Для успешного извлечения нефти требуется сформировать прочный и долговечный канал, который обеспечит связь между продуктивным горизонтом и резервуарами. Одновременно с этим необходимо изолировать различные пласты горных пород и укрепить стенки скважины для безопасной транспортировки нефти или газа.
Для укрепления скважин применяются металлические трубы, которые свинчиваются друг с другом, образуя обсадную колонну, которую затем спускают на нужную глубину в пробуренную скважину. Чтобы изолировать пласты, в обсадную колонну вводят цементный раствор, который вытесняет буровой раствор и заполняет пространство между колонной и стенками скважины. Этот процесс известен как цементирование скважины.
Тампонажные растворы представляют собой специальные смеси или материалы, используемые для изоляции пластов. Если изоляция производится на глубине до 500 метров, тампонирующий раствор после закачки вытесняется буровым раствором в зоны поглощения. При наличии в породе крупных полостей предпочтительны цементные смеси с высоким показателем скорости схватывания. В таких случаях бурильная труба с открытым концом опускается ниже зоны, требующей изоляции, и после заполнения полостей труба поднимается, давая цементу возможность затвердеть. Пробуривание застывшего цементного столба затем позволяет укрепить стенки скважины.
Для тампонажа пористых пород или устранения дефектов обсадной колонны часто используют смеси на основе смол, поскольку они лучше проникают в мелкие каналы по сравнению с цементными аналогами. Методика тампонирования включает закачку раствора через бурильную колонну в нужную зону. Тампонажный раствор заполняет каверны, трещины и пустоты в породе, затвердевает, уменьшая проницаемость и создавая условия для безопасного продолжения буровых работ.
Тампонажные работы при бурении скважин подразделяются на предварительный и последующий этапы, в зависимости от того, на каком этапе бурения они проводятся. Если тампонажный раствор вводится перед началом основных буровых операций, это называется предварительным тампонированием. Такой метод применяется как на стадии строительства, так и в процессе эксплуатации скважин. Последующий тампонаж, напротив, включает мероприятия по введению раствора уже во время эксплуатации горной выработки.
Для тампонирования часто используют промывочные растворы на основе цемента, что в практике также называют «цементированием скважины.» Основные требования к составу таких растворов включают:
Цементный камень, формирующийся после затвердевания раствора, должен обеспечить надежность скважины на протяжении всего срока её эксплуатации. Поэтому цементирование колонны выполняется в строгом соответствии с техническими регламентами, с применением высококачественных тампонажных материалов.
Процесс цементирования включает подготовку промывочного раствора и его закачку в затрубное пространство скважины. В ходе этих работ постоянно контролируются параметры раствора и его соответствие технологическим требованиям. После завершения цементажа и затвердевания цементного камня проводится проверка качества выполненных работ. Если цементный камень соответствует расчетным параметрам, процесс цементирования считается завершенным.
Для укрепления скважин применяются металлические трубы, которые свинчиваются друг с другом, образуя обсадную колонну, которую затем спускают на нужную глубину в пробуренную скважину. Чтобы изолировать пласты, в обсадную колонну вводят цементный раствор, который вытесняет буровой раствор и заполняет пространство между колонной и стенками скважины. Этот процесс известен как цементирование скважины.
Тампонажные растворы представляют собой специальные смеси или материалы, используемые для изоляции пластов. Если изоляция производится на глубине до 500 метров, тампонирующий раствор после закачки вытесняется буровым раствором в зоны поглощения. При наличии в породе крупных полостей предпочтительны цементные смеси с высоким показателем скорости схватывания. В таких случаях бурильная труба с открытым концом опускается ниже зоны, требующей изоляции, и после заполнения полостей труба поднимается, давая цементу возможность затвердеть. Пробуривание застывшего цементного столба затем позволяет укрепить стенки скважины.
Для тампонажа пористых пород или устранения дефектов обсадной колонны часто используют смеси на основе смол, поскольку они лучше проникают в мелкие каналы по сравнению с цементными аналогами. Методика тампонирования включает закачку раствора через бурильную колонну в нужную зону. Тампонажный раствор заполняет каверны, трещины и пустоты в породе, затвердевает, уменьшая проницаемость и создавая условия для безопасного продолжения буровых работ.
Тампонажные работы при бурении скважин подразделяются на предварительный и последующий этапы, в зависимости от того, на каком этапе бурения они проводятся. Если тампонажный раствор вводится перед началом основных буровых операций, это называется предварительным тампонированием. Такой метод применяется как на стадии строительства, так и в процессе эксплуатации скважин. Последующий тампонаж, напротив, включает мероприятия по введению раствора уже во время эксплуатации горной выработки.
