Tpc-setka.ru

ТПЦ Сетка
5 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Норма цемента для цементирования

Методика расчета одноступенчатого цементирования

Расчет сплошного одноступенчатого цементирования обсадной колонны состоит из следующих этапов:

· определение объемов тампонажного раствора, продавочной и буферной жидкости;

· определение количества материалов (сухого тампонажного цемента или смеси цемента с наполнителями, воды и реагентов для затворения тампонажного цемента), необходимых для их приготовления;

· выбор типа цемента и рецептуры тампонажного раствора;

· установления допустимого времени цементирования скважины, необходимого числа агрегатов и цементосмесительных машин, а также возможного давления в конце процесса цементирования.

Объем тампонажного раствора, необходимый для цементирования заданного интервала скважины,

,

где kр 1,0 – коэффициент резерва (кавернозности) на высоте подъема цементного раствора, вводимый для компенсации влияния факторов, которые не поддаются учету (определяют статистическим путем по данным цементирования предыдущих скважин); dc и dн – соответственно средний диаметр скважины и наружный диаметр колонны в пределах нижнего участка, м; dо внутренний диаметр колонны близ башмака, м; lц – длина участка цементирования, м; hц.с высота цементного стакана, оставляемого в колонне, м, при расчете Vц.р для верхнего участка принимают hц.с = 0.

Объем тампонажного раствора можно также определить из уравнения

,

где V – объем ствола скважины в интервале цементирования, определяемый на основании данных профилеметрии; Vк – объем обсадной колонны по внутреннему диаметру в интервале установки цементного стакана; Vц.с – объем цементного стакана.

Если скважина направленная (искривленная), то соотношение между длинами и высотами участков целесообразно рассчитывать по профилю скважины либо пользоваться отношением длины скважины по оси к глубине:

.

.

Масса тампонажного цемента, необходимого для приготовления тампонажного раствора,

,

где kц– коэффициент, учитывающий потери цемента при погрузо-разгрузочных работах и приготовлении раствора, kц = 1,03-1,05; mт– масса цемента в 1 м 3 раствора плотностью ρц.р,

;

mв/mц – относительное водосодержание раствора, т.е. отношение массы воды к массе сухого цементного порошка в 1 м 3 раствора (эти величины обычно определяют в лаборатории при разработке рецептуры цементного раствора для данной конкретной скважины).

Приблизительно плотность тампонажного раствора можно рассчитать по формуле

,

где ρц и ρв– плотность соответственно сухого цементного порошка и воды, ρц.р должна превышать плотность бурового раствора ρб.р не менее чем на 200-250 кг/м 3 .

Плотность тампонажных цементов (ГОСТ 1581-85) колеблется в пределах 2800-3700 кг/м 3 .

В случае, если тампонажный раствор готовят из смеси цемента с твердыми порошками-наполнителями (мел, бентонит, глина, утяжелители), плотность сухой смеси можно вычислить по формуле

,

где m – отношение массы наполнителя к массе цементного порошка в 1 м 3 раствора, предусмотренного рецептурой; ρд– плотность наполнителя.

Масса собственно цемента для приготовления раствора

,

где Mт – суммарное количество твердой фазы (содержание твердой фазы в 1 м 3 цементного раствора).

Объем воды для приготовления тампонажного раствора

.

Масса химических реагентов, необходимая для регулирования свойств цементного раствора, рассчитывается в зависимости от рецептуры, предварительно разработанной в промысловой лаборатории, и общего объема.

Сухой тампонажный материал до начала цементирования загружают в бункеры смесительных машин, необходимое число которых

,

где ρн– насыпная плотность цемента; Vсм – объем бункера смесительной машины.

Режимы работы цементно-смесительного оборудования приведены в табл.1.

Так как рецептура тампонажного раствора задана, производительность одной смесительной машины при приготовлении раствора составит

,

где qсм – массовая скорость подачи тампонажного цемента в гидросмеситель, м 3 /с.

