Технологія затрубної цементації свердловин
Деякі конструкції свердловин та умови буріння вимагають цементації свердловин, точніше затрубного простору між обсадною колоною та ґрунтовою стінкою свердловини. Цементація покликана зміцнити свердловину, підвищити рівень герметизації, в результаті продовжити термін служби водозабірної системи.
Як цементують свердловину?
Для цементації свердловини використовується розчин тампонажний. На відміну від бурового розчину, що полегшує процес буріння, тампонажний розчин перетворюється на тверде тіло. Завдяки цьому обсадна колона кріпиться до стінки свердловини. Таке технічне рішення робить у багато разів міцніше всю конструкцію.
Відомо кілька методів цементації, кожен із яких містить такі основні етапи:
- приготування тампонажного розчину
- подача розчину в затрубний простір одним із способів
- твердіння тампонажної суміші
- перевірка якості тампонажу
Враховуючи важливість та високу складність майбутнього процесу, перед початком тампонування обов'язково складається схема майбутніх робіт. Схема складається з урахуванням конструкції свердловини, характеристик ґрунту, в якому було вироблено буріння, протяжності ділянки тампонування, марка розчину тампонажного і багато іншого. Всі параметри обов'язково перевіряються інженерним розрахунком, тому що неправильно зроблене тампонування здатне назавжди вивести свердловину з ладу і тоді доведеться застосовувати ліквідаційне тампонування, мета якого захист водоносного горизонту від забруднень з поверхні і з проміжних геологічних шарів. Окрім теоретичних розрахунків завжди враховується досвід тампонування свердловин, проведений у подібних умовах. Крім зміцнення та герметизації свердловини цементаціядозволяє видалити буровий розчин, суміш розчину з буровим шламом та інші рідини (наприклад, промивну рідину) із затрубного простору.
Як тампонажний розчин потрапляє у свердловину?
Цементувальна суміш може бути доставлена в затрубний простір свердловини декількома способами, навіщо використовується різне обладнання.
Пряма подача
Тампонажний розчин подається безпосередньо до обсадної колони. Далі суміш через нижню частину свердловини - так званий черевик - проникає в затрубний простір і заповнює його, піднімаючись між зовнішньою поверхнею обсадної колони та ґрунтовою стінкою виробітку. Найчастіше використовується пряма подача цементувальної суміші.
Для контролю за положенням маси тампонажного розчину застосовують дві пробки. Перебуваючи між цими пробками, розчин опускається всередині обсадної колони до нижньої частини свердловини. Потім колону під тиском закачується рідина, яка тисне на верхню пробку, яка у свою чергу як поршень передає тиск тампонажному розчину і розчин через нижню частину свердловини потрапляє в затрубний простір. Існує простіший варіант затрубної цементації свердловини з використанням однієї пробки. Тиск рідини контролюється за манометром.
Зворотне подання
При зворотній подачі тампонажний розчин спочатку потрапляє у затрубний простір, опускаючись зовні вздовж колони обсадної.
Одноступінчасте цементування
При одноступінчастому цементуванні весь об'єм розчину тампонажного доставляється за один цикл. Наприклад, так відбувається при цементуванні свердловини за допомогою однієї або двох пробок зпрямою подачею розчину.
Одноступінчасте цементування
При одноступінчастому цементуванні весь об'єм розчину тампонажного доставляється за один цикл. Наприклад, так відбувається при цементуванні свердловини за допомогою двох пробок із прямою подачею розчину.
Двоступінчасте цементування
Даний вид цементування складніше у реалізації і застосовується за великої глибини свердловини. Велика глибина збільшує опір, що ускладнює продавлювання в'язкого тампонажного розчину вздовж усієї свердловини за один прохід. Потрібно було б надто високий тиск, що не завжди можна використовувати без ризику порушити конструкцію свердловини або характеристики геологічних шарів в результаті поглинання цементуючого розчину. Для компенсації глибини свердловини використовується метод манжетного цементування. Манжети обмежують просування тампонажної суміші, організуючи окремі кільця в затрубному просторі, захищають продуктовий пласт від попадання суміші, дозволяють цементувати свердловину окремими ділянками.
Устаткування для цементування свердловини
Яке обладнання знадобиться для проведення цементації свердловини?
- змішувальна установка для приготування тампонажного розчину та інших технологічних рідин
- цементувальний насос, завдання якого нагнітати тампонажну суміш у свердловину та продавити її за певного тиску
- насосна установка для нагнітання в свердловину робочих рідин
- цементувальна головка
- муфта ступінчастого цементування
- гнучкі сталеві шланги
Поради буровиків
складтампонажного розчину підбирається в залежності від структури та властивостей геологічних шарів, у яких пробурена свердловина. Щільність затрубної цементації можна підвищити, якщо використовувати розчин, який збільшується обсягом. Якщо порода пориста, з високим коефіцієнтом поглинання, то звичайний розчин не можна використовувати, оскільки неминучий його перевитрата. Замість заповнення затрубного простору тампонажна суміш під тиском йтиме в сторони від свердловини. У такій ситуації рекомендується застосовувати тампонажний розчин із волокнистим наповнювачем. Як наповнювач можуть виступати багато натуральних або штучних волокносодержащих матеріалів.
Перед цементацією затрубного простору свердловини не тільки вибирається тампонажний розчин та метод цементації, але також перевіряється все обладнання в умовах максимального робочого тиску та продуктивності при подачі суміші.
Попередньо свердловина та затрубний простір повинні бути промиті водою для очищення від шламу, що залишився після буріння. Без промивання великі шматки породи, що залишилися після буріння, завадять рівномірному заповненню об'єму тампонажним розчином, що в майбутньому може призвести до пошкодження свердловини конструкції.