Способы и технологии цементирования скважин: как приготовить и залить тампонажный раствор

Расчеты, необходимые при цементировании скважин

После того, как проведена полная идентификация пробуренной скважины, приступают к  соответствующим расчетам, в ходе которых получают следующие необходимые для цементирования данные:

№	Полезная информация
1	определяется оптимальный состав тампонажной смеси
2	вычисляется необходимое количество расходных материалов для приготовления раствора
3	проводится проверочный расчет, дающий необходимое количество буферной жидкости

Вычисления можно проводить как в ручном режиме, так и с помощью автоматических средств, с применением необходимого программного обеспечения.

Для успешного расчета нужны перечисленные ниже входящие данные:

• диаметр цементируемой скважины;
• необходимое значение  плотности  цементного раствора;
• высоту кольца уплотнения;
• объем стакана и так далее.

После проведения автоматизированного расчета программа выдает результат в виде  таблицы, в которую включены все необходимые данные. Если в такой таблице заменить некоторые исходные  значения, то перерасчет проводится автоматически и результат будет иным.

В настоящее время расчет ручным способом применяется редко, однако эта методика до сих пор имеет право на свое существование. Входящие данные при ручном расчете ничем не отличаются от автоматизированного.

На примере одноступенчатой тампонажной технологии рассмотрим последовательность вычислений. Она выглядит таким образом:

• начинают расчет с вычисления высоты столба буферной жидкости с учетом предварительно определенного коэффициента аномальности;
• затем проводят расчет высоты столба цементирующего раствора, находящегося за пределами  эксплуатационной колонны;
• определяется необходимый объема такого раствора;
• рассчитывается вес сухой цементной части;
• вычисляется необходимое количества воды или иной разбавляющей жидкости;
• вычисляется максимальное значение давления, которое будет на упорном  кольце.

На заключительном этапе  расчета определяется требуемая подача цемента соответствующими агрегатами, а также количество цементирующих приборов. Также в процессе расчета определяется количество цементосмесителей,  необходимых для обеспечения  требуемого объема цементирующего раствора.

В заключении подведем итоги.

Разумеется, качество решения это непростой инженерной задачи находится в прямой зависимости  от соблюдения правильной последовательности и всех правил проведения необходимых технологических операций, а также от  корректности проведенных  расчетов и квалификации персонала. Рабочие и инженеры, непосредственно проводящие цементирование, должны целиком и полностью соблюсти все требования, предъявляемые к проведению этих работ.

Кроме того, важную роль в этом процессе играет качество применяемых для приготовления цементной смеси  материалов, а также исправность и эффективность применяемого оборудования. Соблюдение всех перечисленных требований позволяет провести эти работы качественно, что дает возможность существенно продлить срок эксплуатации  глубинных конструкций скважины.

Список используемой литературы:

• Нефть и Нефтепродукты — Википедия
• Хаустов, А. П. Охрана окружающей среды при добыче нефти/ Хаустов, А. П., Редина, М. М. Издательство: «Дело», 2006. 552 с.
• Алекперов, В.Ю. Нефть России: прошлое, настоящее и будущее /Алекперов В.Ю. М.: Креативная экономика, 2011. – 432 с.
• Издательство: «Нефть и газ», 2006. 352 с. Сургутнефтегаз.
• Экономидес, М. Цвет нефти. Крупнейший мировой бизнес: история, деньги и политика/ Экономидес М., Олини Р. Издательство: «Олимп-Бизнес», 2004. 256 с.

Способы цементирования скважин

Способ цементирования выбирается в зависимости от условия залегания, литологического состава, проницаемости и степени насыщенности продуктивных пластов. Существует несколько способов цементирования скважин:

Одноступенчатое цементирование наиболее распространенное и заключается в следующем (рисунок 73). После того, как обсадная колонна спущена в скважину, на устье устанавливают цементировочную головку и приступают к промывке до полного выравнивания плотности бурового раствора (плотность бурового раствора на входе в скважину должна равняться плотности на выходе).

Перед началом цементирования все манифольдные линии от цементировочных агрегатов к цементировочной головке должны быть опрессованы на 1,5 кратное давление относительно рабочего в течение 3 минут.

Перед закачиванием в скважину цементного раствора желательно в колонну закачать буферную жидкость (водный раствор солей NaCl, CaCl₂ и др. или щелочь NaOН) для разжижения бурового раствора и уменьшения вязкости и статического напряжения сдвига.

Затем при помощи цементировочных агрегатов и цементосмесителей затворяют цементный раствор, который закачивают в обсадную колонну через цементировочную головку. Для того, чтобы расчетный объем цементного раствора выдавить в затрубное пространство, необходимо освободить цементировочную разделительную пробку, которая удерживается внутри цементировочной головки с помощью стопорного винта. Сверху цементировочной разделительной пробки в обсадную колонну закачивают продавочную жидкость.

Рисунок 73. Схема одноступенчатого цементирования

Последние 0,5-1 м 3 продавочной жидкости закачивается одним цементировочным агрегатом. В результате пробка «садится» на кольцо-стоп и в этот момент резко возрастает давление на цементировочной головке. Это служит окончанием процесса цементирования.

Двухступенчатое цементирование применяется в тех случаях, когда возникают трудности подъема цементного раствора на заданную высоту, либо высокая забойная температура, ограничивающая по времени проведение одноступенчатого цементирования, или требуется не сплошное цементирование.

Для этого в оснастку обсадной колонны включают разделительную цементировочную муфту, которую устанавливают на границе интервалов цементирования. Цементирование нижнего интервала происходит таким же образом как и одноступенчатое.

Перед тем, как закачать вторую порцию тампонажного раствора объемом, равным объему верхней части затрубного пространства, в скважину сбрасывают шар. Дойдя до цементировочной муфты, шар под действием давления сдвигает вниз подвижную втулку и открываются боковые отверстия, через которые в затрубное пространство выходит вторая порция тампонажного раствора.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Одноступенчатое тампонирование

Одноступенчатое цементирование скважин получило большое распространение при цементировании водяных скважин бытового назначения. При этом тампонажная смесь с избыточным давлением подается в затрубное пространство агрегатами, установленными на грузовое автомобильное шасси или стационарную платформу, расположенную на близком расстоянии. Тампонажная смесь движется вниз по колонне, достигает дна и затем заполняет все затрубное пространство.

Есть определенная технология цементирования скважин. Перед цементированием они промываются, и в ствол обсадной колонны проводится крепление нижней пробки в качестве ограничителя. Затем с помощью бетонного насоса производится подача смеси. Опускаясь по стволу, смесь давит на пробку, продвигая ее до «башмака» колонны. После этого в колонну ставят верхнюю пробку и начинают процесс уплотнения смеси при помощи вибропресса с одновременной подкачкой дополнительного количества смеси внутрь скважины.

В момент касания верхней пробки нижней считается, что процесс уплотнения раствора завершен и что весь поданный раствор наполнил пространство за обсадной колонной. По завершении процесса цементирования раствору дают до 48 часов для полного застывания. Одноступенчатый тампонаж применяется для скважин небольшой глубины, имеющих простую геометрию ствола. Главный недостаток данного метода состоит в том, что нельзя определить время достижения раствором «башмака» колоны.

Применяемые машины, механизмы и материалы

Все работы по бурению, промывке, герметизации скважин выполняются в полевых условиях. Возникает потребность иметь все механизмы, смонтированные на шасси автомобилей повышенной грузоподъемности и проходимости.Необходимые машины, механизмы и вспомогательная оснастка для выполнения работ по цементации:

• машина приготовления пластической герметизирующей смеси (цементосмесительная);
• агрегат закачки готовой смеси и продавливания в скважине;
• насос, подающий герметизирующую смесь в колонну;
• насос, подающий воду в смеситель приготовления смеси;
• головка промывки ствола скважины перед цементацией;
• пробки разделительные – только для двухступенчатой заливки;
• задвижки и вентили высокого давления;
• специальное распределительное устройство смеси;
• набор гибких рукавов, металлических шлангов;
• муфта ступенчатого цементирования;
• мерные баки для определения количества закачанной смеси.

Правильный подбор вяжущего материала (цемента) в составе герметизирующей смеси обеспечивает:

• образование после затвердения высокопрочного цементного камня с высокой способностью противостоять агрессивным химическим воздействиям, повышенной прочностью к механическим перегрузкам;
• хорошую адгезию после затвердения с породами стенок скважины и обсадной трубой;
• качественное заполнение щелей, скосов и пазух в породе стен скважин;
• высококачественное твердение и приобретение проектной твердости раствора за указанный период времени.

Кроме выше названных характеристик, герметизирующая смесь должна обеспечить:

• равномерное заполнение нагнетаемой смеси по длине и окружности скважины;
• защиту герметизируемой смеси от попадания промывочных остатков.

Такие характеристики смеси достигаются при применении тампонажных цементов, изготовляемых из портландцемента и доменных шлаков. Применение таких цементов позволит получить высококачественный герметизирующий раствор. Дозировка наполнителя и вяжущего средства определяется специальным расчетом, с учетом конкретного места строительства скважины.

Услуги по цементированию скважин

• Цементирование обсадных колонн и установка цементных мостов;
• Расчет гидравлических программ и моделирование цементирования;
• Подбор рецептур буферных жидкостей и тампонажных растворов;
• Приготовление тампонажных композиций;
• Ремонтно-изоляционные работы;
• Предоставление внутрискважинного и технологического оборудования;
• Оказание услуг специальной тампонажной техникой.

Парк тампонажной техники состоит из 5 флотов, 2 из которых последнего поколения. Каждый флот укомплектован 2-х насосными и 1-насосными агрегатами, цементовозами, мобильными и стационарными цементными складами, работающими по принципу пневматической транспортировки сыпучих материалов, позволяющими вести точную дозировку компонентов при приготовлении цементных смесей и доставку смесей на объекты производства работ.

Зачем цементировать скважину?

Цементирование скважины — процесс, который следует сразу после окончания буровых работ. Процедура цементирования заключается в том, что в затрубное или межтрубное (в случае если обсадная труба помещена в свою очередь в полиэтиленовую более широкую трубу) вводится цементный раствор, который со временем затвердевает, образуя монолитный ствол скважины.

Цементный раствор в этом случае называется «тампонажный», а сам процесс «тампонированием». Сложный инженерный процесс, именуемый технологией цементирования скважин, требует определённых знаний и специального оборудования.

В большинстве случаев источники воды можно тампонировать своими руками, что обходится гораздо дешевле, чем привлечение специалистов.

Цементирование скважин – комплекс мероприятий, направленный на укрепление затрубного пространства и обсадной колонны от разрушающего бокового давления горных пород и воздействия грунтовых вод

Правильно произведённое тампонирование скважин на воду способствует:

• обеспечению прочности конструкции скважины;
• защите скважины от грунтовых и верховых вод;
• укреплению обсадной трубы и защите её от коррозии;
• повышению срока эксплуатации водоисточника;
• устранению крупных пор, пустот, зазоров, через которые в водоносный горизонт могут попасть нежелательные частицы;
• вытеснению бурового раствора цементным, если первый использовался при бурении.

От того, насколько грамотно осуществлено цементирование, будет зависеть качество добываемой воды и эксплуатационные характеристики скважины. Также цементирование производится для ликвидируемых скважин, которые больше не будут больше эксплуатироваться.

Галерея изображений
Фото из
Цементирование проводится для кустовых водозаборных сооружений, предназначенных для обеспечения водой населенных пунктов. В частном хозяйстве водозаборные точки цементируют в редких случаях

Укрепление положения скважинного ствола путем цементирования проводится, если бурение выполнялось в несвязных рыхлых грунтах, не способных «держать» стенки обсадной колонны

Затрубное пространство цементируют, если есть вероятность проникания паводковых и сточных вод, стекающих вдоль ствола скважины в водоносный пласт

Заполнение ствола цементом, т.е. тампонирование скважины, выполняют если больше не будут эксплуатировать водозабор

Цементирование куста водозаборных скважин

Цементирование выработок в несвязных грунтах

Цементирование как защита от паводковых вод

Тампонирование старой скважины

Используемые растворы и особенности метода

Водозаборные сооружения строятся по проекту, в котором предусматриваются действия по ремонту и ликвидации скважин посредством тампонирования. Выбор компонентов раствора и типа вяжущего вещества осуществляется с учетом геолого-технических условий на месте расположения скважины. Выполняются расчеты потребности в материалах, планируются способы подачи к нужной точке ствола.

На выбор состава укрепляющей смеси влияют такие факторы:

• технические нарушения в конструкции;
• удаленность забоя выработки от земной поверхности;
• зазор между обсадной колонной и стенками ствола;
• форма и обстоятельства проходки: дефекты, возникающие во время бурения;
• физические свойства и характеристики пересекаемых горных пород.

Схема цементирования.

Особенность метода тампонирования состоит в том, что этот процесс необратимый и чреват потерей водоотдачи скважины. Растворы из смеси портландцемента с песком рекомендуются для выработки, расположенной в глинистых породах. В пористых слоях грунта в состав добавляют волокнистые наполнители: бумагу, асбест, целлюлозу — они способствуют снижению расхода тампонажной смеси. Для запечатывания пустот в песчано-цементный раствор добавляют гравий.

В качестве вяжущего вещества применяют также глину, расплав пластика, вспенивающие составы, а для дезинфекции — хлорную известь. Подача скрепляющей массы в скважину осуществляется насосом через заливочную трубу. Для ремонта и ликвидации водозаборов используют специальный портландцемент, он называется тампонажным.

Технология проведения тампонирования

Тампонаж начинается с подготовки проекта и получения результатов необходимых анализов. После сбора пакета документов можно закупать материалы и приступать к работе.

Тампонирование выполняется несколькими методиками:

1. Цементирование обратного типа. В глубине скважины устанавливается пробка для разделения зон. Раствор подаётся в колонну, где из-за давления выводится за её пределы.
2. Подача цементно-песчаной смеси для заполнения полостей между шахтой и сооружением. Раствор самостоятельно всё заполняет. Качество заливки в этом случае низкое, но такой метод является простым и доступным.
3. Для глубоководных скважин работы разбиваются на этапы. Заливка происходит в несколько слоёв.
4. Применение глиняных цилиндров. Их монтируют непосредственно в проходку. Перед использованием глину замачивают, чтобы получилась густая смесь. При помощи насоса высокой мощности создаётся большое давление, из-за чего глиняные цилиндры прессуются.

Важно моментом является то, что тампонаж нужно выполнять до нижнего уровня водоносного пласта. Такой процесс осуществляется для защиты потребляемой воды от загрязнений. Довольно часто всё можно сделать своими руками

А вот ликвидационное тампонирование лучше будет доверить специалистам, у которых есть достаточный опыт и необходимое оборудование

Довольно часто всё можно сделать своими руками. А вот ликвидационное тампонирование лучше будет доверить специалистам, у которых есть достаточный опыт и необходимое оборудование.

Ликвидация скважин разного назначения

Правила ликвидационного тампонажа скважин различного назначения предполагают использование разных методик. Например, если скважина оказалась сухой, то ее можно залить глинистым раствором или забросать глиной на всю глубину. Инженерно-геологические, гидрогеологические, картировочные и геолого-поисковые скважины, которые уже выполнили свое назначение, а также не дали положительных результатов, могут быть ликвидированы методом извлечения обсадных труб.

Если после завершения работ осуществить такие манипуляции нет возможности, то ствол скважины следует засыпать чистым песком, а вышележащую часть забросать глиной, залить глинистым или цементным раствором. Ликвидационный тампонаж скважин различного назначения в этом случае предполагает соблюдение требований органов санитарно-эпидемиологической службы.

Согласно им, тампонированию подлежат скважины и выработки, которые существуют довольно длительно. Они могут бездействовать, оказаться заилены или засорены. В этом случае промывка может осуществляться глинистым раствором или водой с помощью бурильного инструмента. Затем скважина заливается хлорированной водой, объем которой должен быть равен тройному объему ствола скважины.

Если водозабор находится в пределах водоносного слоя, то его следует засыпать чистым песком, объем которого должен быть равен объему ствола скважины в пределах водоносного слоя. Верхняя часть заливается глинистым раствором, забрасывается глиной и трамбуется, в качестве альтернативного решения может использоваться цементный раствор.

Способы заливки раствора в скважину

Основными способами цементирования скважин являются:

• сплошное или одноступенчатое;
• двухступенчатое;
• манжетное;
• обратное.

Все способы цементирования водозаборных скважин основаны на одном принципе — закачке в затрубное пространство тампонажного раствора. При этом выбор технологии цементирования зависит от конкретных условий: типа грунта, глубины скважины, материала обсадных труб, климатических и гидрогеологических условий местности. Выбранная технология тампонирования скважины на воду должна обеспечить:

• заполнение раствором всего створа скважины на всю глубину;
• полностью вытеснить промывочную жидкость (при её наличии);
• создание высокопрочного цементного камня, устойчивого к физическим, механическим и химическим воздействиям;
• высокий показатель адгезии с грунтовыми стенками скважины, обсадными трубами.

Для глубоких скважин применяют сегментарное цементирование, т.е. цементируется не весь створ скважины сразу, а только его отдельные сегменты. Этот процесс очень сложный и практика показывает, что выполнить его самостоятельно практически невозможно. Поэтому подробнее рассмотрим технологию одно- и двухступенчатого и манжетного цементирования.

Одноступенчатое или сплошное цементирование

Этот способ наиболее часто применяют для цементирования бытовых водоносных скважин. При его реализации цементирующий раствор закачивается в затрубное пространство. Раствор закачивается под давлением при помощи оборудования, которое установлено на платформу спецавтомобиля или стационарно недалеко от скважины. Цементирующий раствор под своей тяжестью движется к основанию-«башмаку» обсадной колонны, заполняя все затрубные полости.

Перед началом работ по цементированию проводится промывка скважины, а затем вводится нижняя пробка, которая будет выполнять роль ограничителя. Включается бетононасос и начинается закачка тампонирующего раствора, под воздействием которого пробка опускается, пока не достигнет «башмака» обсадной колонны.

После закачки раствора устанавливается верхняя пробка и начинается уплотнение цементной смеси, до тех пор, пока верхняя пробка не упрётся в нижнюю. Это будет означать, что раствор заполнил всё затрубное пространство. Уплотнение осуществляется вибропрессом при помощи подкачки раствора бетононасосом.

Зацементированная скважина оставляется в покое на 36-48 часов для полного затвердевания раствора. Данный способ подходит только для неглубоких ровных по конфигурации скважин. Недостатком этого метода является невозможность отследить момент, когда цементный раствор достиг нижней точки створа скважины.

Двухступенчатая система заливки

Этот метод цементирования был разработан для скважин нефтяной промышленности. По причине того, что он требует использования серьёзного промышленного оборудования (мощного бетононасоса), в обустройстве скважин он применяется не часто. Двухступенчатое цементирование используют в следующих случаях:

• цементный раствор схватывается настолько быстро, что нельзя закончить цементирование в один цикл;
• когда требуется выделить два участка в затрубном пространстве, которые разделены значительным расстоянием;
• при большой глубине скважины, когда провести работы в один цикл невозможно.

В остальных случаях применение двухступенчатого способа нецелесообразно по причине длительности процесса и экономическим показателям.

Принцип двухступенчатого цементирования основан на том, что закачка цемента в затрубное пространство осуществляется в два приёма. Первая порция тампонажного раствора загружается и продавливается. Опускается нижняя пробка, которая род действием раствора пробка опускается на дно. Вторая порция раствора закачивается через 12-36 часов, после окончательного затвердевания первой порции.

Применение манжетного способа

Этот метод цементирования используется, если необходимо укрепить только верхнюю часть скважины. При этом первоначальной задачей будет определение уровня, до которого будет производиться цементирование. Уровень отмечается по обсадной трубе установкой специального манжета. Нижняя часть створа при этом надёжно защищена манжетой от проникновения тампонирующего раствора.

Раствор закачивается точно так же, как и при одноступенчатом цементировании. Применяется манжетный способ в том случае, если верхняя часть скважины расположена на песчаных грунтах, а нижняя — на глинистых. Это встречается достаточно редко, поэтому данный способ не нашёл широкого применения.

Процесс цементирования скважин

Сам процесс цементирования скважин происходит в 5 последовательных этапов:

• в бетономешалках готовится тампонажная цементная смесь с необходимым водоцементным соотношением и количеством добавок
• готовый к заливке раствор подается в скважину
• запускается та или иная процедура его вытеснения в пространство между трубами и стенами шахты
• ожидается окончание периода полного застывания
• производится контроль качества (вышеописанными в предыдущих разделах методами)

Для удобства работы оборудование для цементирования скважин устанавливается на шасси одного из видов грузовиков (КАМАЗ, УРАЛ и пр.). Это удобно сразу по двум причинам – отсутствия необходимости каждый раз привлекать сторонние транспортные средства для перевозки комплексов конвейерного, смесительного, нагнетающего и прочего цементирующего оборудования, и возможности стационарно запитать данные системы от автомобильных двигателей.

В результате процесс подготовки раствора принимает следующий вид – все составляющие части дозируются и соединяются в бетономешалке, посредством добавления воды замешиваются до получения полностью однородной массы и закачиваются насосами в скважину (давление при этом достигает 30-35 МПа).

Манжетное цементирование

Манжетное цементирование применяют на месторождениях с низким пластовым давлением или сильно дренированных, подверженных гидроразрыву пластами. На обсадной колонне в нижней части устанавливают манжету ( корзину), в интервале крепления которой обсадную колонну перфорируют. Стоп-кольцо устанавливают выше отверстий перфорации. Цементирование проводят обычным технологическим приемом, однако цементный раствор выходит не из-под башмака колонны, а из отверстий в интервале установки корзины. Наличие манжеты не позволяет цементному раствору опускаться ниже места ее установки. Давление на пласт в нижней части скважины остается прежним. Зацементированным остается участок скважины выше манжеты.

Манжетное цементирование применяют на месторождениях с низким пластовым давлением или с сильно дренированными, подверженными гидроразрьгву и поглощению цементного раствора пластами.

Манжетное цементирование применяют, когда обсадная колонна опускается с готовым фильтром либо при открытом забое, когда пласт вскрывается бурением до спуска обсадной колонны.

Расчет манжетного цементирования производится так же, как одноступенчатого, только расчетной глубиной спуска колонны является участок от начала перфорированной колонны до устья скважины.

Для манжетного цементирования и заканчивания скважины с конструкцией открытого типа одинаково технологичны в использовании следующие пакеры: заколонный пакер с циркуляционным клапаном, приводимый в действие посадкой в него падающей пробки; пакер с цементирующей муфтой, приводимый в действие последовательным образованием избыточного давления в обсадной колонне после перекрытия ее башмака разделяющей пробкой или шаром; пакер, приводимый в действие избыточным давлением, с цементирующей муфтой, которая срабатывает от падающей пробки. На рис. 3.18 изображен уплотняющий элемент гидравлического пакера, конструкция которого предупреждает возможность миграции газа или жидкости по телу рукава.

Для манжетного цементирования и заканчивания скважины с конструкцией открытого забоя одинаково технологичны в использовании следующие типы пакеров: заколонный пакер с циркуляционным клапаном, приводимый в действие посадкой в него падающей пробки: пакер с цементировочной муфтой, приводимый в действие последовательно созданием избыточного давления в обсадной колонне после перекрытия ее башмака разделительной пробкой или шаром; пакер, приводимый в действие избыточным давлением, с цементировочной муфтой, приводимой в действие от падающей пробки.

Пакер для ступенчатого и манжетного цементирования был запатентован фирмой Халлибуртон в 1958 г. Этот гидравлический пакер, нашел применение в следующих осложненных условиях: если ниже места установки цементировочной муфты находится зона поглощения или пласты слабой прочности, для изоляции газоносных пластов высокого давления, для предотвращения перемещения цементного раствора второй ступени по стволу скважины.

Пакеры для манжетного цементирования типа ПДМ-114 ( 127, 140) ( рис. 11.17) предназначены для манжетного цементирования при креплении дополнительных стволов скважин хвостовиками ( потайными колоннами) диаметром 114, 3 мм, 127 и 139 7 мм с подвеской их в обсадных колоннах диаметром 168 3, 193 7 и 219 1 мм.

Муфта позволяет осуществлять манжетное цементирование скважины , исключая ухудшение коллекторских свойств продуктивного пласта от воздействия столба тампонажного раствора.

Муфта позволяет осуществляет манжетное цементирования скважин .

При установке заколонных пакеров ступенчатого и манжетного цементирования в открытой части ствола скважины, особенно непосредственно над изолирующим, поглощающим или проявляющим пластом, наиболее надежно использование пакеров с упругорасширяющимся уплотняющим элементом подвижного типа, т.е. гидравлическим. Такой пакер обеспечивает достаточно надежную изоляцию пласта при наличии в интервале его установки небольших каверн и неровностей ствола скважины. При установке в номинальном диаметре ствола скважины, составленного плотными и непроницаемыми породами, или в нижней части предыдущей обсадной колонны целесообразно использовать более простой и дешевый гидромеханический пакер с уплотняющим элементом осевого сжатия или радиального расклинивания.

Применением пакеров типа ПДМ для манжетного цементирования и создания конструкции открытого забоя скважины кроме повышения качества ее крепления достигается сокращение времени ее заканчивания, причем исключается загрязнение продуктивного пласта тампонажным раствором и, следовательно, увеличивается продуктивность скважины.

Источник

Как сделать тампонаж скважины

Выбор материалов для проведения тампонажа

Обращайте внимание на такие моменты:

• Раствор из песка и цемента годится только для скважин, выполненных в глинистых слоях. Основой должен быть цемент марки 400 или выше. Он позволяет приготовить жидкую смесь, которая легко перекачивается по шлангам. Для повышения прочности пробки можно добавить в нее щебень или гравий. Цемент не применяют в шахтах, выполненных в рыхлых почвах, т.к. расход будет очень большим.
• При тампонировании в пористых грунтах используют асбест, бумагу и волокнистые вещества.
• Для работы с рыхлыми грунтами в цемент добавляют различные наполнители и вспенивающие средства для повышения герметичности.
• При определенных условиях для этих целей используют глину, которую подготавливают особым образом.

Пошаговая инструкция при ликвидации скважин

Тампонаж выполняется следующим образом:

1. Закрепите на торце обсадной трубы фонтанную аппаратуру.
2. Соедините ее шлангом с нагнетающим насосом. Мощность устройства должна превышать давление водяного столба.
3. Приготовьте утяжеленный глиняный раствор.
4. Включите насос и закачайте смесь в скважину. Она перекроет поступление воды на поверхность.
5. Демонтируйте фонтанную аппаратуру.
6. Приготовьте цементную смесь.
7. Опустите в ствол колонную трубу и закачайте в него подготовленный раствор. Вместо цемента скважину можно тампонировать глиной, которую опускают желонкой.
8. Если фонтанная аппаратура отсутствует, вытекание воды можно прекратить с помощью грязевого насоса. Установите колонну труб в шахту на 1-1,5 м выше дна и через нее закачайте утяжеленный глиняный раствор.

Если давление воды в колодце небольшое и жидкость не выходит наружу, выполните следующие операции:

• Очистите скважину от мусора с помощью специальных приспособлений, например, желонки. Промойте шахту дезинфицирующим составом. Для этой цели понадобится хлорированная вода, объем которой равен тройному объему ствола.
• Насыпьте в скважину песок выше уровня фильтра.
• Приготовьте глину или цементный раствор для тампонажа с помощью бетономешалки. Для процедуры используйте вязкую глину с содержанием песка 5-6%.
• Изготовьте из нее шарики, которые на несколько миллиметров меньше диаметра скважины.
• Высушите заготовки.
• Бросайте шарики в ствол по одному с интервалом 2-3 секунды.
• Глину периодически трамбуйте специальным инструментом. Для получения хорошего результата создайте слой, который будет выше фильтра на 1,5-2 м.
• Заполните все пространство скважины до верху цементным раствором.

Процесс выполняется следующим образом:

1. Опустите снаряд с глиняным цилиндром на высоту 1,5 м от дна.
2. Выдавите поршнем грунт из желонки.
3. Поднимите инструмент на поверхность.
4. Утрамбуйте глину специальным приспособлением.
5. Повторите операцию, чтобы над фильтром образовался слой грунта заданной высоты.

При необходимости перейти на другой водоносный слой артезианскую скважину допускается тампонировать частично. Для этого опустите в ствол трубу меньшего диаметра и создайте цементную пробку высотой 7-10 м.

Укрепление стен скважины

Работа выполняется в такой последовательности:

• Подготовьте насос, который способен закачивать жидкие смеси под большим давлением на дно колодца.
• Установите в обсадную трубу специальный башмак, обеспечивающий подачу раствора в зазор между ней и грунтом. Он не пустит раствор внутрь скважины. Приспособление соедините с насосом с помощью специальных труб.
• Приготовьте раствор для тампонажа. Для этой цели используется гипсоглиноземистый расширяющийся цемент, который отличается от традиционного портландцемента способностью расширяться и заполнять все пустоты и трещины.
• Включите насос. Полужидкая смесь начнет поступать в затрубное пространство снизу, выдавливая на поверхность остатки грунта и заполняя все щели.
• После заполнения всего пространства демонтируйте башмак из ствола.

Технические характеристики

Тампонажный цемент характеризуется следующими техническими параметрами:

• Быстрым периодом загустения цементного раствора – не более 90 ед. консистенции;
• Расслоением затвердевшей массы либо водоотделением: для холодной — в пределах 3,5%, для горячей — около 4%;
• Малым объемом растекаемости раствора – максимум 0,4 см;
• Началом затвердевания – не более 120 минут (после затворения);
• Окончанием затвердевания – для холодного материала – не более 18 часов и для горячего — не более 8 часов (после затворения).

Помимо этого, нормируется также тонкость измельчения клинкера и лимит прочности на изломе макета из затвердевшей смеси.

Виды растворов для бурения

В практике применения обычно выделяют следующие виды тампонажных смесей:

• Буровой лигнитовый. Раствор на щелочной основе, который модифицируется лигнитами.
• Известково-битумный раствор. В качестве основы используются нефтепродукты – комбинация дисперсионной среды из нефти или дизельного топлива, а также битума и оксида кальция в качестве дисперсной фазы.
• Облегченная смесь для промывки. Представляет собой уменьшенный в массе тампонажный раствор с минимальными показателями плотности. Используется при разработке скважин с низким давлением пластов.
• Полимерный раствор. В основе состава находится вода, содержащая высокомолекулярные линейные полимеры. Обычно используется в процессах бурения крепких пород.