Требуемая для этого подача воды с химическими реагентами в гидросмеситель

.

Скорость струй на выходе из штуцера гидросмесителя должна быть не меньше 50 м/с.

Суммарная подача насосов, закачивающих тампонажный раствор в скважину,

,

где ωк = 0,1-0,4 м/с – скорость восходящего потока в кольцевом пространстве,ωк

Норма цемента для цементирования

Цемент является одним из важнейших строительных материалов. Его применяют для изготовления бетонов, бетонных и железобетонных изделий, строительных растворов, асбестоцементных изделий.

Изготовляют его на крупных механизированных и автоматизированных заводах.

Цемент — это название группы гидравлических вяжущих веществ, главной составной частью которых являются силикаты и алюминаты кальция, образовавшиеся при высокотемпературной обработке сырьевых материалов, доведенных до частичного или полного плавления.

В группу цементов входят: портландцемент, быстротвердеющий цемент, шлаковый цемент, пуццолановый цемент, расширяющий цемент, пластифицированный цемент, сульфатостойкий цемент, водонепроницаемый цемент, гидрофобный и другие.

Читайте так же:
Цементная стяжка вместо деревянного пола

Портландцем е нт (от англ. Portland — название полуострова на Юге Великобритании), гидравлическое вяжущее вещество, состоящее главным образом из силикатов кальция. Портландцемент — наиболее распространённый в современном строительстве вид цемента. добавок (10—15%). Получают портландцемент тонким измельчением клинкера с гипсом (3—7%); допускается введение в смесь активных минеральных

Клинкер — продукт обжига (до полного спекания) искусственной сырьевой смеси, состоящей приблизительно из 75% карбоната кальция (обычно известняка) и 25% глины. Обжиг сырья ведут преимущественно во вращающихся печах при 1450—1500 °С. Свойства портландцемента зависят главным образом от состава клинкера и степени его измельчения. Важнейшее свойство портландцемента — способность твердеть при взаимодействии с водой. Оно характеризуется маркой портландцемента, определяемой по прочности на сжатие и изгиб стандартных образцов цементно-песчаного раствора после 28 суток твердения во влажных условиях (в России для портландцемента установлены марки от 300 до 600).

Портландцемент выпускается в трех видах: белый, цветной и серый портландцемент. Некоторые виды цемента также описаны ниже.

Шлаковый цемент — общее название цементов, получаемых совместным помолом гранулированных доменных шлаков с добавками-активизаторами (известь, строительный гипс, ангидрит и другие) или смешением этих, раздельно измельченных, компонентов.
Различают следующие виды шлакового портландцемента: известково-шлаковый с содержанием извести 10-30% и гипса до 5% от массы цемента и сульфатно-шлаковый с содержанием гипса или ангидрита 15-20%, портландцемента до 5% или извести до 2%. Шлаковый цемент применяют для получения строительных растворов и бетонов, используемых преимущественно в подземных и подводных сооружениях. Известково-шлаковый цемент наиболее эффективен в производстве автоклавных материалов и изделий.

Пуццолановый цемент — цемент, в состав которого вводится активная кремнеземистая (пуццолановая) добавка, повышающая стойкость изделий из пуццоланового цемента к разрушающему воздействию пресных и сульфатных вод.

Пластифицированный портландцемент — цемент с пластифицирующей гидрофильной поверхностно-активной добавкой (напр., 0,2-0,3% сульфитно-дрожжевой бражки). Введение добавки повышает пластичность бетонных смесей.

Тампонажный цемент — разновидность портландцемента, и предназначенный для цементирования нефтяных и газовых скважин. Тампонажный цемент изготовляют совместным тонким измельчением клинкера и гипса. В России выпускают тампонажный цемент двух видов: для так называемых холодных (с температурой до -40°С) и горячих (до +75°С) скважин. Тампонажный цемент применяют в виде цементного теста, содержащего 40-50% воды.

