Что такое цементный мост в скважине

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Цементный мост

Цементные мосты устанавливаются с целью получения в скважине устойчивого водогазонефтенепроницаемого цементного стакана определенной прочности для перехода на вышележащий объект, забурива-ния нового ствола, ликвидации поглощений, укрепления неустойчивой кавернозной части скважины, испытания горизонта, капитального ремонта, консервации или ликвидации скважины. [1]

Цементный мост встретили на глубине 3750 м и разбурили до 3883 м, ниже инструмент пошел свободно. Таким образом, с помощью потайной колонны и применения цементирования методом снижения давления на поглощающий пласт успешно произвели разобщение нижнемайкопских и верхнемеловых отложений. [2]

Цементные мосты устанавливают с целью перехода на вышележащий пласт, для ухода в сторону в случае невозможности извлечения аварийного инструмента, при ликвидации скважины и т.п. В каждом случае предъявляются определенные требования к мостам, к качеству цементного камня моста по прочности, проницаемости. При движении по бурильной колонне и стволу скважины тампонажный раствор смешивается с жидкостями, следующими перед к после пего, что отрицательно влияет на свойства образующегося цементного камня и жидкостей. [4]

Цементные мосты устанавливают с целью получения в скважине устойчивого водогазонефтенепроницаемого цементного стакана определенной прочности для перехода на вышележащий объект, забуривания нового ствола, ликвидации проявлений и поглощений, укрепления неустойчивой кавернозной части ствола, консервации или ликвидации скважины. [5]

Цементные мосты должны быть прочными. [6]

Цементный мост ( рис. 24) предназначен для разделения внутренней полости колонны на нижнюю и верхнюю части и удержания давления воздуха в нижней части колонны. При спуске колонны на элеваторах вместо проушин и секторов к отрезку трубы 2 приваривают опорные кольца. На внутренней поверхности трубы / и наружной трубы 4 делают наплавки 6 электродом или приваривают кольца для лучшего сцепления цементного камня с металлом. Площадь наплавок и высоту цементного камня рассчитывают в зависимости от нагрузки на мост и прочности цементного камня в возрасте 7 сут. Цементный раствор ( бетон) заливают при температуре не ниже 10 С не менее чем за 15 сут до спуска колонны. [9]

Цементный мост представляет собой цементный стакан в стволе высотой в несколько десятков метров, достаточной для создания надежной и непроницаемой изоляции. [10]

Цементные мосты устанавливают в процессе проведения буровых работ, например, если необходимо изменить направление скважины, а также при освоении скважин. Во время освоения скважин цементные мосты устанавливают для того, чтобы отделить пространство скважины, которое не имеет выхода на продуктивные пласты, исследовать новые верхние нефтегазовые горизонты, изолировать зоны водопроявлений и создать искусственные опоры для испытателей пластов на трубах. [11]

Испытать цементный мост на герметичность согласно ЕТП. [14]

Когда цементный мост как инженерное сооружение испытывает действие очень больших вертикальных нагрузок, он должен обладать высокой несущей способностью, которая зависит от прочности цементного камня и характера его контакта с горными породами или с трубами. Наибольшее сопротивление цементного моста сдвигу возможно в тех случаях, когда между соприкасающимися материалами возникает физико-химическое сцепление, обусловленное созданием промежуточного кристаллического слоя. [15]

Источник

Назначения цементных мостов и требования к ним

Установка цементных мостов

Занятие 5

1. Назначения цементных мостов и требования к ним

2. Расчет объемов тампонажного раствора и материалов.

3. Особенности выбора рецептуры растворов вяжущих веществ для установки мостов.

4. Требования, предъявляемые к тампонажному материалу.

5. Планирование работ по установке цементных мостов

6. Мероприятия по предупреждению осложнений при установке мостов.

Цементные мосты устанавливают в следующих целях:

— изоляция водонапорных и непродуктивных горизонтов при испытании и ликвидации скважин;

— возвращение на новый горизонт;

— изоляция зон поглощения или проявления;

— забуривание нового ствола;

— создание опоры для испытания пластов или секций обсадных труб;

— ликвидация каверн или желобных выработок.

К цементным мостам предъявляются определенные требования по долговечности, герметичности, прочности, несущей способности, а так же к высоте и глубине нахождения.

