4.1. Назначение цементных мостов и

ТРЕБОВАНИЯ К НИМ

Цементные мосты устанавливают в целях:

• изоляции водонапорных и непродуктивных горизонтов при испытании и ликвидации скважин;

• возвращения на вышерасположенный горизонт;

• изоляции зон поглощения или проявления;

• забуривания нового ствола;

• создания опоры для испытания пластов и секции обсадных труб;

• ликвидации каверн и желобных выработок.

К цементным мостам предъявляются определенные требования по долговечности, герметичности, прочности, несущей способности, а также высоте и глубине нахождения. Требования основываются на конкретных геолого-технических условиях и обусловлены назначением моста.

Из приведенных в табл. 4.1 данных видно, что на мосты могут создаваться давления до 85 МПа, осевые нагрузки до 210 т, а напряжения сдвига (при высоте моста 1м) — до 2,8 МПа.

Такие значительные нагрузки на мост возникают и при опробовании скважин с помощью испытателя пластов. Так, осевая нагрузка на хвостовик испытателя пластов может достигать 100 т и более при высоте моста 1 м.

Это обусловливает напряжение сдвига до 1,5 МПа.

Таблица 4.1

Допустимые депрессии и внутренние давления в обсадных колоннах

Параметры обсадной колонны			Нагрузки, действующие на мост при создании
			депрессии, равной допускаемому давлению на смятие*			внутреннего допускаемого давления**
диаметр, мм	толщина стенок, мм	марка стали
			депрессия, МПа	осевая нагрузка, т	напряжение сдвига при высоте моста 1 м, МПа	внутреннее давление, МПа	осевая нагрузка, т	напряжение сдвига при высоте моста 1 м, МПа
114 127 140 168 219 273 325	9,0 9,0 9,0 12,0 9,0 12,0 9,5 12,5 9,0 12,0 9,0 12,0	Д М Д М Д М Д М Д М Д М Д М	40,0 7,4 35,0 62,0 30,0 82,0 23,0 64,0 16,0 42,0 8,5 19,0 5,0 11,0	29 51 33 58 35 86 41 102 51 122 38 92 37 78	4,2 1,7 1,0 1,7 0,9 2,4 0,9 2,3 0,8 2,0 0,5 1,2 0,4 0,8	40,0 79,0 36,0 71,0 32,0 85,0 27,0 71,0 22,0 57,0 17,0 44,0 14,0 27,0	29 54 34 66 37 89 48 113 70 166 81 213 104 191	1,2 1,8 1,0 1,9 1,0 2,5 1,0 2,6 1,1 2,8 1,0 2,7 1,1 2,0

^* Коэффициент запаса прочности на смятие 1,3.

^** Коэффициент запаса прочности на разрыв под воздействием внутреннего давления 1,5.

Несущая способность цементных мостов в значительной мере зависит от их высоты, а также от наличия, состояния и толщины слоя глинистого раствора на колонне и фильтрационной корки на стенке скважин. Если удалена рыхлая часть глинистой корки, напряжение сдвига в начальный момент составляет 0,15 - 0,2 МПа. В этом случае даже при возникновении максимальных нагрузок достаточна высота моста 10 - 20 м. Наличие же на стенках колонны слоя глинистого раствора толщиной 1 - 2 мм приводит к уменьшению напряжения сдвига до 0,01 - 0,02 МПа и увеличению необходимой высоты моста до 180 - 250 м. В связи с этим высоту моста Н_м следует рассчитывать по формуле:

(4.1)

где Q_м - ожидаемая суммарная осевая нагрузка на мост;

D_с - диаметр скважины;

[_м] - удельная несущая способность моста, величина которой определяется как адгезионными свойствами тампонажного материала, так и способом установки моста.

Герметичность моста также зависит от его высоты и состояния поверхности контакта, так как давление, при котором происходит прорыв воды, прямо пропорционально длине и обратно пропорционально толщине корки. При наличии между обсадной колонной и цементным камнем глинистой корки толщиной 3 - 12 мм градиент давления прорыва воды составляет соответственно 1,8 - 0,6 МПа на 1 м. При наличии на корке пленки нефти давление резко уменьшается. При отсутствии корки между стенкой трубы и цементным камнем прорыв воды происходи при градиенте давления свыше 7 МПа/м. Следовательно, герметичность моста в значительной мере зависит также от условий и способа его установки. Корка при твердении цементного раствора обезвоживается, появляются в ней трещины.

В связи с этим высоту цементного моста следует корректировать, используя следующую формулу:

(4.2)

где Р_м - максимальная величина перепада давления, действующего на мост при его эксплуатации;

[∆Р] - допустимый градиент давления прорыва флюида по зоне контакта моста со стенкой скважины; эту величину также определяют в основном в зависимости от способа установки моста и применяемых тампонажных материалов.

Из значений высоты цементных мостов, определенных по формулам (4.1) и (4.2), выбирают большее.

Ориентировочные значения [_м] и [∆Р] при установке мостов чрез заливочную колонну с применением раствора из портландцемента в зависимости от технологии установки приведены в табл. 4.2.

Таблица 4.2