Проект бурения и крепление эксплуатационной скважины на газ на Песчаной площади Краснодарского края

     2.6.4. Цементирование скважины 

     Крепление скважин осуществляется для разобщение нефтегазоносных пластов от всех вышележащих с обязательным одновременным разобщением нефтесодержащих и газосодержащих пластов друг от друга и защиты обсадных труб от корродирующего действия минерализованных вод, циркулирующих в недрах. Поэтому в скважину обсадные колонны должны быть зацементированы путем закачки тампонажного материала в кольцевое пространство между стенками скважины и обсадной колонны.

     Существует  ряд методов цементирования скважин. К ним относятся: одно- и двухступенчатое  цементирование, манжетное цементирование, цементирование хвостовиков, цементирование под давлением. В зависимости от условий залегания нефтяных или газовых пластов, степени их насыщенности, литологического состава, проницаемости применяют тот или иной метод цементирования скважины.

     Проектная скважина будет подвержена одноступенчатому цементированию (одноцикловый способ) – наиболее распространенный вид цементирования.

     

     Процесс цементирования заключается в следующем. После того как обсадная колонна  спущена, скважину подготавливают к  цементированию, промывая ее после  спуска обсадной колонны труб. Для этого на спущенную колонну труб навинчивают цементировочную головку и приступают к промывке. Промывку производят до тех пор, пока буровой раствор не перестанет выносить взвешенные частицы породы, т.е. плотность бурового раствора, поступающего в скважину, и плотность бурового раствора, выходящего из нее, станут одинаковыми. При промывке необходимо фиксировать давления на выкиде насоса.

     После того как скважина промыта и вся  арматура проверена приступают к  приготовлению и закачиванию цементного раствора в скважину. Рекомендуется непосредственно перед началом затворения цементной смеси произвести закачивание в колонну буферной жидкости, в качестве которой наиболее широко используется вода и водные растворы солей NaCI, NaCI₂ и т.п., щелочей КаОН и ПАВ (сульфанол). Смешиваясь с буровым раствором, они разжижают его, уменьшают статическое и динамическое напряжение сдвига и вязкость. Объем буферной жидкости подсчитывается из условия допустимого снижения гидростатического давления на продуктивный пласт. После закачивания буферной жидкости в колонну опускают нижнюю пробку. Затем при помощи цементосмесителей и цементировочных агрегатов приготавливают цементный раствор, который агрегатами перекачки перекачивается в скважину. После закачки цементного раствора из цементировочной головки продавливают верхнюю пробку и цементный раствор движется между двумя пробками к башмаку колонны.

     

     Далее приступают к продавке цементного раствора вниз. Для предупреждения быстрого роста давления в начале закачки  тампонажных смесей и продавочной жидкости цементировочные агрегаты подключают в работу поочередно. Буровые насосы перекачивают глинистый раствор в тарированные мерники цементировочных агрегатов. При продавке цементного раствора ведется счет закачиваемой в колонну продавочной жидкости. Это делается для того, чтобы до прокачки оставшейся 0,5 – 1,0 м³ продавочной жидкости перейти на один агрегат, которым и производится посадка пробок на упорное кольцо. Этот момент характеризуется резким повышением давления на заливочной головке, так называемым «ударом». Величина «удара» зависит от руководителя работ и обычно не превышает 0,5 – 1,0 МПа сверх максимального давления, имевшего перед моментом схождения пробок. На этом заканчивается процесс цементирования, и скважина оставляется в покое при закрытых кранах на головке на срок, необходимый для схватывания и твердения цементного раствора. 

     2.6.5. Контроль процесса цементирования 

     При цементировании проектируемой скважины будет использоваться компьютеризированный комплекс оборудования для контроля и управления процессом цементирования КСЦ – 32.

     Комплекс  КСЦ – 32 предназначен для использования  при строительстве скважин различного назначения и, в частности, при цементировании обсадных колонн в умеренном и  холодном макроклиматических районах.

     В состав КСЦ – 32 входят:

• модернизированный блок манифольдов (МБМ-32), на котором установлена измерительная вставка с датчиками расхода, плотности, давления, температуры;
• комплексный прибор для осреднительной емкости, включающий датчики плотности, уровня, температуры;
• световое информационное табло с отдельным кабелем;
• световое информационное табло с отдельным кабелем;

     

• станция контроля и управления процессом цементирования компьютеризированная (СКУПЦ-К).

     В состав СКУПЦ-К входят:

• система сбора информации;
• преобразователь ±24/V в ~220V;
• бортовой промышленный компьютер (смонтированный в тумбе стола);
• промышленный монитор с температурой хранения – 40⁰С;
• промышленная клавиатура и др.;
• специальное программное обеспечение;
• комплект кабелей на мобильных смотках.

     Базовый вариант блока манифольдов смонтирован  на шасси автомобиля «Урал».

     Базовый вариант СКУПЦ-К смонтирован в  специальном автобусе на шасси автомобиля КАМАЗ или УРАЛ любой модели.

     Технологические задачи КСЦ-32:

• управление процессом цементирования в реальном времени с предотвращением гидроразрывов тампонажного раствора в затрубном пространстве, гидроударов при посадке продавочной пробки на упорное кольцо;
• слежение за приготовлением тампонажного раствора при использовании осреднительной емкости.

     Технологические характеристики датчиков:

     1. Датчик давления на блоке манифольдов:

                пределы измерения, МПа………………0 – 40;

                относительная погрешность, %……………± 1.

      2. Датчики плотности на блоке  манифольдов и на осреднительной  емкости:

                пределы измерения, кг/м³………………800 – 2600;

                относительная погрешность, %…………………± 2.

     3. Датчик расхода на блоке манифольдов:

     

                пределы измерения, м³/с………………0 – 0,050;

                относительная погрешность, %………..……± 2.

     4. Датчик температуры на блоке  манифольдов и на осреднительной  емкости:

                пределы измерения, ⁰С………………-40 – +60;

                относительная погрешность, %………..…± 0,5.

     5. Датчик уровня на осреднительной  емкости:

                пределы измерения, МПа………………0 – 2;

                относительная погрешность………………± 2.

     Технические характеристики определяемых параметров:

     1. Параметр объема закачиваемых агентов:

                пределы измерения, м³………………0 – 100;

                относительная погрешность, %…………± 2.

     2. Параметр суммарного объема закачиваемых  агентов:

                пределы измерения, м³………………0 – 200;

                относительная погрешность, %…………± 2.

     3. На выносном табло отображается: давление, плотность, расход, объем, уровень, температура.

     Техническая характеристика КСЦ-32:

     Наибольше рабочее давление, МПа……………………………………..32

     Плотность перекачиваемых агентов, кг/м³…………………….800 – 2600

     Число контролируемых параметров на МБМ-32, шт……………………5

     (давление, температуры, плотность, расход, объем)

     Число контролируемых параметров на осреднительной емкости, шт…4

     (средняя  плотность, уровень, объем, температура)

     Влажность окружающей среды, %.....................................................до 100

     Температура применения, ⁰С……………………………………...-40 - +50

     

     Точность  измерительных параметров соответствует  техническим требованиям процесса цементирования скважин.

     По  желанию заказчика дополнительно (по отдельному договору) может быть представлен мобильный измерительный комплекс для контроля параметров на выходе из скважины.

     Цементирование  нефтяных и газовых скважин –  наиболее ответственный этап их строительства. Неудачи при его выполнении могут  свести к минимуму успехи предыдущих этапов строительства скважины

     Согласно  данным статистики, стоимость работ  по креплению и цементированию скважины составляет значительный процент от всей ее стоимости, поэтому проведение этих работ имеет существенное значение для успешного закачивания скважины и обеспечивает оптимальные условия ее эксплуатации[1]. 

3. Аварии  и осложнения

 

     3.1. Предупреждение аварий и осложнений 

     3.1.1. Предупреждение обвалов 

     Основными осложнениями, которые могут возникнуть при бурении проектной скважины являются обвалы, которые обычно происходят во время прохождения уплотненных глин, аргиллитов или глинистых сланцев.

     Основными мерами предупреждения и ликвидации обвалов являются:

1. бурение в зоне возможных обвалов с промывкой буровым раствором, имеющим минимальную водоотдачу и максимально высокую плотность;
2. организация работ, обеспечивающая высокие скорости проходки;
3. выполнение следующих рекомендаций:
• бурить скважины по возможности меньшего диаметра;
• бурить от башмака предыдущей колонны до башмака последующей колонны долотами одного размера;

• поддерживать  скорость восходящего потока в затрубном пространстве не менее 1,5 м/с;
• подавать бурильную колонну на забой плавно, без рывков;
• избегать значительных колебаний бурового раствора;
• не допускать длительного пребывания бурильной колонны без движения.

 

3.1.2. Предупреждение аварий при спуске обсадных колонн 

     Спуск тяжелых обсадных колонн (более 100 т) необходимо производить на спайдер-элеваторах или с помощью верхнего спайдера ПКРО.

     Подачу  обсадных труб на буровую следует  производить осторожно при навинченных  предохранительных кольцах, которые нужно снимать при полной готовности труб к свинчиванию. На воротах вышки необходимо устанавливать удерживающее приспособление, предотвращающее удар труб о ротор при подаче в буровую.

     Каждую  подаваемую для спуска обсадную трубу  необходимо шаблонировать, закрепив за указанной операцией опытного помощника бурильщика.

     Все резьбовые соединения башмачной  части обсадной колонны (50 – 60 м) после  закрепления манными ключами  должны быть усилены прерывистым  сварным швом с обязательным применением спецколец или электрозаклепок.

     Сварочные работы должны производиться квалифицированными сварщиками. Не допускается принудительное охлаждение сварного шва (водой или  буровым раствором).

     Последнюю обсадную трубу колонны рекомендуется  спускать в скважину с минимальной скоростью и промывкой.

     Крепление резьбовых соединений всех обсадных колонн должно проводиться с использованием моментометров.

     

     Во  избежание поглощения, гидроразрыва пластов, нарушения устойчивости стенок скважины, смятия обсадной колонны  в плане работ указывать допустимую скорость спуска колонны. Скорость спуска подвески из бурильных труб не должна превышать скорости спуска обсадных труб.

     Для предотвращения прихвата обсадной колонны  в процессе ее заполнения, восстановления циркуляции и промежуточных промывок колонну необходимо держать на весу и расхаживать через каждые 5 минут.

     Если  в процессе спуска колонны появилась  необходимость ее расхаживать, то перед  расхаживанием необходимо долить колонну  до устья.