Рис.7. Центрирующие фонари:

а – упругий; б – жесткий

При использовании ПФМ (пакер-фильтр механический) или гидравлических пакеров применение нижних цементировочных пробок вследствие их конструктивных особенностей исключается.

Непосредственно вы­ше и ниже пакера на обсадной колонне устанавливают центраторы (рис.7).

В сложных гидрогеологических условиях разобщения многопластовых залежей рекомендуется устанавливать на одной обсадной колонне несколько наружных пакеров одного типоразмера.

Одноступенчатое цементирование скважин

Одноступенчатый способ цементирования скважин наиболее распространен. При этом способе в заданный интервал подается тампонажный раствор за один прием.

Если возникает необходимость делить интервал цементирования на две части, то используют двухступенчатое цементирование. При этом на границе раздела устанавливают специальную разделительную муфту. Способ применяют в следующих случаях: поглощение тампонажного раствора в нижних пластах или при большой высоте его подъема за колонной, когда расчетные давления при прокачивании тампонажного раствора больше давления, развиваемого цементировочными агрегатами; наличие резко отличающейся температуры в нижней и верхней зонах интервала подъема тампонажного раствора; невозможность доставки на буровую нужного количества тампонажной техники; возможность возникновения больших давлений в процессе продавливания тампонажного раствора.

Манжетное цементирование применяют, когда нет необходимости цементировать эксплуатационную колонну в зоне продуктивного горизонта. При расчете одноступенчатого цементирования определяют: количество сухого тампонажного материала; количество воды для затворения; объем продавочной жидкости; максимальное давление в конце процесса цементирования; необходимое число смесительных машин и цементировочных агрегатов; время, необходимое для проведения всего процесса цементирования.

Для повышения качества цементирования необходимо предусмотреть использование при цементировании буферной жидкости, которая выполняет следующие функции:

• отделяет тампонажный раствор от промывочной жидкости и предотвращает образование густых трудно прокачиваемых смесей;
• увеличивает полноту замещения промывочной жидкости тампонажным раствором;
• способствует разрушению фильтрационных глинистых корок на стенках скважины;
• способствует лучшему сцеплению тампонажного раствора с горными породами, слагающими стенки скважины.

В качестве буферной жидкости широко используются воды и водные растворы солей (NaCI, CaCl и т.д.), щелочей (NaOH) и ПАВ (сульфонол). Виды буферных жидкостей приведены в табл. 11.4 .

Таблица 11.4 Вилы буферных жидкостей

В устойчивых породах, не подверженных набуханию
при кратковременном воздейсгвии потока воды

Нефть и
нефтепродукты

При бурении с промывкой нефтеэмульсионными
растворами или когда ствол скважины цементируется
нефтеэмульсионными тампонажными растворами

Утяжеленные
(на солевой
и полимерной основах)

Когда применение больших объемов легких жидкостей
связано с опасностью выброса или обвалами и осыпями;
при наличии сильно кавернозных зон в стволе скважины.

Водные растворы солей

В разрезах с наличием соляных куполов

Для удаления фильтрационной корки и остатков бурового
раствора со стенок скважины в интервале продуктивного пласта.

При наличии в разрезе зон поглощений, затрудняющих
цементирование при больших коэффициентах уширения ствола

При наличии в стволе больших каверн, стенки которых
сложены глинистыми породами

В зонах многолетнемерзлых пород

С низкой
водоотдачей

На месторождениях с низкими градиентами пластовых
давлений; при наличии в разрезе поглощающих пластов или
малопрочных пропластков, склонных к осыпям и обвалам

В суженных и расширенных частях ствола скважины для
обеспечения вытеснения бурового раствора (имеет
ограниченное применение из-за ряда недостатков).

Известно, что эффективность вытеснения промывочной жидкости водными растворами (буферной жидкостью) возрастает с увеличением плотности этих растворов.

В случае применения буферной жидкости с меньшей плотностью, Чем у бурового раствора (ρ б >ρ р ), объем этой жидкости выбирается из условия, чтобы гидростатическое давление столба в заколонном пространстве несколько превышало пластовое. Из этого условия находят, что высота столба буферной жидкости в заколонном пространстве описывается соотношением:

где ρ р , ρ в , ρ б - плотность соответственно бурового раствора, пресной воды и буферной жидкости; k a - коэффициент аномальности,

z пл - расстояние от поверхности до продуктивного горизонта; ρ пл - пластовое давление, МПа.

Если расчетное значение высоты столба буферной жидкости по формуле (11.14) будет больше расстояния от устья скважины до уровня цементного раствора в заколонном пространстве, то необходимо плотность буферной жидкости выбирать из соотношения

Плотность цементного раствора ρ ц.р выбирается на 200-250 кг/м3 больше плотности бурового раствора ρ р . Плотность буферной жидкости регулируется путем изменения концентрации водорастворимых солей.

