Friday, November 24, 2017

Днепропетровская обл., г. Кривой Рог ул. Орджоникидзе 1Г
тел/факс (056) 462-09-80 тел/многоканальный (067) 638-37-36

konsol Статьи Тампонирование скважин


Консультант

Александр
Telephone number of Александр +30676383736

Maps

Даты

24.11 - Сегодня праздников и памятных дат нет.

Тампонирование скважин

Тампонированием скважины называется комплекс работ по изоляции отдельных ее интервалов. Тампонирование осуществляется с целью предотвращения обвалов скважины и размывания пород в пространстве за обсадными трубами, разделения водоносных или других горизонтов для их исследования, перекрытия трещин, пустот, каверн, для ликвидации водопроявлений, поглощения промывочной жидкости при бурении.

При бурении на жидкие и газообразные полезные ископаемые, а также на минеральные соли необходимо изолировать пласт полезного ископаемого от вышележащих пластов. Изоляция отдельных горизонтов в скважине необходима для предотвращения проникновения грунтовых и пластовых вод в пласт полезного ископаемого. Схема тампонирования скважины.

Схема тампонированя скважинПри подходе к продуктивному пласту проходка скважины прекращается в водонепроницаемом выше расположенном пласте. Затем в скважину спускают колонну обсадных труб 1, а кольцевое пространство между низом колонны и стенами скважины заполняют водонепроницаемым материалом 2. Тампонированием затрубного пространства обсадная колонна предохраняется от сжатия давлением и корродирующего воздействия минерализованных подземных вод.

Применяют постоянное и временное тампонирование. Постоянное тампонирование проводят на длительное время. При постоянном тампонировании околоствольное пространство изолируется от ствола скважины. Временное тампонирование предназначается для изоляции отдельных горизонтов и проводится на срок испытания скважины.

В качестве тампонажных материалов используют глину, цемент, глиноцементные смеси с наполнителями, быстро схватывающиеся смеси (БСС), битумы и смолы.

Тампонирование глиной применяют при бурении неглубоких разведочных или гидрогеологических скважин. Если в месте намечаемого тампонирования залегает пласт глины мощностью 2—3 м, то тампонирование осуществляют задавливанием башмака обсадной колонны в глину, предварительно пробурив этот пласт на 0,5—0,6 м.

При отсутствии на забое глины или при недостаточной мощности ее пласта нижнюю часть скважины заполняют вязкой глиной, в башмак обсадной колонны вставляют конусную пробку, которой выдавливают глину в затрубное пространство. По окончании тампонирования пробки разбуривают.

Тампонирование с помощью цемента называется цементированием скважин. Цементирование используют при бурении скважины на воду, нефть, газ и в случаях, когда необходимо получить прочный и плотный тампон на весьма продолжительное время.

Для цементирования скважин используют тампонажный цемент на основе портландцемента.

После смешивания с водой тампонажный цемент должен давать подвижный раствор, перекачиваемый насосами, который с течением времени загустевает и затем превращается в водонепроницаемый цементный камень. Цементный раствор надо изготовлять как можно быстрее, чтобы предупредить его схватывание во время нагнетания в скважину. Готовят цементный раствор в бетономешалках или в специальных цементировочных агрегатах, смонтированных на автомобиле.

Наиболее широко применяемый способ цементирования при разведочном бурении — погружение башмака обсадной колонны в цементный раствор, залитый на забой скважины. Забойное цементирование проводят для изоляции нижней призабойной части колонны обсадных труб. Цементный раствор заливают в скважину через заливочные трубы на высоту 2—3 м.

После извлечения из скважины заливочных труб на забой спускают колонну обсадных труб. После затвердения цементного раствора разбуривают пробку в обсадных трубах и продолжают проходку скважины.

