстий (Дюймы) | Минимальный зазор (Дюймы) |
|---|---|---|
| 4-1 / 2 | 6-1 / 8 | 1-5 / 8 |
| 5-1 / 2 | 7-3 / 8 | 1-7 / 8 |
| 6-5 / 8 | 8-1 / 2 | 1-7 / 8 |
| 7 | 8-3 / 4 | 1-3 / 4 |
| 8-5 / 8 | 10-5 / 8 | 2 |
| 9-5 / 8 | 12-1 / 4 | 2-5 / 8 |
| 13-3 / 8 | 17-1 / 2 | 4-1 / 8 |
примечания: (1) Если спецификации производителя требуют большего размера отверстия, чем указано в приведенной выше таблице, то спецификации производителя имеют преимущественную силу.(2) Уточните в соответствующем региональном офисе размеры, не указанные выше.
2. Надводная обсадная колонна должна выходить не менее чем на 75 футов за пределы самой глубокой зоны пресной воды из обнаруженных или на 75 футов в компетентную породу (коренная порода), в зависимости от того, какая из них глубже. Однако наземная труба должна быть установлена достаточно глубоко, чтобы штабель противовыбросового превентора мог выдерживать любые пластовые давления, которые могут возникнуть до спуска следующей обсадной колонны.
3. Надводная обсадная колонна не должна заходить в зоны, которые, как известно, содержат измеримые количества мелкого газа.В случае, если такая зона встречается до того, как пресная вода будет закрыта, оператор должен уведомить Департамент и, с одобрения Департамента, предпринять все необходимые действия для защиты зоны (зон) пресной воды.
4. Вся поверхность обсадных труб должна представлять собой колонну новых труб, прошедших заводское испытание с плотностью не менее 1100 фунтов на квадратный дюйм (фунт / кв. Дюйм). Использованная обсадная колонна может быть одобрена для использования, но должна быть испытана давлением перед бурением башмака обсадной колонны или, если башмак обсадной колонны отсутствует, перед бурением цемента в нижнем стыке обсадной колонны.Если труба с гладким концом сваривается для использования, она также должна быть испытана давлением. Минимальное давление для испытания используемых обсадных труб или обсадных труб, соединенных между собой сваркой, должно быть определено Департаментом во время подачи заявки на разрешение. Соответствующий персонал регионального отделения минеральных ресурсов будет уведомлен за шесть часов до проведения теста. Результаты будут занесены в журнал бурения.
5. Центры должны располагаться на расстоянии не менее одного на каждые сто двадцать футов; На надводной обсадной колонне должно быть установлено не менее двух центраторов.Цементные корзины должны быть установлены надлежащим образом над основными зонами потери циркуляции.
6. Перед цементированием любой обсадной колонны все потоки газа должны быть прекращены, и оператор должен попытаться установить циркуляцию путем закачки расчетного объема, необходимого для циркуляции. Если скважина сухая, расчетный объем будет включать объем трубы и 125% кольцевого объема. Считается, что циркуляция установилась, когда жидкость достигает поверхности. Промывка, распорка или дополнительный цемент должны использоваться для отделения цемента от распорки ствола скважины, или дополнительный цемент должен использоваться для отделения цемента от скважинных флюидов во избежание разбавления.Если возврат цемента отсутствует на поверхности, от оператора может потребоваться выполнить каротаж, чтобы определить верхнюю часть цемента.
7. Для цементирования обсадной колонны следует использовать метод насоса и пробки. Количество цемента будет определяться в зависимости от конкретного участка, и должен использоваться минимум 25% избытка цемента с соответствующими материалами противодействия борьбе с циркуляцией, если Департамент не укажет дополнительные излишки.
8. Оператор должен проверить или потребовать от подрядчика по цементированию проверить воду для смешивания на pH и температуру перед смешиванием цемента и записать результаты в талоне на цементирование.
