2.9.2 Выбор способа цементирования

Существует несколько способов цементирования, которые различаются схемой подачи тампонажного раствора в затрубное пространство и особенностями используемых приспособлений. В зависимости от варианта подачи тампонажного раствора различают прямое и обратное цементирование, а по особенностям приспособлений одноступенчатое, двухступенчатое, манжетное. Цементирование может производится как по всей длине колонны, так и частично.

Для цементирования обсадных колонн данной скважины выбираем одноступенчатый способ (весь тампонажный раствор продавливают через башмак обсадной колонны в затрубное пространство) с прямой схехой подачи тампонажного раствора (раствор, закачанный внутрь цементируемой обсадной колонны, проходит по ней до башмака и затем поступает в затрубное пространство, распространяясь снизу вверх).

Единым техническими правилами ведения работ при строительстве скважин предусмотрено цементирование направления и кондуктора всегда по всей длине, эксплуатационные колонны во всех скважинах, кроме нефтяных - по всей длине, а в нефтяных скважинах допускается - от башмака колонны до сечения, расположенного не менее чем на 100 м выше нижнего конца предыдущей обсадной колонны. Поэтому, учитывая единые технические правила, направление, кондуктор, по всей длине, а техническую и эксплуатационную на 150 м выше башмака предидушей колонны, хвостовик цементируем по всей длине

2.9.3 Расчёт цементирования эксплуатационной колонны

2.9.3.1 Определяем требуемый объем цементного раствора по формуле:

, (2.31)

где - коэффициент заполнения каверн =1,25; d_д - диаметр долота, м; d_Э, d_Т - диаметр обсадных эксплуатационных и технических труб, м; δ - толщина стенки обсадных эксплуатационных и технических труб, м; Н_ЦН, Н_ЦО - высота подъема цементного раствора за колонной в необсаженной и обсаженной частях, м; - высота цементного стакана, м.

Объем порции цементного раствора с плотностью 1840 кг/м³ в интервале 610-2810 м согласно формуле (2.31) равен:

м³.

2.9.3.2 Требуемая масса сухого цемента определяется по формуле:

, (2.32)

где коэффициент, учитывающий потери материала при погрузке – разгрузке k₂ = 1,05; водоцементное отношение, m = 0,5.

Согласно формуле (2.32) требуемая масса сухого цемента равна:

кг.

2.9.3.3 Количество воды для приготовления расчетного объема цементного раствора определяется по формуле:

; (2.33)

где - единичный расход воды на 1 т сухого цемента = 0,5 м³.

Согласно формуле (2.33) количество воды для приготовления расчетного объема цементного раствора равно:

м³.

2.9.3.4 Определяем требуемый объем продавочного раствора определяется по формуле:

, (2.34)

где - коэффициент сжимаемости бурового раствора, =1,04 [2]; - глубина спуска обсадной колонны, м; - высота цементного стакана, м; - вместимость манифольда, =0,8 м³;

Согласно формуле (2.34) требуемый объем продавочного раствора равен:

м³.

2.9.3.5 Определяем необходимый объём буферной жидкости определяется по формуле:

, (2.35)

где -длина столба буферной жидкости в кольцевом пространстве, м, (2.36):

, (2.36)

где - плотность соответственно бурового раствора, буферной жидкости и пресной воды; - расстояние от поверхности до продуктивного горизонта, м; k_a – коэффициент аномальности, формула (2.37):

, (2.37)

где р_пл – пластовое давление, МПа;

.

Согласно формуле (2.36) длина столба буферной жидкости в кольцевом пространстве равна:

м.

Согласно формуле (2.35) необходимый объём буферной жидкости равен:

2.9.3.6 Определяем количество цементировочных агрегатов (ЦА).

Определяем подачу ЦА по формуле ;

(2.38)

где площадь затрубного пространства, м²;

скорость восходящего потока, м/с, для эксплуатационной колонны принимаем

(2.39)

Согласно формуле (2.39) площадь затрубного пространства равна:

м³.

Тогда подача ЦА согласно формуле (2.38) равна:

дм³/с.

2.9.3.7 Количество ЦА определяется по формуле:

+1, (2.40)

где q – производительность цементировочного агрегата.

Как правило, продавливание начинается на максимальной скорости. Для агрегата ЦА-320М на IV скорости при диаметре втулки 125 мм подача = 13,3 л/с.

Согласно формуле (2.40) количество ЦА равно:

агрегатов.

Принимаем 4 агрегата ЦА-320М.

2.9.3.8 Определяем количество цементосмесительных машин по формуле:

(2.41)

где V_бун – вместимость бункера цементосмесительной машины, м³, для 2СМН-20 V_бун =14,5 м³; - объемная насыпная масса цемента, т/м³.

Согласно формуле (2.41) количество цементосмесительных машин равно:

Принимаем m=3.

2.9.3.9 Определяем число цементировочных агрегатов при закачке буферной жидкости объемом V_б=3,5 м³:

Вместимость одного мерного бака ЦА-320М составляет 6,4 м³, поэтому для закачки буферной жидкости принимаем один цементировочный агрегат.

Предусматриваем закачивание 0,98 объема продавочного раствора с помощью 3-х агрегатов ЦА-320М при подаче =8,7 л/с. Оставшиеся 0,02 объема продавочного раствора будут закачиваться одним агрегатом при подаче =8,7 л/с, что необходимо для ловли момента «стоп» - момента посадки верхней разделительной пробки на упорное кольцо.

2.9.3.10 Определяем продолжительность цементирования по формуле определяется по формуле:

(2.42)

Согласно формуле (2.42) продолжительность цементирования по формуле равна:

мин.

2.9.3.11 Начало загустевания тампонажного раствора определяется по формуле: должно быть не менее:

, (2.43)

Согласно формуле (2.43) начало загустевания тампонажного раствора должно быть не менее:

мин.

2.9.4 Расчёт цементирования хвостовика

2.9.4.1 Определяем требуемый объем цементного раствора по формуле:

, (2.44)

где - коэффициент заполнения каверн =1,17; d_д - диаметр долота, м;

d_Э, d_Х - диаметр обсадных эксплуатационных труб и хвостовика, м;

δ - толщина стенки обсадных эксплуатационных труб и хвостовика, м;

Н_ЦН, Н_ЦО - высота подъема цементного раствора за колонной в необсаженной и обсаженной частях, м;

- высота цементного стакана, м.

Объем порции цементного раствора с плотностью 1840 кг/м³ в интервале 2660-2920 м согласно формуле (2.44) равен:

м³.

2.9.4.2 Требуемая масса сухого цемента определяется по формуле:

Согласно формуле (2.32) требуемая масса сухого цемента для цементирования хвостовика равна:

кг.

2.9.4.3 Количество воды для приготовления расчетного объема цементного раствора:

Согласно формуле (2.33) количество воды для приготовления расчетного объема цементного раствора равно:

м³.

2.9.4.4 Определяем требуемый объем продавочного раствора определяется по формуле:

, (2.45)

где - коэффициент сжимаемости бурового раствора, =1,04 [2];

- глубина спуска обсадной колонны, м; - глубина верхней части хвостовика; - высота цементного стакана, м; - вместимость манифольда, =0,8 м³;

Согласно формуле (2.45) требуемый объем продавочного раствора равен:

2.9.4.5 Определяем необходимый объём буферной жидкости определяется по формуле:

Согласно формуле (2.37) коэффициент аномальности равен:

.

Согласно формуле (2.36) длина столба буферной жидкости в кольцевом пространстве равна:

м.

Согласно формуле (2.35) необходимый объём буферной жидкости равен:

м³.

2.9.4.6 Определяем количество цементировочных агрегатов (ЦА).

Согласно формуле (2.39) площадь затрубного пространства равна:

м³.

Тогда подача ЦА согласно формуле (2.38) равна:

дм³/с.

2.9.4.7 Определим количество ЦА:

Согласно формуле (2.40) количество ЦА для цементирования хвостовика равно:

агрегатов.

Принимаем 2 агрегата ЦА-320М.

2.9.4.8 Определяем количество цементосмесительных машин:

Согласно формуле (2.41) количество цементосмесительных машин равно:

Принимаем m=1.

2.9.4.9 Определяем число цементировочных агрегатов при закачке буферной жидкости объемом V_б=0,71 м³:

Вместимость одного мерного бака ЦА-320М составляет 6,4 м³, поэтому для закачки буферной жидкости принимаем один цементировочный агрегат.

Предусматриваем закачивание 0,98 объема продавочного раствора с помощью 3-х агрегатов ЦА-320М при подаче =8,7 л/с. Оставшиеся 0,02 объема продавочного раствора будут закачиваться одним агрегатом при подаче =8,7 л/с, что необходимо для ловли момента «стоп» - момента посадки верхней разделительной пробки на упорное кольцо.

2.9.4.10 Определяем продолжительность цементирования хвостовика:

Согласно формуле (2.42) продолжительность цементирования по формуле равна:

мин.

2.9.4.11 Начало загустевания тампонажного раствора

Согласно формуле (2.43) начало загустевания тампонажного раствора должно быть не менее:

мин.

2.9.5 Контроль результатов цементирования

Контроль качества цементирования скважин заключается в исследовании состояния цементного кольца в заколонном пространстве скважины с целью определения степени изоляции продуктивных и водоносных пластов друг от друга и остальной части геологического разреза скважины.

При контроле качества цементирования скважин решаются следующие основные задачи:

1) определение уровня подъема цементного кольца в затрубном пространстве;

2) определение состояния механического контакта (сцепления) цементного кольца на границах с обсадной колонной и горными породами;

3) определение интегральной и селективной плотности цементного камня или иного вещества (буферной, промывочной жидкости и др.) в затрубном пространстве скважины;

4) определение однородности заполнения заколонного пространства по плотности вещества;

5) оценка прочностных свойств цементного камня;

6) определение интервалов с бездефектным цементным кольцом;

7) выявление интервалов с дефектами в цементном кольце (вертикальные каналы, разрывы сплошности, кольцевые микрозазоры на границах цемента с обсадной колонной и породой, низкая плотность и др.);

8) определение типа дефекта в цементном кольце (объемный или контактный).

2.10 Освоение скважины

Освоение скважины осуществляется по плану работ, утвержденному техническими руководителями предприятия-заказчика и предприятия, уполномоченного на проведение этих работ, под руководством ответственного специалиста. Освоение продуктивных горизонтов в эксплуатационной колонне представлено в таблице (2.22). Интенсификация пластового флюида для добывающей скважины в таблице (2.23). Работы по перфорации эксплуатационной колонны при освоении не планируются.

Таблица 2.22 – Освоение продуктивных горизонтов в эксплуатационной колонне

Индекс стратигра­ фического подразде­ ления

Номер объекта (снизу - вверх)

Интервал залегания объекта, м

Интервал установки цементного моста, м

Тип конструк­ции продуктив­ного забоя: открытый забой, фильтр, цемент, колонна

Тип установки для освое­ния: передвиж­ная, стационар­ная

Пласт фонтани­рующий (да, нет)

Количест­ во режимов (штуце- ров) освоения

Диаметр штуцеров мм

Последовательный перечень операций вызова притока или освоения нагнетательной скважины смена раствора на воду (раствор-вода) смена раствора на нефть (раствор-нефть) смена воды на нефть (вода- нефть) аэрация(аэрация)понижение уровня компрессором (компрессор)

Опорожнение колонны при освоении

от (верх)

ДО (низ)

от (верх)

ДО (низ)

макси­мальное снижение уровня, м

плот­ ность жидко­ сти, г/см3

J2(ЮК2-3)

1

2825

2855

2810

2875

фильтр

передвиж.

да

4

3-12

раствор-вода-нефть, снижение уровня

1000

0,86

Таблица 2.23 – Интенсификация пластового флюида для добывающей скважины

Номер объекта испыта­ ния	Название процесса: солянокислотная обработка, обр. керосинокислот. эмульс, установка кислотной ванны, добав. кумул. перфор, гидропескостр. перфорация, гидроразрыв пласта, обработка ПАВ, метод переменных давлений, закачка изотопов и др.	Количество операций, установок, импульсов, спусков перфора­ тора	Плотность жидкости в колонне, г/см3	Давле­ние на устье, кгс/см2	Температура закачиваемой жидкости, градус	Глубина установки пакера, м	Мощность перфорации, м	Типорамер перфора­тора	Плотность перфорации, отв/м	Количство одновременно спускае­мых зарядов, шт.	Нормы времени, сут.
1	ГКО при отсутствии притока по требованию заказчика (справочно)	1	1,01	*	10-12	2810	-	-	-	-	расчет по ССНВИ

65