Схема цементирования скважин с двумя разделяющими пробкамиЕсли необходима большая высота подъема цемента в затрубном пространстве (на любое расстояние от забоя, вплоть до устья скважины), применяется цементирование под давлением с разделяющими пробками. При этом используют две разделяющие пробки и цементировочную головку. Разделяющие пробки снабжены уплотняющими резиновыми манжетами. Верхняя пробка сплошная, а в нижней выполнен осевой канал, перекрытый стеклянным диском или резиновой перепонкой.

Перед спуском обсадных труб скважины проверяется па цилиндричность долотом или зубчатой коронкой. Одновременно промывают скважину глинистым раствором или водой в зависимости от устойчивости пород. Заранее проверенные обсадные трубы свинчивают и спускают в скважину. Последние 10—12 м колонну труб спускают в скважину с промывкой. Промывают скважину через цементировочную головку, установленную на верхней части колонны. Подвесив колонну обсадных труб над забоем на расстоянии 1—2 м, снимают цементировочную головку, опускают нижнюю пробку 2, снова надевают головку и закачивают в трубы нужное количество цементного раствора 1.

Цементный раствор вместе с верхней пробкой 5, которую заранее устанавливают в цементировочной головке, продавливается вниз глинистым раствором, закачиваемым насосом выше верхней пробки. Нижняя пробка, дойдя до упорного кольца в трубах, останавливается. Верхняя пробка под напором глинистого раствора продолжает опускаться.

Вследствие высокого давления в колонне труб резиновая перепонка нижней пробки разрушается, и цементный раствор вытесняется в затрубное пространство. Когда верхняя пробка остановится на нижней, выход глинистого раствора будет перекрыт и давление резко повысится. Это служит сигналом для окончания нагнетания глинистого раствора. Насос останавливают, колонну обсадных труб опускают па забой, вентиль цементировочной головки закрывают, чтобы не было обратного движения жидкости из скважины. В таком виде колонна остается герметически закрытой до затвердевания цемента.

По истечении времени, необходимого для твердения цементного раствора, проверяют герметичность колонны и затрубного пространства. Герметичность колонны и затрубного пространства можно проверять двумя способами: опрессовкой или понижением уровня жидкости в скважине. Первый способ применяют, когда тампонажная колонна наполнена жидкостью. В тампонажную колонну нагнетают дополнительно жидкость через цементировочную головку и поднимают давление до 4—5 МПа. Если в течение 30 мин давление снизится не более чем на 0,5 МПа, то герметичность считается удовлетворительной.

При втором способе испытания на герметичность промывочную жидкость вычерпывают из труб с помощью желонки до забоя скважины или значительно ниже уровня грунтовых вод. Затем закрывают скважину сверху и оставляют ее в покое на 1 сутки. Если в течение 1 суток уровень жидкости повысится не более чем на 1 м, то герметичность колонны признается удовлетворительной.

После установления герметичности колонны разбуривают цементную пробку у башмака, углубляют скважину на 1—2 м и проверяют герметичность у башмака колонны.

Временное тампонирование скважин производится на непродолжительный период проведения раздельного исследования водоносных (нефте- и газоносных) горизонтов.

Для разобщения отдельных участков скважины, подвергаемых исследованиям (откачки, нагнетания), используют специальные тампоны, называемые пакерами. По принципу действия различают пакеры простого и двойного действия. Пакеры простого действия разделяют скважину на два изолированных друг от друга участка, а двойного действия — на три.

Принцип действия пакера основан на том, что при расширении резиновой манжеты или подушки надежно уплотняется зазор между стенками скважины и колонной труб, на которой опускается тампон. Резиновая манжета (подушка) в скважине может уплотняться механически, с помощью воды или сжатого воздуха.

Гидравлический пакерГидравлический пакер с двумя резиновыми камерами 3 (двойного действия) спускают в скважину на колонне труб 1. Вода, подаваемая под давлением через трубки 2 в камеры 3, прижимает их к стенкам скважины. Таким образом скважина разделяется на три участка. Через фильтровую трубу 4 после установки пакера производят опытные откачки или наливы.