9. Цементный раствор должен быть приготовлен в соответствии со спецификациями производителя или подрядчика, чтобы минимизировать содержание свободной воды в цементе.
10. После того, как цемент уложен и цементировочное оборудование отключено, оператор должен подождать, пока цемент не достигнет расчетной прочности на сжатие 500 фунтов на квадратный дюйм, прежде чем обсадная колонна будет каким-либо образом нарушена. Время WOC должно быть записано в журнале бурения.
11. Когда ведущая труба (корпус проводника) остается в земле, вокруг ствола скважины следует поместить цементную подушку, чтобы заблокировать миграцию вниз поверхностных загрязнителей.Прокладка должна быть трех футов квадратной или, если она круглая, трех футов в диаметре и должна доходить до приводной трубы (кожуха проводника).
По письменному запросу Департамента каждый оператор должен предоставить билеты на цемент и / или другие документы, подтверждающие соблюдение вышеуказанных спецификаций.
Приведенные выше методы крепления обсадных труб и цементирования предназначены для типичного цементирования обсадных труб с поверхности. Департаменту потребуются дополнительные меры для скважин, пробуренных в экологически или технически уязвимых районах (т.е. первичные или основные водоносные горизонты).
Департамент признает, что в отдельных случаях могут указываться варианты вышеупомянутых процедур. Такие изменения потребуют предварительного одобрения сотрудников Регионального офиса по минеральным ресурсам.
Промежуточная обсадная колонна
Промежуточная обсадная колонна (и) и требования к цементированию этой (ых) обсадной колонны (ей) будут рассмотрены и утверждены персоналом Регионального офиса по минеральным ресурсам на индивидуальной основе.
Производственная обсадная колонна
12. Цемент для эксплуатационной обсадной колонны должен выступать не менее чем на 500 футов над башмаком обсадной колонны или присоединяться к предыдущей обсадной колонне, в зависимости от того, что меньше. Если какие-либо месторождения нефти или газа обнаружены или известны их присутствие в районе, как определено Департаментом во время подачи заявки на разрешение, или впоследствии обнаружены во время бурения, цемент для эксплуатационной обсадной колонны должен выступать не менее чем на 100 футов над такими выступами. Департамент может разрешить использование утяжеленной жидкости в затрубном пространстве для предотвращения миграции газа в определенных случаях, когда вес цементной колонны может быть проблемой.
13. Центраторы должны быть размещены в основании и в верхней части интервала добычи, если обсадная труба спускается и проходит через этот интервал, с одним дополнительным центратором на каждые 300 футов зацементированного интервала. Следует использовать минимум 25% излишка цемента. При ведении журналов измерения каверномера будет достаточно 10% превышения. Департамент может потребовать дополнительных эксцессов в определенных областях.
14. Метод насоса и пробки должен использоваться для всех работ по цементированию эксплуатационных обсадных труб на глубине более 1500 футов.Если метод насоса и пробки не используется (менее 1500 футов), оператор не должен перемещать цемент ближе, чем на 35 футов над дном обсадной колонны. Если используются пробки, уловитель пробки должен быть размещен в верхней части самого нижнего (самого глубокого) полного стыка обсадной колонны.
15. Обсадная колонна должна быть достаточно прочной, чтобы выдерживать любые ожидаемые пластовые давления или давления интенсификации притока.
16. После цементирования и демонтажа цементирующего оборудования оператор должен дождаться достижения прочности на сжатие 500 фунтов на квадратный дюйм, прежде чем обсадная колонна будет каким-либо образом нарушена.Оператор должен проверить или потребовать от подрядчика по цементированию испытания воды для смешивания на pH и температуру перед смешиванием цемента и записать результаты в протоколах цементирования и / или в журнале бурения. Время WOC должно быть скорректировано на основании результатов теста.
17. Кольцевое пространство между надводной обсадной колонной и эксплуатационной колонной должно постоянно вентилироваться. Если газ в кольцевом пространстве должен добываться, предохранительный клапан должен быть установлен соответствующим образом и настроен на давление, утвержденное региональным отделом минеральных ресурсов.
