Материал: Курсовой проект по дисциплине Заканчивание и крепление нефтегазовых скважин

, сдвигает ее вниз и открывает боковые отверстия.

Есть вариант цементирования, при котором продавочная жидкость закачивается в полном объеме колонны, а затем в нее сбрасывается шар, который под собственным весом садится на нижнюю втулку и при создании избыточного внутреннего давления сдвигает ее вниз и открывает боковые отверстия в муфте.

Через эти отверстия скважина промывается от излишков тампонажного раствора. И если предусмотрен разрыв во времени цементирования ступеней - нижняя часть колонны оставляется на время ожидания загустевания или схватывания цемента, а верхняя промывается буровым раствором.

Вторая порция тампонажного раствора закачивается в колонну и выходит в затрубное пространство через открытые отверстия в цементировочной муфте.

На границе этой части тампонажного раствора и второй порции продавочной жидкости движется разделительная пробка (большего размера), которая садится на верхнюю втулку цементировочной муфты, сдвигает ее вниз и закрывает боковые отверстия. При закрытии этих отверстий давление в колонне резко повышается, что свидетельствует об окончании цементирования второй ступени.

Особенности расчета двухступенчатого цементирования.

При осуществлении двухступенчатого цементирования важно определить место (глубину) установки цементировочной муфты или пакера (Zм). При этом учитывают цель двухступенчатого цементирования.

Если в разрезе скважины имеется неизолированный поглощающий пласт, то цемент первой ступени поднимают с перекрытием этого пласта на высоту 100–200 м. На этом уровне и размещают цементировочную муфту. При этом должно соблюдаться условие Ркп <Ргрп.

Если ступенчатое цементирование применяют для предупреждения суффозии цементного теста в период его твердения, цементировочную муфту устанавливают на 200–300 м выше кровли пласта с повышенным коэффициентом аномальности.

Если к ступенчатому способу цементирования прибегают для уменьшения потребности в цементировочной технике, то установку цементировочной муфты выбирают исходя из условия обеспечения минимального давления в конце цементирования обеих ступеней.

При использовании для цементирования колонны различных по температуростойкости цементных растворов установку муфты выбирают с учетом геотермального градиента. В любом случае цементировочная муфта должна устанавливаться в интервале залегания устойчивых

, непроницаемых пород.

При двухступенчатом цементировании с использованием цементировочных муфт закачка тампонажных и продавочных растворов осуществляется в следующей последовательности:

• 
  закачка первой порции тампонажного раствора в объеме, рав-
  

ном объему затрубного пространства от башмака колонны до цементи-

ровочной муфты, плюс объем цементного стакана в колонне;

• 
  закладка эластичной разделительной пробки, которая свободно
  

проходит через цементировочную муфту и садится на стоп-кольцо или

обратный клапан, установленные внизу обсадной колонны;

• 
  открытие боковых отверстий цементировочной муфты (в зависимости от конструкции муфты – в соответствии с техническим описанием);
  
• 
  промывка затрубного пространства от остатков цементного раствора первой ступени в интервале от цементировочной муфты до устья скважины;
  
• 
  выдерживание времени для загустевания (или начала схватывания) цементного раствора (при цементировании с разрывом во времени);
  
• 
  закачка второй порции цементного раствора в расчетном объеме;
  
• 
  закладка верхней разделительной пробки;
  
• 
  закачка второй порции продавочной жидкости объемом, равным объему колонны от цементировочной муфты до устья скважины.
  

При цементировании скважины в условиях наличия пласта с аномально высоким пластовым давлением (АВПД) для предотвращения нефтегазопроявлений и суффозии цементного теста после окончания цементирования нижнего участка верхний интервал скважины промывают через отверстия цементировочной муфты с противодавлением на устье до конца схватывания цементного раствора. При этом давление в скважине на уровне пласта с АВПД должно быть не ниже пластового. Из этого условия давление на устье в процессе цементирования должно поддерживаться не менее

(при Hпл>Zм):



В выражении (4.38) гидродинамическое давление в кольцевом пространстве ( ) следует брать в интервале от цементировочной муфты (пакера) до устья.

Если к ступенчатому цементированию прибегают с целью предотвращения гидроразрыва пород и поглощения тампонажного раствора, то глубина установки цементировочной муфты (Zм, м) может быть рассчитана следующим образом:

м

В расчетах давление гидроразрыва горных пород ( ) или давление, при котором начинается поглощение, необходимо брать для наиболее слабого пласта разреза скважины.

Коэффициент безопасности (kб) принимается равным 1,2–1,5.

В выражении (4.39) за следует принимать глубину подошвы поглощающего пласта (м).

Расчет цементирования нижней ступени проводят как одноступенчатое от башмака колонны до цементировочной муфты, а расчет цементирования верхней ступени – как одноступенчатое при глубине скважины, равной Zм.

Закачку цементного раствора второй ступени проводят после начала загустевания цементного раствора первой ступени.

В том случае, когда при ступенчатом цементировании для каждой ступени используют различные цементные растворы (например, для нижней ступени – температуростойкий цемент, а для верхней – цемент для «нормальных» температур) и в разрезе скважины нет ни поглощающих, ни высоконапорных горизонтов, то закачка цементных растворов может проводиться без разрыва во времени.

Расчет объемов растворов, количества необходимых материалов, выбор цементировочной техники, режима ее работы, продолжительности цементирования проводится по аналогичной методике как и для одноступенчатого цементирования в той же последовательности операций.

Обоснование состава тампонажных материалов.

При цементировании первой ступени эксплуатационной колонны скважины №15277

Федоровского месторождения используется цемент марки ЦТРС-У-100ПВ ГОСТ ТУ 2148-00220935980-2009



ЦЕМЕНТ ТАМПОНАЖНЫЙ РАСШИРЯЮЩИЙСЯ СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ЦТРС-У-100ПВ
Разработан альтернативный (добавочный) состав ЦТРС II по ТУ 5734-007-80338612-2008

НАЗНАЧЕНИЕ

Предназначен для качественного разобщения продуктивных пластов в интервалах от 15 до 110°С и предотвращения заколонных перетоков в период эксплуатации скважины.
СВОЙСТВА

Таблица 1 - Физико-механические показатели цементов серии ЦТРС.

Наименование показателя	Норма для марок
	ЦТРС-50	ЦТРС-100	ЦТРС-У-50	ЦТРС-У-100
Плотность тампонажного раствора, г/см3	1,80-1,90		1,90-1,95
Водоотделение, мл, не более	4,5		5,0
Растекаемость, мм, не менее	200		200
Время загустевания определяемое по ГОСТ  26798.1, мин, не менее:  - при  (22±2) ºС и 0,1 МПа  - при (75±3) ºС, и ,01 МПа	90 -	- 90	90 -	- 90
Предел прочности цементного камня при изгибе определяемый по  ГОСТ 26798.1, МПа:  - через 48 ч при  (22±2) ºС и 0,1 МПа, не  менее  - через 24 ч при при (75±3) ºС, и 0,1 МПа, не  менее	2,7   -	-   3,5	3,7   -	-   5,5
Расширение тампонажного камня, %:  - через 48 ч при  (22±2) ºС и 0,1 МПа,  не  менее  - через 24 ч при при (75±3) ºС, и 0,1 МПа, не  менее	0,3   -	-   0,5	2,0   -	-   2,0

ПРЕИМУЩЕСТВА

Цементы серии ЦТРС характеризуются высокой седиментационной устойчивостью тампонажного раствора и создают низкопроницаемое цементное кольцо с уплотняющимся во времени контактом для условий цементирования обсадных колонн в вертикальных и наклонно направленных скважинах.

Отличается от других цементов высокой степенью армирования и повышенной прочностью камня при разрыве и прочности сцепления с металлом трубы.

При цементировании второй ступени эксплуатационной колонны скважины №802 Бельского месторождения используется цемент марки ЦТОС-4-100

ЦТОС, ЦТРОС

ЦЕМЕНТЫ ТАМПОНАЖНЫЕ ОБЛЕГЧЕННЫЕ СТАБИЛИЗИРОВАННЫЕ СЕРИИ ЦТОС, РАСШИРЯЮЩИЕСЯ СЕРИИ ЦТРОС

ТУ 5734-001-74364232-2006

НАЗНАЧЕНИЕ

Предназначен для цементирования обсадных колонн нефтяных и газовых скважин с низкими пластовыми давлениями, при положительных температурах до 120°С

В зависимости от плотности приготовляемого тампонажного раствора цемент выпускают следующих марок:

ЦТОС-3 — плотность раствора 1,28-1,32 г/см3;

ЦТОС-3,6 — плотность раствора 1,35—1,37 г/см3;

ЦТОС-4 — плотность раствора 1,35—1,44 г/см3;

ЦТОС-5 — плотность раствора 1,48- 1,52 г/см3;

Согласно ТУ (по требованию заказчика) предусматривается ввод специальных добавок:

— армирующих (цементы типа ЦТОС-3 (3,6, 4, 5, 6) (АРМ)

— расширяющих ( цементы типа ЦТРОС-3 (3,6, 4,5, 6)

 СВОЙСТВА

Тампонажные растворы на основе ЦТРОС характеризуются высокой стабильностью и седиментационной устойчивостью, повышенной термо- и коррозионной стойкостью камня, пониженной скоростью фильтрации раствора и минимальной контракцией камня при твердении даже в отсутствии доступа воды.

Таблица 1 - Физико-механические показатели цементов серии ЦТОС. 

Наименование показателя	Норма для марок
	ЦТОС-3	ЦТОС-3,6	ЦТОС-4	ЦТОС-5
Плотность тампонажного  раствора, г/см3	1,3±0,02	1,36±0,02	1,4±0,04	1,5±0,02
Водоотделение, мл, не более	5
Растекаемость, мм, не менее	200
Время загустевания, мин, не менее:  при t 22оС и давлении 0,1МПа  при t 75оС и давлении 0,1МПа	200 90
Прочность камня при изгибе  через 2  суток, МПа, не менее:  при t 22оС и давлении 0,1МПа  при t 75оС и давлении 0,1МПа	0,7 1,2	0,9 1,5	1,2 2,0	1,5 2,5