Kts23.ru

АЗС оборудование
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Технология крепления скважин одной порцией тампонажного раствора

Технология крепления скважин одной порцией тампонажного раствора

В настоящее время цементирование большинства обсадных колонн на нефтяных и газовых месторождениях выполняется с использованием двух составов тампонажных растворов: облегченного тампонажного раствора (далее ОТР) плотностью 1400 — 1500 кг/м 3 и тампонажного раствора (далее ТР) нормальной плотности — 1850 — 2000 кг/м 3 .

К основным общим недостаткам такой технологии цементирования следует отнести:

  • большую дифференциацию физико-механических характеристик камня тампонажных растворов различных составов и, соответственно, различия в степени изоляции по интервалам размещения;
  • вероятность образования больших зон смешивания тампонажных растворов, ввиду достаточно большой разницы плотностей тампонажных растворов, и ухудшение изоляции затрубного пространства в интервале размещения зоны смешивания;
  • недостаточно высокую скорость формирования камня облегченного тампонажного раствора с необходимыми прочностными характеристиками в интервале ММП, что требует устанавливать время ОЗЦ не менее 48 ч.

С целью устранения указанных недостатков и повышения качества крепления обсадных колонн, предлагается использование другой технологии одноступенчатого цементирования, заключающейся в размещении по всей длине затрубного пространства тампонажного раствора одной промежуточной плотности 1700 кг/м 3 , на основе специальной цементной смеси ГранЦЕМ-7. Преимуществами данной схемы цементирования является следующее:

  • тампонажный раствор на основе ГранЦЕМ-7 БГ имеет плотность 1700 кг/м 3 , что позволяет обеспечить сохранение гидростатического давления, эквивалентного суммарному гидростатическому давлению составного столба жидкостей ОТР и ТР;
  • исключается большая дифференциация свойств тампонажных растворов, находящихся на забое и на устье, что повышает качество изоляции затрубного пространства;
  • обеспечивается возможность более строго и эффективно контролировать плотность и, соответственно, качество закачиваемого состава за счет упрощения схемы затворения. В этом случае готовится только один тампонажный раствор с плотностью 1700 кг/м 3 и исключается необходимость перенастройки режима работы цементировочного комплекса после приготовления облегченного тампонажного раствора для приготовления тампонажного раствора нормальной плотности;
  • сухая цементная смесь ГранЦЕМ-7 БГ является полностью готовым материалом, что исключает необходимость выполнения дополнительных работ по вводу и смешиванию облегчающих и стабилизирующих добавок;
  • по прочностным характеристикам состав плотностью 1700 кг/м 3 превосходит аналогичные показатели тампонажного раствора нормальной плотности и облегченного тампонажного раствора, что позволяет сократить сроки ОЗЦ до 12-24 часов;
  • возможно использование сухой тампонажной смеси ГранЦЕМ-7 для крепления направлений, кондукторов, промежуточных и эксплуатационных колонн;
  • с целью предотвращения газопроявлений в период ОЗЦ, ГранЦЕМ-7 имеет в составе газоблокирующие добавки, которые в сочетании с ускоряющей добавкой обеспечивают быстрый набор структуры геля.

Рисинук 1 — Сравнение базовой технологии крепления и с применением универсального цемента ГранЦем-7

Рисунок 2 — Определение возможности сокращения времени ОЗЦ цементного раствора приготовленного на основе ГранЦем-7 БГ

Состав

Цементная тампонажная смесь ГранЦЕМ-7 изготавливается из специального тампонажного портландцемента, комплексной минеральной добавки КМД-О и специальных добавок для регулирования тампонажно-технических свойств – армирующих, кольматирующих, расширяющих, пластификаторов, газоблокаторов, стабилизаторов и др.

В зависимости от вида специальных добавок (армирующих, кольматирующих, расширяющих) цементную смесь выпускают следующих марок:

ГранЦЕМ-7 – без ввода специальных добавок;

ГранЦЕМ-7-Арм – с армирующими добавками;

ГранЦЕМ-7- К – с кольматирующими добавками;

ГранЦЕМ-7- Р – с расширяющими добавками;

ГранЦЕМ-7 БГ – с усиленными газоблокирующим характеристиками.