Те или иные требования основываются на конкретных геолого-технических условиях и обусловлены назначением моста.

По характеру действующих нагрузок можно выделить две категории мостов: испытывающих давление жидкости или газа и испытывающих нагрузку от веса инструмента во время забуривания второго ствола, применения испытателя пластов или в других случаях.

Мосты, относящиеся ко второй категории, должны, помимо газоводонепроницаемости, обладать весьма высокой механической прочностью.

Анализ промысловых данных показывает, что на мосты могут создаваться давления до 85 МПа, осевые нагрузки до 2100 кН и возникают напряжения сдвига на 1 м длины моста до 30 МПа. Такие значительные нагрузки возникают при опробовании скважин с помощью испытателей пластов и других видах работ.

Несущая способность цементных мостов в значительной мере зависит от их высоты, наличия (или отсутствия) глинистой корки или остатков бурового раствора на колонне.

При удалении рыхлой части глинистой корки напряжение сдвига составляет 0,15-0,2 МПа. В этом случае даже при возникновении максимальных нагрузок достаточно высота моста 18-25 м. Наличие же на стенках колонны слоя бурового раствора толщиной 1-2 мм приводит к уменьшению напряжения сдвига и увеличению необходимой высоты до 180-250 м, с тем, чтобы обеспечить возможность приложения максимальной нагрузки.

В связи с этим высоту цементного моста следует так же определять и из уравнения:

Герметичность моста также зависит от его высоты и состояния поверхности контакта, так как давление, при котором происходит прорыв воды, прямо пропорционально длине и обратно пропорционально толщине корки. При наличии между обсадной колонной и цементным камнем глинистой корки с напряжением сдвига 6,8-4,6 кПа и толщиной 3-12 мм градиент давления прорыва воды составляет соответственно 1,8-0,6 МПа на 1 м. При наличии на корке пленки нефти давление резко уменьшается. При отсутствии корки между стенкой скважины и цементным камнем прорыв воды происходит при градиенте давления свыше 7 МПа/м. Следовательно, герметичность моста в значительной степени зависит так же от условий и способа его установки. Корка при твердении цементного раствора обезвоживается, в ней появляются трещины.

В связи с этим высоту цементного моста следует так же определять и из уравнения:

Выбирают большее значение высоты цементных мостов, определенных по формулам 1 и 2.

Ориентировочные значения [∆τ_м] и [∆р] при установке мостов через заливочную колонны с применением раствора из портландцемента в зависимости о технологии установки приведены в таблице.

Цементные мосты должны быть достаточно прочными. Практика работ показывает, что если при испытании на прочность мост не разрушается при создании на него удельной осевой нагрузки 3-6 МПа и одновременной промывке, то его прочностные свойства удовлетворяют условиям как забуривания нового ствола, так и нагружения от веса колонны труб или испытателя пластов.

Источник

Устройство цементного моста в скважине

Устройство цементного моста в скважине требует проведения предварительной оценки и расчетов, поскольку от корректности результатов данного мероприятия во многом зависит дальнейший успех работы по бурению скважин.

Цементный мост представляет собой непроницаемую для газа, нефти и воды перемычку внутри скважины. Из названия очевидно, что в качестве материала для обустройства такой перемычки используется цементная смесь. Высота такого разобщающего отрезка может составлять несколько десятков метров, что необходимо для достаточно надежной и непроницаемой разобщающей перемычки.

Основной задачей создания подобного цементного стакана в стволе скважины является разобщение верхнего и нижнего объема полости колонны и сохранения стабильного показателя давления воздуха в нижней части.

Цели сооружения цементного моста:

В зависимости от конечных целей устройства цементного моста в скважине к цементному раствору предъявляются конкретные требования в зависимости от условий и целей проведения работ. Однако основное требование, которое предъявляется к цементному мосту – это высокие показатели прочности.

Например, при проведении работ по забуривании нового ствола цементный мост должен выдерживать осевую нагрузку около 3-6 МПа при одновременной промывке. Стоит отметить, что при забуривании нового ствола необходимо также соблюдение и требований к высоте моста, рассчитываемых для каждого объекта индивидуально.