Расшир я ющийся цем е нт — собирательное название группы цементов , обладающих способностью увеличиваться в объёме в процессе твердения. У большинства расширяющихся цементов расширение происходит в результате образования в среде гидратирующегося вяжущего вещества высокоосновных гидросульфоалюминатов кальция, объём которых вследствие большого количества химически связанной воды значительно (в 1,5—2,5 раза) превышает объём исходных твёрдых компонентов. Полное расширение расширяющихся цементов составляет 0,2—2%. Прочность расширяющихся цементов 30—50 Мн/м 2 . В нашей стране наибольшее распространение среди расширяющихся цементов получили водонепроницаемый расширяющийся цемент, расширяющийся портландцемент , гипсоглинозёмистый расширяющийся цемент, а также напрягающий цемент. Все расширяющиеся цементы лучше твердеют и показывают большее расширение во влажных условиях. Благодаря высокой водонепроницаемости расширяющиеся цементы применяются для заделки стыков сборных железобетонных конструкций, создания надёжной гидроизоляции при возведении некоторых гидротехнических сооружений, производстве напорных железобетонных труб и т.п.

Сульфатостойкий цемент изготовляют из клинкера нормированного минералогического состава: в клинкере должно быть не более 5% трехкальциевого алюмината и не более 50% трехкальциевого силиката. Низкое предельное содержание трехкальциевого алюмината требуется потому, что сульфатная коррозия развивается в результате взаимодействия сульфатов, находящихся в окружающей среде, с трехкальциевым гидроалюминатом цементного камня. Если в цементном камне С3А присутствует в малых количествах, то образуется незначительное количество гидросульфоалюмината кальция. Тогда он не опасен, так как распределяется в порах бетона, вытесняя оттуда воду или воздух, и внутренних напряжений в бетоне не вызывает.
Сульфатостойкий цемент обычно выпускают двух марок: 300 и 400.

Магнезиальный цемент используют для устройства магнезиальных полов, как магнезиальное вяжущее, представляющее собой тонкодисперсный порошок, активной частью которого является оксид магния. Оксид магния, в свою очередь, есть продукт умеренного обжига природных карбонатных пород магнезита или доломита.

Глиноземестый цемент — быстротвердеющее гидравлическое вяжущее вещество, получаемое тонким измельчением обожженной до спекания или сплавления сырьевой смеси, богатой глиноземом. В качестве сырьевых материалов для получения глиноземистого цемента используют известняк или известь и породы с высоким содержанием глинозема Al2O3, например бокситы.
Минералогический состав глиноземистого цемента характеризуется большим содержанием низкоосновных алюминатов кальция, главным из которых является однокальциевый алюминат CaO&Al2O3 .

Читайте так же:
Гост 10178 цемент технические условия

Применение глиноземистого цемента ограничено его высокой стоимостью. Его используют при срочных ремонтных и аварийных работах, производстве работ в зимних условиях, для бетонных и железобетонных сооружений, подвергающихся воздействию сильно минерализованных вод, получения жаростойких бетонов, а также изготовления расширяющихся и безусадочных цементов.

Гидрофобный цемент получают в результате тонкого измельчения портландцементного клинкера совместно с гипсом и гидрофобизующей добавкой (асидол, мылонафт, олеиновая кислота, окисленный петролатум, кубовые остатки синтетических жирных кислот и др.). Данный цемент обладает меньшим водопоглощением, большей морозостойкостью и водонепроницаемостью, чем обычный портландцемент; способен длительное время храниться даже во влажной среде без потери активности. Повышенное воздухововлечение данного цемента снижает прочность тяжелых бетонов, однако, при производстве легких и ячеистых бетонов это свойство играет положительную роль.