Промысловый опыт применения

Промышленное применение цементной тампонажной смеси ГранЦЕМ-7 осуществляется с 2011 г на месторождениях полуострова Ямал для крепления кондукторов, направлений, промежуточных колонн и хвостовиков.

Таблица 1 – Основные физико-механические характеристики тампонажного раствора и камня на основе сухих тампонажных смесей серии ГранЦЕМ-7.

Читайте так же:
Что такое армированная цементная стяжка

Показатель

Значение

Диапазон рабочих статических температур

1680 – 1720 кг/м 3

Предел прочности камня через 24 часа твердения при температуре 5 ºС

Предел прочности камня через 48 часов твердения при температуре 20 ºС

Предел прочности камня через 48 часов твердения при температуре 5 º С

Тампонаж скважин

У обсадных труб скважины есть определенный срок службы, по истечении которого из-за разрушения или коррозии они могут негативно влиять на качество воды. Поэтому отслужившие положенное время источники либо восстанавливают, либо ликвидируют.

Ликвидируют обычно скважины, вышедшие из строя, реанимация которых не стоит технических или экономических усилий. Также тампонировать следует заброшенные или бездействующие источники, скважины малой глубины, или постоянно загрязняющиеся из различных водоносных слоев.

Тампонаж скважины на воду

Тампонаж скважины на воду — что это такое

По сути, тампонаж тампонирование скважины – это работы по ее ликвидации, перекрытие скважины. При тампонаже обычно производят цементирование, разобщение водоносного пласта цементной подушкой. Но вместо цементного тампона могут использоваться и жидкие пластмассы, и густые глинистые растворы. В тампонажную смесь могут добавлять песок или гравий, раствор закачивается на всю глубину.

В скважину закачивают цементный, портландцементный или глиняный растворы – это делается для упрочнения ствола, препятствует смешиванию вод из соседних горизонтов.

В случае движения пластов раствором заполняют затрубное пространство, заливая все зазоры и пустоты, при этом обсадная колонна остается на месте.

Тампонаж может быть как постоянным, так и временным. При постоянном используется качественный цементный раствор, при временном – преимущественно глина или тампоны с различными пастами. Цементный тампонаж обычно производится с целью ограничить линзы скважины от загрязнений с поверхности.

Временное тампонирование дает, как правило, весьма короткий эффект, и на длительное время не используется. Его могут применять на период производства каких-либо необходимых исследований или испытаний.

Тампонаж при помощи глины – широко распространенный вариант, подходящий для скважин сравнительно неглубокого объема с безнапорным водоносным горизонтом. При помощи глиняного тампонажа также можно бороться с интенсивным поглощением промывочной жидкости.

Причины для тампонирования скважин

Помимо источников, которые закрывают по истечении гарантированного срока годности, есть еще несколько объектов, подлежащих тампонажу. Скважины, которые необходимо затампонировать, деляться на 4 группы:

  • Артезианские скважины, полностью исчерпавшие ресурсы,
  • Скважины, подлежащие ликвидации исходя из геологических особенностей,
  • Скважины, подлежащие закрытию по техническим причинам;
  • Скважины, подлежащие ликвидации по экологическим причинам.

Этапы проведения работ, цены на тампонаж скважин

Многие владельцы частных домов и водоносных источников на частной земле не в курсе, что закрывать скважину нужно с помощью тех же специалистов, с чьей помощью скважина была пробурена. В подавляющем большинстве случаев скважину просто бросают, однако тампонаж скважин на воду — процесс не менее сложный, чем бурение, поэтому при закрытии скважины необходимо обратиться к специалистам. Специалисты оценивают объем работ, выставляют цены и смету на затраты материалов на тампонирование скважин в зависимости от технических характеристик и общего состояния источника.

Этапы ликвидации скважины:

Перед ликвидацией необходимо разработать проект по тампонажу скважины, предоставить специалистам условия для геофизических исследований в самой скважине и точные характеристики объекта.

В результате исследования специалисты определяют такие параметры, как глубина скважины и состояние колонн, уточняют причину ликвидации скважины. На основании полученных данных производятся расчеты объемов работ и материалов, которые будут затрачены на тампонирование.

Читайте так же:
Сколько времени хранится цементный раствор

Следующий этап — непосредственное выполнение работ. По результатам ликвидационных работ оформляется соответствующий документ, свидетельствующий о факте произведенного тампонирования.

Особенности тампонирования скважины

Тампонажем скважины именуют комплексные работы, способствующие своевременной защите пробуренных гидросооружений от загрязнений и обрушений. Благодаря таким мероприятиям улучшается качество воды и продлевается срок службы водоноса.

Особенности тампонирования

Тампонаж скважины представляет собой процесс заполнения образующихся в грунте трещин с помощью цементного раствора. Желательно для таких целей брать цемент, способный затвердевать быстро, в противном случае достигнуть желаемого результата не получиться. Тампонаж артезианской скважины предотвращает просачивание внутрь пробуренной конструкции следующих примесей:

  • грунтовая жидкость;
  • твердых частиц пород;
  • нефтяных компонентов.

ликвидация скважины цементированием

Цементирование скважины способствует герметизации пространства, образующегося у стен проходки и обсадной колонны. Алгоритм указанного процесса выглядит как подача вяжущего раствора внутрь водозаборного ствола либо вокруг обсадной трубы. Теперь понятно каждому, что такое тампонаж и каково его назначение.

На сегодняшний день различают следующие способы цементирования гидротехнических конструкций:

  1. «Ликвидационный».
    При таком цементировании чаще всего избавляются от старой скважины, если она опасна либо грозит обрушением. Ликвидационный тампонаж помогает предотвратить вероятность заражения подземной жидкости опасными для здоровья частицами. С помощью ликвидационного тампонажа заброшенных водоскважин защищают от вероятного загрязнения расположенные поблизости артезианские источники, являющиеся резервуарами питьевых ресурсов.
  2. «Защитный».
    Описанный способ тампонирования помогает предотвратить проникновение грунтовых вод внутрь родника либо скважинного ствола. Защитное цементирование помогает предотвратить просачивание внутрь водоскважины опасной для здоровья верховодки, которой очень много в период весеннего половодья.

До тампонирования проводится специальная экспертиза и делаются некоторые анализы относительно состава жидкости внутри гидротехнической конструкции. Если имеются соответствующие показания, приступают к составлению акта, а затем подходят к разработке необходимого проекта.

После утверждения этой бумаги начинают тампонировать потрескавшиеся стенки скважины. Такую деятельность выполняют мастера специальных служб, имеющие соответствующую компетенцию и оборудование. Кстати, данные мастера могут дать рекомендации и относительно ликвидационного тампонажа гидротехнического сооружения, когда цементирование не может принести нужного результата.

Когда нужно тампонирование?

Тампонирование скважины проводят при наличии соответствующих показаний к проведению этих работ. Чаще всего цементирование необходимо, когда:

заброшенная скважина для тампонирования

  • деформируется колонна-обсадка;
  • нужна изоляция водоносного горизонта от загрязнений;
  • разрушается водоскважина;
  • скважиной давно никто не пользуется;
  • возникает риск смешивания пресных и жестких вод;
  • обнаружены геологические либо технические неисправности конструкции;
  • неправильно пробурена шахта и возник риск ее загрязнения;
  • сильно понижена производительность водозаборной точки, восстановить которую нет возможностей.

Тампонажные работы между обсадной колонной и стенками эффективны, если используемая жила многоводна и отличается высоким качеством жидкости.

Такой прием часто используют, когда разрабатывают новые водоносные слои, стараясь защитить их содержимое от проникновения верховодки.

Пример того, для чего проводят тампонирование скважин:

Преимущества тампонирования

Тампонаж скважин отличается большими преимуществами как для качества воды, так и для срока эксплуатации всего сооружения. С его помощью удается:

  • сделать дополнительную гидроизоляцию колонны труб;
  • сократить риск деформации сооружения при установке дополнительных креплений на обсадную колонну;
  • сделать герметизированными чистые водные ресурсы;
  • защититься от разгерметизации стыков.

Ликвидационный тампонаж скважин тоже имеет свои преимущества. С его помощью не только защищают от загрязнения водоносные пласты, но и от опасности аварийные колодцы. Последние особенно опасны, так как могут не только травмировать тело, но и привести к человеческим жертвам.

Хотя и описанное цементное обустройство цену имеет не низкую, польза от таких работ существенная. Особенно, если это касается полноводной водозаборной точки, которой пользуется несколько жильцов.

Читайте так же:
Шнековый питатель для цемента wam

Используемые растворы и особенности метода

Тампонаж скважины на воду производят с помощью особого состава растворами и специальным оборудованием. Это позволяет проводить работы быстро и безопасно. Естественно, до проведения самих работ следует провести необходимые расчеты и оформить соответствующую документацию. Благодаря таким действиям удается рассчитать:

  1. Необходимый объем смеси.
  2. Закупить нужное количество цемента.
  3. Методы подачи раствора.

Когда составляют проект на проведение описанных работ, за основу берут:

  • глубину водозаборной точки;
  • разновидность проходки;
  • длину пространства от скважины до обсадной колонны.

Если водозаборная шахта имеет дефекты либо нарушения бурения, их также берут во внимание.

Помимо глубин артезианских скважин, в проект вносят характеристику и структуру почвенного горизонта. Это помогает понять, каким следует делать раствор, чтобы получить необходимый уровень прочности. Состав грунта и прочие сведения относительно старой скважины можно взять из имеющегося паспорта.

раствор, щебень для тампонажа скважины

Благодаря таким тонкостям можно качественно выполнить все работы, затратив минимальное количество средств и сил.

Для каждого тампонирования рекомендуется готовить свой вид раствора, необходимого для определенных грунтов и водоносных слоев. Наиболее часто для описанных работ берут следующие растворы:

  1. «Вспенивающиеся».
    Особенностью таких составов является способность расширяться при застывании за счет добавления специальных компонентов. Это способствует более качественной герметизации жидкости внутри колонны.
  2. «С наполнителями».
    Составы с наполнителями эффективны при тампонаже скважин, пробуренных внутри пористых пород. Введение в состав раствора наполнителей (бумага, асбест, волокна) помогает сократить расход обычной цементно-песчаной смеси.
  3. «Традиционный».
    Готовится на основе традиционной смеси песка с цементом. Этот раствор используют для тампонажа скважин внутри глинистых пород. Желательно готовить эту смесь на основе «портландцемента», отличающегося подвижностью состава и быстрым затвердеванием. Кроме этого, такой состав прочно сцепляется с пластом полезного ископаемого и легко перекачивается насосом.

Нередко раствор для тампонажа скважин обогащают гравием или песком, но получаемую консистенцию всегда оставляют жидкой.

Рабочий раствор готовится в течение нескольких минут, особенно если для этого есть необходимое оборудование. Это экономит рабочее время людей и облегчает перекачивание состава насосами. Готовую смесь подают посредством заливочной трубы на трехметровую высоту. С целью дезинфицирования ее состава внутрь могут добавлять хлорную известь.

Подготовительные работы

До проведения тампонажа скважины обязательно выполняют подготовительные работы. Если внутри артезианской скважины есть насосы, то их обязательно вынимают на поверхность. За ходом всех проводимых работ рекомендуется следить владельцу водозаборной точки, так как он является ее ответственным лицом.

Использование цементно-песчаной смеси для тампонажа должно согласоваться специалистами санэпидемстанции.

После проведения всех работ владелец водоскважины должен отнести образцы жидкости на анализ и получить соответствующее заключение о ее безопасности. Также следует отнести сотрудникам коммунальных служб и санэпидемстанции все бумаги, подтверждающие проведение работ по цементированию источника.

Консервация и ликвидация

Ликвидация скважины на воду проводиться с согласия ее владельца и наличия необходимых показаний. При этом рекомендуется проводить промывку водозабора специальными составами и дезинфицировать содержимое шахты. Ликвидация скважины предусматривает засыпание щебнем либо гравием фильтровальной колонны.

заглушка скважины при тампонировании

При этом не только делается подушка из щебня, но и заполняется весь рабочий проем. Затем проводят заливку колодца цементным раствором. Так внутри скважины образуется пробка, не дающая наполнить свободное пространство водой. Большую глубину источника цементируют и засыпают поочередно, иногда под большим давлением.

Ликвидация артезианских скважин требует задействования внушительных объемов засыпки и цементного раствора. После этого делают заваривание заглушки. Тампонируют при ликвидации все пространство шахты, предотвращая тем самым обрушение пробки и заполнение колонны водой.

Читайте так же:
Раствор цемента как смешивать

Сверху на образовавшуюся пробку можно положить слой почвенного горизонта, формируя тем самым растительный покров. Инструкция по ликвидации скважин предусматривает полное удаление водоноса не только из использования, но и снятие его с учета. Это делается на заключительном этапе уже самим владельцем водоскважины.

Несвоевременное снятие источника с регистрационного учета влечет уплату за него обязательного налога!

Правила проведения ликвидационного тампонажа:

А Вы знаете, как проходит тампонирование скважин

Заключительный этап бурения, это тампонажные работы. Процесс заключается в том, что в затрубное пространство обсадной колонны вводится цементный (тампонажный) состав, после чего в течение нескольких суток происходит его затвердевание. В результате раствор превращается в камень – монолитную «рубашку», в которой заключена обсадная колонна скважины. Технология цементирования скважин сложная, требует специальных знаний и опыта, а в работе используется специальное оборудование для цементирования скважин. Работа проводится несколькими методами, в зависимости от назначения сооружения, типа грунтов и глубины залегания водяных жил.

Завершающий этап бурения скважин - это цементирование, данная операция влияет на всю работоспособность сооружения

Зачем проводить цементирование

Тампонирование скважин позволяет вытеснить буровой раствор цементным, обеспечить прочность конструкции и довести ее до рабочего состояния.

Цементирование скважин преследует три основные цели:

  1. Укрепление обсадной трубы;
  2. Предотвращение коррозии трубы под действием почвенных вод;
  3. Предупреждение смешивания воды разных уровней.

Когда заполнение труб раствором производится с целью ликвидации скважины, а не запуска ее в действие, производится ее цементация – процесс, имеющий различия с цементированием. Хотя это два типа работ с отличиями в технологическом процессе, оборудование для цементации и цементирования может использоваться одинаковое.

Подготовка к цементированию

Еще на этапе проектирования, до начала буровых работ, производятся все технические расчеты, благодаря которым можно заготовить в необходимом количестве все материалы для цементирования.

Расчет труб для обсадных колонн

Расчет обсадных колонн необходим, чтобы правильно выбрать трубы: диаметр, прочность материала и толщину стенок. В зависимости от технологических условий эксплуатации конструкции (геологическая структура, давление со стороны грунта и возможность его смещения) используются пластиковые или металлические трубы.

При расчете обсадной колонны используются максимальные значения внутреннего и наружного давлений. Запас прочности позволит использовать конструкцию с предельно возможными нагрузками в конкретных условиях.

Состав для цементирования

Рассчитать заполнение трубы цементным раствором можно по формуле, с использованием конкретных данных: глубина скважины, диаметр трубы, ширина затрубного пространства. Также в расчетах учитывается коэффициент (K1), обозначающий расход цементного раствора на заполнение трещин, каверн и погрешности в диаметре обсадной колонны.

Стандартный цементно-песчаный раствор может применяться для тампонажа скважин, которые устроены в плотном глинистом грунте

Формула для расчета количества цементного раствора выглядит так: Vц = (π/4)*[К1*(D2 – d1 2 )*Нц d2 2 *h], м 3 .

В силу сложности проведения вычислений, ведения работ по тампонированию, а также необходимость использовать профессиональное оборудование, технологически грамотный тампонаж скважины может обеспечить только центр цементирования скважин.

Рекомендации по выбору тампонажных смесей

Состав раствора подбирается с учетом структурного строения грунтовых слоев. Чтобы тампонажная смесь более плотно контактировала с трубой, в ее состав должны входить компоненты, увеличивающие раствор в объеме.

Если предварительное исследование грунта показало, что некоторые геологические слои имеют пористую структуру, использование обычного цементного раствора не рекомендуется. Причина – он станет проникать в мелкие пустоты в толще грунта, а это перерасход тампонажного материала. Чтобы избежать этого, цементирование обсадных колонн на таких почвах производится с добавлением волокнистых компонентов, например, асбест, тростник и подобные им материалы.

Читайте так же:
Растворимое стекло кислотоупорный цемент

Составляющие технологического процесса

Цементаж скважин проводятся в определенной последовательности, не зависимо от выбранного метода тампонирования, и выполняется в пять этапов.

  • Приготовление цементирующего состава;
  • Заполнение трубы раствором;
  • Продавливание тампонажного состава в затрубное пространство;
  • Затвердение цементной смеси;
  • Проверка качества цементации.

Тампонирование проводится по заранее составленной программе, в которой учитываются особенности горно-геологических условий, глубина скважины или отдельной ее части, подвергающейся цементированию, состояние ствола и другие особенности конструкции.

Ключевое оборудование, которое применяется при цементировании скважин - это цементно-строительный агрегат и цементировочная машина

Если в данной местности ранее уже проводилось цементирование скважин, расчеты и процесс тампонирования могут опираться на уже имеющийся опыт, но с коррекцией на новые технические данные.

Способы закачивания тампонажного раствора в затрубное пространство

Введение тампонажного материала в затрубное пространство осуществляется по двум схемам: обратный и прямой методы. Цементация затрубного пространства обратным способом проводится путем заливки смеси непосредственно между трубой и почвой. По мере заполнения пространства тампонажным составом, буровой раствор вытесняется через нижний конец трубы.

Прямой метод в свою очередь разделается на разные способы цементирования скважин, и каждый из них применяется в зависимости от технических возможностей и цели, которую нужно достичь цементированием.

Основные способы прямого способа тампонирования:

  1. Одноступенчатое цементирование производится за один подход. Готовится полный объем цементирующего состава, вводится в трубу и накрывается пробкой. После этого в скважину под давлением запускается промывочная жидкость, пробка медленно опускается, и выдавливает цемент за пределы трубы;
  2. Двухциклевое, или двухступенчатое цементирование скважин проводится, если по техническим причинам (большая глубина) приготовление полного объема раствора невозможно. При этом способе процесс осуществляется в два захода: цементирующий раствором заполняется сначала нижняя часть затрубного пространства, а затем верхняя. Второй этап работ может проводиться со значительным временным интервалом после окончательного схватывания первой порции раствора, или сразу же, без перерыва во времени;
  3. Метод манжетного цементирования применяют в том случае, если нижний фрагмент трубы нужно изолировать, а цементированию подвергается только верхний участок скважины. Между обсадной колонной и почвой монтируется кольцо-манжетка, а в пространство над ним через отверстия в трубе нагнетаются тампонажные материалы.

Оборудование для цементирования

Технологический процесс невозможно провести без специализированного оборудования. Это громоздкие механизмы, которые имеются в распоряжении центра цементирования скважин.

Оборудования для тампонажных работ:

  • Смесительные машины для замешивания раствора;
  • Цементировочные механизмы для продавливания раствора в ствол;
  • Цементировочная головка для промывки ствола;
  • Заливочные пробки.

Кроме этого, используются другие инструменты и приспособления, выполняющие подсобную, но не менее важную роль в цементировании. К ним относятся шланги, манометр и краны высокого давления, вибраторы и прочее. Оборудование транспортируется на платформах грузового автотранспорта, а для его запуска и работы с ним используется двигатель машины.

Тампонаж горизонтальных скважин

Гораздо реже проводится тампонирование горизонтальных скважин. Они имеют более сложное устройство, так как включают в себя элементы вертикальных и наклонных конструкций. В экономическом плане устройство горизонтальных скважин обходятся в 3-4 раза дороже, чем вертикальные, поэтому технология тампонажа горизонтальных труб должна обеспечить максимальную надежность цементных «рубашек» обсадных колонн и длительность эксплуатации выработки. Чтобы она была рентабельной, нужно, чтобы доход от добычи превышал вложенные в ее создание средства.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector