Цементирование

Устье скважины не может удерживать вес тысяч фунтов обсадных труб. Начиная с определенного места, обсадную трубу для дополнительной стабильности закрепляют на стенке ствола скважины. Для этого ее цементируют.
Цементирование нефтяных скважин представляет собой процесс смешивания и вытеснения цементного раствора по обсадной колонне и вверх по кольцевому зазору снаружи трубы. После схватывания цемента образуется связка между трубой и породой.

Цементирование преследует несколько целей:

• прикрепляет трубу к скальной породе;
• защищает трубу и продуктивные пласты;
• герметизирует пласты, создающие неудобства, перед продолжением бурения;
• предохраняет зоны высокого давления от выбросов;
• обеспечивает опору для обсадной трубы;
• предотвращает коррозию труб;
• создает уплотнение на случай резкого скачка давления при продолжении бурения.

Цементирование делится на первичное и вторичное. Первичное цементирование проводится сразу после введения обсадной колонны в скважину, для того чтобы эффективно герметизировать и разделить каждую зону и защитить трубу. Вторичное цементирование выполняется после первичного. Обычно это часть ремонтных или восстановительных работ.

Первичное цементирование Существует семь методов цементирования:

• одностадийное цементирование по обсадной колонне, называемое нормальной технологией вытеснения;
• многоступенчатое цементирование, применяемое на скважинах с критическими градиентами давления гидравлического разрыва пласта или если требуется тщательное цементирование последней обсадной колонны;
• внутри колонное цементирование через бурильную трубу (используется для колонн большого диаметра);
• многорядное цементирование (применяется для труб малого диаметра);
• обратная циркуляция в критических пластах;
• замедленное схватывание для критических пластов и для улучшения установки на место;
• цементирование снаружи кольцевого зазора по рабочей колонне для кондуктора и других труб большого диаметра.

Из приведенных методов основными являются одностадийное и ступенчатое цементирование. Одностадийное цементирование вслед за буровым раствором, но перед пробкой на забое в скважину закачивается буферная жидкость: 1500— 2500 л воды или химического реагента. Вода или химический реагент служат для промывки и создают пространство между буровым и цементным растворами. Они также помогают удалить спекшийся буровой раствор из ствола скважины и смывают глину перед цементным раствором, снижая таким образом загрязнение. Цементировочные заглушки обычно представляют собой алюминиевые чушки, завулканизированные в литую резину. Когда нижняя пробка достигает муфты с обратным клапаном, разрывается диафрагма, выпускающая цементный раствор вниз по обсадной колонне, а затем вверх по кольцевому зазору снаружи трубы. Прочно смонтированная верхняя пробка выпускается, когда замешан весь цемент. Она поступает вслед за цементным раствором. Цементный раствор подгоняется буровым раствором или другой жидкостью для вытеснения цемента вниз по обсадной колонне. Пробка обеспечивает полное отсекание, когда достигает муфты с обратным клапаном. Заглушка, содержащая цементировочную головку, применяется для сброса пробок.

Повышение давления нагнетания служит сигналом того, что верхняя пробка достигла муфты с обратным клапаном. Такая ситуация называется стуком заглушки. Для гарантии хорошей циркуляции и вытеснения цемента обсадная труба приводится в возвратно-поступательное или вращательное движение или одновременно в оба. Они не прекращаются в течение всего времени, необходимого для циркуляции, замешивания цемента и вытеснения.

Ступенчатое цементирование

Данная технология используется для цементирования двух или более раздельных секций за обсадной колонной. Это обычно требуется для последней обсадной колонны, которая могла бы вызвать разрушение пласта, если бы цемент вытеснялся со дна. Главной частью при этом является соединительный элемент с отверстиями, который размещается в назначенной точке колонны.

Вначале обычным способом цементируется нижняя часть колонны с использованием пробок, которые проходят через муфту для ступенчатого цементирования, при этом отверстия остаются закрытыми. Затем устройство для ступенчатого цементирования открывается гидравлически с помощью специальных заглушек, после этого флюид перекачивается через данное устройство на поверхность. Цемент вводится в верхнюю секцию через отверстия, которые затем закрываются последней пробкой, следующей за цементом.

Вторичное цементирование

Работы по вторичному цементированию проводятся после первичного цементирования. Оно может применяться для закупоривания открытой зоны, сухой скважины или для выдавливания цемента сквозь перфорацию. Вторичное (исправительное) цементирование отделяет зоны, дающие нефть и газ, от пластов, содержащих другие жидкости. Оно применяется также для:

• дополнения или восстановления первичного цементирования;
• ремонта поврежденной обсадной трубы или неправильно размещенных перфораций;
• уменьшения угрозы поглощения бурового раствора в открытой скважине при продолжении бурения;
• отказа от непродуктивной или истощенной зоны;
• изоляции участка перед перфорированием;
• гидроразрыва пласта.

Раствор под давлением закачивают через перфорационные отверстия. Скорость закачивания должна быть низкой, чтобы могло пройти обезвоживание и начальное схватывание. Подача раствора продолжается до достижения искомого давления прокачивания.