Среди способов устройства цементных мостов можно выделить несколько наиболее популярных:

В целом устройство цементного моста весьма похоже на цементирование колонн, однако отличается значительно меньшим объемом использования тампонажного состава, отсутствием какого-либо оборудования на конце заливочной трубы и разделительных пробок.

Несмотря на внешнюю простоту проведения работ по устройству цементных мостов в скважине, на деле это достаточно трудоемкое и длительное мероприятие, которое также может быть связано с возникновением осложнений, а потому требует внимательного подхода и наличия опыта проведения работ.

Чтобы задать вопрос или сделать заявку,
нажмите на кнопку ниже:

Источник

Добыча нефти и газа

нефть, газ, добыча нефти, бурение, переработка нефти

ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ УСТАНОВКИ ЦЕМЕНТНЫХ МОСТОВ

Одна из серьезных разновидностей технологии процесса цементиро­вания — установка цементных мостов различного назначения. Повышение качества цементных мостов и эффективности их работы — неотъемлемая часть совершенствования процессов бурения, заканчивания и эксплуатации скважин. Качеством мостов, их долговечностью определяется также на­дежность охраны недр и окружающей среды. Вместе с тем промысловые данные свидетельствуют, что часто отмечаются случаи установки низко­прочных и негерметичных мостов, преждевременного схватывания це­ментного раствора, прихвата колонны труб и т.д. Эти осложнения обуслов­лены не только и не столько свойствами применяемых тампонажных мате­риалов, сколько спецификой самих работ при установке мостов.

В глубоких высокотемпературных скважинах при проведении указан­ных работ довольно часто происходят аварии, связанные с интенсивным

загустеванием и схватыванием смеси глинистого и цементного растворов. В некоторых случаях мосты оказываются негерметичными или недостаточ­но прочными. Например, только 40 — 50 % мостов, устанавливаемых в глу­боких скважинах Северного Кавказа, являются удачными.

Успешная установка мостов зависит от многих природных и техниче­ских факторов, обусловливающих особенности формирования цементного камня, а также контакт и «сцепление» его с горными породами и металлом труб. Поэтому оценка несущей способности моста как инженерного со­оружения и изучение условий, существующих в скважине, являются обя­зательными при проведении этих работ.

Несмотря на то, что из всех видов операций, связанных с цементиро­ванием скважин, наибольшее число случаев с неудачным или безрезуль­татным исходом приходится на установки мостов, этот вопрос еще недос­таточно освещен в литературе.

Цель установки мостов — получение устойчивого водогазонефтене-проницаемого стакана цементного камня определенной прочности для пе­рехода на вышележащий горизонт, забуривания нового ствола, укрепления неустойчивой и кавернозной части ствола скважины, опробования гори­зонта с помощью испытателя пластов, капитального ремонта и консервации или ликвидации скважин.

По характеру действующих нагрузок можно выделить две категории мостов: испытывающих давление жидкости или газа и испытывающих на­грузку от веса инструмента во время забуривания второго ствола, приме­нения испытателя пластов или в других случаях.

Мосты, относящиеся ко второй категории, должны, помимо газоводо­непроницаемости, обладать весьма высокой механической прочностью.

Анализ промысловых данных показывает, что давления на мосты могут составлять до 85 МПа, осевые нагрузки — до 2100 кН и возникают напря­жения сдвига на 1 м длины моста до 30 МПа. Такие значительные нагрузки возникают при опробовании скважин с помощью испытателей пластов и других видах работ.

Несущая способность цементных мостов в значительной мере зависит от их высоты, наличия (или отсутствия) и состояния глинистой корки или остатков бурового раствора на колонне. При удалении рыхлой части гли­нистой корки напряжение сдвига составляет 0,15 — 0,2 МПа. В этом случае даже при возникновении максимальных нагрузок достаточна высота моста 18 — 25 м. Наличие же на стенках колонны слоя бурового (глинистого) рас­твора толщиной 1—2 мм приводит к уменьшению напряжения сдвига и к увеличению необходимой высоты до 180 — 250 м. В связи с этим высоту моста Нм следует рассчитывать по формуле

где Ом — осевая нагрузка на мост, обусловливаемая перепадом давления; Dc — диаметр скважины; [хм] — удельная несущая способность моста, ве­личина которой определяется как адгезионными свойствами тампонажного материала, так и способом установки моста; Но — глубина установки ниж­ней части моста.