Тампонирование без обсадных труб. Для борьбы с поглощением промывочной жидкости без уменьшения диаметра скважины применяют БСС различного состава. Дозировка смеси, содержащей портландцемент, глинистый раствор, жидкое стекло, каустическую соду и воду, зависит от качества цемента и глины. Изменением количества жидкого стекла и каустической соды регулируют свойства смеси и сроки ее схватывания. Через 20—35 мин после приготовления БСС теряет подвижность, а через 1— 1,5 ч заканчивается ее схватывание. Используют также тампонажные смеси на основе синтетических смол путем смешивания их с наполнителем и последующим введением в смесь отвердителя.

Тампонажные смеси должны быть доставлены к месту по­глощения промывочной жидкости до потери подвижности. Смесь, доставляют одним из следующих способов: 1) заливкой через устье неглубокой скважины; 2) закачиванием через бурильную колонну; 3) в колонковом наборе, закрытом снизу глиняной пробкой, с последующим выдавливанием промывочной жидкостью; 4) с использованием специальных тампонажных устройств.

Доставленную в зону поглощения тампонажную смесь после выдержки в течение времени, необходимого для ее затвердевания, разбуривают.

Эффективный способ борьбы с поглощением промывочной жидкости и обвалами породы со стенок скважины — сухое тампонирование. Этот способ успешно применяют при бурении скважин диаметрами от 46 до 151 мм на глубину до 1500— 1600 м. Сущность сухого тампонирования заключается в следующем.

Схема производства сухого тампонированияПосле пересечения зоны осложнения в нее доставляется сухая активированная БСС, упакованная в водонепроницаемые пакеты. Заполнив скважину БСС на 2—3 м выше кровли зоны осложнения, спускают тампонирующее устройство, представляющее собой специальный снаряд с шарошечным долотом.

Вращая снаряд, долотом разбуривают пакеты. Перемешан­ная масса БСС, твердеющая при контакте с водой, залавливается в поры и трещины пород, причем формируется цилиндрическая водонепроницаемая облицовка стенок скважины. Работа ведется с промывкой. При этом циркуляция промывочной жидкости в скважине восстанавливается с начала проработки БСС. По характеру циркуляции жидкости по мере продвижения снаряда судят о надежности закупорки трещин в породах.

В зависимости от конкретных условий подбирают комплексы БСС с использованием активных, структурообразующих и армирующих наполнителей, а также химических добавок, улучшающих и регулирующих свойства смеси и образовавшегося при схватывании камня.

Пробурив скважину, проводят контрольный замер ее глубины, измерение зенитных углов и азимутов через установочные интервалы (обычно 20 м) и геофизические исследования (каротаж).

Геологоразведочная скважина, пробуренная до проектной глубины, после проведения в ней намеченного комплекса исследований должна быть ликвидирована. После извлечения обсадных труб проводят ликвидационное тампонирование скважины, которое служит для исключения возможности сообщения между собой отдельных горизонтов месторождения через старые стволы скважин. От качества ликвидационного тампонирования при последующей эксплуатации месторождения зависит приток в выработку воды или газа, безопасность работ, а при гидрогеологическом бурении — сохранность водоносных горизонтов.

Ликвидационное тампонирование заключается в заполнении всего ствола скважины или части его тампонажным материалом. В качестве тампонажного материала используют густой глинистый раствор, вязкую глину, смесь тампонажного цемента с суглинками, песком или золой.

Скважины, вскрывшие пласты полезного ископаемого, но не пересекающие водоносные и поглощающие горизонты, подвергаются упрощенному тампонированию. При упрощенном способе в интервалах залегания полезного ископаемого ствол заполняют тампонирующим раствором, а остальную его часть — густым глинистым раствором.

Скважины, пересекающие горные выработки или пробуренные в условиях интенсивного поглощения промывочной жидкости или сильного водопроявления, тампонируют специальным способом. Он заключается в установке пробок (цементных или деревянных) в почве и кровле горных выработок, поглощающих (водоизливающих) горизонтов, а также в заполнении пространства между пробками тампонирующим раствором или бетоном.

Яндекс цитирования