Высота столба буферной жидкости в заколонном пространстве h б обычно принимается равной 150-220 м, что оказывается вполне достаточным для обеспечения хорошего качества цементирования.

Расчетная схема одноступенчатого цементирования показана на рис. 11.4 .

Рис. 11.4. Схема цементирования обсадной колонны.

Высота столба бурового раствора за колонной:

h p =H-(H ц +h б ). (11.17)

Требуемый объем цементного раствора:

где К 1 - коэффициент заполнения каверн, К 1 =1,15; d 1 - наружный диаметр обсадных труб; d 2 - внутренний диаметр обсадных труб.

Требуемая масса сухого цемента

где m - водоцементное отношение; К 2 - коэффициент, учитывающий потери.

При цементировании скважин используются цементные растворы с m=0,4÷0,5. Водоцементное отношение для получения цементного раствора заданной плотности определяется из выражения

Количество воды для приготовления расчетного объема цементного раствора

V в =q в G ц (11.21)

Требуемый объем продавочного раствора

где Δ- коэффициент сжимаемости бурового раствора, Δ=1,04; V м - вместимость манифольда.

Если обсадная колонна составлена из труб с различной толщиной стенок, то объем продавочной жидкости находят как сумму объемов интервалов обсадных труб с одинаковой толщиной стенок.

Максимальное давление перед посадкой верхней пробки на упорное кольцо.

Р max =Р 1 +Р 2 . (11.23)

где Р 1 - давление, создаваемое за счет плотности жидкости в затрубном пространстве и в трубах

Р 2 - давление, необходимое для преодоления гидравлических сопротивлений, находится по формуле Шищенко-Бакланова

P 2 =0,001H+1,6 МПа (при глубине скважины до 1500 м);

P 2 =0,001H+0,8 МПа (при глубине скважины более 1500 м). (11.25)

Далее находят число цементировочных агрегатов из условия обеспечения определенной скорости течения цементного раствора в кольцевом пространстве v в :

Требуемая подача цементировочных агрегатов

где F 3 - площадь затрубного пространства, м2

Подача и давление, развиваемые цементировочными агрегатами, приводятся в табл. 11.5

Цементирование обсадной колонны - одна из самых ответственных операций, от успешности которой зависит долговечность и дальнейшая нормальная эксплуатация скважины.
Цементирование - закрепление обсадной колонны на стенке ствола скважины и отсечение избыточных флюидов от попадания в ствол скважины посредством нагнетания цементного раствора по обсадной трубе и вверх по кольцевому зазору.
Это процесс закачивания тампонажного раствора в пространство между обсадной колонной и стенкой скважины.
Способ цементирования выбирают в зависимости от вида колонны, спущенной в пробуренный ствол (сплошной или хвостовика).

Рис 1. Схема этапов выполнения 1- циклового цементирования обсадной колонны:I - начало подачи цементного раствора в скважину, II - подача закачанной порции цементного раствора по обсадной колонне, III - начало продавки в затрубное пространство, IV - окончание продавки;
1 - манометр, 2 - цементировочная головка, 3 - верхняя пробка, 4 - нижняя пробка, 5 - цементируемая обсадная колонна, 6 - стенки скважины, 7 - стоп-кольцо, 8 - продавочная жидкость, 9 - буровой раствор, 10 - цементный раствор.

• колонну обсадных труб периодически расхаживают,
• непрерывно промывают скважину для предотвращения прихвата колонны, ее устанавливают на 1-2 м выше забоя, оборудуют цементировочной головкой,
• закачивают расчетный объем цементного раствора.

Многоступенчатое цементирование
Многоступенчатое цементирование - цементирование нескольких горизонтов (интервалов) пласта за обсадной колонной скважины с использованием соединений с отверстиями.
При этом, обсадная колонна на разных уровнях оснащена дополнительными приспособлениями (заливочными муфтами), позволяющими подавать тампонажный раствор в затрубное пространство поинтервально на разной глубине.

Распространено 2-ступенчатое цементирование - раздельное последовательное цементирование 2 х интервалов в стволе скважины (нижнего и верхнего).

• позволяет снизить гидростатическое давление на пласт при высоких уровнях подъема цемента,
• существенно увеличить высоту подъема цементного раствора в затрубном пространстве без значительного роста давления нагнетания;
• уменьшить загрязнение цементного раствора от смешения его с промывочной жидкостью в затрубном пространстве;
• избежать воздействия высоких температур на свойства цементного раствора, используемого в верхнем интервале, что позволяет эффективнее подбирать цементный раствор по условиям цементируемого интервала.

Рис. 2 Заливочная муфта для ступенчатого цементирования:
а - при цементировании первой ступени, б - при цементировании второй ступени;
1 - корпус, 2 - верхнее седло, 3 - верхняя втулка, 4 - заливочные отверстия, 5 - нижнее седло, 6 - нижняя втулка

Для проведения 2-ступенчатого цементирования в обсадной, колонне на уровне, соответствующем низу верхнего интервала, устанавливают специальную заливочную муфту (рис. 2).

Подготовку скважины аналогична 1- ступенчатому цементированию.
После промывки скважины и установки на колонну цементировочной головки приступают к закачке 1 й порции цементного раствора, соответствующей цементируемому объему 1 й ступени. Закачав нужный объем цементного раствора, в колонну вводят верхнюю пробку 1 й ступени, которая проходит через заливочную муфту (рис. 2, а).
Продавочной жидкостью вытесняют раствор в затрубное пространство.

После закачки объема продавочной жидкости, равного внутреннему объему обсадной колонны в интервале между заливочной муфтой и упорным кольцом, освобождают находящуюся в цементировочной головке нижнюю пробку 2 й ступени.
По достижении заливочной муфты, пробка садится во втулку, резко понижая давление нагнетания, но под давлением смещает ее вниз, открывая сквозные отверстия в муфте (рис. 2, б). .

При использовании способа непрерывного цементирования, тампонажный раствор для цементирования второй ступени закачивают тотчас за нижней пробкой второй ступени.
2-ступенчатое цементирование с разрывом - после открытия отверстий в заливочной муфте возобновляют циркуляцию бурового раствора, а тампонажный раствор 2 й ступени подают в скважину спустя некоторое время, к примеру, после схватывания раствора 1 й порции.

Цементирование хвостовика.
После промывки ствола скважины на устье ее устанавливают цементировочную головку, в которую вставляют верхнюю секцию разделительной заливочной пробки.
Закачивают расчетное количество цементного раствора, который продавливают буровым раствором или водой.
Когда раствор будет продавлен в объеме, равном внутреннему объему бурильных труб, верхняя секция пробки войдет в нижнюю и перекроет отверстия кольца.
При этом давление в бурильных трубах резко возрастет.
Шпильки, удерживающие нижнюю секцию в переводнике, срезаются, и обе секции, как одно целое, перемещаются вниз по хвостовику до резкого подъема давления.
После этого колонну необходимо посадить на забой, и путем вращения инструмента по часовой стрелке освободить бурильные трубы с переводником от хвостовика и вымыть излишек цементного раствора.
Через 16-20 часов следует определить высоту подъема цемента за колонной, оборудовать устье скважины, испытать колонну на герметичность и перфорировать в интервале продуктивного пласта.
Заключительный этап процесса восстановления скважины методом зарезки и бурения 2 го ствола - испытание эксплуатационной колонны на герметичность, перфорирование отверстий против продуктивного горизонта и освоение скважины (вызов притока нефти или газа из пласта).

Тампонаж
Тампонирование (цементирование) скважин - технологический процесс упрочнения затрубного пространства и обсадной колонны от разрушающего действия горных пород и грунтовых вод.
В процессе цементирования заданный интервал заполняется раствором вяжущих материалов (цемента), который в состоянии покоя превращается в прочный непроницаемый камень.
Используется специальный тампонажный цемент - модификацию портландце­мента с повышенными требованиями к минералогическому составу клинкера.
В состав цемента введены добавки, замедляющие его застывание.

Первичное цементирование осуществляется сразу же после спуска в скважину обсадной колонны и имеет целью разобщение проницаемых пластов друг от друга и защиту наружной поверхности обсадной колонны от коррозии пластовыми жидкостями, а также повышение устойчивости стенок скважины и обсадной колонны.

Существует несколько способов первичного цементирования: одноступенчатый, многоступенчатый, манжетный, обратный.

Одноступенчатый способ. Это наиболее распространенный способ первичного цементирования.

После окончания промывки скважины на обсадную колонну навинчивают цементировочную головку (рис. 67), в которую вставлены две цементировочные разделительные пробки — нижняя и верхняя (рис. 68), удерживаемые от сползания вниз стопорами. К отводам головки присоединяют трубопроводы от цементировочных насосов.

Цементирование осуществляется следующим образом. Вывинчивают стопор, удерживающий нижнюю пробку, и поверх нее в головку цементировочными насосами закачивают тампонажный раствор, который готовят с помощью специальных смесительных машин, установленных поблизости от скважины. Тампонажный раствор 3 проталкивает нижнюю разделительную пробку 4 по обсадной колонне 5 (рис. 69). После закачки в обсадную колонну тампонажного раствора в объеме, достаточном для заполнения заданного интервала заколонного пространства скважины и участка колонны ниже упорного кольца 6, закрывают краны 9 на нижних боковых отводах 2 головки 1, вывинчивают стопоры, удерживающие верхнюю разделительную пробку, и поверх нее закачивают продавочную жидкость 12 через верхний отвод 10 головки. В качестве продавочной обычно используют промывочную жидкость, которой была заполнена скважина, либо воду. После того как верхняя пробка 11 войдет в обсадную колонну, вновь открывают краны на нижних боковых отводах головки и через них также закачивают продавочную жидкость.

