Файл: Куличихин Н.И. Разведочное бурение учебник.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 10.04.2024

Просмотров: 157

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Высокая температура является активным ускорителем схва­ тывания цемента. Поэтому в глубоких скважинах при высокой температуре забоя применяют специальные цементы, на которые высокая температура оказывает меньшее влияние; кроме того, к цементному раствору прибавляют замедлители схватывания (из­ вестковое молоко, буру, глинистый раствор). Для замедления схва­ тывания может быть применена длительная промывка скважины сильно охлажденным раствором.

 

 

 

 

Приготовление цементного раствора

 

 

 

Цементный раствор должен приготовляться как можно

быстрее,

чтобы

предупредить

его

схватывание

во

время

нагнетания

его

в скважину.

 

 

 

раствора

рекомендуется

 

 

 

Для

приготовления

 

 

 

применять

цементомешалки,

особенно

если

тре­

 

 

 

буется значительное количество цементного рас­

 

 

 

твора.

Цементомешалки

используются

механи­

 

 

 

ческие

или

гидравлические.

 

 

 

 

 

 

 

 

При глубоком разведочном бурении приме­

 

 

 

няют

специальные

цементировочные

агрегаты,

 

 

 

смонтированные на автомашине. В

этом агрегате

 

 

 

установлены: а) гидравлическая цементомешалка;

 

 

 

б) насос

для

питания

цементомешалки

водой;

 

 

 

в) насос

высокого давления

для подачи цемент­

 

 

 

ного раствора в скважину; г) мерные чаны; д) сеть

 

 

 

трубопроводов

с

задвижками; е)

измерительная

 

 

 

аппаратура.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тампонаж с двумя разделяющими пробками

 

 

 

Этот способ тампонажа применяют при глубо­

 

 

 

ком бурении. Прежде

всего требуется подготовка

 

 

 

забоя для создания около башмака затрубного

 

 

 

кольца достаточного объема. В месте тампонажа,

Рис. 201. Низ там­

т. е. у башмака и выше, порода должна

 

быть

понажной колон­

водонепроницаемой.

Перед

спуском

обсадных

 

ны.

 

труб скважина проверяется на цилиндричность

1 — башмак;

2 —

пробка

деревянная

при помощи проверочного долота

или

зубчатой

или цементная;

з —

коронки,

причем

диаметр коронки

должен быть

обсадная труба;

4 —

муфта;

5 — упорное

больше

диаметра

обсадной

колонны.

Одновре­

кольцо;

6 — направ­

ляющие

планки

фо­

менно тщательно промывают скважину и заме­

 

нари.

 

няют глинистый раствор новым. Если породы

 

 

 

устойчивы,

то промывку

ведут водой. При глубоком бурении про­

веряют диаметр скважины с

помощью каверномера.

 

звеньями

Проверенные

заранее

обсадные трубы

свинчивают

по две —три трубы. При проверке труб необходимо обращать вни­ мание на качество резьбы. К нижней башмачной трубе приваривают

направляющие планки (фонари). На 6—10 м выше башмака внутри трубы укрепляют упорное кольцо (рис. 201).

В конце спуска колонны (не доходя еще до забоя на 10—15 м) начинают промывку. Эта промывка осуществляется через цементи­ ровочную головку, устанавливаемую на верхней обсадной трубе

Рис. 202.

Цементировочная

Рис. 203. Схема

цементирования с двумя проб­

 

головка.

 

 

 

 

 

 

 

ками.

 

 

1 — корпус,

в котором

 

устана­

а — прокачка

глинистого

раствора;

б — подача

цемент­

вливается верхняя

пробка; 2 —

ного раствора

в

трубы;

в — продавливание цементного

стопоры

пробки;

3 — отверстие

раствора

к забою;

г — продавливание цементного рас­

для закачки цементного

раство­

твора в

затрубное

пространство и

схождение

пробок.

ра; 4 — отверстие

для

закачки

(рис. 202). Для промывки могут быть

продавочной

жидкости;

5 —

резьба

под

муфту

обсадной

 

 

трубы.

 

 

также использованы вертлюг-сальник и

 

 

 

 

 

 

переходник

на

обсадные

трубы.

Схема

цементирования с

двумя

пробками

показана

на рис.

203. После

промывки

затрубного пространства

снимают

заливочную

головку

3, опускают нижнюю пробку 1, снова надевают головку 3

и зака­

чивают

в

трубы

нужное

количество

цементного

раствора 4

(рис. 203, б). Цементный

раствор с

верхней

пробкой

2,

которая

заранее

устанавливается

в

корпусе

цементировочной

головки

(см. рис. 202), продавливают вниз глинистым раствором, закачиваемым насосом выше верхней пробки. Пробки выполнены в виде легкоразрушающегося чугунного стакана с пригуммированными к нему тремя резиновыми манжетами (рис. 204, а и б )1.

1 На разведочном бурении иногда нижней пробки не ставят; верхняя пробка делается обычно из дерева.

Стакан нижней пробки (без дна) закрыт резиновой мембранной 1, прорывающейся при дохождении пробки до упора. Стакан верхней пробки имеет прочное дно. Когда нижняя пробка дойдет до упор­ ного кольца, она остановится, вследствие чего резко повысится давление и резиновая мембрана 1 прорвется. Верхняя пробка под напором продавочной жидкости будет спускаться и вытеснять цемент­ ный раствор в затрубное устройство. Когда верхняя пробка оста­ новится на нижней, выход жидкости будет перекрыт, и давление резко повысится. Это будет сигналом для окончания нагнетания продавочной жидкости. Насос останавливают, колонну опускают на забой и вентиль (задвижку) заливочной головки закрывают, чтобы не было обратного движения жид­ кости из скважины. В таком виде колонна остается герметически закрытой до затвердения цемента.

§ 4. ПРОВЕРКА

ТАМПОНАЖА

 

 

 

Через

сутки

после

заливки

 

 

 

цемента проверяют

герметичность

 

 

 

колонны и герметичность у баш­

 

 

 

мака. Эта

проверка

производится

а

в

 

двумя способами.

 

 

 

 

 

применяют,

Рис. 204. Разделяющие

пробки.

Первый

способ

а — нижняя; б — верхняя.

 

когда тампонажная колонна полна

 

 

жид­

жидкости. В тампонажную колонну нагнетают дополнительно

кость через заливочную

головку,

поднимая давление

до

40—

50 кгс/см2, затем закрывают все задвижки и наблюдают за показа­ ниями манометра. Если в течение 20 мин давление упадет менее чем на 5 кгс/см2, то тампонаж признается удачным. Если колонна не герметична, то определяют место течи, для чего вводят в колонну верхнюю пробку (см. рис. 203, а) надевают заливочную головку на колонну и нагнетают жидкость, при этом пробка будет опускаться до места течи. Определив при помощи троса с грузом расстояние от верха колонны до места остановки пробки, опускают заливоч­ ные трубки на эту глубину и нагнетают в затрубное пространство цементный раствор (иногда производят предварительно перфора­

цию

колонны).

 

 

 

Перед испытанием по второму способу вычерпывают воду (или

раствор) с помощью желонки до самого

низа

скважины,

или

(при

глубоких скважинах) значительно

ниже

уровня грунто­

вых

вод.

 

 

изме­

Затем, закрыв скважину сверху, опечатывают и через 24 ч

ряют изменение уровня жидкости в скважине. При изменении уровня меньше чем на 1 м герметичность колонны признается удовлетво­ рительной. После установления герметичности колонны, разбури­

вают цементную

пробку у башмака, углубляют скважину на 1 —

2 м и производят

аналогично проверку герметичности у башмака

колонны. Дальнейшее бурение скважины производится после установ­ ления положительных результатов проверки герметичности колонны у башмака.

 

 

 

§ 5. РАСЧЕТ

ТАМПОНАЖА

ЦЕМЕНТОМ

 

 

 

 

Объем цементного раствора, которые

следует залить в скважину,

определяется по

формуле

(рис. 205).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V = k

\

[(D2 -

d2) Я ! + ф і -

D2) Я2 + d2H3\,

 

 

 

(111)

где V — объем

цементного

раствора;

 

к — коэффициент,

учитыва

ющий возможное

увеличение

диаметра

скважины,

проникновение

 

 

 

 

части цементного

раствора

в пористые породы

 

 

 

 

и раструску цемента

на поверхности

(обычно

 

 

 

 

к =

1,2—1,4);

Н

— глубина скважины; Н 1 —

 

 

 

 

высота подъема цемента в затрубном простран­

 

 

 

 

стве; Я 2 — высота расширенного места

в

сква­

 

 

 

 

жине; Я 3 — высота цементной пробки в обсад­

 

 

 

 

ных

трубах; D — диаметр скважины; d — на­

 

 

 

 

ружный

диаметр

 

обсадных

труб;

d1 — вну­

 

 

 

 

тренний

диаметр обсадных труб;Я0 — диаметр

 

 

 

 

расширенного

места

скважины;

с

 

D—d

 

 

 

 

о =

———

 

 

 

 

зазор между стенками скважины и наружной

 

 

 

 

стенкой

обсадной

 

колонны.

Этот

зазор

при

 

 

 

 

тампонаже цементом около 10—15 мм.

необхо­

 

 

 

 

Количество тампонажного цемента,

 

 

 

 

димого для приготовления V в дм3 цементного

 

 

 

 

раствора,

подсчитывают по формуле

 

 

 

Р ис. 205.

Схема

дл я

 

 

 

 

 

 

<?Ц= Ч>Ѵ,

 

 

 

 

 

(112)

где Оц — вес тампонажного

цемента

в кг, ко­

расчета

цементиро­

ван и я

скваж ины .

 

торый зависит от соотношения цемента и воды.

 

 

 

 

Для

раствора,

в

 

котором

на

100 кг

цемента

расходуется 50 л воды, ф ^

1,25, а при сорокапроцентном цементном

растворе {W =

0,4) — (на 100 кг цемента — 40 л воды) ф ^

1,44.

Количество

воды или глинистого раствора для

продавливания

цемента

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Vnp = ^ d 2( H - H 3).

 

 

 

 

 

(ИЗ)

При тампонаже с помощью заливочных трубок

объем

раствора

для продавливания

будет невелик. В формуле (ИЗ) размер

dx дол­

жен быть равен внутреннему диаметру заливочных трубок.

 

Если

Qa — производительность насоса в л/мин,

то общее время

на подачу цементного раствора и продавливание его в затрубное пространство будет:

f = Z±ijLP + ^

(114)

Ѵ н

где t t = 10—15 мин — добавочное время на свинчивание и навин­ чивание цементировочной головки и закладки пробок.

Общее время t должно быть меньше времени начала схватывания цементного раствора. -

Давление насоса при закачке цементного раствора и продавочной жидкости меняются. Во время опускания столба цементного раствора давление насоса понижается.

С начала выдавливания цементного раствора в затрубное про­ странство давление будет повышаться. В самом конце продавки цементного раствора давление достигает следующей величины:

Ртах = Рі + Р2 + Рз + - ^ ~ ( У ц р - У ж ) ,

( 1 4 5 )

где р г — потеря напора в обсадной колонне; р 2 — потеря

напора

в кольцевом зазоре; р3 ■— сумма потерь от местных сопротивлений; Ѵцр — удельный вес цементного раствора; для 50%-ного цементного раствора уцр = 1,83, для 40%-ного — уцр = 1,94; уж— удельный вес глинистого раствора, который применяется для промывки коль­ цевого зазора и для продавки цементного раствора.

Сумма потерь р г + р 2 + р3 определяется по манометру в конце промывки кольцевого зазора перед началом заливки цементного раствора.

§ 6. ГЕ РМ Е Т И ЗА Ц И Я УС ТЬЯ С К В А Ж И Н Ы

Скважины могут пересекать высоконапорные фонтанирующие горизонты. В этом случае для промывки следует применять утяжелен­ ные растворы, а устье скважины герметизировать при помощи превентора. В нижней части бурильных труб над колонковым сна­ рядом устанавливают обратный клапан, который плотно закрывается, если фонтанные воды устремляются из забоя в трубы. Вокруг устья скважины выкапывается и хорошо закрепляется шурф.

Кондуктор от башмака до устья цементируют. Кольцевые зазоры между смежными колоннами обсадных труб тщательно гермети­ зируют, при этом верхние части колонн, находящиеся в шурфе, обрезают. На кондуктор 1 при помощи фланцевого соединения 2 устанавливают превентор 1 (рис. 206).

Детали превентора соединяется на фланцах с уплотняющими прокладками. Превентор состоит из нижней задвижки 3, патрубка 4, верхней задвижки 5, отводящего патрубка 6 с запорным вентилем 7.

Бурильные трубы 8, проходящие во время бурения через сальни­ ковое уплотнение 9, должны быть гладкими снаружи. Для пропуска колонковой трубы сальник 9 снимается. Длина патрубка 4 должна быть больше длины колонкового снаряда.

Задвижки 3 и 5 устроены следующим образом.

1 П ревентор можно устанавливать и н а тампонаж ную колонну.

24 Заказ 306

Смотрите также файлы