Тампонування свердловин - студопедія

Тампонуванням свердловини називається комплекс робіт по ізоляції окремих її інтервалів. Тампонування здійснювала-вляется з метою запобігання обвалів свердловини і розмиву-ня порід в просторі за обсадними трубами, поділу водоносних чи інших горизонтів для їх дослідження, пере-криття тріщин, пустот, каверн, для ліквідації водопроявів, поглинання промивної рідини при бурінні.

Мал. 8.1. Загальна схема тампонажу:

1 - колона обсадних труб; 2 - тампонажний матеріал; 3, 4, 5 - ізолюється, водонепроникний і водоносний пласти відповідно.

При бурінні на рідкі та газоподібні корисні копалин-мі, а також на мінеральні солі необхідно ізолювати пласт корисної копалини від верхніх шарів. Ізоля-ція окремих горизонтів в свердловині необхідна для запобігання-обертання проникнення ґрунтових і пластових вод в пласт корисної копалини. При підході до продуктивного пласту про-ходка свердловини припиняється у водонепроникному вишерас-призначеному пласті. Потім в свердловину спускають колону об-саднити труб, а кільцевий простір між низом колони і стінами свердловини заповнюють водонепроникним ма-лом. Тампонуванням затрубного простору обсадна ко-лонна охороняється від стиснення тиском і корродирующего впливу мінералізованих підземних вод.

Застосовують постійне і тимчасове тампонування. Пост-янное тампонування проводять на тривалий час. При по-постійному тампонування приствольному простір ізольо-ється від стовбура свердловини. Тимчасове тампонування призначе-значущих для ізоляції окремих горизонтів і проводиться на термін випробування свердловини.

Тампонування виробляють для роз'єднання і ізоляції водо-носних пластів з різним хімічним складом. Наприклад, для ізоляції гірко-солоної води від питної, ізоляції водоносних пластів від нафтогазоносних, для виробництва дослідних нагнітань води в пористий пласт, для захисту обсадних труб від корозії мінеральними водами, для усунення циркуляції підземних вод по стовбуру свердловини при добуванні обсадних труб і ліквідації свердловини .

Як тампонажних матеріалів використовують глину, це-мент, гліноцементних суміші з наповнювачами, що швидко суміші (БСС), бітуми і смоли.

Тампонування глиною застосовують при бурінні неглибоких розвідувальних або гідрогеологічних свердловин. Якщо в місці планованого тампонування залягає пласт глини потужністю 2-3 м, то тампонування здійснюють задавливания черевика обсадної колони в глину, попередньо пробуривши цей лласт на 0,5-0,6 м.

При відсутності на забої глини або при недостатній мощ-ності її пласта нижню частину свердловини заповнюють в'язкою глиною, в черевик обсадної колони вставляють конусну проб-ку, якій видавлюють глину в затрубний простір. Після закінчення тампонування пробки разбурівается.

Тампонування за допомогою цементу називається цементує-ням свердловин. Цементування використовують при бурінні свердловини на воду, нафту, газ і у випадках, коли необхідно отримати міцний і щільний тампон на вельми продолжитель-ве час.

Для цементування свердловин використовують тампонажний це-мент на основі портландцементу.

Після змішування з водою тампонажний цемент повинен да-вати рухливий розчин, що перекачується насосами, який з плином часу загусає і потім перетворюється в водо-непроникний цементний камінь. Цементний розчин треба виготовляти якомога швидше, щоб попередити його схва-вання під час нагнітання в свердловину. Готують цементний розчин в цементомешалках або в спеціальних цементіровоч-них агрегатах, змонтованих на автомобілі.

Найбільш широко застосовуваний спосіб цементування при розвідувальному бурінні - занурення черевика обсадної колони в цементний розчин, залитий на забій свердловини. Забійне цементування проводять для ізоляції нижньої привибійної частини колони обсадних труб. Цементний розчин заливають в свердловину через заливальні труби на висоту 2-3 м.

Після вилучення зі свердловини заливальних труб на забій спускають колону обсадних труб. Після затвердіння цементно-го розчину разбурівается пробку в обсадних трубах і продов-жають проходку свердловини.

Тимчасове тампонування свердловин проводиться на непро-тривалість період проведення роздільного дослідження по-доносних (нафто- і газоносних) горизонтів.

Для роз'єднання окремих ділянок свердловини, піддає-мих досліджень (відкачування, нагнітання), використовують спеці-альні тампони, звані пакерами. За принципом дії розрізняють пакери простого і подвійного дії. Пакери про-стого дії поділяють свердловину на два ізольованих один від одного ділянки, а подвійної дії - на три.

Принцип дії пакера заснований на тому, що при розширенням-нии гумової манжети або подушки надійно ущільнюється за-зор між стінками свердловини і колоною труб, на якій опускається тампон. Гумова манжета (подушка) в свердловині може ущільнюватися механічно, за допомогою води або стисненого повітря.

Гідравлічний пакер (рис. 8.2.) З двома гумовими камі-рами 3 (подвійної дії) спускають в свердловину на колоні труб 1. Вода, що подається під тиском через трубки 2 у ка-заходи 3, притискає їх до стінок свердловини. Таким чином свердловина поділяється на три ділянки. Через фільтрову трубу 4 після установки пакера виробляють досвідчені відкачки або наливи.

Мал. 8.2. Гідравлічний пакер:

I - водоупорами; II - пористий водоносний пласт; 1 - колона обсадних труб; 2 - трубка для нагнітання води; 3 - камера; 4 - сполучна трубка; 5 - фільтрова труба; 6 - глуха пробка

Тампонування без обсадних труб. Для боротьби з поглинутої-щением промивної рідини без зменшення діаметра сква-жіни застосовують БСС різного складу. Дозування суміші, що містить портландцемент, глинистий розчин, рідке стек-ло, каустичну соду і воду, залежить від якості цементу і глини. Зміною кількості рідкого скла і каустичної соди регулюють властивості суміші і терміни її схоплювання. Че-рез 20-35 хв після приготування БСС втрачає рухливість, а через 1-1,5 год закінчується її схоплювання. Використовують також тампонажні суміші на основі синтетичних смол шляхом змішування їх з наповнювачем і подальшим введенням в суміш затверджувача.

Тампонажні суміші повинні бути доставлені до місця по-глощенія промивної рідини до втрати рухливості. Суміш, доставляють одним із таких способів: 1) заливанням через гирло неглибокої свердловини; 2) закачуванням через бурильну колону, 3) в колонковому наборі, закритому знизу глиняною пробкою, з подальшим видавлюванням промивної жид-кісткою; 4) з використанням спеціальних тампонажних вуст-влаштування.

Доставлену в зону поглинання тампонажну суміш після витримки протягом часу, необхідного для її Затвердевая-ня, разбурівается.

8.1. Виробництво робіт з цементування свердловини за допомогою двох пробок

Якщо необхідна більша висота підйому цементу в затрубному просторі (на будь-яку відстань від вибою, аж до гирла свердловини), застосовується цементування під тиском з розділяють пробками. При цьому використовують дві розділяють пробки і цементувальних голівці. Розділяють пробки забезпечені ущільнювальними гумовими манжетами. Верх-няя пробка суцільна, а в нижній виконаний осьовий канал, пе-рекритий скляним диском або гумової перетинкою.

Промивання затрубного простору. Через відведення 1 (рис. 8.1, а) цементувальних головки нагнітають промивну рідину для промивання свердловини. При цьому колона обсадних труб підвішена в гирлі свердловини за допомогою лафетного хомута і не стосується забою.

Введення в обсадні труби нижній пробки. Для цього цементувальних голівці відгвинчують від колони і в гирлі обсадної колони вводять нижню пробку. Після цього нагвинчують цементувальних голівці із закріпленою в ній верхній пробкою

Нагнітання цементного розчину в колону обсадних труб. Звільнення верхньої пробки і її продавлювання вздовж колони. Вигвинчують висувні стопори 6 цементіровоч-ної головки, звільняючи цим верхню пробку і через відведення нагнітають промивну рідину (глинистий розчин або воду) для продавлювання пробок. Тоді система, що складається з двох пробок і цементного розчину між ними, буде переміщатися вниз.

Продавлювання цементного розчину в затрубний простір. Коли нижня пробка упреться в завзяте (стопорне) кільце, закріплене між трубами і черевиком, тоді зрослим тиском насоса раздавливается скляна пластинка, що перекриває отвір в нижній пробці, і цементний розчин через цей отвір продавлюється в кільцеве затрубний простір (рис. 8.1, в). Закінчення нагнітання цементного розчину в затрубний про-странство відповідає моменту сходження пробок (рис. 8.1, г), що визначається за різкого підвищення тиску на манометрі.

Зняття колони обсадних труб з лафетного хомута і спуск колони до забою.

Для цього колону з допомогою елеватора, гака, талевої системи та лебідки бурового верстата піднімають, виймають з корпусу лафетного хомута і спускають колону до забою.

Витримування колони обсадних труб під тиском (при за-критих відводах 1 і 2) протягом 12-24 год до кінця схоплювання і затвердіння цементу.

Зняття цементувальної головки. розбурювання пробок і наполегливої ​​кільця, очищення вибою.

Перевірка результату тампонування. Для цього знижують відкачуванням рівень рідини в свердловині нижче (не менше ніж на 10 м) статичного рівня тампоніруемого водоносного горизонту. Якщо протягом доби рівень води в свердловині не піднявся (не враховуючи підняття рівня до 1м за рахунок стогони крапель по стінках труб), то вважають, що тампонування водоносного пласта вироблено і про це складається акт.

Мал. 8.1. Схема тампонажу свердловини цементом за способом «з двома пробками»:

а - початок закачування цементу; б - кінець закачування цементу; в - початок підйому цементу в затрубний простір; г - кінець цементації

1 - запірний кран; 2 - манометр; 3 - головка для цементації; 4 - верхня частина пробки; 5 - гумові манжети; 6 - нижня частина пробки; 7 - обсадна труба; 8 - верхня пробка; 9 - нижня пробка

8.2. Ліквідаційний тампонаж свердловини

Пробуривши свердловину, виробляють контрольний замір її глибини, вимір зенітних кутів і азимутів через певний період часу (зазвичай 20 м) і геофізичні дослідження (каротаж). Потім приступають до вилучення обсадних колон і ліквідаційним тампонування свердловини.

Мета ліквідаційного тампонування полягає в тому, щоб ізолювати всі водоносні пласти і пласти корисної копалини, що підлягає розробці, від надходження в них води по свердловині і тріщинах з з-ліруемого водоносного пласта і усунути можливість циркуляції підземних вод по стовбуру свердловини при добуванні обсадних труб і її ліквідації.

Для ліквідаційного тампонування свердловини, пройденої в скельних і напівскельних породах, застосовують цемент, в породах глинистих - пластичну жирну глину. Свердловина, пробурена з застосуванням глинистого розчину і тампоніруемая цементом, перед тампонуванням промивається водою для разглинизации. Цементний розчин нагнітають насосом через бурильні труби, опущені до забою. У міру заповнення свердловини цементним розчином бурильні труби піднімають. Після підйому насос і бурильні труби повинні бути промиті водою для очищення від залишків цементного розчину.

При тампонування глиною її замочують, готують густе глиняне тісто, потім за допомогою глінопресса або вручну готують циліндри з глини. Глиняні циліндри опускають на забій свердловини в довгій колонкової трубі і, піднявши колонкову трубу на 1,0-1,5 м над забоєм, випрессовивают за допомогою насоса тиском води зазвичай при 1,0-1,5 МПа. Для надійності кожну порцію тампонажний глини трамбують металевої трамбуванням.

Для ліквідаційного тампонування глибоких свердловин добре зарекомендували себе:

1. Глинисто-цементний розчин, виготовлений на базі глинистого розчину підвищеної в'язкості (Т = 50-80 с, # 952; = 500- 1500 Н / см 2).

На 1 м 3 глинистого розчину додають 120-130 кг тампонажного цементу і 12 кг рідкого скла.

2. Для тампонування закінчених свердловин застосовують отверждающей глинистий розчин (ОГР) наступного со-става: нормальний глинистий розчин - 64%; формалін - 11%; ТС-10 -25%. ТС-10 являє собою темно-коричневу рідину, виготов-лення з суміші (в належних пропорціях) сланцевих фено-лов, етиленгліколю і розчину їдкого натру.

У ряді розвідувальних районів до тампонажним розчинів добав-ляють пісок.

При наявності повного поглинання промивальної рідини на інтервалі свердловини вище зони поглинання встановлюють дерев'яні пробки. У гирлі ліквідованої свердловини залишають обсадних труб із цементною пробкою. На трубі відзначають номер і глибину свердловини.

При виконанні робіт по ліквідаційному тампонування слід керуватися затвердженими інструкціями та правилами виконання цього виду робіт, що діють в даному регіоні. Про виконання ліквідаційного тампонування склад-ся акт за формою, передбаченою інструкцією або правилами.

1. Воздвиженський Б.І. Розвідувальне буріння / Б.І. Воздвиженський, О.Н. Голубінцев, А.А. Новожилов. - М. Недра, 1979. - 510 с.

Укладачі: Стрик Юрій Миколайович; Ілляш Валерій Смелаовіч