Способы и средства доставки тампонажных составов

Способы и средства доставки тампонажных составов.

Средства тампонирования.

В зависимости от горно-геологических  условий и назначения применяются  различные схемы тампонирования. Широкое распространение при  тампонировании геологоразведочных скважин  имеет тампонажное устройство типа ТУ-6, в комплект которого входят герметизатор устья скважины, пакер для герметизации ствола скважины и с скважинный смеситель.

Герметизатор наворачивается на обсадные трубы, имеет регулировочный вентиль и уплотнительную манжету, находящуюся в обсадной трубе. При  тампонировании хвостовик герметизатор подсоединяется к бурильным трубам. Ручкой вентиля при необходимости  поток тампонажной смеси направляется в бурильные трубы или межтрубное пространство.

Пакер герметизирует ствол  скважины при разработке по диаметру не более 10 мм. Пакер состоит из набора манжет, которые закрепляются на штоке с помощью шайбы с упорной гайкой и закрыты кожухом. Переходом пакер соединяется с бурильными трубами и опускается на  них в скважинку. Пакер имеет два положения: транспортное и рабочее и сбрасыванием в пакер через бурильные трубы шара он переводится из транспортного состояния в рабочее.

Буровой раствор давит  на шар и внутреннюю полость кожуха, смещая кожух по хвостовику вниз до упора о головку хвостовика. Манжеты  освобождаются от кожуха, распрямляются  и перекрывают ствол скважины. При переводе пакера в транспортное положение достаточно поднять его  на некоторую высоту и манжеты  складываются и спокойно заходят  в кожух.

Скважинный смеситель  служит для доставки в зону тампонирования ускорителя схватывания, который заливается в межтрубное пространство. Смеситель состоит из наружной и внутренней труб соединенных переходами и, втулки и ограничителя. Ускоритель заливается в контейнер между наружной и внутренней трубами и смеситель опускается в скважину. Для перевода смесителя из транспортного в рабочее положение, в смеситель через бурильные трубы сбрасывается шар. При нагнетании раствор давит на шар и сдвигает втулку вниз до ограничителя. При этом открываются отверстия и ускоритель перетекает в полость, где перемешивается с тампонажным раствором и выдавливается в скважину.

Цементирование  колонны обсадных труб

Этот способ тампонирования применяется для закрепления  обсадных труб эксплуатационных, геотехнологических и специальных скважин. В геологоразведочном бурении, в зависимости от глубины  и назначения скважины, применяются  различные схемы тампонирования обсадных колонн:

- заливкой через устье  скважины с последующим задавливанием  колонны обсадных труб в тампонажную  смесь;

- цементированием обсадной  колонны с применением одной  разделительной пробки;

- цементирование с помощью  пакера;

- цементированием с помощью  двух разделительных пробок.

 

Цементирование  колонны обсадных труб неглубоких скважин.

Производится путем заливки  тампонажной смеси через устье  скважины.

Перед заливкой тампонажной  смеси обсадные трубы поднимаются  над забоем на высоту цементирования. Тампонажная смесь в зону цементирования подается через  устье скважины или в колонковых трубах. Затем колонна обсадных труб устанавливается на место, а тампонажная смесь поднимается в затрубном пространстве на нужную высоту.

Необходимое давление на тампонажную  смесь создается столбом бурового раствора. В качестве тампонажного раствора используется цементный раствор  различного состава или пластичная глина.

Этим способом можно закрепить  нижний интервал или всю колонну  обсадных труб.

Для предупреждения смятия колонна обсадных труб периодически заполняется буферной жидкостью.

Цементирование  отдельного участка или всей обсадной колонны труб с использованием одной  разделительной пробки.

Применяется для закрепления  обсадной колонны труб на нижнем интервале  или по всей длине.

Цементирование колонны  обсадных труб по этой схеме производится с помощью тампонажного устройства типа ТУ-7.