По письменному запросу Департамента каждый оператор должен предоставить билеты на цемент и / или другие документы, подтверждающие соблюдение вышеуказанных спецификаций.
Приведенные выше методы обсадной колонны и цементирования предназначены для типовой эксплуатационной обсадной колонны / цементирования. Департаменту потребуются дополнительные меры для скважин, пробуренных в экологически или технически уязвимых районах (то есть в первичных или основных водоносных горизонтах).
Департамент признает, что изменения вышеуказанных процедур могут быть указаны для конкретных участков.Такие изменения потребуют предварительного одобрения Регионального управления минеральных ресурсов.
программ цементирования обсадных труб с использованием методов турбулентного потока | Journal of Petroleum Technology
Эффективное цементирование эксплуатационной колонны для изоляции продуктивных зон имеет важное значение для успешного заканчивания нефтяных или газовых скважин. Получение адекватных первичных цементных работ по-прежнему создает некоторые сложные проблемы во многих областях. Хотя методы восстановительного цементирования доступны, их стоимость значительно увеличивает затраты на заканчивание скважины.Буровые растворы содержат добавки, загрязняющие цемент для нефтяных скважин, и поэтому эффективное удаление бурового раствора из затрубного пространства имеет важное значение. Недавно были разработаны добавки к цементу, которые позволяют достичь турбулентного потока в кольцевом пространстве при разумных расходах насоса и, таким образом, позволяют более эффективно удалять буровой раствор. В данной статье представлен полевой опыт по программе с 26 скважинами, в которой методы турбулентного потока применялись при первичном цементировании. Благодаря этой программе был выявлен новый фактор, который необходимо учитывать при первичном цементировании.Этот фактор представляет собой время контакта, которое определяется как период времени, в течение которого конкретная точка в кольцевом пространстве остается в контакте с цементным раствором, перемещаемым в турбулентном потоке. В настоящее время осуществляется тщательный контроль скорости откачки и объемов суспензии, чтобы указать конкретное время контакта. Значительная корреляция была обнаружена между длительным временем контакта и улучшенным первичным цементированием.
Введение
Проблема эффективного цементирования эксплуатационной колонны для изоляции продуктивных зон и устранения нежелательных флюидов по-прежнему остается одной из самых сложных проблем, стоящих перед отраслью.В прошлом существовала тенденция жить с проблемой первичного цементирования и использовать корректирующие методы, такие как выдавливание блоков для облегчения изоляции. Операторы в некоторых районах, где первичное цементирование затруднено, ввели в действие политику блокирования обжима каждой скважины. Рост затрат продиктовал необходимость снижения затрат на заканчивание, и, логически, возникла потребность в улучшенных методах первичного цементирования. Чтобы еще больше усложнить проблему, используемые сегодня буровые растворы содержат материалы, загрязняющие цемент для нефтяных скважин.Однако использование этих буровых растворов необходимо по другим причинам, и, таким образом, потребность в эффективном удалении загрязняющего бурового раствора из кольцевого пространства сейчас более очевидна, чем раньше.
Обзор более ранних методов цементирования на нескольких месторождениях на юго-западе Луизианы, печально известных отказами первичного цементирования, показал, что часто необходимы дорогостоящие методы восстановительного цементирования. Из 20 скважин, завершенных на внутренних морских участках на месторождениях Хэкберри, восемь скважин или 40 процентов потребовали сдавливания блоков для изоляции.Стоимость этого восстановительного цементирования варьировалась от примерно 6000 до 40 000 долларов за скважину, в зависимости от серьезности проблемы, при среднем уровне примерно 15 000 долларов за скважину.