Водонепроницаемый безусадочный цемент — быстросхватывающееся и быстротвердеющее гидравлическое вяжущее вещество, получаемое путем тщательного смешивания глиноземистого цемента, полуводного гипса и гашеной извести. Начало схватывания не ранее 1 мин., а конец не позднее 5 мин. с момента затворенеия.
Цемент применяют для устройства гидроизолирующей торкретной оболочки бетонных и железобетонных сооружений, эксплуатируемых в условиях повышенной влажности (туннели, фундаменты и т.д.).

Строительно-технические свойства цемента

1. Водоотделение цемента — количество воды, отделившейся при расслоении цементного теста вследствие осаждения частиц цемента.

2. Гидрофобизация цемента — повышение устойчивости цемента к воздействию влаги воздуха путем введения специальных добавок, гидрофобизирующих поверхность зерен цемента.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ БЕТОННЫХ ПЛОТИН

Цементы для бетонных гидротехнических сооружений

1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

При проектировании гидротехнических объектов для железобетонных конструкций применяются различные виды цементов. Это связано с тем, что гидротехнические сооружения эксплуатируются в разнообразных условиях (часто — очень тяжелых). Данное обстоятельство приводит к различным требованиям, предъявляемым в проектной документации к цементам, например:
– прочность;
– водонепроницаемость;
– морозостойкость;
– сульфатостойкость;
– тепловыделение;
– скорость твердения;
– истираемость.
На нижеприведённом рисунке указаны ориентировочные требования, предъявляемые к бетонной смеси на примере проекта ГЭС русловой компоновки.

2 ВИДЫ ЦЕМЕНТОВ

Рассмотрим виды цементов, наиболее часто встречающиеся при проектировании гидротехнических объектов:

Портландцемент (силикатцемент) — наиболее популярный цемент. Цементный камень бетона на портландцементе прочнее, чем на пуццолановом цементе или шлакопортландцементе, и имеет меньшую усадку. Однако портландцемент неприменим для цементации при наличии сульфатной агрессии.

Шлакопортландцемент — представляет собой гидравлическое вяжущее, получаемое измельчением смеси из портландцементного клинкера, доменного гранулированного шлака и гипса. Шлакопортландцемент применяется в конструкциях, находящихся в условиях влажной среды, для подводных конструкций, или во внутренних зонах массивных гидротехнических сооружений. При этом шлакопортландцемент нельзя использовать в зонах переменного уровня воды. Основными характерными свойствами шлакопортландцемента являются: высокая сульфатостойкость, несколько повышенная кислотостойкость, хорошая трещиностойкость (благодаря пониженным тепловыделениям), низкая щёлочестойкость, несколько пониженная морозостойкость, невысокая способность по защите арматуры, замедленное схватывание и набор прочности (особенно — при низких температурах), по коррозионной стойкости занимает промежуточное положение между обычным и пуццолановым цементом.

Пуццолановый цемент — является гидравлическим вяжущим, получаемым посредством измельчения портландцементного клинкера, гипса и активной минеральной добавки. Пуццолановый цемент обладает следующими свойствами: высокая водостойкость (особенно в мягкой воде), водонепроницаемость, сульфатостойкость (выше, чему у обычного портландцемента, но хуже, чем у сульфатостойкого портландцемента), несколько повышенная кислотостойкость, меньшее выделение тепла при твердении (что особенно полезно для массивных гидротехнических сооружений), пониженная щёлочестойкость, несколько пониженная морозостойкость, большая усадка на воздухе. Пуццолановый цемент непригоден при попеременном увлажнении (т.е. в зонах переменного уровня), а также для цементации (несмотря на хорошую стойкость против сернокислых вод). Поэтому в проектах плотин наибольшее применение этот вид цемента нашел в конструкциях, находящихся в условиях влажной среды — в подводных частях плотин, в подземных сооружениях, во внутренних зонах массивных гидротехнических сооружений, для цементации основания при наличии агрессивных вод.

Сульфатостойкий цемент — характеризуется очень высокой сульфатостойкостью, несколько пониженной щёлочестойкостью. Как и в других областях строительства, в гидротехнике сульфатостойкий цемент применяется для конструкций, работающих в условиях агрессивной среды, в том числе — в зоне переменного уровня воды. Такой цемент не используется для набрызг-бетона, что связано с большим сроком схватывания.

Читайте так же:
Поликарбоксилатный цемент для пломбирования

Водонепроницаемый расширяющийся цемент (ВРЦ) — представляет собой гидравлическое вяжущее, получаемое измельчением портландцементного клинкера, глинозёмистого шлака, гипса и гранулированного доменного шлака. Важнейшим свойством ВРЦ, очень важное при проектировании, является очень быстрое схватывание: начало схватывания происходит через 5 мин, окончание — через 10 мин.

Глинозёмистый цемент — быстротвердеющее гидравлическое вяжущее, получаемое измельчением обожжённой до спекания смеси бокситов и извести. Глинозёмистый цемент применяется при срочных восстановительных работах, тампонировании нефтяных скважин, для приготовления жаростойких бетонов. Также этот цемент применяется в проектах обделок туннелей и цементации основания в условиях агрессивных вод, сооружения бетонных конструкций в зоне переменного уровня воды. Основными свойствам глиноземистого цемента являются: водостойкость (в пресных и сульфатных водах), морозостойкость, стойкость при высоких температурах, значительные сульфатостойкость и кислотостойкость, низкая щелочестойкость. Следует отметить, что глинозёмистый цемент примерно в четыре 4 раза дороже портландцемента.

Напрягающий цемент (НЦ) — по сути является смесью портландцемента, глинозёмистого цемента и гипса. Применяется напрягающий цемент для изготовления напорных труб, резервуаров.

Гидрофобный цемент — цемент, аналогичный по прочности портландцементу, но сохраняющий активность при длительном хранении — он не слёживается и не комкуется. Гидрофобный цемент придаёт бетонной смеси повышенную пластичность, удобоукладываемость, а готовому бетону — морозостойкость.

Водонепроницаемый безусадочный (ВБЦ) — специальный вид цемента, применяемый для изготовления торкретбетона.

3 РАСХОД ЦЕМЕНТА

Типичное содержание цемента в бетонной смеси, применяемое в проектах гидротехнических сооружений, составляет 250—320 кг/м 3 . Минимальное содержание — около 200—220 кг/м 3 , максимальное — 400―500 кг/м 3 . С повышением содержания цемента растет прочность бетона, однако при превышении величины 500 кг/м 3 прочность бетона начинает снижаться.

Приведем некоторые примеры количества цемента в бетонной смеси:
– подводное бетонирование методом ВПТ (метод вертикально-перемещаемой трубы): 300—350 кг/м 3 ;
– подводное бетонирование методом ВР (метод восходящего раствора): 300—370 кг/м 3 ;
– основание бетонных плотин: до 230 кг/м 2 ;
– подводная зона бетонных плотин: не менее 240 кг/м 3 ;
– зона переменного уровня воды: 300—450 кг/м3, не менее 275 кг/м 3 ;
– внутренняя зона бетонных плотин: не менее 160 кг/м 3 ;
– наружные зоны, не подвергающиеся воздействию воды: до 240 кг/м 3 ;
– наружные зоны, подвергающиеся воздействию воды: до 260 кг/м 3 ;
– рисбермы бетонных плотин: от 210 кг/м 3 ;
– донья шлюзов: 250 кг/м 3 ;
– обделка гидротехнических туннелей: 240—330 кг/м 3 ; при подаче бетона бетононасосами — от 280—300 кг/м 3 ;
– ремонтный бетон: от 300 кг/м 3 .

На современном рынке представлено множество специальных цементов от крупных мировых производителей. Гидротехническое строительство часто характеризуется большими объемами бетонных работ. Поэтому из-за высокой стоимости специальных цементов их в основном применяют в проектной документации на ремонт и реконструкцию гидротехнических сооружений. К очень популярным маркам, часто закладываемым в проектах, можно отнести следующие продукты: пластифицированный расширяющийся портландцемент Macflow (производитель BASF ), расширяющийся высокоподвижный цемент Stabilcem (производитель MAPEI ), цементы линейки Sikacrete (производитель Sika ). Все перечисленные цементы, являясь иностранными брендами, сейчас изготавливаются на заводах, действующих в России. Однако существует множество менее известных российских производителей специальных цементов, часто не уступающих по качеству иностранным брендам. Их применение позволяет несколько уменьшить сметную стоимость работ, получаемую в проектной документации.

Как производят цементирование скважин?

Надежность закрепления металлических труб, смонтированных для укрепления стенок в любой буровой скважине, достигается цементированием скважинного ствола специальным раствором. Приготовленный раствор затвердевает, образуя монолитную оболочку, которая позволяет надежно эксплуатировать скважину долгий период. Это и есть цементирование скважины.

Цементация затрубного пространства скважин

Последний вид работы и самый значимый в процессе сооружения скважины – наполнение свободного затрубного пространства быстро расширяющимися цементными растворами. Этот вид работы требует исполнения с высоким качеством. Правильный подбор составляющих раствора, технологии подачи с учетом геологического строения среза ствола скважины позволит провести надежную герметизацию затрубного пространства.

Особую роль в таком подборе играет правильный выбор марки расширяющегося цемента, что позволит избежать перерасхода материалов.

В пористой геологической породе не применяют обыкновенный цементно-песчаный раствор. В таких случаях прибегают к использованию растворов с волокнистым цементом (с использованием бумаги, тростника), предопределяя значительное сокращение расходуемого материала.

Читайте так же:
Норма расхода цемента при железнении

В глинистых проходах используют обыкновенный цементно-песчаный раствор, который обеспечивает надежную герметизацию за счет отличного межпочвенного сцепления.

Цементный раствор, введенный в ствол затрубного пространства, затвердевает в строго определенный промежуток времени, образует цементный камень, который заполняет все микротрещины, устойчивый к различным водо- и химвоздействиям, обеспечивает хорошую адгезию и обладает повышенной долговечностью.

Современная инженерия и технический прогресс нашли применение так называемым вспенивающимся смесям со свойством при затвердевании увеличиваться в объеме, полностью заполняя ниши, трещины и пазухи заколонного пространства.

Приемы цементования скважин

В строительном производстве принято различать приемы в подаче герметизирующей смеси в заколонное пространство скважин:

  • одноступенчатый;
  • двухступенчатый;
  • манжетный;
  • обратный.

Цементование скважин производится в строгом соответствии с проектом производства работ, который является составляющей частью проекта на строительство скважины. Проектант обязан учитывать фактическую геологическую структуру на всей глубине скважины. В расчетах используют конструктивные особенности скважины, промежуток, подлежащий укреплению. Строгое соблюдение рекомендаций проектировщика – залог успешной долговременной эксплуатации скважины.

В практическом строительстве используется 2 технологии доставки тампонажного раствора:

  • прямая – постепенное заполнение раствором пространства снизу вверх;
  • обратная – перемещение раствора сверху вниз.

Обратная технология тампонирования применяется при небольших глубинах скважины. Приготовленный раствор подается сверху, между обсадной трубой и грунтом. Под собственным весом пластический раствор опускается вниз, заполняя все пустоты.

Прямая технология используется на больших глубинах залегания подошвы скважины и насчитывает несколько вариантов производства работ.

1. Способ одноступенчатый.

Такой вариант выполнения работ предусматривает залив герметизирующей смеси в пространство между трубой и стеною скважины без прерывания процесса. Прежде чем приступить к наполнению раствором, скважина промывается обыкновенной водой. В нижней части трубы крепится ограничитель движения пробки. Смесь выдавливается давлением из трубы, предназначенной для крепления стен буровой скважины, в пространство между трубой и стеной скважины. В трубу насосом подается подготовленная смесь в полном объеме.

