Файл: 1. Цели и задачи ремонтного цементирования Изоляционные работы, проводимые при восстановлении скважин, преследуют разнообразные цели.rtf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 22.11.2023
Просмотров: 62
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
3); объем смеси не должен превышать 5 м3.
Цементно-полимерные растворы.
Эти растворы получают при введении в цементные растворы полимерных добавок, что позволяет улучшить свойства как растворов, так и тампонажного камня. Высокая термостойкость, непроницаемость полимеров улучшают их структурные свойства и изолирующую способность. Важным качеством таких растворов является то, что их фильтрат обладает крепящими свойствами. Это способствует отверждению глинистой и сцеплению тампонажного камня со стенками скважины.
Разработана цементно-смоляная композиция ЦСК-1 состоящая из тампонажного цемента с добавкой алифатической эпоксидной смолы ТЭГ-1 и отвердителя полиэтиленполиамина (ПЭПА). Добавка ТЭГ-1 до 6% от массы цемента и отвердителя до 20% от объема смолы. Для приготовления ЦСК-1 в воду затворения последовательно водят смолу ТЭГ-1 и отвердитель, а затем на этой жидкости затворяют цемент. Температура применения до 750С. Время загустевания регулируется количеством отвердителя и температурой, и ориентировочно составляет 1-20 до 4-00 часов. Растекаемость от 20 до 23 см. Прочность до 7 МПа - на изгиб, до 22 МПа - на сжатие.
14. Установка цементных мостов. Требования, предъявляемые цементным мостам
Цементные мосты устанавливают в следующих целях:
- изоляция водонапорных и непродуктивных горизонтов при испытании и ликвидации скважин;
- возвращение на новый горизонт;
- изоляция зон поглощения или проявления;
- забуривание нового ствола;
- создание опоры для испытания пластов или секций обсадных труб;
- ликвидация каверн или желобных выработок.
К цементным мостам предъявляются определенные требования по долговечности, герметичности, прочности, несущей способности, а так же к высоте и глубине нахождения.
Те или иные требования основываются на конкретных геолого-технических условиях и обусловлены назначением моста.
По характеру действующих нагрузок можно выделить две категории мостов: испытывающих давление жидкости или газа и испытывающих нагрузку от веса инструмента во время забуривания второго ствола
, применения испытателя пластов или в других случаях.
Мосты, относящиеся ко второй категории, должны, помимо газоводонепроницаемости, обладать весьма высокой механической прочностью.
Анализ промысловых данных показывает, что на мосты могут создаваться давления до 85 МПа, осевые нагрузки до 2100 кН и возникают напряжения сдвига на 1 м длины моста до 30 МПа. Такие значительные нагрузки возникают при опробовании скважин с помощью испытателей пластов и других видах работ.
Несущая способность цементных мостов в значительной мере зависит от их высоты, наличия (или отсутствия) глинистой корки или остатков бурового раствора на колонне.
При удалении рыхлой части глинистой корки напряжение сдвига составляет 0,15-0,2 МПа. В этом случае даже при возникновении максимальных нагрузок достаточно высота моста 18-25 м. Наличие же на стенках колонны слоя бурового раствора толщиной 1-2 мм приводит к уменьшению напряжения сдвига и увеличению необходимой высоты до 180-250 м, с тем, чтобы обеспечить возможность приложения максимальной нагрузки.
Цементные мосты должны быть достаточно прочными. Практика работ показывает, что если при испытании на прочность мост не разрушается при создании на него удельной осевой нагрузки 3-6 МПа и одновременной промывке, то его прочностные свойства удовлетворяют условиям как забуривания нового ствола, так и нагружения от веса колонны труб или испытателя пластов.
При установке мостов для забуривания нового ствола к ним предъявляется дополнительное требование по высоте. Это обусловлено тем, что прочность верхней части моста Н1 должна обеспечить возможность забуривания нового ствола с допустимой интенсивностью искривления, а нижняя часть Н0 - надежную изоляцию старого ствола.
15. Основные осложнения, встречающиеся при установке цементных мостов (причины и мероприятия по предупреждению)
16. Особенности выбора рецептуры растворов вяжущих веществ для установки цементных мостов
Некачественная установка цементных мостов или вообще их отсутствие, преждевременное схватывание раствора и другие факторы в определенной степени обусловлены неверным подбором рецептуры вяжущих веществ по срокам загустевания (схватывания) или отклонениями от подобранной в лаборатории рецептуры, допущенными при приготовлении раствора.
Для уменьшения вероятности возникновения осложнений сроки схватывания, а при высоких температурах и давлениях сроки загустевания должны превышать продолжительность работ по установке мостов не менее чем на 25%.
В ряде случаев при подборе рецептур растворов не учитывают специфики работ, заключающихся в установке циркуляции для подъема колонны заливочных труб и герметизации устья.
В условиях высоких температур и давления сопротивление сдвигу цементного раствора, даже после кратковременных остановок (10-20 минут) циркуляции, может резко возрасти. Поэтому циркуляцию восстановить не удается и в большинстве случаев колонна заливочных труб оказывается прихваченной.
Вследствие этого при разработке рецептуры цементного раствора необходимо исследовать динамику загустевания на консистометре (КЦ-3) по программе имитирующей процесс установки моста.
Время загустевания цементного раствора Тзаг должно соответствовать условию
Т
заг>Т1+Т2+Т3+1,5 (Т4+Т5+Т6)+1,2Т7
где Т1,Т2, Т3 - затраты времени соответственно на приготовление, закачивание и продавливание цементного раствора в скважину;
Т4,Т5,Т6 - затраты времени на подъем колонны заливочных труб до места срезки моста, на герметизацию устья и производство подготовительных работ по срезке моста;
Т7 - затраты времени на срезку моста.
По аналогичной программе необходимо исследовать смеси цементного раствора с буровым в соотношении 3:1, 1:1, 1:3 при установке цементных мостов в скважинах с высокими температурой и давлением.
Успешность установки цементного моста в значительной степени зависит от точного соблюдения подобранной в лаборатории рецептуры при приготовлении цементного раствора. Здесь главные условия - выдерживание подобранного содержания химических реагентов в жидкости затворения и водоцементного отношения.
17. Изоляция сквозных дефектов в технических эксплуатационных колоннах. Рекомендуемые технологии
Изоляцию сквозных дефектов обсадных колонн осуществляют, если:
замена дефектной части колонны или перекрытие ее трубами меньшего диаметра технически невозможны;
зона нарушения обсадной колонны расположена более чем на 500 м выше интервала перфорации. В этом случае устанавливают дополнительный цементный мост высотой не менее 5 м в интервале на 20—30 м ниже дефекта.
При наличии в колонне нескольких дефектов тампонирование каждого дефекта производят последовательно сверху вниз, предварительно установив под очередным нарушением на расстоянии от 20 до 30 м разделительный мост высотой не менее 5 м.
При приемистости дефекта колонны более 3 м3/(ч • МПа) предварительно проводят работы по снижению интенсивности поглощения.
При приемистости 0,5 м3/(ч • МПа) в качестве тампонажного материала используют полимерные материалы.
При тампонировании под давлением лишний объем тампонажного раствора из зоны дефекта не удаляют.
На период отверждения тампонажного материала скважину оставляют под избыточным давлением от 40 до 60% от достигнутого при продавливании тампонажного раствора.
Определяют местоположение установленного моста и разбуривают его, оставляя толщиной не менее 3 м над дефектом.
Перекрытие дефекта обсадной колонны трубами меньшего диаметра производят в случаях, если:
замена дефектной части обсадной колонны технически невозможна;
метод тампонирования не обеспечивает необходимой герметичности обсадной колонны;
обсадная колонна имеет несколько дефектов, устранение которых технически невозможно или экономически нецелесообразно;
по условиям эксплуатации скважины допускается уменьшение проходного сечения колонны.
Оценка качества работы:
При испытании отремонтированного интервала газом межколонные проявления должны отсутствовать;
качество РИР без отключения перфорированной зоны оценивают по результатам изменения межколонного давления при освоении и эксплуатации скважины;
при определении показателя долговечности (среднего срока службы изолирующего тампона) устанавливают ежемесячный контроль за эксплуатацией скважин.
Установка стальных пластырей
Пластырь из тонкостенной трубы ст10 с толщиной стенки 3 мм позволяет обеспечить герметичность эксплуатационной обсадной колонны при избыточном внутреннем давлении до 20 МПа и депрессии до 7-8 МПа. Стандартная длина пластыря 9 м. Может быть применен пластырь длиной до 15м, сваренный на производственной базе, а также секционный сварной пластырь большей длины, свариваемый над устьем скважины.
Предусматривается следующая последовательность операций:
После глушения скважины поднимают НКТ и другое скважинное оборудование.
Устанавливают в обсадной колонне на 50-100 м выше интервала перфорации цементный мост.
При необходимости доставляют на скважину комплект НКТ или бурильных труб грузоподъемностью на 250 кН выше усилия, создаваемого весом колонны труб, спущенных до ремонтируемого интервала.
Производят гидроиспытания труб на избыточное давление не менее 15 МПа с одновременным шаблонированием их шаром диаметром не менее 36 мм.
Определяют глубину, размеры и характер нарушения обсадной колонны:
геофизическими методами — интервал нарушения;
поинтервальным гидроиспытанием с применением пакера — размеры нарушения с точностью ±1 м;
боковой гидравлической печатью ПГ-2 (ТУ 39-1106-86) уточняют размеры и определяют характер нарушения.
Очищают внутреннюю поверхность обсадной колонны в интервале ремонта от загрязнений гидравлическим скребком типа СГМ
Производят шаблонирование обсадной колонны:
в колонне диаметром 146 мм используют шаблон диаметром 121 мм и длиной 400 мм;
в колонне диаметром 168 мм используют шаблон диаметром 140 мм и длиной 400 мм;
Цементно-полимерные растворы.
Эти растворы получают при введении в цементные растворы полимерных добавок, что позволяет улучшить свойства как растворов, так и тампонажного камня. Высокая термостойкость, непроницаемость полимеров улучшают их структурные свойства и изолирующую способность. Важным качеством таких растворов является то, что их фильтрат обладает крепящими свойствами. Это способствует отверждению глинистой и сцеплению тампонажного камня со стенками скважины.
Разработана цементно-смоляная композиция ЦСК-1 состоящая из тампонажного цемента с добавкой алифатической эпоксидной смолы ТЭГ-1 и отвердителя полиэтиленполиамина (ПЭПА). Добавка ТЭГ-1 до 6% от массы цемента и отвердителя до 20% от объема смолы. Для приготовления ЦСК-1 в воду затворения последовательно водят смолу ТЭГ-1 и отвердитель, а затем на этой жидкости затворяют цемент. Температура применения до 750С. Время загустевания регулируется количеством отвердителя и температурой, и ориентировочно составляет 1-20 до 4-00 часов. Растекаемость от 20 до 23 см. Прочность до 7 МПа - на изгиб, до 22 МПа - на сжатие.
14. Установка цементных мостов. Требования, предъявляемые цементным мостам
Цементные мосты устанавливают в следующих целях:
- изоляция водонапорных и непродуктивных горизонтов при испытании и ликвидации скважин;
- возвращение на новый горизонт;
- изоляция зон поглощения или проявления;
- забуривание нового ствола;
- создание опоры для испытания пластов или секций обсадных труб;
- ликвидация каверн или желобных выработок.
К цементным мостам предъявляются определенные требования по долговечности, герметичности, прочности, несущей способности, а так же к высоте и глубине нахождения.
Те или иные требования основываются на конкретных геолого-технических условиях и обусловлены назначением моста.
По характеру действующих нагрузок можно выделить две категории мостов: испытывающих давление жидкости или газа и испытывающих нагрузку от веса инструмента во время забуривания второго ствола
, применения испытателя пластов или в других случаях.
Мосты, относящиеся ко второй категории, должны, помимо газоводонепроницаемости, обладать весьма высокой механической прочностью.
Анализ промысловых данных показывает, что на мосты могут создаваться давления до 85 МПа, осевые нагрузки до 2100 кН и возникают напряжения сдвига на 1 м длины моста до 30 МПа. Такие значительные нагрузки возникают при опробовании скважин с помощью испытателей пластов и других видах работ.
Несущая способность цементных мостов в значительной мере зависит от их высоты, наличия (или отсутствия) глинистой корки или остатков бурового раствора на колонне.
При удалении рыхлой части глинистой корки напряжение сдвига составляет 0,15-0,2 МПа. В этом случае даже при возникновении максимальных нагрузок достаточно высота моста 18-25 м. Наличие же на стенках колонны слоя бурового раствора толщиной 1-2 мм приводит к уменьшению напряжения сдвига и увеличению необходимой высоты до 180-250 м, с тем, чтобы обеспечить возможность приложения максимальной нагрузки.
Цементные мосты должны быть достаточно прочными. Практика работ показывает, что если при испытании на прочность мост не разрушается при создании на него удельной осевой нагрузки 3-6 МПа и одновременной промывке, то его прочностные свойства удовлетворяют условиям как забуривания нового ствола, так и нагружения от веса колонны труб или испытателя пластов.
При установке мостов для забуривания нового ствола к ним предъявляется дополнительное требование по высоте. Это обусловлено тем, что прочность верхней части моста Н1 должна обеспечить возможность забуривания нового ствола с допустимой интенсивностью искривления, а нижняя часть Н0 - надежную изоляцию старого ствола.
15. Основные осложнения, встречающиеся при установке цементных мостов (причины и мероприятия по предупреждению)
| Осложнения при установке мостов | Наиболее характерные причины осложнений | Мероприятия по предупреждению осложнений |
| Повышение давления и прихват заливочных труб | Недостаточное содержание замедлителя схватывания или жидкости затворения - воды Образование затрудняющих прокачивание зон смешения цементного раствора с буровым. Подъем цементного раствора на значительно большую высот, чем проектная, вследствие смешения и образования застойных зон. Загустевание цементного раствора при остановках циркуляции. Образование застойных зон цементного раствора при вымывании его избытка. | Жесткий контроль за содержанием реагентов в жидкости затворения и процессом приготовления цементного раствора по плотности и расходу компонентов, приготовление всего объема раствора в осреднительной емкости. Применение буферных жидкостей и разделительных пробок, проверка смесей на загустевание. То же, а так же применение центраторов и эксцентриков. Проверка рецептуры цементного раствора по показаниям консистометра с учетом температуры и давления. Цементирование, расхаживание колонны, применение легко разбуриваемых или отсоединяемых хвостовиков. |
| Низкая прочность или отсутствие цементного камня в проектном интервале установки моста. | Повышенное содержание замедлителя схватывания или воды в цементном растворе. Смешение цементного раствора находящейся с ним в контакте жидкостью и низкая точность его продавливания. Подсос пластовых флюидов вследствие поршневого эффекта. Наличие каверны или желобной выработки. | Жесткий контроль за приготовлением цементного раствора. Учет потерь на смешение, компенсация неточности при продавливании, применение буферной жидкости, разделительных пробок и контролирующих устройств, контрольный замер внутреннего объема заливочной колонны. Снижение вязкости и СНС бурового раствора, уменьшение зон смешения, снижение скорости подъема труб, применение отсоединяемого хвостовика. Определение объема цементного раствора с учетом фактического диаметра скважины, применение гидромониторного устройства или эксцентриков. |
| Недостаточная несущая способность и негерметичность моста | Малая высота моста и недостаточное сцепление со стенками скважины. | Расчет высоты моста в соответствии с условиями его эксплуатации и техническими средствами для установки. |
| Газопроницаемость моста | Насыщение цементного камня пластовым газом вследствие контракции. | Предварительная установка над местом поступления газа механического пакера или закачка высоковязкой жидкости, введение в цементный раствор высоковязкой жидкости. |
16. Особенности выбора рецептуры растворов вяжущих веществ для установки цементных мостов
Некачественная установка цементных мостов или вообще их отсутствие, преждевременное схватывание раствора и другие факторы в определенной степени обусловлены неверным подбором рецептуры вяжущих веществ по срокам загустевания (схватывания) или отклонениями от подобранной в лаборатории рецептуры, допущенными при приготовлении раствора.
Для уменьшения вероятности возникновения осложнений сроки схватывания, а при высоких температурах и давлениях сроки загустевания должны превышать продолжительность работ по установке мостов не менее чем на 25%.
В ряде случаев при подборе рецептур растворов не учитывают специфики работ, заключающихся в установке циркуляции для подъема колонны заливочных труб и герметизации устья.
В условиях высоких температур и давления сопротивление сдвигу цементного раствора, даже после кратковременных остановок (10-20 минут) циркуляции, может резко возрасти. Поэтому циркуляцию восстановить не удается и в большинстве случаев колонна заливочных труб оказывается прихваченной.
Вследствие этого при разработке рецептуры цементного раствора необходимо исследовать динамику загустевания на консистометре (КЦ-3) по программе имитирующей процесс установки моста.
| Условия исследования на КЦ | Продолжительность исследований | ||
| Tоп | Pоп | Вращение мешалки | |
| Нагрев до комнатной температуры до Тдин | Повышение давления до Рдин | Да | Т1+Т2+Т3 |
| Поддержание температуры опыта в пределах Тдин<Топ<Тст | Поддержание давления в пределах Рст<Роп<Рдин | Нет | 1,5(Т4+Т5+Т6) |
| То же | То же | Да | 1,2Т7 |
| Величины Tоп, Pоп - температура и давление при проведение опыта; Рдин, Рст - динамическое и статическое давление в зоне установки моста. | |||
Время загустевания цементного раствора Тзаг должно соответствовать условию
Т
заг>Т1+Т2+Т3+1,5 (Т4+Т5+Т6)+1,2Т7
где Т1,Т2, Т3 - затраты времени соответственно на приготовление, закачивание и продавливание цементного раствора в скважину;
Т4,Т5,Т6 - затраты времени на подъем колонны заливочных труб до места срезки моста, на герметизацию устья и производство подготовительных работ по срезке моста;
Т7 - затраты времени на срезку моста.
По аналогичной программе необходимо исследовать смеси цементного раствора с буровым в соотношении 3:1, 1:1, 1:3 при установке цементных мостов в скважинах с высокими температурой и давлением.
Успешность установки цементного моста в значительной степени зависит от точного соблюдения подобранной в лаборатории рецептуры при приготовлении цементного раствора. Здесь главные условия - выдерживание подобранного содержания химических реагентов в жидкости затворения и водоцементного отношения.
17. Изоляция сквозных дефектов в технических эксплуатационных колоннах. Рекомендуемые технологии
Изоляцию сквозных дефектов обсадных колонн осуществляют, если:
замена дефектной части колонны или перекрытие ее трубами меньшего диаметра технически невозможны;
зона нарушения обсадной колонны расположена более чем на 500 м выше интервала перфорации. В этом случае устанавливают дополнительный цементный мост высотой не менее 5 м в интервале на 20—30 м ниже дефекта.
При наличии в колонне нескольких дефектов тампонирование каждого дефекта производят последовательно сверху вниз, предварительно установив под очередным нарушением на расстоянии от 20 до 30 м разделительный мост высотой не менее 5 м.
При приемистости дефекта колонны более 3 м3/(ч • МПа) предварительно проводят работы по снижению интенсивности поглощения.
При приемистости 0,5 м3/(ч • МПа) в качестве тампонажного материала используют полимерные материалы.
При тампонировании под давлением лишний объем тампонажного раствора из зоны дефекта не удаляют.
На период отверждения тампонажного материала скважину оставляют под избыточным давлением от 40 до 60% от достигнутого при продавливании тампонажного раствора.
Определяют местоположение установленного моста и разбуривают его, оставляя толщиной не менее 3 м над дефектом.
Перекрытие дефекта обсадной колонны трубами меньшего диаметра производят в случаях, если:
замена дефектной части обсадной колонны технически невозможна;
метод тампонирования не обеспечивает необходимой герметичности обсадной колонны;
обсадная колонна имеет несколько дефектов, устранение которых технически невозможно или экономически нецелесообразно;
по условиям эксплуатации скважины допускается уменьшение проходного сечения колонны.
Оценка качества работы:
При испытании отремонтированного интервала газом межколонные проявления должны отсутствовать;
качество РИР без отключения перфорированной зоны оценивают по результатам изменения межколонного давления при освоении и эксплуатации скважины;
при определении показателя долговечности (среднего срока службы изолирующего тампона) устанавливают ежемесячный контроль за эксплуатацией скважин.
Установка стальных пластырей
Пластырь из тонкостенной трубы ст10 с толщиной стенки 3 мм позволяет обеспечить герметичность эксплуатационной обсадной колонны при избыточном внутреннем давлении до 20 МПа и депрессии до 7-8 МПа. Стандартная длина пластыря 9 м. Может быть применен пластырь длиной до 15м, сваренный на производственной базе, а также секционный сварной пластырь большей длины, свариваемый над устьем скважины.
Предусматривается следующая последовательность операций:
После глушения скважины поднимают НКТ и другое скважинное оборудование.
Устанавливают в обсадной колонне на 50-100 м выше интервала перфорации цементный мост.
При необходимости доставляют на скважину комплект НКТ или бурильных труб грузоподъемностью на 250 кН выше усилия, создаваемого весом колонны труб, спущенных до ремонтируемого интервала.
Производят гидроиспытания труб на избыточное давление не менее 15 МПа с одновременным шаблонированием их шаром диаметром не менее 36 мм.
Определяют глубину, размеры и характер нарушения обсадной колонны:
геофизическими методами — интервал нарушения;
поинтервальным гидроиспытанием с применением пакера — размеры нарушения с точностью ±1 м;
боковой гидравлической печатью ПГ-2 (ТУ 39-1106-86) уточняют размеры и определяют характер нарушения.
Очищают внутреннюю поверхность обсадной колонны в интервале ремонта от загрязнений гидравлическим скребком типа СГМ
Производят шаблонирование обсадной колонны:
в колонне диаметром 146 мм используют шаблон диаметром 121 мм и длиной 400 мм;
в колонне диаметром 168 мм используют шаблон диаметром 140 мм и длиной 400 мм;