С учетом вышеизложенного в середине 1962 г. была начата программа по оценке различных методов первичного цементирования. Поскольку эффективное удаление бурового раствора из затрубного пространства необходимо для достижения подходящей основной работы по цементированию, основное внимание было уделено методам турбулентного потока. Этот акцент был сделан потому, что преимущества методов турбулентного потока для эффективного удаления бурового раствора были известны в течение некоторого времени; однако практические ограничения в оборудовании и цементных растворах препятствовали его применению.Недавние разработки, направленные на улучшение методов первичного цементирования, теперь сделали возможным получение турбулентного потока на месторождении в практических пределах. Помимо скорости вытеснения турбулентного потока, была предпринята попытка оценить эффекты от использования специально изготовленных цементных растворов, специальных центраторов, возвратно-поступательного движения труб и очистки труб. Все эти методы были разработаны для повышения эффективности концепции удаления бурового раствора с использованием турбулентного потока. Вначале подробный обзор предыдущих методов первичного цементирования в этом районе не смог выявить простого решения проблемы.Частично это было связано с отсутствием записанных данных. Поэтому особое внимание уделялось детальному предварительному проектированию каждого задания, тщательному контролю на рабочем месте и регистрации всех соответствующих данных. На этапе предварительного проектирования реологические свойства суспензий турбулентного потока были измерены в лаборатории, чтобы определить скорость вытеснения, необходимую для турбулентного потока в полевых условиях. Чтобы каждую работу можно было оценивать ретроспективно, очень важной частью этапов контроля на рабочем месте и записи данных проекта было полевое измерение реологических свойств суспензий после смешивания и перед закачкой в скважины.
JPT
P. 503ˆ
| Этот курс закладывает прочную основу в принципах и практике проектирования, планирования и проведения успешных работ по обсадной колонне и цементированию. В курсе используется процессная перспектива, которая учит участников от выбора начальной глубины и размера обсадной колонны, процедур проектирования обсадных труб и хвостовика, методов спуска обсадных труб, а также планирования и выполнения первичного цементирования посредством ремонтных работ по цементированию и закупорке.В дополнение к необходимой технической информации и процедурам, курс насыщен значительным практическим содержанием, основанным на опыте. Участникам будет предоставлен учебник доктора Байрома «Обсадные трубы и хвостовики для бурения и заканчивания» и компьютерные таблицы для облегчения рутинных расчетов. | Преподаватели: DR. СУБХАШ Н. ШАХ — профессор кафедры Стивенсона и директор Центра технологий строительства скважин в Школе нефтяной и геологической инженерии Мьюборн при Университете Оклахомы в Нормане, штат Оклахома.Он имеет выдающуюся карьеру в нефтегазовой отрасли более 35 лет, 18 лет в промышленности, преимущественно в компании Halliburton Energy Services, и 17 лет в академических кругах. Ему нравится преподавать на уровне бакалавриата и магистратуры, а также руководить исследованиями студентов, ведущими к получению степени магистра и доктора в области нефтяной инженерии (PE). Он руководит хорошо зарекомендовавшим себя центром по проведению исследований PE и сотрудничает с несколькими отраслевыми партнерами. Он путешествует по всему миру, читая лекции и предоставляя консультационные услуги нефтегазовой отрасли.Он является автором более 250 технических статей в более чем 20 международных журналах. Его области знаний включают бурение на суше и на море, стимуляцию, заканчивание скважин и новые технологии горизонтальных скважин и гибких насосно-компрессорных труб. Он является председателем ISO 13503 «Процедура измерения давления трения» и входит в состав редакционных советов SPE с 1984 года, нефтегазовой науки с 2006 года и Международного журнала нефтегазовых и угольных технологий с 2006 года. Он получил признание коллег. и является лауреатом многочисленных отраслевых и академических наград.Он имеет степень бакалавра магистра в Университете Бароды, а также степень магистра и докторскую степень в Университете Нью-Мексико в области химической инженерии. Он зарегистрированный лицензированный профессиональный инженер. Внутренние презентации курса  |