Для тампонирования часто используют промывочные растворы на основе цемента, что в практике также называют «цементированием скважины.» Основные требования к составу таких растворов включают:
- Полное и плотное заполнение пространства между обсадной колонной и стенками скважины.
- Обеспечение необходимого уровня адгезии как с обсадными трубами, так и со стенками скважины.
- Изоляцию и разделение продуктивных и проницаемых пластов.
- Защиту затрубного пространства от проникновения нефти или газонефтяной смеси под воздействием высокого пластового давления.
- Укрепление обсадной колонны внутри породы.
- Антикоррозионную защиту металлических элементов колонны от воздействия межпластовых вод.
- Частичную разгрузку буровой колонны от внешнего давления.
Цементный камень, формирующийся после затвердевания раствора, должен обеспечить надежность скважины на протяжении всего срока её эксплуатации. Поэтому цементирование колонны выполняется в строгом соответствии с техническими регламентами, с применением высококачественных тампонажных материалов.
Процесс цементирования включает подготовку промывочного раствора и его закачку в затрубное пространство скважины. В ходе этих работ постоянно контролируются параметры раствора и его соответствие технологическим требованиям. После завершения цементажа и затвердевания цементного камня проводится проверка качества выполненных работ. Если цементный камень соответствует расчетным параметрам, процесс цементирования считается завершенным.
Требования к тампонажному раствору
Тампонажный раствор, применяемый для цементирования скважин, должен соответствовать ряду важных требований, чтобы обеспечить его эффективность и долговечность.
Технические требования включают способность раствора свободно течь, проникать в мельчайшие поры и микротрещины, а также сохранять однородность, не расслаиваясь. Важно, чтобы раствор надежно сцеплялся с обсадными трубами и горными породами, не вступал в нежелательные реакции с окружающими породами и пластовыми водами, и был устойчив к воздействию подземных вод. Также необходима стабильность раствора при высоких температурах и давлениях, без усадки и образования трещин в процессе затвердевания.
С технологической точки зрения, раствор должен легко прокачиваться буровыми насосами, обеспечивать минимальное сопротивление при движении и быть устойчивым к перемешиванию. Он должен легко комбинироваться с другими растворами и легко смываться с оборудования. Также важна простота разбуривания затвердевшего цементного камня при необходимости.
Экономические требования подразумевают использование доступного и недорогого сырья, которое не наносит ущерба окружающей среде.
Тампонажные растворы классифицируются по различным признакам. Например, по типу вяжущего вещества выделяют растворы на основе органических компонентов, таких как синтетические смолы, причем в качестве жидкой основы чаще всего используется вода или углеводородные жидкости.
Технические требования включают способность раствора свободно течь, проникать в мельчайшие поры и микротрещины, а также сохранять однородность, не расслаиваясь. Важно, чтобы раствор надежно сцеплялся с обсадными трубами и горными породами, не вступал в нежелательные реакции с окружающими породами и пластовыми водами, и был устойчив к воздействию подземных вод. Также необходима стабильность раствора при высоких температурах и давлениях, без усадки и образования трещин в процессе затвердевания.
С технологической точки зрения, раствор должен легко прокачиваться буровыми насосами, обеспечивать минимальное сопротивление при движении и быть устойчивым к перемешиванию. Он должен легко комбинироваться с другими растворами и легко смываться с оборудования. Также важна простота разбуривания затвердевшего цементного камня при необходимости.
Экономические требования подразумевают использование доступного и недорогого сырья, которое не наносит ущерба окружающей среде.
Тампонажные растворы классифицируются по различным признакам. Например, по типу вяжущего вещества выделяют растворы на основе органических компонентов, таких как синтетические смолы, причем в качестве жидкой основы чаще всего используется вода или углеводородные жидкости.
Как происходит тампонирование скважин
Выбор тампонирующего состава зависит от типа породы, глубины и других геологических условий.
Процесс тампонирования:
Процесс тампонирования:
- Выбор раствора: Основным фактором при выборе тампонирующего состава является тип породы. Для неглубоких слоев (до 500 метров) тампонирующий раствор продавливается до нужной отметки с помощью бурового раствора. Если в породе имеются крупные трещины, используется вязкопластичный состав, содержащий цемент, полимеры или глину. В состав цемента могут добавляться ускорители схватывания, такие как хлористый кальций, что сокращает время застывания раствора. Для пористых пород применяются смолы, а для крупных полостей — глинолатексные смеси, которые обеспечивают эффективное заполнение и изоляцию.
- Методы закачки: Обычно тампонирующий состав закачивается через бурильную колонну до участка, который необходимо изолировать. Тампонирование может выполняться как снизу (от забоя), так и сверху, в зависимости от задачи и условий. Процесс может быть одноэтапным или многоэтапным. Одноэтапное тампонирование проще, но требует равномерного расположения трещин в породе. Многоэтапное тампонирование проводится либо с нижних горизонтов вверх, либо сверху вниз, что позволяет более точно контролировать процесс заполнения трещин.
- Использование пакера: Если диаметр скважины небольшой, может использоваться пакер — устройство, которое помогает изолировать отдельные пласты. Это особенно важно для обеспечения герметичности и предотвращения утечек.
- Циркуляционный метод: В этом методе используется избыточное количество тампонирующего раствора. Лишний материал поднимается вверх по межтрубному пространству, что предотвращает закупорку трещин и полостей. Этот метод считается технически сложным, но эффективным, особенно в сложных геологических условиях.
Основные способы тампонирования:
Тампонаж через фильтр или дефект в колонне: Это самый распространённый метод тампонирования, который включает три способа:
Тампонирование является критически важным процессом в обеспечении герметичности и безопасности эксплуатации скважин. Каждый метод подбирается в зависимости от конкретных условий и задач, чтобы обеспечить максимальную эффективность и долговечность изоляции.
- С разбуриванием стакана: Насосно-компрессорные трубы (НКТ) опускают на 5−10 метров выше дефекта или фильтра, затем закачивают раствор. После застывания раствор разбуривают, обеспечивая прочное заполнение трещин.
- С вымыванием излишков: Здесь используется противодавление на пласт, чтобы удалить излишки раствора до его застывания. Этот метод часто применяется при использовании нефтецементных растворов.
- Комбинированный метод: Сочетает оба вышеописанных подхода для достижения наилучших результатов.
Тампонирование является критически важным процессом в обеспечении герметичности и безопасности эксплуатации скважин. Каждый метод подбирается в зависимости от конкретных условий и задач, чтобы обеспечить максимальную эффективность и долговечность изоляции.
Ликвидационное тампонирование
Тампонирование скважин используется не только для устранения дефектов обсадной колонны и прилегающих пород, но и для ликвидации скважин, которые больше не используются. Это необходимо в двух основных случаях: когда скважина пробурена для временных целей, таких как разведка или поисковые работы, или когда её эксплуатация прекращается и требуется консервирование для предотвращения загрязнения подземных водоносных и нефтеносных горизонтов.
Методы ликвидационного тампонирования
Наиболее распространенный метод ликвидации скважин включает заполнение их тампонажными составами после завершения их использования. В этом процессе часто используются цементные мосты. Состав тампонажных смесей подбирается с учетом агрессивности подземных вод и других условий. Например:
Для скважин, пробуренных на небольшую глубину и не имеющих значительного водопритока, часто используются просушенные глиняные шарики с песком. Однако, в сложных случаях, таких как скважины с большим водопритоком, где самоизливающийся поток может достигать полутораметровой высоты, требуется комплексный подход. В таких случаях устанавливаются цементные мосты с гидроизолирующей перемычкой из глинистых шариков, а также применяются различные наполнители для обеспечения надежного тампонирования.
Правильный выбор тампонирующих составов и технологий проведения работ критически важен для надежного консервирования скважины и предотвращения загрязнения подземных горизонтов.
- Агрессивные магнезиальные воды (до 100°C): Здесь применяется шлакопортландцемент.
- Подземные воды с температурой выше 100 °C и нейтральным составом: Для таких условий используется портландцемент с добавлением кварцевого песка, который улучшает свойства цемента.
- Сероводородная агрессивная среда с температурой до 250°C: В таких условиях эффективно использовать шлакопесчаный цемент.
- Агрессивные сульфатные воды: В этом случае применяется портландцемент с повышенной сульфатостойкостью и ускорителем схватывания.
- Соленосные отложения: Тампонирование осуществляется цементом на основе каустического магнезитового порошка.
Для скважин, пробуренных на небольшую глубину и не имеющих значительного водопритока, часто используются просушенные глиняные шарики с песком. Однако, в сложных случаях, таких как скважины с большим водопритоком, где самоизливающийся поток может достигать полутораметровой высоты, требуется комплексный подход. В таких случаях устанавливаются цементные мосты с гидроизолирующей перемычкой из глинистых шариков, а также применяются различные наполнители для обеспечения надежного тампонирования.
Правильный выбор тампонирующих составов и технологий проведения работ критически важен для надежного консервирования скважины и предотвращения загрязнения подземных горизонтов.
Компания ООО «ОРС» предоставляет услуги по тампонированиюскважин, обеспечивая высококвалифицированную работу по всей России. Свяжитесь с нами по телефону или напишите, чтобы получить профессиональный сервис в области нефтепромыслового оборудования.