Установив верхнюю пробку, с помощью компрессорной установки создается давление, необходимое для «выдавливания» смеси. Смесь поднимается вверх. В меру необходимости добавляется заранее приготовленный раствор в колонну и с использованием вибропресса происходит уплотнение закаченной смеси в заколонном пространстве.

Окончание подачи смеси происходит во время соприкосновения верхней и нижней пробок.

После полного затвердения раствора снимаются и извлекаются все приспособления, колонна очищается от остатков раствора, промывается чистой водой, проверяется на герметичность и передается в эксплуатацию.

2. Двухступенчатый способ.

Этот способ имеет второе название – двухцикловое цементирование. При неглубоких скважинах применять нецелесообразно, используется на скважинах, имеющих нефтеносные горизонты на больших глубинах. Увеличение глубины разрабатываемой скважины увеличивает сопротивление, что требует дополнительных мощностей. Продавливание тампонажного раствора за один цикл вдоль всей скважины затруднительно. Увеличение давления отрицательно влияет на залегающие геологические слои, разрушая их. Это приводит к увеличению затрат на тампонирование. Существует опасность разрушения конструкции скважины.

Такой способ используется при:

  • необходимости разделить затрубное пространство на несколько участков;
  • время схватывания тампонажной смеси меньше, чем время завершения полного цикла;
  • необходимости многократного увеличения давления подаваемой смеси, требующего дополнительного энергоемкого оснащения.

Второй цикл тампонирования выполняется при полном схватывании тампонажного раствора, выполненного в первом цикле.

3. Манжетное цементирование.

В слабых грунтах, предрасположенных к пластовому гидроразрыву или с низким внутренним давлением, практикуется применение манжетного способа укрепления стенок скважин. Этот метод предусматривает цементирование не по всей длине обсадной трубы, а исключительно верхней части, для полного исключения воздействия давлением тампонажного раствора на продуктивные нижние пласты.

В нижней части обсадной трубы, на уровне предполагаемого цементирования, устанавливается манжета, предварительно проперфорированная в месте закрепления. Выше отверстий перфорации устанавливается стопорное кольцо. Нагнетание тампонажного раствора происходит, как и при одноступенчатом способе, с той разницей, что в затрубное пространство раствор попадает через отверстия, а не через башмак.

Наличие манжеты не дозволяет раствору опуститься ниже края трубы, на котором она смонтированная. Внутрипластовое давление сохраняется на природном уровне и не способствует его разрушению.

На представленном видеоролике подробно рассмотрены поэтапные шаги и принцип тампонирования скважины манжетным способом с использованием соответствующего оборудования и оснастки.

4. Обратное цементирование.

Заполнение сверху пазух между трубой и стеной герметизирующим раствором называется обратным цементированием.

Читайте так же:
Раствор цементный для отрицательных температур

При таком способе промывочная жидкость опускается под тяжестью раствора вниз и поднимается обратно в обсадной трубе. Поднимающаяся промывочная жидкость сливается через устье, устанавливаемое наверху обсадной трубы, в очистную систему. При достижении тампонажного раствора низа обсадной трубы (башмака), процесс закачки прекращается и делается временная выдержка на период твердения раствора.

Этот метод цементирования оказывает меньшее давление на окружающие породы. Происходит полное замещение промывочной жидкости подготовленной герметизирующей смесью.

Такой способ имеет один изъян – качество цементирования вокруг башмака колонны снижено из-за частичного смешивания промывочного раствора с герметизируемым.

Этапы производства работ по цементированию скважин

В любом строительном производстве до начала строительства скважины составляется проект организации строительства (ПОС). Как правило, в этом документе учитывается:

  • сложность и последовательность выполняемых работ с учетом геологии и конструктивных особенностей скважины;
  • рекомендуемый способ выполнения тампонажных работ;
  • марка раствора;
  • сведения об обеспечении строительной площадки необходимыми энергоустановками и их материально-техническое обеспечение;
  • схема отвода промывочных вод;
  • методы проверки качества выполненных тампонажных работ;
  • мероприятия по охране труда и сохранению окружающей среды.