Герметичность моста также зависит от его высоты и состояния по­верхности контакта, так как давление, при котором происходит прорыв во­ды, прямо пропорционально длине и обратно пропорционально толщине

корки. При наличии между обсадной колонной и цементным камнем гли­нистой корки с напряжением сдвига 6,8 — 4,6 МПа, толщиной 3—12 мм гра­диент давления прорыва воды составляет соответственно 1,8 — 0,6 МПа на 1 м. При отсутствии корки прорыв воды происходит при градиенте давле­ния более 7,0 МПа на 1 м.

Следовательно, герметичность моста в значительной мере зависит также от условий и способа его установки. В связи с этим высоту цемент­ного моста следует определять и из выражения

где рм — максимальная величина перепада давлений, действующего на мост при его эксплуатации; [Ар] — допустимый градиент давления прорыва флюида по зоне контакта моста со стенкой скважины; эту величину опре­деляют в основном в зависимости от способа установки моста, применяе­мых тампонажных материалов.

Из значений высоты цементных мостов, определенных по формулам (14.20 и 14.21), выбирают большее. Ориентировочные значения [хм], [Ар] при установке мостов через заливочную колонну с применением раствора из портландцемента в зависимости от технологии установки приведены в òàáë. 14.4.

Установка мостов производится по балансовому методу, сущность ко­торого состоит в следующем. Спускают до забоя заливочные трубы и про­мывают скважину до выравнивания параметров бурового раствора, затем затворяют и продавливают в трубы цементный раствор. Необходимым ус­ловием при этом является обязательное соответствие плотности продавоч-ного раствора плотности бурового раствора, благодаря чему происходит уравновешивание цементного раствора в трубах и кольцевом пространстве. После продавки трубы поднимают до определенной отметки, а избыточный цементный раствор вымывают обратной промывкой.

Ориентировочные значения [т„] и [Ар]

Условия и технологические мероприятия по установке

С применением скребков и моющих буферных жидко­стей

Источник

Установка цементных мостов

Мостом называют искусственное сооружение, полностью пе­рекрывающее поперечное сечение скважины (или обсадной ко­лонны) на участке сравнительно небольшой длины, удаленном, как правило, от забоя. Мосты могут быть резиновые, пласт­массовые, металлические, цементные и из других материалов.

Мосты устанавливают для решения следующих задач: а) временного или постоянного разобщения нижезалегающих проницаемых пластов от вышезалегающих (например, при оп­робовании методом «снизу вверх», при переходе от эксплуата­ции нижнего истощенного продуктивного горизонта к эксплуа­тации верхнего горизонта и т.п.); б) устранения опасности из-лива пластовых жидкостей в атмосферу после ликвидации сква­жины или при временной консервации ее; в) создания прочной опоры для колонны труб в период пакеровки скважины при оп­робовании перспективных горизонтов; г) создания прочной опоры при забурнвании бокового ствола; д) укрепления неус­тойчивых, осыпающихся или размываемых потоком промывоч­ной жидкости пород.

Разработано множество способов установки мостов: с помощью заливочных труб, опускаемых на кабеле желонках и т.п. Наиболее часто используют цементные мосты, создаваемые путем транспортирования раствора вяжущего по колонне труб (бурильных, НКТ)

Наиболее эффективным является следующий способ создания цементного моста. В скважине немного ниже нижней границы участка, в котором требуется создать мост, устанавливают разбуриваемый пакер или манжетную пробку, исключающие возможность оседания вниз столба тампонажного раствора. До нижней границы этого участка спускают колонну труб и тщательно промывают скважину. Если в пределах участка имеются каверны, в состав колонны включают приспособление с боковыми гидромониторными насадками и сильными струями вымывают из каверн загустевшую промывочную жидкость и шлам. Во время промывки во всех случаях целесообразно вра­щать и расхаживать колонну труб. При наличии каверн расха­живать следует на такую длину, чтобы струи, вытекающие из гидромониторных насадок, могли поражать всю поверхность кавернозных интервалов.

