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

  • 2 февраля Михаил Мишустин совершит рабочую поездку в Республику Калмыкия
  • Спортсмены «Самбо-70» из ЮЗАО отличились на Чемпионате и первенстве Москвы по киокусинкай
  • 85-летний юбилей Московского дворца пионеров отметили Жуковскими чтениями
  • Волонтеры социальной службы храма доставили продуктовые наборы бутовчанам
  • «Совещание о ситуации в банковской сфере» (информация с официального сайта Президента РФ от )
  • 5 февраля в в Петрикирхе состоится концерт «Орган vs BALALAIKA».
  • 6 и 7 февраля на Большой сцене Театра им. Ленсовета пройдут премьерные показы спектакля Василия Сенина «Мещане» по пьесе Максима Горького.
  • В 2019 году Володинский фестиваль «Пять вечеров» объявил о смене формата: пять спектаклей будут составлять афишу раз в два года, по нечетным годам, а четные станут годами просветительских, образовательных, лабораторных проектов. И в 2020 такой фестиваль прошел: с режиссерской лабораторией, «Первой читкой» и образовательным кейсом для школьников.
  • Минстроя России от N 3291-ИФ/09 «О рекомендуемой величине индексов изменения сметной стоимости строительства в IV квартале 2020 года, в том числе величине индексов изменения сметной стоимости строительно-монтажных работ, индексов изменения сметной стоимости пусконаладочных работ»
  • Минстроя России от N 3290-ИФ/09 «О рекомендуемой величине индексов изменения сметной стоимости строительства в I квартале 2021 года, в том числе величине индексов изменения сметной стоимости строительно-монтажных работ, индексов изменения сметной стоимости пусконаладочных работ»
  • Указ Президента РФ от N 60 «О дополнительных государственных гарантиях отдельным категориям граждан»
  • Приложение «Метро Москвы» получило премию AVA Digital Awards 2021
  • Еще четыре поликлиники открылись после реконструкции
  • В Москве выберут авторов лучших социальных проектов районного уровня
  • Постановление Правительства РФ от N 64 «О внесении изменений в Правила маркировки табачной продукции средствами идентификации»

Процесс сплошного цементирования скважин через башмак

Хвостовик опускают в скважину в конец башмака до упора. Буровой раствор вытесняется и одновременно заполняет собой хвостовик. После прекращения погружения конструкции и по достижении расчетной глубины проводят полный долив хвостовика. В конструкцию подается давление до 80 атмосфер, выравнивающее параметры бурового раствора. Из устья сбрасывается шар. Буровой раствор, подаваемый сверху, создает циркуляцию, и доставляет шар в седло посадочной муфты. Шар закупоривает проходной канал и тем самым поднимает давление во внутритрубном пространстве до 120 атмосфер. Срабатывает автоматическая система срезания штифтов гидравлической подвески. Поршневая система приходит в действие, поднимается и фиксирует весь хвостовик.

Перед переходом к следующему этапу необходимо убедиться в заякоривании подвески. Для этого проводят разгрузку колонны на расчетную величину. Далее продолжают увеличивать давление во внутритрубном пространстве до 170-180 атмосфер. Это приводит к автоматическому срезанию седла посадочной муфты. Давление в трубе падает, восстанавливается циркуляция. Раствор выносит шарик и седло к ловушке обратного клапана. Циркуляция останавливается. Проводится отворот посадочного инструмента, устанавливается цементировочная головка и подбивается цементировочная линия. После закачки расчетного объема цемента в трубу сбрасывается продавочная пробка. Ее продвигают по внутритрубному пространству буровым раствором, тем самым вытесняя цемент в затрубное пространство.

Продавочная пробка достигает прочистной, давление со временем повышается до 80 атмосфер, срабатывает система среза прочистной пробки. Пробки двигаются далее вместе под воздействием бурового раствора. Весь цемент вытесняется из внутритрубного пространства хвостовика. Пробки садятся в посадочную муфту и провоцируют резкий скачек давления. Это сигнал к остановке подачи бурового раствора и подаче обратной тяги цементного раствора для контроля обратного перетока. Посадочный инструмент поднимают до выхода манжетного блока. Срезается излишек цементного раствора. Скважину прочищают, полностью поднимают посадочный инструмент. Скважина готова.

Читайте также:  Что приготовить из бананов? Как приготовить варенье из бананов?

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.

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.

Монтаж

Для обладателей частных самодельных скважин направляться знать, что их абиссинские колодцы и скважины «на песок» не нуждаются в цементировании. Это разъясняется весьма просто: эти объекты не воображают угрозы заражения для запасов пресной воды, поскольку они не пересекают различные водоносные горизонты, а черпают грунтовую воду из песчаного водоносного слоя.

Однако, для таких объектов остается другая опасность: верховодка и осадочная вода может попадать вдоль обсадной колонны либо иглы в песчаный слой и загрязнять грунтовые воды, снижая характеристики источника.

Тут советуют пара способов защиты от данной опасности:

  1. Источник воды помещают под навес, а около него организуют водонепроницаемую подсыпку либо отмостку. Предпочтительна как раз подсыпка, поскольку бетонирование над скважиной ведет к тому, что благодаря оседания породы в затрубном пространстве под слоем бетона образуется пустота, и отмостка рушится. Кроме этого подсыпка не позволяет образовываться лужам около источника,
  1. В затрубное пространство насыпают небольшой гравий либо отсев, а верхние несколько метров засыпают плотным слоем глины, которая образует водоупорный замок. В следствии верховодка в колодец не попадает,
  1. Наконец, затрубное пространство заполняют бетоном либо цементным раствором. Для этого нужно установить сальник над скважинным фильтром либо подсыпать фильтрационную территорию и полтора-два метра над ней щебнем, а лишь после этого лопатой насыпать раствор в канал. При работе нужна вибрация трубы для плотной укладки бетона.
Читайте также:  Все о том, как сделать пруд на даче своими руками

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.

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.

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

Классификация и маркировка

Строительный материал можно классифицировать в зависимости от следующих критериев:

  1. Состав цементного вещества:
  • I — без добавок;
  • I-G — без добавок, с нормой требования соотношения воды и цементной смеси — 0,44;
  • I-H — без добавок, с нормой требования соотношения воды и цементной смеси — 0,38;
  • II — с минеральными добавками;
  • III — с добавлением специальных веществ, которые регулируют плотность цемента.
  1. В свою очередь, портландцемент тампонажный III-го типа делится по плотности:
  • Ут — утяжеленного типа;
  • Об — облегченного типа.
  1. Температура использования цементного теста:
  • в пределах 15°С — 50°С — низкие и нормальные температуры;
  • от 51°С до 100°С — умеренные;
  • от 101°С до 150°С — повышенные.
  1. Степень противостояния разрушающим действиям сульфат-ионов:
  • типы I, II, III — СС — сульфатоустойчивые и обычные (так как нормы по поводу сульфатоустойчивости не фиксируются);
  • типы I-G и I-H — СС-1 — с высокой степенью противостояния сульфатам и СС-2 — с умеренной степенью сульфатопротивостояния.

Маркировка материала включает:

  • Буквенное обозначение: ПЦТ — портландцемент тампонажный;
  • Тип — I (I-G, I-H), II, III;
  • Сульфатостойкость — СС, СС-1, СС-2;
  • Среднюю плотность для III-го — Об, Ут;
  • Максимальную температуру использования вещества — 50, 100, 150 °С;
  • Пластификацию, либо гидрофобизацию цемента — ПЛ либо ГФ;
  • Обозначение госстандарта.

Пример маркировки и ее расшифровка

Марка ПЦТ II-СС-50 ГОСТ 1581-96 означает, что эта смесь называется тампонажным портландцементом, в состав которого входят минеральные добавки. Это вещество с сульфатоустойчивыми параметрами, используется при температурах в диапазоне от низкой до нормальной.