Общие сведения о тампонировании скважин

ЛЕКЦИЯ 1. Общие сведения о тампонировании скважин Тампонажная смесь (ТС) или тампонажный раствор (ТР)- система, состоящая из: -жидкости затворения, которая обеспечивает необходимые свойства и доставку тампонажной смеси в интервал тампонирования; -вяжущего вещества, которое обеспечивает образование тампонажного камня или способствуетпотереподвижноститампонажной смеси и обеспечивает закупоривание пор, трещин. Тампонирование - технологический процесс, связанный с обоснованием и выбором компонентов для ТС, их состава, приготовлением и доставкой в труднодоступные, с высокой проницаемостью интервалы скважин. Виды тампонирования: 1) Технологическое тампонирование, которое осуществляется для обеспечения нормального процесса бурения скважины, цементирования (тампонирования) обсадных колонн и выполнения специальных работ. 2) Ликвидационное тампонирование (рис.1) осуществляется путем доставки в скважину, выполнившей геологическое задание с целью воссоздания прежних (до бурения) условий в недрах, а так же для устранения загрязнения поверхностными, паводковыми, сточными водами водоносных горизонтов, устранения смешивания вод различных горизонтов,предупреждения затопления горных выработок при дальнейшем ведении горных работ. Рис.1. Схема ликвидационного тампонирования 1) Цементирование обсадных колонн: Если скважина неглубокая башмачное тампонирование. Обсадная колонна вдавливается в предварительно набросанную на забой глину на 5 метров, а деревянная пробка в её башмаке способствует выдавливанию и заполнению затрубного пространства. Если скважина глубокая, то применяется специальная обвязка устья скважины и оснастка обсадной колонны (рис.2). Рис.2. Технологическая схема цементирования обсадной колонны ЦА – цементировочный агрегат; БМ-блок манифольда (устройство, позволяющее соединить все потоки от цементировочных агрегатов); ЦСМ-цементосмесительная машина. В ней готовится ТС; СКЦ-станция контроля цементирования, позволяет проводить непрерывный мониторинг параметров процесса цементирования. УЦГ-устьевая цементировочная головка : предназначена для герметизации обсадной колонны при ее цементировании,размещения продавочных пробок (НПП и ВГП) и обеспечения подачи технологических жидкостей при выполнении технологического процесса цементирования ; НПП –нижняя проходная пробка:предназначена для предотвращения смешивания и образования труднопрокачиваемой смеси цементного раствора и буферной жидкости (а при ее отсутствии бурового раствора),обеспечения продавливания цементного раствора в затрубное пространство обсадной колонны ,очистки внутренней поверхности цементируемой обсадной колонны от остатков материалов при выполнении подготовительных работ: ВГП- верхняя глухая пробка : предназначена для исключения смешивания цементного раствора и продавочной жидкости и образования труднопрокачиваепмой смеси при цементировании ,очистки внутренней поверхности цементируемой обсадной колонны и контроля момента доставки цементного раствора в затрубное пространство по резкому возрастанию давления при дохождении ее до стоп-кольца. Технологические жидкости ,используемые при цементировании: -цементный тампонажный раствор-выбирается состав и свойства в зависимости от свойств горных пород горных пород и флюида продуктивного коллектора; -буферная жидкость предназначена для повышения качества цементирования за счет более полного замещения бурового раствора в затрубном пространстве ,удаления из каверн и уширений скважины бурового раствора глинистой корки со стенок скважины и исключения образования труднопрокачиваемой смеси бурового и цементного растворов-это водный раствор поверхностно –активных веществ с добавлением полимеров; -продавочная жидкость –чаще всего используют буровой раствор: для обеспечения закачивания цементного раствора в затрубное пространство; -опрессовочная жидкость : предназначена для оценки качества цементирования за счет опрессовки (нагнетания жидкости в колонну ) после окончания работ по цементированию обсадной колонны-это водный раствор поверхностно –активных веществ. Колонная головка-предназначена подвешивания обсадной колонны на устье скважины и герметизации затрубного пространства , а так же обеспечения поступления бурового раствора из-за затрубного пространства при его замещении буферной жидкостью и цементным раствором при цеменировании. 2) Закрепление обваливающихся раздробленных интервалов горных пород (рис.2): Рис.3. Схема тампонирования интервала неустойчивых пород БСС - быстросхватывающаяся смесь; Rк-радиус контура растекания ТС; Сначала ТС задавливается в трещины интервала тампонирования, потом происходит разбуривание скважины в интервале тампонтрования и дальнейшее бурение. 3) Перекрытие водоносных горизонтов и их разделение с целью исключения смешивания вод различного химического состава (рис.4): Рис.4. Схема тампонирования двух водоносных горизонтов 4)Специальные работы различного назначения: -создание искусственного забоя для забуривания дополнительных стволов с целью пересечения ими геологических объектов (рис.5) Рис.5. Схема забуривания дополнительного ствола -сооружение грунтонабивных свай, создаются для исключения притока пластовых вод в инженерные сооружения. Процесс осуществляется при движении снаряда снизу вверх (рис.6): Рис.6. Схема технологического процесса создания грунтонабивных свай -создание буронабивных свай (рис.7). Сваи создаются с целью дальнейшего получения фундамента для сооружений различного назначения. Рис.7. Схема процесса создания буронабивных свой Тампонажные смеси (растворы) – комбинация специальных материалов, используемых для тампонирования, т.е. для заполнения скважины целиком или отдельных её интервалов в результате выполнения процесса тампонирования. Тампонирование – комплекс технологически процессов, в результате выполнения которых осуществляется доставка тампонажного раствора в недоступные с высокой проницаемостью участки скважин (каналы, пустоты, каверны, трещины) с целью их заполнения и создания преграды на пути движения жидких, газообразных компонентов или их смеси (флюидов). Тампонирование Технологическое Ликвидационное - для обеспечения нормальных без осложнений процессов, связанных с бурением скважины – лучше с улучшением и строительством скважины: - и для целей консервации скважин (тампонирование при консервации) и при консервации скважин 1. цементирование обсадных колонн; 2. тампонирование при специальных работах (создание искусственных забоев и мостов); 3. тампонирование при заканчивании скважин 1. Тампонирование (цементирование) при креплении скважины эксплуатационной колонной в процессе заканчивания – в пределах продуктивного коллектора. Должно проводиться без снижения эксплуатационных качеств скважины (ЭКС). Причины снижения ЭКС: • повреждение продуктивного пласта (фильтрация в пласт, гидроразрыв пород при вытеснении цементного раствора за колонну), поэтому нормируют величину плотности цементного раствора: • плохое сцепление цементного камня с горной породой и обсадной колонной из-за: • толстой глинистой корки – некачественный буровой раствор; • неравномерное заполнение заколонного пространства; • низкая пластичность цементного камня, что приводит к нарушению герметичности заколонного пространства при вторичном вскрытии коллектора • .Соотношение величин радиуса перфорации ,радиуса проникновения фильтрата бурового раствора и радиуса проникновения фильтрата цементного раствора : Необходимо обеспечивать свойства затвердевшего цементного камня и в наименьшей степени изменять свойства коллектора за счет: • низкой водоотдачи тампонажного раствора; • повышенных деформационных свойств(упругость, эластичность) затвердевшего цементного камня –необходимы упругие элементы – ввод соответствующих добавок (для тампонирования в пределах продуктивного коллектора), таких как: • армирующие добавки: минеральные, искусственные, органические; • полимерные вещества. 2. Специальные работы при технологическом тампонировании. - установка мостов для забуривания дополнительных стволов – для подсечения рудных залежей или вывода на горизонтальные окончания скважины по углеводородному пласту. - установка искусственных забоев (в пластичных глинистых породах или далеко ушёл забой от исследуемого горизонта). - тампонирование при наличии водоносного горизонта. 3. При ликвидации самоизливающихся скважин: - уровень излива до 1,5 м – навинчивают на устьевую колонну патрубок до 1,5 м; - уровень более 1,5 м – с помощью пакера нагнетают утяжеленный раствор – при ликвидационном тампонировании. Если скважины ликвидируются без обсадной колонны: • ликвидация ведется с установкой мостов в интервалах: - высоконапорных вод (); - слабопродуктивных интервалов, не имеющих промышленного значения залежей углеводородов. Ликвидационное тампонирование – это одна из мер по охране недр. При ликвидационном тампонировании в пределах водонапорного или слабопродуктивного углеводородного коллектора. Ликвидация скважин Все ликвидируемые скважины в зависимости от причин ликвидации подразделяются на 4 категории: I. – выполнившие свое назначение; II. – ликвидируемые по геологическим причинам; III. – ликвидируемые по техническим причинам; IV. – ликвидируемые по технологическим, экономическим и другим причинам. Наиболее частыми причинами ликвидации поисковых и разведочных скважин могут быть: - по категории II: • скважины, доведенные до проектной глубины, но оказавшиеся в неблагоприятных геологических условиях, т.е. 1) отсутствие коллектора или 2) попали в законтурную область нефтяных и газовых скважин; 3) работы по интенсификации притоков не дали результатов; • скважины законченные строительством на подземных хранилищах газа, нефти и месторождениях теплоэнергетики. • устанавливается цементный мост высотой 50 м; • в башмаке последующей технической (промежуточной) колонны устанавливается цементный мост с перекрытием башмака колонны не менее чем на 50 м.---верхнюю часть 50 м можно обрезать и поднять трубы из незацементированной части колонны если нет водоносных пластов интервалов нефтегазопроявлений –около 20 м в колонне надо зацементировать оо • извлечение верхней части промежуточной колонны с незацементированным затрубным пространством допускается если: -отсутствуют в разрезе напорные воды с углеводородпроявлениями. Оборудование устьев и стволов при ликвидации скважин, обсаженных эксплуатационной колонной: -если цементный раствор за эксплуатационной колонной выше башмака предыдущей (промежуточной или кондуктора), то устанавливаются цементные мосты – против всех интервалов перфорации, интервалов негерметичности на 20 м выше и ниже (выше последующего интервала перфорации устанавливается цементный мост высотой 50 м); • в интервалах установки муфт ступенчатого цементирования; • в местах стыковки при секционном спуске эксплуатационной и промежуточных колонн; • в интервале башмака кондуктора (промежуточной колонны); • если по решению пользователя недр производится отворот незацементированной части колонны, то устанавливают мост высотой не менее 50 м на «голове» оставшейся части колонны; • оставшаяся часть скважины заливается нейтральной незамерзащей жидкостью.