Цементация скважин

При укреплении скважины металлическими, асбестоцементными трубами межтрубное пространство в обязательном порядке цементируют. Это увеличивает надёжность конструкции самой скважин и полностью элиминирует связь некоторых водонапорных слоев и горизонтов, вскрытых скважиной. Конечное данный факт обладает особым значением, так как предупреждает истощение и рафинирование подземных вод. Очень важным фактором является защитная функция цементного кольца. Оно выполняет функцию изгороди для обсадной трубы, защищая ее от воздействия экспрессивных коррозионных средств.

Цементацию скважин осуществляют, чаще всего прямиком до устья скважины, так как если производить цементацию подбашмачным способом, то это абсолютно не решит всех нужных задач, преследуемых при цементации затрубного пространства. Цементы для тампонирования скважин выпускают как в «холодном» виде, для определенного типа скважины, с температурой забоя до сорока градусов по Цельсию, так и в «горячем» виде, для скважин с температурой забоя до семидесяти пяти градусов Цельсия. Так же выпускаются цементы для тампонажа скважин на большую глубину с температурой забоя от ста до ста двадцати градусов Цельсия. Цементы для тампонирования скважин в «холодном» виде обязан снабжать начало схватывания как минимум за три часа, но не позднее чем через семь; сопротивление которое необходимо измерить для изгиба через 2-ое суток равно трем МПа. Цементы для тампонирования скважин в «горячем» виде должен непременно начать схватываться не ранее чем через тринадцать часов, но не позднее чем через девятнадцать часов после изготовления; сопротивление которое необходимо измерить для изгиба через 2-ое суток равно шести мега паскалям.

В зависимости от естественных условий употребляют различные цементы. Хотя многие предпочитают подбирать цемент именно по погодным условиям. Так, песчанистый цемент играть роль смеси цемента для тампонирования скважин с кварцевым песком. Количество кварцевого песка не должно превышать более двадцати процентов в соответствии с другими составляющими. Подобный цемент располагает непроницаемым контактом с поверхностными породами, несмотря на присутствие давления максимальной усадки, а также употребляется для цементирования направленностей и расположенных сверху кондукторов.

Волосяной цемент представляет собой смесь цемента для тампонирования скважин с волокнистыми химическими добавками белого асбеста, а также бумаги и других веществ. Колебания массовых долей осуществляются в пределах от одного до трех процентах от общей массы. Он нашел широкое применение в разных сферах строительство коммунально-бытовых объектов. Раздающиеся цементы приумножают свой объем при затвердении до двух с половиной процентов и употребляются для основания не проницаемого и крепкого цементного камня. Марка цемента с незатейливым названием - Пуццолановые, отличаются от других по истине завышенной стойкостью при нахождении изделий в сульфатных водах, и в тоже время, что редко встречается, значительной водопроницаемостью, используют при работах связанных с изоляцией. Подобные цементы удаются при добавке в смеси цемента для тампонирования скважин диатомита, а также трепела.

Утяжеление смеси цемента для тампонирования скважин применяются в том случае, когда бурятся тяжелыми растворами, состоящими из глинистых составляющих с плотностью до двух с половиной грамм на сантиметр кубический. Здесь же в качестве утяжелителя в основном используют гематиты.

Срок обхватывания раствора из цемента регулируется заурядными добавками. Примечательно, что в качестве замедлителей процессов схватывания применяют разнообразные поверхностные и активные вещества, сульфитную и спиртовую барду.

Функциональные особенности процессов замедления при выполнении цементирования достаточно широки. Так, к примеру, при цементации глубоких скважин, а также при работе с насосами для цементации замедление просто необходимо, в то время как при иных условиях, оно было бы губительным для выполнения задачи. Существуют варианты использования замедлителей при цементировании скважин, которые в свое время были пробурены для того, чтобы добыть термальные воды. Это спорное применение, однако, оно все прочнее входит в круг использования замедлительных процессов. При цементации мелких скважин с низкой забойной температурой используются ускорители для схватывания раствора из цемента. Чаще всего этими ускорителями являются натрий хлорид, а также хлорный кальцификат в количестве два процента от массы.

Одним из важнейших показателей для раствора из цемента являются отношения водоцементного разлома. Если говорить точнее, то это зависимость массового количественного числа цемента сухого раствора к массовому отношению водного раствора. Водоцементное отношение чаще всего является величиной равной ноль целых пять десятитысячных. Верхний предел его характеризуется повышением текучести, а нижний характеризуется увеличительными функциями прочностей цементного камня, а также несомненным увеличением гарантийного срока схватывания.

По известным данным сухой цементный раствор по ГОСТу 1581—63 имеет плотность порядка трех грамм на сантиметр кубический, сохранение его в сырых и промозглых помещениях непозволительно. Испытание существенных свойств цемента выполняют в лабораторных условиях. Ареометром устанавливают плотность цементного раствора, а всем известным прибором Вика устанавливают степень растекаемости цемента.

В практике проведения бурильных процессов наиболее распространена схема цементирования путем одноступенчатой заливки раствора с одной, а чаще с несколькими пробками. Головки цементировочного оборудования, которые изображены на рисунке 1, используют для цементации и промывок обсадной трубной колонны. Процессу цементации обязана сначала предшествовать процедура опрессовки цементировочной головки на максимально возможное, а также минимально допустимое давление. Максимально возможное давление превышает полтора раза максимальную расчетную величину, в течение 3 минут. Описание процедуры цементации не замысловато. Для начала требуется провести процесс опускания головки цементировочного элемента в нижнюю пробку, а уже затем после закачки в трубную колонну нужного объема цементного раствора принимаются его продавливать. Схем продавливания в природе существует всего две. И каждая из них имеет свои преимущества. В первой схеме осуществляется с одной пробкой, а во второй схеме с двумя. Первую схему, изображенную на рисунке 2, употребляют при цементации скважин глубиной до ста или ста пятидесяти метров. Если же требуется зацементировать более глубокую скважину, то использовать данную схему нельзя. В таком случае она приведет к смешиванию цементного раствора с продавочным жидкостным раствором. Это, безусловно, приведет к отрицательным показателям, а именно снижению качества цементации. Именно поэтому широкое распространение заработала схема с 2-мя пробками, изображенная на рисунке 3. После окончания процесса промывки, проводят установку нижней пробки. Затем начинают характерный процесс закачки нужного объема цементного раствора и только после этого устанавливают верхнюю пробку на место. Смена порядка действия приведет к недолговечности работы этой схемы и общего сбоя процесса цементации.

Потом реализовывают продавливание цементного раствора в межтрубное пространство. Затем мы можем наблюдать процесс дохождения верхней пробки до стопорного кольца, после чего видимое давление на жидкостном манометре резко возрастает. Именно этот показатель и свидетельствует о том, что цементация была успешно завершена. В качестве жидкости для продавливания служит глинистый раствор. Однако в некоторых случаях не представляется возможным использовать глинистый раствор. В таких случаях используют другой плотный текучий раствор. При цементации не игнорируют количество закачиваемой жидкости для продавливания, для того, чтобы до прокачки оставшихся одного или нескольких метров кубических перевестись на работу с количеством насосом не более одного в общей системе труб. Чаще всего такая схема является стандартной, потому что при установке большего количества насосной аппаратуры возможен своеобразный гидроудар, которому под силу вывести из строя некоторое оборудование, что конечно является не желательным.

Перед началом процесса цементации для совершенствования сцепления основного цементного камня со второстепенными стенками всей скважины, или части ее целесообразнее всего промывать ее раствором, плотность которого не превышает одного грамма на сантиметр кубический или водой.

Следом за окончанием процесса цементации обсадную колонну оставляют без взаимодействия с внешними предметами на двадцать четыре часа и более. По прошествии суток требуется провести испытания на герметичность.

Чаще всего специальные устройства для укрепления конструкций имеют конструктивные особенности пружинных скребков. Это сделано для того, чтобы при спускании скребки удаляли образовавшийся шлам со стенок скважины. Совмещение центрирующего фонаря и скребков пружинного типа способно обеспечить потребное качество цементации. В примитивных гидрогеологических условиях сцепка оболочки, получаемой после процесса цементации, с обсадными колонами может быть крайне непрочным. Это, несомненно, приведет к межтрубной циркуляционной зависимости подземных вод и безусловному срыву герметичной облицовки в межтрубном пространстве. В подобных случаях внутреннюю поверхность обсадных установочных труб советуют, прежде чем спускать, покрывать смесью из битума и песка. Это описано в трудах Овнатанова, в книге, изданной в тысяча девятьсот семидесятом году.

Объем раствора из цемента Vц.р, нужный для цементации скважины, определяется по формуле

где К служит коэффициентом, который учитывает повышение объема раствора из-за наличия достаточного количества трещин, каверн и повышения диаметра скважин при проведения процессов бурения, К принимается от одного целого и двух десятых до двух с половиной, h это интервал цементирования в сантиметрах, D является диаметром бурения, и также измеряется в сантиметрах, d, d1 в свою очередь диаметры обсадных колонн, измеряемые в сантиметрах, а вот высота стакана цементных обсадных труб это величина - h0.

Очень важно соблюдать мелочи, которые требуют особого внимания. Так, к примеру, закачку раствора из цементных составляющих, как правило, проводят на первой или второй скорости насосного агрегата, в дальнейшем переключаясь на гораздо более высокие скорости. А вот продавливание цементного раствора ведется совсем в другой последовательности, и менять ее не рекомендуется. Поэтому продавливание начинают с повышенных скоростей насосного агрегата, понемножку переходя на малые. Это связано с тем, что при переходе на более низкие скорости возрастает давление на продавливание. При проведении глубокого бурения, которое осуществляется на глубине более двух тысяч метров, при условии наличия поглощаемых пластов, а также в некоторых других случаях используют 2-х ступенчатую цементацию. Чаще всего, при использовании одноколонного конструктивного решения применяется манжетное цементирование. Хотя этот способ и является более сложным в плане реализации, но он доставляет наиболее качественные результаты. В обсадной трубе монтируется клапан обратного потока, или попросту обратный клапан, в котором делаются отверстия для входа и выхода раствора. После отверстий выполняется манжета, которая представляет собой своеобразную воронку, изготовленную из брезентовой ткани или брезентового материала, высотой от шестидесяти до семидесяти сантиметров и диаметром на тридцать процентов больше диаметра самого бурения.

Но если существует необходимость подбашмачной цементации, и при этом нет возможности запустить цементировочный агрегат или довольно мощный буровой насос, то возникает возможность применения цементации при помощи заливочных трубок, изображенных на рисунке 4. Прелесть данной схемы в том, что она абсолютно не требует особых знаний или применения особенного оборудования. Смонтировать ее достаточно не сложно, как и проводить ее эксплуатацию.

Эта схема была разработана строительным трестом Востокбурвод. На практическое применение оказал влияние особый снаряд, служащий для цементации обсадных труб без составления цементных стаканов.

Принцип работы данной схемы таков: раствор из цементных составляющих закачивается по трубкам для бурения сквозь отверстия, а также манжету в межтрубное пространство. По окончанию закачки исправный буровой инструмент, с заряженной и смонтированной цементировочной головкой поднимают на четыре или пять метров, после чего производится тщательная промывка обсадных колонн.

Возвращаясь к теме приготовления цементного раствора, следует заметить, что уже давно разработаны специальные цементно-смесительные машины. Максимальное распространение получили цементно-смесительные машины СМН20. Они были выполнены на базе шасси автомашин производства Минского Автомобильного Завода. Бункер емкостью порядка двадцати тонн сухого цементного раствора в верхней части имеет устройство для смешения и устройство для подачи. Производительность машины варьируется от ноль целых восемь десятых до одной целой и шести десятых метров кубических в минуту. Безусловно, саму закачку раствора, а также его продавливание реализовывают цементировочными агрегатами. Единственным недостатком у труб из полимера является крайне низкая адгезия. Если данный факт не будет учтен при конструировании, то возможны дальнейшие проблемы со связкой труб между собой и их герметичностью. А такие проблемы решаются достаточно сложно.