После промывки в колонну труб последовательно закачи­вают первую порцию буферной жидкости, порцию тампонажно­го раствора возможно более жесткой- консистенции, вторую порцию буферной жидкости и порцию продавочной жидкости.

Тампонажный раствор отделяют от обе­их порций буферной жидкости двумя разделительными пробками. По оконча­нии закачки порции продавочной жидко­сти колонну труб приподнимают с не­большой скоростью несколько выше верхней границы будущего моста и тща­тельно промывают скважину. Затем тру­бы поднимают на дневную поверхность, а скважину оставляют в покое для твер­дения тампонажного раствора.

Вытеснение тампонажного раствора продолжают до момента достижения ра­венства давлений в кольцевом простран­стве и в колонне труб у башмака (ба­лансовый принцип). Чтобы облегчить решение задачи об определении момен­та прекращения цементировочной опера­ции, плотности обеих порций буферной жидкости делают одинаковыми, так же как и плотности промывочной и прода­вочной жидкостей. Объем второй пор­ции буферной жидкости рассчитывают так, чтобы высота столба ее в колонне труб была равна высоте столба первой порции в кольцевом пространстве, а объ­ем порции продавочной жидкости так, чтобы в момент окончания закачки ее уровни тампонажного раствора в коль­цевом пространстве и в колонне были одинаковыми.

Тампонажную смесь для создания моста следует выбирать с учетом температуры и давления в заданном интервале сква­жины. Раствор должен иметь возможно меньшее относительное водосодержание, короткие сроки загустевания и схватывания, достаточные, однако, для выполнения цементировочной опера­ции; камень должен иметь возможно более высокую прочность, быть практически непроницаемым при тех перепадах давлений, которые могут действовать на мост. Желательно, чтобы твердение шло с расширением камня.

Объемы тампонажного раствора и других жидкостей, необходимых для выполнения цементировочной операции, рассчи­тывают по эмпирическим формулам. [ВНИИКРнефти]

Объем тампонажного раствора

%

где F_c, F_тр, F_к.п.— соответственно площади поперечного сечения скважины в интервале установки моста, колонны труб и коль­цевого пространства; V_тр — внутренний объем колонны труб; H_м —проектная длина моста; с₁,с₂,с₃,с₄ —эмпирические коэф­фициенты, учитывающие потери тампонажного раствора на стенках труб, при смешивании со смежными жидкостями, а также потери буферной жидкости при движении по колонне труб и кольцевому пространству. Ориентировочные значения этих ко­эффициентов для случая цементирования без разделительных пробок приведены табл.

По характеру действующих нагрузок можно выделить две категории мостов: 1) испытывающих давление жидкости или газа и 2) испытывающих нагрузку от веса инструмента во время забуривания второго ствола, применения испытателя пластов или в других случаях.

Мосты, относящиеся ко второй категории, должны помимо газоводонепроницаемости обладать весьма высокой механичес­кой прочностью.

Высоту моста определяют по следующим формулам

Из значений высоты цементных мостов, определенных по формулам, выбирают большее. Ориентировочные значения [τ_м], [∆р] при установке мостов через заливочную ко­лонну с применением раствора из портландцемента в зависимо­сти от технологии установки приведены в табл.

Практика работ показывает, что если при испытании на проч­ность мост не разрушается при создании на него удельной осе­вой нагрузки 3,0-6,0 МПа и одновременной промывки, то его прочностные свойства удовлетворяют условиям как забуривания нового ствола, так и нагружения от веса колонны труб или испытателя пластов.

Опыт бурения и эксплуатации скважин показывает, что оп­тимальное значение интенсивности искривления ствола состав­ляет 1-2 на 10 м, что соответствует радиусу искривления более 500 м. Значение Н₀ определяют из условий определения Н_м.

После образования цементного камня достаточной прочно­сти в скважину спускают колонну труб с долотом, уточняют по­ложение верхней границы моста, разбуривают слабую верхнюю часть его и проверяют герметичность моста путем уменьшения давления на него сверху либо с помощью пластоиспытателя, спускаемого на колонне труб, либо посредством аэрации и сни­жения уровня жидкости. Если мост оказался негерметичным, разрушился или сме­стился вверх при такой проверке, его разбуривают и операцию повторяют заново.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник