Цементировочное оборудование

Цементирование – одна из работ заключительного этапа бурения скважин, состоящая в закреплении обсадной колонны на стенках ствола и выдавливания бурового раствора. Существует несколько технологий, используемых для разных конструкций, условий, назначения и т. д. Для этих работ используется мобильное оборудование, смонтированное на автомобильных грузовых шасси.

Назначение

Выделяют 2 основных функции цементирования:

• Обеспечение условий эксплуатации. Состоит в сохранении устойчивости стенок. Цементирование сокращает влияние почвенной влаги и движения грунтов на обсадную колонну.
• Герметизация затрубного пространства. Предотвращает заколонные и межпластовые перетоки между разнонапорными пластами. Это исключает смешивание сырья из продуктивного пласта и воды из водонасыщенных.

В современных условиях преобладания направленных скважин цементирование частично утратило актуальность. Это объясняется упрощением конструкции скважин и изменением схем закачивания. К тому же возможна герметизация затрубного пространства на участке продуктивного пласта без применения цементирования. Такие возможности подразумевают нецементируемые компоновки и открытый забой. Цементирование осталось актуальным для интервалов, не предполагающих сообщение между внутренним пространством скважины и продуктивным пластом. Более развито вторичное цементирование, используемое при эксплуатации в целях капитального ремонта

Оборудование

Цементирование осуществляется с применением агрегатов, смесительных машин и прочего оборудования.
Цементировочные головки. Служат для обвязки устья. Это требуется для быстроразъемного герметичного совмещения буровых насосов или нагнетательных линий цементировочных агрегатов с обсадной колонной, установки, фиксирования и демонтажа разделительных цементировочных пробок и управляющих узлов устройств манжетного и ступенчатого цементирования, спуска через головку в обсадную колонну пробок-бомб, управляющих движением бурового и цементирующего растворов и буферной жидкости относительно управляющих узлов и разделительных пробок.

Цементировочные агрегаты. Обеспечивают нагнетание различных жидкостей. Применяются при цементировании и прочих промывочно-продавочных работах, в том числе связанных с нагнетанием цемента, например, при укреплении фундаментальных оснований в процессе капитального ремонта.

Цементосмесительные машины. Служат для транспортировки глинопорошков (сухих тампонажных материалов) и приготовления растворов.

Осреднительная емкость. Агрегат на базе цементосмесительной машины, повышающий качество цементного раствора путем осуществления дополнительных циклов перемешивания.

Блок манифольда. Обеспечивает обвязку устья с насосными установками при цементировании, гидроразрыве пластов и прочих промывочно-продавочных работах.

Станция контроля цементирования. Обеспечивает контроль и документирование процесса работ.
Приведенные агрегаты монтируются на автомобильных грузовых шасси. Это упрощает транспортировку и энергоснабжение (отбор мощности от двигателя).

Методы

Существует 4 технологии цементирования скважин:

• Одноступенчатая (сплошная). Состоит в подаче под высоким давлением промывочного раствора на пробку в обсадной колонне.
• Двухступенчатая. Предполагает раздельное последовательное цементирование нижней и верхней частей колонны, разделенных кольцом.
• Манжетная. Также предполагает использование кольца-манжета для разделения скважины, однако цементируют только верхнюю часть колонны.
• Обратная. В отличие от остальных методов раствор заливают в затрубное пространство, а не в колонну.

Отдельно стоят метод для хвостовиков и исправительный (повторный). Первый рассчитан на соответствующую конструкцию, а второй – на случай недоработок в процессе цементирования.

Осуществление

Процесс цементирования автоматизирован. Расчет количества и свойств раствора выполняется с применением ПО с учетом конкретных условий, таких как геология, климат, технические параметры и т. д.

Цементный раствор включает добавки разного назначения. К наиболее распространенным среди них относится кварцевый песок, сокращающий усадку и повышающий прочность тампона. Еще один вариант – жидкая целлюлоза, предотвращающая утечки раствора в грунт. Для уплотнения прилегающего грунта применяют полимерные добавки. Пуццоланы, представленные крошкой минералов вулканического генезиса, придают раствору стойкость к воздействию воды и химически активных веществ.

Цементирование осуществляется в несколько этапов:

• На начальном готовят тампонажную смесь.
• Далее только приготовленный раствор подают в скважину.
• После этого буровой раствор вытесняется в затрубное пространство.
• Смесь оставляют для застывания в пробку.
• По завершении работ выполняют многоступенчатую оценку качества тампонажа термическим, акустическим и радиологическим методами.

Одноступенчатая технология предполагает закачку цементировочного раствора в обсадную колонну. Он вытесняет буровой раствор в затрубное пространство. Последний поднимается там на заданную высоту.

При двухступенчатом методе цементировочный раствор также закачивается в обсадную колонну и выдавливается в затрубное пространство, но последовательно в нижний и верхний интервалы. Эта технология наиболее распространена. Она актуальна при резком температурном перепаде в зоне цементирования, возникновении повышенного давления, наличии зон поглощения в нижележащих пластах и т. д.

Манжетный метод предполагает установку манжеты и цементирование пространства над ней. Он актуален для скважин в сильно дренированных, малодебитных пластах.

При обратной технологии цементирующий раствор закачивается в затрубное пространство, а буровой вытесняется через обсадную колонну.

Цементирование хвостовиков осуществляется преимущественно разделительной цементировочной пробкой. Ее нижняя часть закрепляется на хвостовике, а верхняя продвигается по колонне за цементирующим раствором.
Исправительное цементирование включает ряд ускоренных методов, состоящих в доведении раствора до недоработанного участка.