Profilpipe.ru

Профиль Пипл
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Цементная пробка при бурении

Цементная пробка при бурении

Статья опубликована в журнале Oilfield Technology

Для проведения программ установки цементных пробок при ликвидации скважин, как при окончательной ликвидации, так и при повторном использовании слота, необходимым условием является обеспечение герметичности и целостности компонентов скважинной системы.

Все элементы сложной скважинной системы должны работать идеально, чтобы обеспечивать безопасную, исключающую загрязнение и продуктивную эксплуатацию скважин. Оценка состояния и герметичности барьеров скважинных систем может быть затруднена после ввода скважины в эксплуатацию.

Современные основные технологии позволяют провести только часть необходимой оценки. Однако диагностика сквозь барьеры позволяет проводить более полный и бескомпромиссный анализ скважинных систем. Данная технология позволяет проводить диагностику в многоколонной скважинной конструкции, предоставляя недропользователям полную картину целостности металлических труб и потока перед установкой цементных пробок при ликвидации скважин.

В случае окончательной ликвидации скважины необходимо восстанавливать естественные барьеры, препятствующие движению или миграции скважинных флюидов. При этом необходимо обеспечить долгосрочную целостность барьеров скважинной системы.

В случае повторного использования слота все компоненты скважинной системы должны быть пригодными для дальнейшего использования.

В обоих случаях требуется проведение комплексной оценки целостности.

Оптимизация программ установки цементных пробок при ликвидации скважин

Для планирования и успешного проведения программ установки цементных пробок при ликвидации скважин необходимо проведение предварительной оценки целостности барьеров скважинной системы и понимание точного расположения всех элементов оборудования скважины. Данная информация помогает недропользователям рассчитать оптимальное расположение постоянных цементных пробок и глубину отреза обсадных труб для оптимизации процедуры извлечения.

В течение продуктивного срока службы скважина может переходить от одного недропользователя к другому (по истечению срока действия концессий или решения о продаже активов). Это часто приводит к потере статистических данных, которые имеют решающее значение при выводе скважины из эксплуатации. Успешное проведение таких операций зависит от понимания всех фактов о скважинной системе, особенно положения муфт, ребер, центраторов и других компонентов.

С помощью обычного многорычажного профилемера или ультразвукового исследования можно определить расположение муфт только первых колонн. Такая оценка может привести к неверным расчетам, и отрезы могут быть произведены в местах утолщения металла (муфт, ребер и т.д.), что может привести к увеличению времени нахождения буровой установки на скважине и вмешательства на несколько часов или даже дней.

Сервис компании TGT «Целостность многоколонных конструкций» использует платформу электромагнитного зондирования Pulse для обеспечения точной оценки до четырех концентрических труб (диаметром до 20 дюймов) за одну спуск-подъемную операцию. Платформа Pulse определяет расположение элементов конструкции с точностью до 1 фута.

«Электромагнитный отклик», характерный для каждой трубы и элемента конструкции скважины, содержит информацию о толщине ее стенки. Платформа Pulse использует данную полученную информацию и с помощью 3D-моделирования может преобразовать ее в значения потери или утолщения металла нескольких параллельных обсадных колонн по всей скважинной системе.

Данная платформа может идентифицировать расположение известных и новых компонентов скважинной конструкции, включая сварные ребра на внешних обсадных колоннах скважины, которые недоступны другим технологиям оценки.

Использование диагностического сервиса «Целостность многоколонных конструкций» при планировании проведения программ установки цементных пробок при ликвидации скважин позволяет недропользователям определить оптимальную высоту отреза всех барьеров, тем самым минимизируя время вмешательства и сокращая время и затраты на нахождение буровой установки на скважине.

Технологическая оснастка TOP-CO (Канада)

Поплавковое оборудование с обратным клапаном Top-Co® является ключевым компонентом при спуске обсадных колонн и выполнении операций по цементированию. При цементаже данное оборудование является обязательным для предотвращения противотока, а также используется как место посадки цементировочных и продавочных пробок. В случаях, когда возможны колебания давления на пласт, оборудование с обратным клапаном Top-Co® можно конфигурировать для обеспечения функции автоматического заполнения, во избежание повреждения пласта. Наше оборудование изготавливается в соответствии с ТУ с высочайшими требованиями по качеству и отвечает самым высоким стандартам API или превышает их. Оборудование поставляется в размерах от 2-3/8 дюйма (63 мм) до 30 дюймов (762 мм).

Оборудование Top-Co® позволяет выполнять цементирование обсадных колонн большого диаметра через колонну бурильных труб или НКТ путем ее посадки и герметичного фиксирования в башмаке обсадной колонны с обратным клапаном или муфте ЦКОД. Это позволяет сократить объем выбуриваемого цемента, время циркуляции и снизить давление закачки. В данном оборудовании используется клапан HFX® , оборудование поставляется как с запорной защелкой стингера, так и без нее.

Читать еще:  Как отмыть фасад от цемента

Оборудование ступенчатого цементирования компании Top-Co® позволяет выполнять операции по цементированию в 2 и 3 ступени. Оборудование снижает риск разрыва слабосцементированных пластов из-за высокого гидростатического давления, вызванного весом большого столба цемента, и позволяет эффективно изолировать пласты в зонах поглощения. Оборудование позволяет выполнять избирательное цементирование по конкретным интервалам спуска обсадной колонны. Муфты ступенчатого цементирования изготавливаются под различные марки стали, вес и резьбовые соединения обсадных труб. Комплекты пробок под конкретную муфту заказываются отдельно. Муфты ступенчатого цементирования, как гидравлические, так и механические, совместимы для использования с пакерами. Соответствующая комбинация из двух муфт ступенчатого цементирования позволяет выполнять операции по цементированию в три ступени.

Цементировочные пробки компании Top-Co® используются при цементировании скважин для очистки внутренней поверхности обсадных колонн от промывочной жидкости и для разделения между собой бурового раствора, буферной жидкости и цементного раствора. Они предотвращают закачку излишнего количества цементного раствора и фиксируют окончание операции цементирования. Все пробки подходят для работы с обычными цементировочными головками.

Цементировочные пробки компании Top-Co® используются при цементировании скважин для очистки внутренней поверхности обсадных колонн от промывочной жидкости и для разделения между собой бурового раствора, буферной жидкости и цементного раствора. Они предотвращают закачку излишнего количества цементного раствора и фиксируют окончание операции цементирования. Все пробки подходят для работы с обычными цементировочными головками.

В связи с задачами, стоящими перед энергетической отраслью и ее техническими требованиями, интегрированные центраторы компании Top-Co® изготавливаются с учетом экстремальных условий работы в стволах глубоководных скважин. Интегрированные центраторы, изготавливаемые из наличных КТ, предназначены для работы в скважинах с нестабильным диаметром, включая узкие участки с малыми зазорами. Кроме этого, гибкие возможности компании Top-Co® по изготовлению оборудования по индивидуальным заказам позволяют разрабатывать конструкцию интегрированных центраторов точно под требования большинства проектов строительства и конструкций скважин. В сочетании с командой специалистов компании Top-Co® по разработке инженерных решений для конкретных задач и предлагаемыми возможностями моделирования, интегрированные центраторы изготавливаются в соответствии со специфическими требованиями скважин, а также с превышением требований для выполнения общеизвестных задач, возникающих при бурении.

Центраторы компании Top-Co® и технологическая оснастка обсадной колонны используются при спуске и цементировании обсадных колонн. Оборудование протестировано на испытательном стенде Top-Co® по начальному, рабочему и восстанавливающему усилиям согласно Стандарту 10D API, а также по удерживающему усилию в соответствии с рекомендуемой методикой 10D-2 API. Испытания проводятся на современном стенде компании Top-Co® , оборудованном полностью компьютеризированным диагностическим стендом для проверки центраторов.

Основные способы и технология проведения цементирования скважин

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.
Читать еще:  Марка цемента для плиты фундамента

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.

Новые технические средства для повышения качества крепления скважин

New technical means to increase quality of wells lining

V. VANIFATYEV, A. DUDALADOV, S. TERENTYEV, A. STRYKHAR, ZERS STC CO. LTD.

Читать еще:  Как можно определить качество цемента

Повышение надежности изоляции пластов при креплении скважин является одним из основных условий, обеспечивающих их долговечность и продуктивность. Этими же условиями определяется эффективность затрат на бурение нефтяных и газовых скважин.

ZERS STC Co. Ltd. developed and conducted industrial tests of new technical means for better quality of wells cementation.

Традиционная практика разобщения пластов при креплении скважин не предусматривает возможности регулирования процессов герметизации затрубного пространства в заданных малых интервалах. Этот недостаток может быть устранен систематическим использованием различных дополнительных – финишных и промежуточных – операций по повышению надежности крепи скважин в строго заданных, наиболее ответственных интервалах затрубного пространства. Такие операции, выполняемые в дополнение к традиционному процессу цементирования скважин, обеспечивают оперативное улучшение изоляции пластов и в настоящее время являются одним из важнейших резервов существенного или радикального повышения качества крепления скважин.

Необходим комплексный подход к разработке технологий и технических средств для оперативного улучшения изоляции пластов при креплении скважин. Очевидно, что эти разработки должны развиваться с учетом прогресса в технологии подготовки скважины к цементированию и непосредственно процесса цементирования, а также с учетом создания новых материалов для цементирования скважин.

В ООО НТЦ «ЗЭРС» разработан, прошел заводские стендовые и промысловые испытания целый ряд новых технических средств для повышения качества цементирования скважин. Промысловая практика применения показала, что кроме основных функциональных технологических свойств, влияющих на процесс цементирования скважины, к новому оборудованию предъявляются и дополнительные требования. Например, в связи с широким применением долот типа PDC к обратным клапанам типа ЦКОД и колонным башмакам предъявляются особенные условия по их разбуриванию, которые полностью исключают наличие металлических элементов в этих конструкциях.

Более того, наличие деталей из чугуна или сплава Д16Т также нежелательно, т. к. приводит к снижению показателей работы долот типа PDC из-под башмака обсадной колонны. Появление долот увеличенных диаметров, соответственно, потребовало внесения изменений по увеличению внутренних проходных диаметров заколонных гидравлических пакеров, муфт ступенчатого цементирования, устройств для спуска и подвеcки хвостовиков.

Учитывая, что ООО НТЦ «ЗЭРС» осуществляет комплексную поставку оборудования, которым оснащается обсадная колонна, начиная от башмака и заканчивая цементировочной пробкой, нами налажен выпуск принципиально нового оборудования для отечественного рынка.

Казалось бы, самое простое устройство, включаемое в состав обсадной колонны колонный башмак (БК). Он предназначен для направления обсадной колонны при спуске по стволу скважины, но при этом к нему предъявляется целый ряд противоречивых технических требований.

Технические требования к колонным башмакам

  • башмак должен быть устойчив к абразивному воздействию бурового и цементного растворов и позволять осуществлять промывку и цементирование обсадной колонны через центральное и боковые отверстия;
  • башмак должен быть устойчив к осевым сжимающим нагрузкам;
  • башмак должен быть устойчив к изгибающим нагрузкам;
  • при обязательном соблюдении всех выше указанных требований башмак должен легко разбуриваться, что и определяет изготовление направляющих пробок башмаков из таких материалов, как – сплав Д16Т, чугун и бетон.

Исходя из последнего условия ООО НТЦ «ЗЭРС», была осуществлена разработка башмаков БК–П с полимерной направляющей пробкой и проведены сравнительные стендовые испытания башмаков БК–П, изготовленных из различных полимерных материалов и башмаков типа БКБ с бетонными насадками.

Результаты заводских стендовых испытаний колонных башмаков из разных полимерных материалов

В процессе заводских стендовых испытаний определялись следующие параметры:

  1. Определение характера деформации полимерной насадки башмака БК–П 102 при создании осевой сжимающей нагрузки (рис. 1, 2) в температурном диапазоне 20 – 100°С.
  2. Проведение сравнительных стендовых испытаний башмаков типа БК–П 102 и башмаков типа БКБ с бетонными насадками по методике испытаний отраслевого стандарта ОСТ 39–011–87 на осевую сжимающую нагрузку.
  3. Проведение разбуривания башмаков БК–П на специальном стенде с использованием долот типа РИС.
  4. Определение появления остаточной деформации полимерной насадки башмака БК–П 102 при нагружении при комнатной температуре и при температуре 100°С.
голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector