Крепление скважин

Основы крепления скважин

Процесс крепления скважин подразделяется на два основных этапа:

1. Спуск обсадных труб.
2. Цементация обсадных труб.

Обсадные трубы, находясь в скважине, испытывают сложные напряжения такие, как внутреннее давление рабочими агентами, наружное давление горными породами, изгиб под действием собственного веса, температурное удлинение, продольное растяжение. Поэтому обсадные трубы изготавливают цельнокатными или цельнонатянутыми. Соединяются обсадные трубы при помощи сварки или муфт. Перед спуском обсадных труб в скважину, измеряется ее внутренний диаметр каверномером.

Основным мероприятием по подготовке добычных скважин к эксплуатации является их цементация. Качественно проведенная цементация обеспечивает герметичность всей конструкции, что оказывает положительное влияние на степень извлечения полезного ископаемого. До начала процесса цементации затрубное пространство промывается глинистым раствором или водой, с целью выравнивания удельного веса раствора в трубах за ним. Цементирующий раствор закачивается в скважину при помощи цементировочного агрегата. После окончания цементации скважину отстаивают в течении 16 – 24 часов, чтобы раствор мог затвердеть. Изменить время схватывания раствора можно при помощи добавления специальных добавок. Ускорителем схватывания раствора являются хлористый кальций или хлористый натрий. Их объем при добавлении к цементирующему раствору должен составлять 2-3 % от общей массы сухого раствора. Замедлителями процесса затвердевания могут быть карбоксилметилцеллюлоза или сульфит-спиртовая барда, объем которых составляет примерно 1 % от массы сухого цемента. Для улучшение физико-механических свойств цементирующего раствора в него добавляют кварцевый песок тонкого помола в количестве 30 – 40 % от общей массы.

Испытания готовых к эксплуатации скважин также проводится в два этапа. Первый этап проводится до разбуривания цементного башмака. Он заключается в испытании скважины давлением в 2-3 раза больше, чем создаваемое рабочими агентами в процессе разработки. Второй этап проводится после разбуривания цементного башмака. Суть испытания также заключается в воздействии на скважину давлением, равным двойному давлению рабочего агента.

Факторы, влияющие на качество крепления скважин

На качество крепления скважин в пласте оказывают влияние факторы нескольких видов:

1. Природные. К таким факторам относятся степень неоднородности коллектора, положение продуктивных пластов, тектонические нарушения и т.п. Данная группа факторов малоизучена в связи со сложностью моделирования процессов и нехватки специального оборудования.
2. Техно-технологические. К таким факторам относятся конструкция обсадной колонны (величина зазора, диаметр), состав оснастки, состояние ствола скважины (кавернозность, кривизна, толщина и т.п.), свойства тампонажных растворов, параметры цементирования (объем жидкости, реологические показатели, объем буферной жидкости, скорость восходящего потока и т.п.), уровень оснащенности процесса цементирования. Например, высокий показатель кривизны и частые перегибы ствола скважины становятся причиной невозможности качественного вытеснения бурового раствора, что значительно сокращает степень извлечения полезного ископаемого.
3. Организационные. К таким факторам относятся уровень квалификации членов рабочей бригады, степень соответствия работ регламенту, степень надежности схемы цементирования.
4. Расположение продуктивного пласта в пространстве.
5. Температурный режим. Рост температуры с 20 до 75 градусов по Цельсию способствует увеличению степени прочности цементирующего раствора в течении всего периода затвердевания. Однако, увеличение температуры до 110 градусов по Цельсию становится причиной увеличения проницаемости раствора, а также снижения его прочности.

Для улучшения степени контакта цементирующего раствора принимается ряд мер, основными из которых являются: установка пакеров, применение лопастного долота для разбуривания цементного камня, использование расширяющих тампонажных материалов, проведение опрессовки колонн сразу после окончания процесса цементирования, снижение рабочего давления до атмосферного сразу после продавливания раствора, ограничение мощности залпа перфоратора до 10 отверстий на 1 метр, использование метода многоступенчатого цементирования.