На завершальному етапі підготовки вуглеводневої області використовується технологія цементування нафтових і газових свердловин. Прообраз методики виник понад 110 років тому на бакинських промислах. Спосіб базується на повному витісненні рідини з бурової шляхом використання цементної суміші. Дана технологія відноситься до розряду тампонажних в силу того, що в результаті проведення робіт утворюється так звана «пробка».
Що являє собою процес цементування бурової?
Цементування нафтових і газових свердловин - це фінішний етап підготовки бурової до експлуатації. Комплекс робіт спрямований на забезпечення максимального терміну служби споруди. Це продиктовано наступними причинами:
- Необхідність ізолювати кожну нафтогазоносну область. Це робиться для того, щоб виключити можливість змішування сировини та води з різних пластів.
- Вимоги, які регламентують захист металевої трубної поверхні. Ці роботи слід виконати, щоб забезпечити високу стійкість від корозії, яка виникає в результаті впливу грунтової вологи на метал.
- Важливість підвищення міцності всієї споруди. Цементування дозволяє знизити вплив руху грунтів на свердловину.
Для створення якісного цементного розчину використовуються різні добавки. Однією з найбільш популярних вважається кварцовий пісок. Матеріал дозволяє знизити усадку до мінімуму і суттєво збільшити міцність тампона. Волокниста целюлоза застосовується для виключення можливих витоків рідкого розчину в пористий грунт.
В якості одного з компонентів суміші можуть використовуватися пуцолани. Вони являють собою своєрідну крихту з мінералів, що має вулканічну природу. Відрізняються водостійкість і відсутністю реакції при впливі агресивних хімічних середовищ. Полімерні добавки використовуються для ущільнення прилеглих шарів грунту.
В кінці проводиться контроль виконаного тампонажу. Важливу роль відіграє якість робіт, що проводяться на газовій і нафтовій свердловині. Воно оцінюється наступними способами:
- термічний - визначає висоту необхідного підняття цементу;
- акустичний - дозволяє виявити наявність внутрішніх порожнин;
- радіологічний - застосування спеціального рентгенівського випромінювання.
Кожна з наведених технологій дозволяє провести контроль якості отриманої пробки. Процес проводиться багатоступінчасто, що гарантує високу точність перевірок.
Технологія цементування свердловини
Сучасні методики цементування дещо відрізняються від технологій, що застосовуються в минулому столітті. Основні відмінності полягають в автоматизації процесу, використанні комп'ютерної техніки при розрахунку необхідної кількості розчину. При цьому враховуються всілякі геологічні особливості нафтогазоносної області, клімат, погодні умови в конкретний період, технічні параметри та інше.
Цементування нафтових і газових свердловин може проводитися одним із таких способів:
- одноступенева технологія (суцільна заливка) - передбачає подачу розчину для промивання під високим тиском на пробку в обсадочной колоні;
- двоступенева технологія - те саме, що і одноступенчатое цементування, але з послідовним проведенням процесу для нижньої і верхньої частини (області розділені спеціальним кільцем);
- методика манжета - передбачає застосування кільця-манжета для цементування нафтових і газових свердловин виключно у верхній області;
- зворотна технологія - єдина методика, під час якої цементна суміш заливається не в саму колону, а в область за трубами.
Сам процес проводиться в кілька етапів. Спочатку готується суміш для тампонажу. Робиться це згідно з інструкцією і розрахунками. Суміш подається в свердловину безпосередньо після її приготування. Після цього наводиться в дію механізм, які витісняє розчин в міжтрубний простір нафтової шахти.
Далі слід почекати, поки суміш повністю не застигне, утворивши собою пробку. На кінцевому етапі проводиться перевірка якості виконаних робіт по кожній з технології, описаної вище.
Для забезпечення високої ефективності роботи оснащення монтується на шасі вантажної машини. Це дозволяє заощадити кошти на транспортування технологічного оснащення і відкриває можливість підключитися до живлення від двигунів використовуваних вантажівок.
Розрахунок цементування свердловин
Після ідентифікації свердловини необхідно провести відповідні розрахунки. Необхідно отримати результати наступних векторів:
- кількість необхідних витратних матеріалів для розчину;
- визначення складу тампонажу;
- перевірочний розрахунок необхідної кількості буферної рідини.
Процес обчислення проводиться автоматизовано або вручну. Перший варіант передбачає використання програмного забезпечення. Щоб розрахунок був успішний, необхідно мати при собі вхідні дані - діаметр свердловини, щільність цементного розчину, висота кільця ущільнювача, обсяг склянки і т.д. Після підрахунку програма видасть на екран таблиці, які будуть включати всі необхідні дані. Якщо ж в цій таблиці будуть замінені деякі значення, то автоматично станеться повторний розрахунок.
Ручне обчислення проводиться нечасто, але теж має право на існування. Тут використовуються ті ж дані, що і при автоматизованому розрахунку цементування. Варто розглянути обчислення на прикладі одноступінчастого цементування нафтових і газових свердловин. Поетапно процес обчислення виглядає наступним чином:
- проведення обчислень висоти стовпчика буферної рідини шляхом попереднього визначення коефіцієнта аномальності;
- розрахунок висоти стовпчика цементного розчину, який знаходиться за експлуатаційною колоною;
- визначення необхідного обсягу розчину;
- проведення обчислень ваги сухої цементної частини;
- розрахунок необхідної кількості рідини (води);
- обчислення максимального тиску, яке створюється на завзяте кільце.
В кінці робиться розрахунок необхідної подачі цементу агрегатами і кількість цементувальних приладів. Крім того, слід визначити кількість необхідних цементосмесітелей, які забезпечать необхідний обсяг розчину.
Що слід зрозуміти про технологію цементування?
Цементування нафтових і газових свердловин, незалежно від методики, зводиться до переслідування однієї мети - витіснення бурового розчину зі свердловини. Робиться це шляхом заливання тампонажний суміші, яка піднімається на певну висоту.
Варто розуміти, що якість даної інженерної задачі безпосередньо залежить від дотримання технологічних процесів, коректності розрахунку і відповідальності персоналу. Тампонажннікі повинні повністю дотримуватися вимоги до цементування нафтових і газових свердловин. Необхідно приділити увагу і матеріалами, які будуть використані в робочому процесі. Це дозволить помітно збільшити тривалість служби глибинних конструкцій в процесі експлуатації.