На низ колонны устанавливается  обратный клапан, изготовленный из легкоразбуриваемого материала (обычно чугуна).  При наличии в скважине глинистого раствора в нее закачивается некоторое количество буферной жидкости, которая предохраняет тампонажный раствор от перемешивания с буровым. Тампонажный раствор смеси закачивается в зону порциями при спуске обсадных труб.

Затем опускается разделительная пробка, устье скважины оборудуется  герметизатором и в колонну обсадных труб буровым насосом или цементировочным  агрегатом подается продавочная  жидкость. Под давлением продавочной  жидкости тампонажный раствор поднимается  в затрубном пространстве до проектного уровня. Давление,  созданное в скважине продавочной жидкостью поддерживается до затвердевания тампонажной смеси. Для улучшения качества цементирования следует увеличивать кольцевой зазор межтрубного пространства, что повысит скорость подъема тампонажной смеси и полного вытеснения промывочной жидкости. Если колонна обсадных труб имеет значительную протяженность или пересекает мощные интервалы пористых пород, то требуется применять тампонажные растворы с низкой водоотдачей.

Цементирование  обсадной колонны глубоких скважин  с использованием пакеров

 Применяется для цементирования значительных  по протяженности колонн обсадных труб.

 Для создания необходимого  давления прокачивания растворов  низ обсадной колонны оборудуется  пакером. По бурильным трубам  в скважину для разделения  промывочного и тампонажного  раствора закачивается буферная  жидкость. Затем последовательно  закачивается расчетное количество  тампонажного раствора и продавочной  жидкости.

Закачка раствора производится с помощью цементировочного агрегата. Во избежание седиментации необходимо использовать тампонажный раствор  с низкой водоотдачей.

Цементирование  обсадных колонн с применением двух пробок.

Имеет широкое распространение  при закреплении колонн обсадных труб.

Низ обсадной колонны оборудуется  обратным клапаном и стопорным кольцом. При спуске в колонну обсадных труб для предохранения их от смятия внешним давлением периодически заливается буферная жидкость. Сверху буферной жидкости устанавливается  разделительная пробка с отверстием закрытым мембраной. Верх обсадной колонны  оборудуется цементировочной головкой с закрепленной в ней верхней  разделительной пробкой.

Через цементировочную головку  в скважину закачивается расчетное  количество тампонажного раствора цементировочным  агрегатом, затем освобождается  верхняя разделительная пробка и  продавочной жидкостью тампонажный  раствор подается по бурильным трубам в скважину. Так как плотность  тампонажного раствора как правило превышает плотности промывочного раствора, то тампонажный раствор движется по бурильным трубам при пониженном давлении на цементировочной головке. При достижении первой разделительной пробкой стоп-кольца давление на цементировочной головке возрастает на 4-5 МПа. Под действием этого давления на первой разделительной пробке открывается отверстие, закрытое мембраной, и тампонажный раствор продавливается через него в затрубное пространство. Во избежание гидравлических ударов при цементировании следует контролировать количество прокачиваемой продавочной жидкости и, когда ее остаток уменьшается до 1-2 м³, необходимо уменьшить интенсивность подачи. Когда верхняя пробка достигает нижней и давление на головке резко возрастает, закачка жидкости прекращается, а задвижка на цементировочной головке закрывается. Колонна обсадных труб остается под давлением до окончания затвердевания тампонажного раствора.

Оперативное тампонирование.

Применяется для поддержания  устойчивости ствола скважины и ликвидации поглощений бурового раствора и незначительных по мощности водопроявлений. Применяются  следующие способы доставки тампонажных  смесей:

- через устье скважины;

- по колонне бурильных  труб

- в колонковых снарядах;

- в специальных тампонажных  устройствах.

 

Тампонирование  через устье скважины применяется при закреплении стенок скважины и ликвидации частичных поглощений промывочной жидкости и небольших водопроявлений.

Тампонажный раствор под  давлением, создаваемым буровым  насосом, закачивается через устье  скважины, оборудованное герметизатором, в поры и трещины горных пород. Разгерметизация ствола скважины производится после застывания раствора. По такой  схеме тампонируются интервалы  скважин глубиной до 200 м, потому что  при тампонировании более глубоких скважин происходит загрязнение  ствола скважины тампонажной смесью.

К положительным особенностям такого способа относятся: простота технологии проведения, использование  тампонажных смесей любой подвижности  и в неограниченном объеме, а также  возможность применения различных  наполнителей. Отрицательной стороной его является вероятность разбавления  тампонажной смеси агрессивными пластовыми водами.

Тампонирование  по бурильным трубам имеет наибольшее распространение и имеет несколько вариантов, но отличается сложной технологией ведения работ. Тампонажный раствор используемый при этом имеет малую подвижность. Кроме того необходимо четко поддерживать необходимое расстояние от нижнего конца бурильных труб до кровли интервала зоны поглощения и регулировать скорость доставки тампонажного раствора в зависимости от сроков его схватывания. В противном случает результат тампонирования может быть отрицательным.

При тампонировании через  бурильные трубы требуется:

- нижнюю часть колонны  собрать из колонковых труб  меньшего диаметра и установить  нижний конец колонны на расстояние 5-10 м выше кровли интервала  поглащения промывочной жидкости;

- промыть колонну труб  небольшим количеством воды и  затем закачать раствор;

- поднять колонну труб  выше зоны тампонирования и  удалить из нее остатки тампонажного  раствора водой или глинистым  раствором;

При тампонировании через  бурильные трубы необходимо использовать растворы, которые перекачиваются буровыми насосами.

Тампонирование  вариант 1.

Рекомендуется для поддержания  устойчивости стенок скважин и ликвидации поглощений промывочной жидкости категории 1-3 по Ясову и Волокитенкову. Нижний конец бурильных труб, по которому в скважину закачивается тампонажный  раствор, устанавливается на 2-3 м  выше зоны осложнения. При изоляции осложнений это расстояние зависит  от мощности поглощений и уменьшается  с увеличением его интенсивности. При наличии водопротоков в скважине нижний конец бурильных труб опускается до подошвы проницаемого интервала.

Тампонирование  вариант 2.

Применяется при глубине  залегающего интервала 200-400 м и  при статическом уровне до 50 м. на устье скважины устанавливается  герметизатор, а тампонажный раствор  закачивается в зону по бурильным  трубам, опущенным до кровли интервала  поглощения.  Закачиваемый тампонажный  раствор поднимает буровой раствор  под герметизатор, создавая давление на зону тампонирования. Применение этого  способа тампонирования позволяет  уменьшить загрязнение ствола скважины тампонажным раствором и уменьшить  расход тампонажного и бурового раствора.

Тампонирование  вариант 3.

В стволе скважины выше зоны осложнения устанавливается пакер, который не дает подняться тампонажному раствору выше зоны осложнения. Тампонажный раствор закачивается в зону осложнения по бурильным трубам. Такой способ тампонирования применяется при глубине залегания зоны тампонирования глубже 300 м при ликвидации поглощения 1, 2 и 3 категории. При этом способе производится более эффективная изоляция поглощающего горизонта, уменьшается загрязнение ствола скважины и обеспечивается качественная закачка тампонажного раствора в зону и уменьшается его расход.

Тампонирование  вариант 4.

Применяется при ликвидации небольшого по мощности интервала поглощения промывочной жидкости, который находится  намного выше забоя, в случае возникновения  опасности гидровзрыва пласта и в некоторых других случаях. Выше и ниже поглощающего интервала устанавливаются пакеры, а в поглощающий пласт под давление закачивается тампонажный раствор.

Спуск тампонажной  смеси в колонковых снарядах

Применяется при ликвидации интенсивных и часто катастрофических поглощений. После вскрытия зоны поглощения в нее в колонковой трубе доставляется БСС с малыми сроками схватывания. Смесь выдавливается из колонковой трубы под давлением бурового раствора, подаваемого по бурильным  трубам. Буровой раствор находящийся  выше зоны поглощения создает давление на пласт и помогает проникновению  тампонажного раствора в поры и трещины  пород.