Profteplo47.ru

Строительный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Облегченный цементный раствор для крепления скважин

Облегченный цементный раствор для крепления скважин

Облегченный цементный раствор для крепления скважин. Страница 1.

(19) (1 1 В 33/13 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Пермский государственный научноисследовательский и проектный институт нефтяной промьппленности (72) Н.К.Нацибулина, Ю.И.Терентьев, А.С.Утробин и Н.М.Алексеев (53) 622,245.42(088.8).(56) Крепление газовых скважин на месторождениях Узбекистана. Сер. Разработка и эксплуатация газовых и газоконденсатных месторождений. М.: ВНИИЭГАЗПРОМ, НТО, 1975, с. 19,Авторское свидетельство СССР В 635221, кл. Е 21 В 33/138, 1973. (54) ОБЛЕГЧЕННЫЙ ЦЕМЕНТНЫЙ РАСТВОР ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ СКВАЖИН(57) Изобретение относится к строительству нефтяных и газовых скважин. Цель изобретения — повьппение сцепления цементного камня с обсадной колонной при одновременном сохранении низких значений водоотдачи и водоотделения цементного раствора. Раст-. вор содержит следующие ингредиенты при их соотношении, мас,ч,: портландцемент 100; оксиэтилцеллюлоза 0,45- 0,60; хлорид кальция 0,5-7,0; вода 75-85. Используемый для приготовления растворов портландцемент представляет собой порошок серого цвета, хлорид кальция — кристаллический порошок белого цвета, оксиэ 1 илцеллюлоза — порошкообразное вещество белого цвета, хорошо растворимое в воде. а Применение данного цементного раствора обеспечивает повышение качества разобщения горизонтов при креплении скважин. 2 табл.20 Изобретение относится к строитель. ству нефтяных и газовых скважин, в частности к получению облегченных цементных растворов для крепления обсадных колонн при разобщении гори. зонтов с низким пластовым давлением и склонных к поглощению тампонажных растворов в нефтяных и газовых скважинах. 10Целью изобретения является сцепление цементного камня с обсадной колонной при одновременном сохранении низких значений водоотдачи и водоотделения цементного раствора. 1 г,Цементный раствор содержит портландцемент, оксиэтилцеллюлозу, хло- ристый кальций и воду при следующем соотношении ингредиентов, мас.ч,:Портландцемент 100Оксиэтилцеллюлоза 0,45-0,60Хлорид кальция 0,5-7,0Вода 75-85В табл.1 приведены технологические параметры цементных растворов. 25В табл,2 приведены данные, характеризующие сцепление цементного камня с обсадной колонной.Для приготовления цементных раст воров используют следующие продукты: З 0 портландцемент — порошок серого цвета, хлорид кальция — кристаллический порошок белого цвета, оксиэтилцеллюлоза (тилоза ЕН) — порошкообразное вещество белого цвета, хорошо растворимое в воде.П р и м е р. В 480 мл воды последовательно растворяют 2,7 тилозы ЕН, 12 г хлорида кальция. Затем полученным раствором затворяют 600 г порт» 40 ландцемента. Таким образом, получают цементный раствор со следующим содержанием ингредиентов, мас.ч,; Портландцемент 100Тилоза ЕН 0,45Хлористый кальций 2,0Вода 80Технологические параметры приведены в табл.2 и обладают низкими стабильными значениями водоотдачи независимо от количественного изменения ингредиентов (за 30 мин отфильтровывается всего 17,9-24,27 жидкости),высокой седиментационной устойчивостью (кбэффициент водоотдачи за 3 ч равен О), низкой плотностью (1560-1650 кг/м ), прочным сцеплением цементного камня с металлом (нормальное напряжение 2,10 кгс/см ), а цементный камень, образующийся из этого раствора, имеет повышенную прочность на изгиб. Указанные свойства облегченного цементного раствора обеспечивают повышение качества разобщения горизонтов при креплении скважин.Формула изобретенияОблегченный цементный раствор для крепления скважин, содержащий портландцемент, хлорид кальция и воду, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения сцепления цементного камня с обсадной колонной при одновременном сохранении низких значений водоотдачи и водоотделения цементного раствора, он дополнительно содержит оксиэтилцеллюлозу при следующем соотношении ингредиентов, мас,ч,:Портландцемент 100Оксиэтилцеллюлоза 0,45-0,60 Хлорид кальция 0,5-7,0 Вода 75-85О О О О О О О О О О О О О О М И, О О И СОСЧ, Л с И л л л л л л л л л л СЧСЧ СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ С 4 С 4 СЧ СЧ о о оо о м м о о о о11 1 сч б м сч1 Л11 1сь 1 О О О О О О О ОО О О О О ОСЧ Л М с ) МИ И СО О СЛ а О О о о о о о о о о о и и и о и о о о о и о о о о о о о о о л л л л л л л л л л Ю л л л О О О О Ф О О О О О О ОСЧ — СЧ СЧ — СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ И О И И И И И И И О О О О И л л л л л л л л л ф со ф со со И И И И И И И И И И И И И л л лл л л л л л лл о о о о о о ь о о о о о о о1361305 Т а б л и ц а 2 Состав цементного раствора, мас.ч,Усилие привыталкивании Прочностьконтактного Тилоза Хлористый ВодаЕН кальций Портландцемент,18,5 100 2, 10 75 2,0 0,5 8,4 1,21 100 0,5 1,8 100 5,0 1,51 Составитель Л.БестужеваТехред А.Кравчук Корректор А.Ильин Редактор А.Ворович Заказ б 204/36 Тираж 533 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 сцепления

Читайте так же:
Цементного раствора марки цемента

Особенности тампонажного цемента

Раствор для тампонажных работ приготавливают из цемента со специфическими свойствами. Материал:

  • имеет тонкий помол;
  • затвердевает в короткие сроки, при этом смесь цемента с водой долго сохраняет текучесть, что позволяет ее свободно закачивать;
  • схватывается и затвердевает, несмотря на контакт с водой;
  • совместим с разнообразными добавками.

Монолитная конструкция, выполненная из тампонажного раствора, на протяжении многих лет сохраняет целостность и не теряет прочности благодаря устойчивости к влиянию окружающих сред, в том числе агрессивных.

Облегченные цементы

УльтраЛайт – облегченная цементная система с плотностью ниже плотности воды

Традиционно, для цементирования интервалов, имеющих низкие градиенты ГРП, применяется ступенчатое цементирование с использованием МСЦ или технологии пеноцемента. Однако, данные подходы имеют ряд существенных недостатков: операционные риски, использование специализированного оборудования, увеличение сроков проведения работ, высокая стоимость. Для цементирования скважин с системой УльтраЛайт не требуется специального оборудования. Технология основана на использовании твердых частиц различных размеров, подобранных в оптимальном соотношении, что позволяет достичь максимально плотной упаковки и создать стабильный раствор с контролируемыми физическими характеристиками.

Цементация грунтов путем инъекции цементного раствора

Цементация грунтов путем инъекции цементного раствора может производиться по различной технологии, в зависимости от вида грунта, грунтовых условий и назначения выполняемых работ, а также технических требований к обработанному инъекцией грунту.
Цементация может производиться по технологии в режиме пропитки грунта цементным раствором без нарушения ее структуры и сплошности массива, а также в режиме гидроразрывов, образуемых в грунте при нагнетании цементного раствора под повышенным давлением и расходом.
Цементация песков в режиме пропитки применяется для устройства в песчаном массиве несущих или ограждающих конструкций заданных форм, габаритов и прочности при условии, если цементный раствор способен по дисперсному составу проникать и пропитывать поры закрепляемого песка.

Читайте так же:
Цемент м500 сколько добавить песка

Усиление грунтов в режиме гидроразрывов

Инъектирование цементом

Усиление грунтов в режиме гидроразрывов, образуемых при нагнетании цементного раствора, приготавливаемого, как правило, из цементов общестроительного назначения, под повышенным давлением, применяется в песчаных, просадочных и пылевато-глинистых грунтах в целях армирования массивов для повышения несущей способности. Армирование грунта локальными гидроразрывами, хаотично направленными (вертикально, горизонтально или наклонно) в массиве, возможно только при соблюдении технологии, предусматривающей последовательное нагнетание (возможно, многократно повторяемое) расчетных объемов цементного или иного твердеющего раствора и только в ограниченные зоны (интервалы) по глубине скважины, не превышающие 0,5 м. Оценка массива грунта, армированного гидроразрывами, производится по изменению физико-механических характеристик (φ, с, Е) известными способами, включая штамповые испытания, зондирование (статическое и динамическое), а также исследования в открытых шурфах.
Инъекция растворов в режиме гидроразрывов применяется также для прекращения осадок и деформаций объектов, вблизи которых ведутся геотехнические работы (проходка тоннелей, устройство котлованов, строительство новых заглубленных сооружений).

Работы по инъектированию

Компания ПроектДон имеет значительный опыт цементации грунтов основания. Специалисты компании владеют всей необходимой информацией об особенностях грунтов южных регионов России. Мы занимаемся укреплением грунтов в Краснодаре, Ростове-на-дону, Азове, Ставрополе, Волгодонске и других городах Юга России. Мы в кратчайшие сроки определим причины деформации здания и устраним их. Звоните: 8(961) 295 28 55.

1 Основные понятия

Струйная цементация грунтов (в переводе jet grouting) – наиболее старая технология, позволяющая произвести такое закрепление грунта.

Применять ее начали для укрепления рыхлых, крупнопесчаных, крупнообломочных почв. Дело в том, что рыть котлован на песке – вообще задача неблагодарная.

В условиях же крупнообломочных каменистых грунтов попытка нарушения целостности грунта (особенно это касается горных районов) вообще может привести к катастрофическим последствиям, типа оползней.

Применение метода струйной цементации для закрепления фундамента

Применение метода струйной цементации для закрепления фундамента

Такое положение дел вряд ли бы порадовало застройщиков, поэтому пришлось изобретать метод, позволяющий произвести закрепление без нарушения целостности почвы.

Технология jet grouting заключается в том, что в почву вертикально вводятся специальные трубкоинъекторы (труба с отверстиями, диаметром 2-4 мм), через которую под большим давлением подается смесь воды и цемента (цементное молоко).

Вода под давлением производит гидроразрыв земельного основания, заполняя трещины цементной смесью.

Лишняя вода постепенно выдавливается на поверхность. Раствор же постепенно застывает и образует с почвой прочную неразмываемую смесь – грунтобетон.

Результат выполненных работ по закреплению грунта основания струйной технологией после откопки

Результат выполненных работ по закреплению грунта основания струйной технологией после откопки

Если закрепление грунта производится на небольшой глубине, инъектор забивают в землю. При работе на больших глубинах, его погружают в заранее пробуренную скважину.

1.1 Положительные и отрицательные стороны

Данный метод хорошо известен в кругу профессиональных застройщиков и архитекторов. Он имеет множество положительных особенностей. Что же касается его негативных сторон, то они больше связаны с невозможностью применения в бытовой сфере.

1.2 Плюсы струйной цементации

  1. Данная технология позволяет осуществлять закрепление грунтов практически без нарушения их целостности и без динамического воздействия на них. Благодаря этому jet grouting может использоваться для укрепления горных районов, реконструкции старых зданий, проведения работ в условиях плотной городской застройки.
  2. Оказывает на землю комбинированное воздействие. Во-первых, возникают новые и уплотняются старые межчастичные связи. Во-вторых, производится уплотнение основания под высоким давлением. В-третьих, в земле закладываются высокопрочные вертикальные сваи из грунтобетона на заданном расстоянии, а так же возникают хаотичные грунтобетонные горизонтальные прослойки.
  3. Закрепление основания таким способом позволяет достигать его высокой прочности.
  4. Данная технология позволяет практически полностью предотвратить проседание грунта.
  5. Дает возможность исправлять крены высотных зданий.
  6. Работы могут производиться на любых почвах как выше, так и ниже грунтовых вод.
  7. Цементация позволяет производить работы без проведения каких-либо отходов. Следовательно она может применяться для создания или укрепления саркофагов высокотоксичных или радиационных отходов без их выхода на поверхность, а так же с минимальным контактированием рабочих.
Читайте так же:
Сколько нужно цемента для приготовления 1м3 раствора

1.3 Минусы цементации

Ранее к минусам jet grouting относили отсутствие возможности выполнения работ на грунтах высокой плотности. Однако новые технологии, применяющие микро гидроразрывы, позволяют производить закрепление абсолютно любых грунтов.

Цементация грунта производится только специальной техникой

Цементация грунта производится только специальной техникой

Поэтому к недостаткам можно отнести лишь то, что данный метод не может быть использован в бытовых условиях, по крайней мере, самостоятельно. Цементация требует специального оборудования, навыков, затрат финансов и времени, а так же предварительной сейсморазведки. От особенностей грунта зависит давление и состав подаваемой жидкости.

Памятка молодому инженеру по буровым растворам

В настоящей статье речь пойдет об особенностях Сузунского и Ванкорского нефтегазовых месторождений. Мы побеседуем о применяемых буровых растворах и их параметрах. Скважины на данных месторождениях в основном наклонно-направленные с горизонтальным окончанием, горизонты протяженностью до 1000 метров.

Бурение пород ММП (вечно-мерзлых пород), бурение под термокейс до 35-40 метров.

Вероятно, многие молодые специалисты не встречались пока с понятием «термокейс», поэтому считаю целесообразным дать краткое разъяснение. Бурение под термокейс ведется РШ-1000 или расширителем, который включает три боковых шарошечных долота (калибрующие диаметр 1000 мм); два нижних и одно – центральное. Как правило, это шарошки с термостойкими вставками TCI (зубьями). В пробуренный ствол спускают термокейс с наружным диаметром 820 мм и внутренним – 510 мм. Между стенками термокейса расположен пенофлекс (или другой аналог пены), минимизирующий риск растепления пород ММП при дальнейшем углублении под кондуктор 324 мм.

При приготовлении глинистого раствора или пасты на основе бентонита необходимо придерживаться следующих правил:
— оптимальная концентрация бентонита: от 85 до 100 кг/м3;
— условная вязкость должна составлять до 130-140 сек/кварта;
— температура воды для приготовления раствора не должна превышать 12оС. Чтобы снизить риск нагревания раствора, следует отключить паровые линии и нагреватели.
Рецепт приготовления 40м3 бурового раствора: — каустическая сода – 0,5 мешка (25 кг/меш.);
— бентонит – 4 мешка (1000 кг/меш.);

При данной рецептуре для снижения водоотдачи возможно использование модифицированного крахмала или ПАЦ Н (полианионновой целлюлозы).

Следует дать время распуститься бентониту, в среднем это 2-3 часа. При бурении термокейса подбираются более-менее крупные сетки. На первом этапе очистки, при оборудовании в блоке ЦСГО тремя виброситами, следует установить ситовые панели в следующем порядке: на потоке установить более крупные сетки размером от 45 API до 50 API; на боковых виброситах 70-80 API — так как сила потока будет значительно меньше, что приведет к незначительному переливу раствора; на линейном вибросите сите под гидроциклонами установить сетки от 140 до 230 API. Желательно не использовать илоотделитель, так как есть большая вероятность забивки конусов, а применять только пескоотделитель. Как правило, бурение происходит быстро, и большого удельного веса раствор не набирает.

Вывод: Основными рисками при бурении под термокейс может стать растепление пород ММП, что в дальнейшем приведет к нестабильности ствола скважины и катастрофическим поглощениям. Поэтому нельзя нагревать воду или раствор выше + 12 С, условная вязкость не должна быть менее 130 сек/кварта — для хорошей наработки фильтрационной корки. После цементирования термокейса, буровой раствор можно оставить на бурение под кондуктор.

Читайте так же:
Сухая смесь или цемент с песком

Бурение под кондуктор 324мм до 650-700м.

На данном этапе проводки скважины критически важно эффективно настроить систему очистки, снять насадки на конусах илоотделителя. Нужно выполнить настройку таким образом, чтобы пескоотделитель работал на ЦСГО (сам на себя), а насосом (ШН) илоотделителя работать на рабочую емкость. Также можно периодически запускать центрифугу, если она настроена на рабочую емкость. Установку ситовых панелей на линейных виброситах можно осуществлять, комбинируя размеры в диапазоне 70-100 API,а на осушающем вибросите следует использовать размер 230 API.


Основные требования при бурении под кондуктор 324 мм:
Не превышать программные значения, удельный вес бурового раствора должен быть не более 1,16 г/см3. При увеличении удельного веса следует постоянно проверять ситовые панели на их целостность и своевременно заменять на новые. Постоянной проверке подлежит и работа систем очистки:
1) проверять плотность пульпы с конусов песко-, илоотделителя;
2) проверять, есть ли слабая вибрация на конусах. Иногда бывает, что раствор просто выходит без очистки.
Рекомендованные меры:
— Разбавление раствора на свежее приготовленный.
— Запуск центрифуги (разрешен, если содержание песка в растворе не более 1%.)

Для минимизации риска растепления пород ММП нельзя допускать снижение условной вязкости раствора до 125-150 сек. При бурении в глинах для снижения риска наработки сальника рекомендуется держать рН – 8,5-9 и использовать противосальниковые добавки (например, Drilling detergent, производство компании Halliburton Baroid. Желательно данную добавку вводить в трубное пространство путем заливки по 2 ведра перед наращиванием).

При увеличении условной вязкости во время бурения в сланцевых породах необходимо приготовить и всегда держать в резерве легкий раствор с наименьшей концентрацией бентонита или на основе ПАЦ Н (с концентрацией 2-3 кг/м3). Во время бурения в песках условная вязкость начинает умеренно снижаться, следует немедленно реагировать дабы не привезти к растеплению пород ММП:
1) Откачать 8-10м3 раствора в БПР и обработать бентонитом 1-2 мешка, далее произвести обработку по циклу.
2) Если условная вязкость падает очень быстро, необходимо произвести обработку через гидроворонку с выходом на рабочую емкость по циклу.
3) При переслаивании пород песков с глинами необходимо проверить уровень рН в растворе. Дело в том, что иногда из-за слабого рН-уровня имеющаяся глина плохо деспергирует (растворяется). В таких случаях можно произвести «легкую» обработку раствора каустической содой по циклу.

На месторождении Сузунское компании АО «Ванкорнефть» имеется очень опасный интервал по вертикали от 240 до 280м (бурение в песках). На данном этапе бурения очень важно соблюдать контроль всех вышеуказанных параметров бурового раствора. При несоблюдении одного из параметров можно легко растеплить или порвать пласт, что вызовет катастрофическое поглощение без выхода циркуляции на устье. Как показывает мой личный опыт, при поглощениях в данном интервале кольматирующие пачки не дают положительных результатов, поэтому осложнения подобного характера в большинстве случаев могут привести к необходимости установки цементного моста и бурению второго ствола. Примечание: необходимо очень строго соблюдать условную вязкость в пределах от 120-150 сек., удельный вес раствора 1,13-1,16 г/см3.

Бурение под техническую колонну 245 мм

Бурение под техническую колонну 245мм обычно не вызывает проблем. КНБК на данном интервале, как правило, включают в себя РУСы (роторно-управляемые системы), и вынос шлама очень хороший при оборотах ВСП 80-120. Главное — поддерживать реологические параметры раствора и не снижать условную вязкость менее 40 сек.

Читайте так же:
Чем красят цементные полы

Бурение под эксплуатационную колонну 178 мм

Бурение под эксплуатационную колонну обычно не вызывает проблем. В рамках нашей статьи наибольший интерес для нас представляет нижняя часть интервала, в которой встречаются серые или, как их еще называют, «шоколадные» глины. В некоторых случаях бурение данных интервалов причиняет инженеру по буровым растворам немалую головную боль. Вроде и глины как глины, но при СПО (шаблонировании ствола скважины «на сухую») часто происходит сужение ствола скважины, затяжки, посадки. Иногда без проработки не обойтись. Желательно все же пройти сложный интервал «на сухую», дабы не провоцировать глины раствором. Шаблонирование данного интервала (400-500м) может занимать от 3 до 5 дней.

Исходя из опыта, можно отметить несколько рекомендаций по бурению данного интервала:
— до входа в глины необходимо снизить водоотдачу до 3,8-4,0 мл/30 мин;
— за 100 м до входа в глины следует ввести и обработать раствор ингибиторами (лучше всего — силикатом натрия). На основе сульфированного асфальта лучше делать малообъемные пачки до 10м3. Рецепт прост: половина мешка каустической соды, мешок загустителя и сульфированный асфальт с концентрацией до 40 кг/м3. Можно добавить пару мешков целлюлозы или модифицированного крахмала для работы на водоотдачу, (желательно готовить на теплой воде — для распускания асфальтена). При приготовлении раствора на пополнение можно по 3-4 мешка на 40м3 добавлять сульфированный асфальт. Нельзя превышать указанное количество, так как при распускании он залепит сетки и последует перелив раствора через шнек.

После получения фильтрата на пресс-фильтре, вы заметите, что фильтрат стал темного кофейного цвета. Это свидетельствует о том, что буровой раствор более-менее готов к «встрече» с глинами. Необходимо также постоянно кальматировать раствор мраморной крошкой CaCо3, содержание мела не менее 60 кг/м3. При бурении глин как таковых глин вы не заметите (они достигают до 30% от общего объема шлама). Первые признаки входа в глины — это небольшое увеличение условной вязкости раствора. После шаблонировки интервала бурильная колонна, как правило, ходит свободно. При достижении забоя необходимо произвести промывку и обработать раствор разжижителем тип Shale stabilizer.

Бурение под «хвостовик» 114 мм

Это, пожалуй, самый благоприятный интервал для инженера по буровым растворам. Практически все бурение осуществляется через коллекторы, одни пески, поэтому в основном проблем не возникает. Водоотдачу раствора можно держать до 6 мл/30мин.

Примечание: перед приготовлением раствора на основе фугата (тех. воды) замерьте следующие параметры: рН, Ca + total hardness (общую жесткость), содержание хлор ионов (CL). Запомните: после бурения под хвостовик в растворе содержание CL до 25000-40000 мг/л, после переработки через блок ФСУ данный фугат лучше не использовать для приготовления бентонитовой пасты. Это объясняется тем, что бентонит очень плохо распускается в соленой воде, так что лучше сбросить данный раствор или использовать в дальнейшем.

Тампонаж горизонтальных скважин

Гораздо реже проводится тампонирование горизонтальных скважин. Они имеют более сложное устройство, так как включают в себя элементы вертикальных и наклонных конструкций. В экономическом плане устройство горизонтальных скважин обходятся в 3-4 раза дороже, чем вертикальные, поэтому технология тампонажа горизонтальных труб должна обеспечить максимальную надежность цементных «рубашек» обсадных колонн и длительность эксплуатации выработки. Чтобы она была рентабельной, нужно, чтобы доход от добычи превышал вложенные в ее создание средства.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector