Почему необходимо цементирование нефтяных скважин?

Цементирование – завершающий этап бурения водозаборной скважины. Эту техническую процедуру специалисты чаще называют тампонажем. Задача тампонажа – обеспечить долгий срок службы всей конструкции.

Главные новости

  • Citroen
  • Chevrolet
  • Дизайнер превратил «Бугатти» в безумный внедорожник
  • Chery
  • Cadillac
  • BMW
  • Минфин подготовить проект льготной ипотеки под 6% на строительство частных домов
  • Строительство ЖК «Мой мир» ведется с опережением графика
  • Промзону в районе Выхино-Жулебино ждет реорганизация
  • С 1 марта все госуслуги по нежилой недвижимости будут переведены в электронный вид
  • Офис будущего: компактный, гибкий, цифровой
  • Audi
  • Михаил Мишустин подписал постановление о реестре недобросовестных исполнителей госуслуг в социальной сфере
  • Дмитрий Чернышенко провёл встречу с главой ВЭФ Бёрге Бренде
  • Михаил Мишустин провёл совещание об обращении вакцин для профилактики новой коронавирусной инфекции

Методы герметизации затрубного пространства

Цементация скважины дополнительно укрепляет обсадную колонну, снижая риск ее деформации и появления течи в стыках из-за сдвига и давления грунтов. Перед началом работ по герметизации выполняется ряд обязательных процедур:

  • Анализ скважины, в процессе которого измеряется глубина скважины и величина зазора между стенками шахты и обсадной колонной. Проверяется геометрия всей конструкции. Выясняются характеристики грунтов – типы пород, пористость, трещиноватость и иные геологические и гидрогеологические свойства.

Учитывая, что цементирование затрубного пространства – процесс необратимый, нельзя допускать ошибки во время герметизации, так как исправить нарушения не удастся, что приведет к изменению в худшую сторону функциональности водозаборного сооружения. Это значит, что выполнять работу по цементированию скважины должны профессиональные бурильщики, причем на базе проработанных проектных решений.

Рабочий раствор для герметизации скважины

С учетом геологических особенностей участка определяется тип смеси для цементации. Цементно-песчаный раствор применяется для герметизации затрубного пространства скважины, пробуренной в глинистых породах. Пористые грунты требуют использования смесей с добавлением волокнистых материалов, таких как асбест, или битума. Применение стандартной цементно-песчаной смеси приведет к тому, что пористые породы поглотят значительный объем раствора. Это обусловит значительный перерасход строительных материалов.

Технология герметизации скважины

Основные способы цементирования:

  • Один из самых простых методов – прямая закачка смеси в затрубное пространство, когда раствор самотеком заполняет свободный зазор за счет гравитационных сил. Недостатком методики можно считать возможное образование пустот, когда смесь не полностью заполняет пространство между обсадной трубой и стенкой шахты.
  • Обратная герметизация – более приемлемый вариант. Технология подразумевает подачу раствора непосредственно в обсадную колонну, и смесь заполняет затрубное пространство снизу вверх. Для отсечения водоносного пласта используется специальная диафрагма.

Для глубоких скважин разработана схема поэтапной цементации. Требования к образовавшемуся цементному слою:

  • отсутствие пустот;
  • механическая прочность;
  • адгезия с поверхностями;
  • способность противостоять напору грунтовых вод, возможно, содержащих агрессивные растворы химических веществ.
Читайте также:  Вино из смородины в домашних условиях — 6 простых рецептов

Оборудование для герметизации скважин

Для выполнения процедуры цементации затрубного пространства применяются различные агрегаты, в том числе:

  • цементно-смесительное оборудование для приготовления смеси;
  • агрегаты для подачи раствора под требуемым давлением;
  • оборудование для промывки скважины от следов бурового раствора, снижающего адгезионные свойства цементирующей смеси.

На всех этапах проведения процедуры цементирования затрубного пространства и герметизации скважины необходимо жестко соблюдать технологию выполнения операций, чтобы обеспечить качественный результат.

Назначение, функции

Цементировочные агрегаты предназначены для нагнетания рабочих жидкостей в скважину. Используются при бурении, капитальном ремонте и глушении скважины.

Функции и назначение цементировочного агрегата при цементировании скважины

Целью цементирования пробуренной скважины является полное замещение бурового раствора цементным в затрубном пространстве скважины. Впоследствии цементный раствор затвердеет, превратившись в цементный камень. Цементирование скважины исключает перемещение жидкостей по затрубному пространству между горизонтами; обеспечивает защиту колонны от коррозии и внешних воздействий.

Основные этапы цементирования скважины:

  1. Подготовка цементировочного раствора
  2. Закачка подготовленного раствора в скважину
  3. Продавливание раствора в затрубное пространство
  4. Отверждение раствора
  5. Экспертиза качества цементирования

Также цементировочные агрегаты могут применяться для промывки — продавки скважины, опрессовки, гидроразрыва пластов.

Основные способы

Разработанная технология тампонирования позволяет использовать в зависимости от условий (глубины шахты, в частности) и типа грунта три основных способа проведения работ.

  1. Закачка прямого типа подразумевает подачу раствора сверху вниз. Под своим весом смесь для цементирования плавно стекает в затрубное пространство. Такое тампонирование выполнить легче всего. Однако при большой глубине скважины качество бетонной конструкции может получиться далеко не идеальным.
  2. Обратное цементирование – более распространённый метод подачи раствора в шахту. Заключается он в установке диафрагмы и подаче жидкого раствора в обсадную трубу. Затем под высоким давлением в трубу вводится специальная жидкость, которая продавливает цемент и выталкивает его за пределы трубы. Раствор постепенно перемещается снизу вверх, образуя бетонные стены.
  3. Для очень глубоких скважин используется цементирование по сегментам. Все работы осуществляются в несколько этапов, что позволяет исключить брак.

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. 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.

Читайте также:  Туя комнатная — уход в домашних условиях

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.

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.
Читайте также:  Ванька мокрый или Бальзамин – что о цветке говорят приметы?

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

Приготовление раствора

Тампонажный раствор для цементирования скважины должен отвечать целому ряду требований и обладать:

  • высокими адгезивными свойствами с поверхностями любого типа;
  • высокой прочностью после застывания, устойчивостью к механическим воздействиям;
  • пластичностью и хорошей текучестью, чтобы заполнить все трещины и пустоты;
  • химической нейтральностью в отношении тампонируемых слоёв грунта;
  • устойчивостью к размыванию грунтовыми водами;
  • отсутствием усадки при затвердевании.

Также раствор должен обладать такой консистенцией, чтобы его можно было без проблем доставлять к скважине и производить закачку. Раствор должен хорошо смываться с оборудования, не быть в отношении него химически агрессивным и иметь минимальный коэффициент потери при транспортировке к скважине.

Используемый тампонажный раствор должен обладать достаточно жидкой структурой для осуществления перекачивания нагнетательным оборудованием и при этом иметь высокие прочностные характеристики.

Процесс приготовления цементного раствора для тампонирования заключается в равномерном перемешивании компонентов, входящих в его состав с последующей заливкой в него воды, с предварительно растворёнными в ней специальными добавками.

Самыми простыми растворами, которые можно приготовить самостоятельно, являются:

  1. Портландцемент + кварцевый песок (1:1) + специальные добавки и вода до получения требуемой консистенции. Такой раствор имеет невысокую плотность, а его приготовление является сложным, т.к. песок, входящий в состав часто выпадает в осадок и применение раствора становится невозможным.
  2. Портландцемент + барит (1,1:1) + специальные добавки и вода. Недостаток такого раствора – невысокая прочность.
  3. Портландцемент + наполнитель. В качестве наполнителя применяется асбест (на песчаных грунтах), волокнистые материалы.
Приготовление раствора

Для приготовления цементирующей смеси лучше всего использовать тампонажный портландцемент, представляющий собой разновидность цемента на основе силикатов.

Приготовление раствора

Такой цемент, конечно, стоит дороже, чем обычный портландцемент, однако его прочностные характеристики намного выше, чем у обычного. Барит – тяжёлый минерал, повышающий плотность раствора. Приобрести барит можно в строительном магазине, торгующем сыпучими строительными материалами.

Приготовление раствора
Приготовление раствора

К ним относят:

  • ускорители схватывания цемента (хлористый кальций, кальцинированная сода, поташ), применяемые, если цементирование происходит при температуре ниже +5 градусов;
  • замедлители схватывания, используемые для предотвращения быстрого затвердения (это хлориды кальция или натрия, нитрит натрия и др.);
  • пластификаторы для получения оптимальной вязкости (полимерные модификаторы);
  • морозостойкие добавки (кремнийорганические соединения вкупе с пластификаторами);
  • влагопоглощающие добавки (вещества, полученные из соединений, относящихся к группам сахарной, лимонной, винной и тетраоксиадипиновой кислот) и др.

Специальные добавки размешиваются в воде, которую в дальнейшем применяют для приготовления тампонажного раствора. Перемешивают раствор при помощи специальных машин – миксеров. Иногда допускается ручное замешивание, но оно требует определённой сноровки и больших трудозатрат.

Цементный камень, образующийся при затвердевании портландцемента, обладает высокими прочностные свойствами, выдерживает нагрузки, механическое и физическое воздействие.