Все параметры, входящие в ПОС, подтверждаются математическими расчетами.

Нарушения этих правил сводятся к неправильному тампонированию и, как следствие, – скважина стает непригодная к эксплуатации, так как не обеспечивается герметичность скважины, происходит ее загрязнение поверхностными водами или из промежуточных геологических пластов.

Применяемые машины, механизмы и материалы

Все работы по бурению, промывке, герметизации скважин выполняются в полевых условиях. Возникает потребность иметь все механизмы, смонтированные на шасси автомобилей повышенной грузоподъемности и проходимости.

Необходимые машины, механизмы и вспомогательная оснастка для выполнения работ по цементации:

  • машина приготовления пластической герметизирующей смеси (цементосмесительная);
  • агрегат закачки готовой смеси и продавливания в скважине;
  • насос, подающий герметизирующую смесь в колонну;
  • насос, подающий воду в смеситель приготовления смеси;
  • головка промывки ствола скважины перед цементацией;
  • пробки разделительные – только для двухступенчатой заливки;
  • задвижки и вентили высокого давления;
  • специальное распределительное устройство смеси;
  • набор гибких рукавов, металлических шлангов;
  • муфта ступенчатого цементирования;
  • мерные баки для определения количества закачанной смеси.

Правильный подбор вяжущего материала (цемента) в составе герметизирующей смеси обеспечивает:

  • образование после затвердения высокопрочного цементного камня с высокой способностью противостоять агрессивным химическим воздействиям, повышенной прочностью к механическим перегрузкам;
  • хорошую адгезию после затвердения с породами стенок скважины и обсадной трубой;
  • качественное заполнение щелей, скосов и пазух в породе стен скважин;
  • высококачественное твердение и приобретение проектной твердости раствора за указанный период времени.

Кроме выше названных характеристик, герметизирующая смесь должна обеспечить:

  • равномерное заполнение нагнетаемой смеси по длине и окружности скважины;
  • защиту герметизируемой смеси от попадания промывочных остатков.

Такие характеристики смеси достигаются при применении тампонажных цементов, изготовляемых из портландцемента и доменных шлаков. Применение таких цементов позволит получить высококачественный герметизирующий раствор. Дозировка наполнителя и вяжущего средства определяется специальным расчетом, с учетом конкретного места строительства скважины.

Особенности цементирования нефтяных скважин и скважин на воду

Залегание нефтеносных и водоносных слоев резко отличается по глубине заложения. Как правило, скважины для воды менее глубокие.

Цель, преследуемая при цементации водоносной скважины, заключается в необходимости изоляции обсадных труб от коррозии, предохранении затрубного пространства от обвала стенок скважины в слабых геологических породах, изоляции эксплуатационного водоносного и неиспользуемых пластов.

Цементирование нефтеносных скважин призвано значительно повысить конструктивную прочность скважины для нивелирования влияния воздействия сил, возникающих на больших глубинах, при подвижке грунтов. Немаловажную роль выполняет цементирование при разделении и изоляции различных нефтеносных горизонтов, не допуская их смешивание.

Исходя из основных требований, при цементировании нефтеносных скважин используются специализированные добавки в тампонажном растворе:

  • различные полимерные материалы, которые при застывании расширяются и уплотняют прилегающий к стенкам скважины грунт;
  • для увеличения прочности цементного камня, повышения пластичности приготовленного раствора используют чистый кварцевый песок;
  • для предотвращения утечки жидкого цементного раствора в пористых грунтах применяют крошку волокнистой целлюлозы;
  • для снижения действия агрессивных химикатов на цементный камень применяют крошку сверхлегких минералов вулканического происхождения.

При проведении тампонажных работ на нефтескважинах устанавливается строгий, многоступенчатый контроль качества получаемого цементного камня в затрубном пространстве.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector