Совершенствование профилей наклонно направленных скважин и технология их реализации на Игольско-Таловом месторождении

3. В случае невозможности одновременного вызова на буровую большого числа цементировочных агрегатов.

Использование двухступенчатого цементирования позволяет значительно снизить давление на горные породы и предотвратить их гидроразрыв.

Манжетное цементирование применяют на месторождениях с низким пластовым давлением или сильно дренированных, подверженных гидроразрыву пластов. При данном

способе исключается загрязнение продуктивного горизонта, находящегося ниже спецмуфты, тампонажной смесью.

При обратном цементировании ускоряется процесс доставки тампонажной смеси в затрубное пространство и снижается давление на горные породы. Этот способ находит широкое применение при цементировании обсадных колонн, перекрывающих пласты большой мощности, подверженные гидроразрыву при небольших перепадах давления, а также рекомендуется для заливки колонн небольшой глубины.

Необходимость в цементировании «хвостовиков» или секций обсадных колонн возникает, если в конструкции скважины предусмотрен спуск колонны в виде «хвостовиков» или секций [2].

Выбираем простейший, наиболее технологичный и распространенный на данном месторождении и в Западной Сибири способ прямого цементирования, который предполагает доставку тампонажной смеси в затрубное пространство через башмак обсадной колонны.

Проведем расчет для определения возможности одноступенчатого цементирования [15]. Такая возможность определяется из условия гидроразрыва пород и минимально возможного удельного веса гельцементного раствора, то есть, возможность регулирования удельного веса гельцементного раствора лежит в пределах:

q ГЦМИН < qГЦ < qГЦМАКС , (2.90)

где q ГЦМИН – минимально возможный удельный вес гельцементного раствора Н/м3 ,

qГЦМАКС - максимально возможный удельный вес гельцементного раствора, при которой ещё не произойдет гидроразрыв пород Н/м3 .

Облегченный гельцементный раствор применяется для снижения гидростатического давления на горные породы. Практикой установлено, что достаточно удовлетворительные свойства цементного камня получаются при облегчении гельцементного раствора до удельного веса q ГЦМИН=1,32×104 Н/м3.

Максимальный удельный вес гельцементного раствора, при которой ещё не произойдет гидроразрыв пород, определяется из выражения:

qГЦМАКС = (L×qСР – hБР×qБР – hЦР×qЦР )/hГЦ Н/м3 , (2.91)

где qСР – допустимое средневзвешенное значение удельного веса жидкости за колонной, Н/м3;

hБР – расстояние от устья скважины до уровня тампонажной смеси в затрубном пространстве, м;

hГЦ - высота столба гельцементного раствора, м;

hЦР – высота столба чистого цементного раствора, м; принимается – 550 м;

qБР – удельный вес чистого цементного раствора из портландцемента и может быть принят 1,83×104 Н/м3.

Допустимое средневзвешенное значение удельного веса жидкости за колонной определяется из выражения:

qСР=РГР/(L× [1+λЗП× (VЗП)2/2×g× (DД - D) ×КК]) Н/м3, (2.92)

где РГР – давление гидроразрыва пород в призабойной зоне, МПа;

λЗП – безразмерный коэффициент гидравлических сопротивлений в кольцевом пространстве;

VЗП – скорость движения потока в затрубном пространстве, м/с;

DC – диаметр скважины, м;

D – наружный диаметр обсадных колонн, м;

КК – коэффициент кавернозности.

По формуле (2.92.) получится:

qСР=52,18 /(3105× [1+0,035 × 1,52/2×9,8 × (0,2159 –0,146) ×1,7])=1,68×104 Н/м3 .

Таким образом, из выражения (2.91.) получается:

qГЦМАКС = (3105×1,68×104 – 450×1,08×104 - 320×1,83×104)/2155=1,92×104 Н/м3

Так как qГЦМАКC>qГЦМИН, то цементирование обсадной колонны в одну ступень возможно. При этом значение удельного веса гельцементного раствора может быть принято по условию (2.90.) в пределах 1,32…1,92×104 Н/м3.

Рассчитывается объем буферной и продавочной жидкостей и тампонажной смеси.

Объем тампонажной смеси определяется объемом затрубного пространства, подлежащего цементированию, и объемом цементного стакана.

VТС=VЗП+VСТ м3, (2.93)

где VЗП - объемом затрубного пространства, м3;

VСТ - объемом цементного стакана, м3.

При цементировании затрубного пространства часто используется тампонажная смесь разного состава. В частности, интервал эксплуатационного объекта цементируют чистым цементным раствором, а вышележащий интервал – облегченной тампонажной смесью (гельцементом).

Тогда:

VЗП= VЗПЦР+VГЦ м3, (2.94)

где VЗПЦР – объем цементного раствора в затрубном пространстве, м3;

VГЦ - объем гельцементного раствора, м3.

Объем цементного раствора в затрубном пространстве составит:

VЗПЦР=p/4× (DД2 – D2) ×КК ×hЦР м3, (2.95)

где D – наружный диаметр обсадной колонны, м;

hЦР – высота столба цементного раствора, м.

VЗПЦР=3,14/4× (0,21592 – 0,1462) ×1,1 ×320 =7 м3.

Интервал гельцементного раствора располагается одной частью в необсаженном стволе, а другой в обсаженном. Поэтому объем гельцементного раствора определяется по выражению:

VГЦ=p/4× [(DД2 – D2) ×КК×hСГЦ + (DВ2 – D2) ×hОГЦ] м3, (2.96)

где hСГЦ – высота столба гельцемента в необсаженном стволе, м;

hОГЦ - высота столба гельцемента в обсаженном стволе, м;

DВ – внутренний диаметр предыдущей колонны, м.

По данным кавернограмм коэффициент кавернозности в интервале: 650 – 2785м К=1,7 .

VГЦ=3,14/4× [(0,21592 – 0,1462) ×1,7 ×2135 + (0,21692 – 0,1462) ×200]=77,2 м3.

Объем цементного стакана определяется внутренним объемом обсадной колонны в интервале от башмака до кольца «стоп» и находится по формуле:

VCT=p/4×dВ2×h CT м3, (2.97)

где dВ – внутренний диаметр обсадной колонны, м;

hCT – высота цементного стакана, м.

Ориентировочную высоту цементного стакана принимается равной 30 м, исходя из условия 10 м на каждые 1000 м ствола скважины.

VCT=3,14/4× 0,13062 ×30 =0,4 м3.

Общий объем цементного раствора составит:

VЦР = VЗПЦР + VCT м3. (2.98)

VЦР = 7+ 0,4=7,4 м3.

Общий объем тампонажной смеси:

VТС = VЦР + VГЦ м3. (2.99)

VТС = 7,4+77,2= 84,6 м3.

Рассчитывается удельный вес тампонажной смеси.

Компонентами чистого цементного раствора являются цемент и вода. В качестве цемента, согласно ГОСТ 1581-96 «Портландцементы тампонажные. Технические условия» используем портландцемент тампонажный бездобавочный для умеренных температур марки ПЦТ I – 100, так как облегчающих добавок не требуется, а температура на забое скважины составляет 940С. Удельный вес цемента равен 3,12×104Н/м3. В качестве жидкости затворения используем техническую воду, удельный вес которой 1,0×104Н/м3. Весовое отношение воды к цементу в растворе описывает водоцементное отношение m=0,5 [13, стр.14].

Исходная формула для расчета удельного веса цементного раствора:

qЦР=((1+m) ×qЦ×qВ)/(qВ+m×qЦ) Н/м3, (2.100)

 Скачать реферат