Цементування свердловин: як проходять тампонажні роботи

Заключний етап буріння, це тампонажні роботи. Процес полягає в тому, що в затрубний простір обсадної колони вводиться цементний (тампонажний) склад, після чого протягом кількох діб відбувається його затвердіння. В результаті розчин перетворюється в камінь – монолітну «сорочку», в якій міститься обсадная колона свердловини. Технологія цементування свердловин складна, вимагає спеціальних знань і досвіду, а в роботі використовується спеціальне обладнання для цементування свердловин. Робота проводиться кількома методами, в залежності від призначення споруди, типу грунтів і глибини залягання водяних жив.

Навіщо проводити цементування

Тампонування свердловин дозволяє витіснити буровий розчин цементним, забезпечити міцність конструкції і довести її до робочого стану.

Цементування свердловин переслідує три основні цілі:

  1. Зміцнення обсадної труби;
  2. Запобігання корозії труби під дією ґрунтових вод;
  3. Попередження змішування води різних рівнів.

Коли заповнення труб розчином проводиться з метою ліквідації свердловини, а не запуску її в дію, проводиться її цементація – процес, який має відмінності з цементуванням. Хоча це два типи робіт з відмінностями в технологічному процесі, обладнання для цементації і цементування може використовувати ту саму.

Підготовка до цементування

Ще на етапі проектування, до початку бурових робіт, проводяться всі технічні розрахунки, завдяки яким можна заготовити в необхідній кількості всі матеріали для цементування.

Розрахунок труб для обсадних колон

Розрахунок обсадних колон необхідний, щоб правильно вибрати труби: діаметр, міцність матеріалу і товщину стінок. Залежно від технологічних умов експлуатації конструкції (геологічна структура, тиск з боку грунту і можливість його зміщення) використовуються пластикові або металеві труби.

При розрахунку обсадної колони використовуються максимальні значення внутрішнього і зовнішнього тисків. Запас міцності дозволить використовувати конструкцію з гранично можливими навантаженнями в конкретних умовах.

Склад для цементування

Розрахувати заповнення труби цементним розчином можна за формулою, з використанням конкретних даних: глибина свердловини, діаметр труби, ширина затрубного простору. Також в розрахунках враховується коефіцієнт (K1), що позначає витрата цементного розчину на заповнення тріщин, каверн і похибки в діаметрі обсадної колони.

Формула для розрахунку кількості цементного розчину виглядає так: Vц = (? / 4) * [К1 * (D2 – d12) * НЦ d22 * h], м3.

З огляду на складності проведення обчислень, ведення робіт по тампонування, а також необхідність використовувати професійне обладнання, технологічно грамотний тампонаж свердловини може забезпечити тільки центр цементування свердловин.

Рекомендації по вибору тампонажних сумішей

Склад розчину підбирається з урахуванням структурної будови грунтових шарів. Щоб тампонажного суміш більш щільно контактувала з трубою, в її склад повинні входити компоненти, що збільшують розчин в обсязі.

Якщо попереднє дослідження грунту показало, що деякі геологічні шари мають пористу структуру, використання звичайного цементного розчину не рекомендується. Причина – він стане проникати в дрібні порожнечі в товщі грунту, а це перевитрата тампонажного матеріалу. Щоб уникнути цього, цементування обсадних колон на таких ґрунтах проводиться з додаванням волокнистих компонентів, наприклад, азбест, очерет і подібні до них матеріали.

Складові технологічного процесу

Цементаж свердловин проводяться в певній послідовності, не залежно від обраного методу тампонування, і виконується в п’ять етапів.

  • Приготування цементуючого складу;
  • Заповнення труби розчином;
  • Продавлювання тампонажного складу в затрубний простір;
  • Затвердіння цементної суміші;
  • Перевірка якості цементації.

Тампонування проводиться за заздалегідь складеною програмою, в якій враховуються особливості гірничо-геологічних умов, глибина свердловини або окремої її частини, яка піддається цементування, стан стовбура і інші особливості конструкції.

Якщо в даній місцевості раніше вже проводилося цементування свердловин, розрахунки і процес тампонування можуть спиратися на вже наявний досвід, але з корекцією на нові технічні дані.

Способи закачування тампонажного розчину в затрубний простір

Введення тампонажного матеріалу в затрубний простір здійснюється за двома схемами: зворотний і прямий методи. Цементація затрубного простору зворотним способом проводиться шляхом заливки суміші безпосередньо між трубою і грунтом. У міру заповнення простору тампонажним складом, буровий розчин витісняється через нижній кінець труби.

Основні способи прямого способу тампонування:

  1. Одноступінчаста цементування проводиться за один підхід. Готується повний обсяг цементуючого складу, вводиться в трубу і накривається пробкою. Після цього в свердловину під тиском запускається промивна рідина, пробка повільно опускається, і видавлює цемент за межі труби;
  2. Двухціклевое, або двоступенева цементування свердловин проводиться, якщо з технічних причин (велика глибина) приготування повного обсягу розчину неможливо. При цьому способі процес здійснюється в два заходи: цементуючий розчином заповнюється спочатку нижня частина затрубного простору, а потім верхня. Другий етап робіт може проводитися із значним часовим інтервалом після остаточного схоплювання першої порції розчину, або відразу ж, без перерви в часі;
  3. Метод манжетного цементування застосовують в тому випадку, якщо нижній фрагмент труби потрібно ізолювати, а цементування піддається тільки верхню ділянку свердловини. Між обсадної колоною і грунтом монтується кільце-манжетка, а в простір над ним через отвори в трубі нагнітаються тампонажні матеріали.

Устаткування для цементування

Технологічний процес неможливо провести без спеціалізованого обладнання. Це громіздкі механізми, які є в розпорядженні центру цементування свердловин.

Обладнання для тампонажних робіт:

  • Змішувальні машини для замішування розчину;
  • Цементувальні механізми для продавлювання розчину в стовбур;
  • Цементувальних голівці для промивання стовбура;
  • Заливальні пробки.

Крім цього, використовуються інші інструменти і пристосування, які виконують підсобну, але не менш важливу роль в цементуванні. До них відносяться шланги, манометр і крани високого тиску, вібратори і інше. Устаткування транспортується на платформах вантажного автотранспорту, а для його запуску і роботи з ним використовується двигун машини.

Тампонаж горизонтальних свердловин

Набагато рідше проводиться тампонування горизонтальних свердловин. Вони мають більш складний пристрій, тому що включають в себе елементи вертикальних і похилих конструкцій. В економічному плані пристрій горизонтальних свердловин обходяться в 3-4 рази дорожче, ніж вертикальні, тому технологія тампонажу горизонтальних труб повинна забезпечити максимальну надійність цементних «сорочок» обсадних колон і тривалість експлуатації вироблення. Щоб вона була рентабельною, потрібно, щоб прибуток від видобутку перевищував вкладені в її створення кошти.

Ссылка на основную публикацию