Нижняя пробка, дойдя до упорного кольца 6 в колонне, останавливается. Так как нагнетание жидкости в колонну продолжается, давление в ней после остановки нижней пробки быстро растет. Под воздействием разности давлений над пробкой и под ней мембрана в пробке разрушается и тампонажный раствор через проходной канал в пробке и отверстия в башмаке и башмачном патрубке вытесняется в заколонное пространство скважины.

Если обсадная колонна оборудована прочным и герметичным обратным клапаном 7, после остановки насосов избыточное давление в цементировочной колонне обычно стравливают, слегка плавно приоткрывая один из кранов. При стравливании давления из колонны вытекает небольшое количество жидкости. Затем кран снова закрывают, и на период твердения раствора устанавливают контроль за избыточным давлением, которое может возникнуть, например, вследствие нагрева жидкости в колонне под влиянием теплоты гидратации вяжущего. Избыточное давление не должно превышать допустимого для обсадных труб, в противном случае его необходимо стравливать. Если герметичного обратного клапана в колонне нет, избыточное давление в головке сразу же по окончании цементирования стравливать нельзя. Весьма полезно в этом случае на цементировочной головке иметь предохранительный клапан, отрегулированный на давление, несколько меньшее предельно допустимого для обсадной колонны. Тогда при приближении давления к опасному пределу клапан откроется и опасность разрушения колонны будет исключена.

При цементировании длинных колонн сигнал об остановке верхней пробки приходит на поверхность и фиксируется манометром на устье с запозданием на несколько секунд. Это опасно, так как закачка жидкости продолжается и под влиянием быстро возрастающего давления могут быть разрушены пробка, упорное кольцо или колонна. Во избежание этого целесообразно на некотором расстоянии от упорного кольца устанавливать сигнальное кольцо (рис. 70). Такое кольцо укрепляют в колонне при помощи тарированных шпилек. Как только верхняя пробка сядет на сигнальное кольцо, давление в колонне, в которую продолжается нагнетание жидкости, резко возрастет. Этот скачок давления будет зафиксирован на поверхности, и операторы своевременно смогут прекратить закачку продавочной жидкости. Шпильки тарируют так, чтобы они срезались при повышении давления над верхней пробкой на 3—4 МПа. После срезания шпилек верхняя пробка вместе с сигнальным кольцом продолжает движение до схождения с нижней пробкой.

Пробки и сигнальное кольцо изготовляют из легко разбуриваемого материала. Нижняя пробка служит для предотвращения перемешивания тампонажного раствора с идущей впереди жидкостью при движении по обсадной колонне и для сдирания пленки промывочной жидкости с внутренней поверхности труб. Верхняя пробка предотвращает перемешивание тампонажного раствора с продавочной жидкостью. В отечественной практике нижнюю пробку часто не применяют. Это является ошибкой и во многих случаях ведет к ухудшению качества цементирования.

Двухступенчатое цементирование. Подлежащий цементированию интервал скважины делят на два участка, а в состав обсадной колонны на стыке этих участков включают специальную цементировочную муфту (рис. 71). Снаружи колонны над муфтой и под нею размещают центрирующие фонари. Существуют две разновидности двухступенчатого цементирования.

При ступенчатом цементировании с разрывом во времени сначала в колонну 4 закачивают первую порцию 3 тампонажного раствора в объеме, необходимом для заполнения заколонного пространства от забоя до цементировочной муфты и участка колонны ниже упорного кольца 9, а затем поверх первой разделительной пробки 2 — продавочную жидкость (рис. 72). Первая разделительная пробка (см. рис. 68) имеет эластичные резиновые манжеты, которыми она прижимается к стенкам обсадной колонны, и жесткий центральный стержень. Диаметр стержня и эластичность манжет таковы, что пробка достаточно свободно проходит через цементировочную муфту, но садится на нижнее упорное кольцо.

После закачки порции продавочной жидкости в объеме, равном внутреннему объему колонны между упорным кольцом 9 (рис. 72) и цементировочной муфтой, освобождают вторую разделительную пробку 11 и поверх нее снова закачивают прода-вочную жидкость 10. Пробка 11 опускается вниз по колонне, садится на нижнюю втулку 6 муфты и перекрывает проходной канал в ней. Так как нагнетание жидкости продолжается, давление в колонне резко возрастает; при повышении давления на 3—4 МПа шпильки 1, удерживающие втулку 6, срезаются и последняя вместе с пробкой перемещается вниз до упора 8, открывая боковые отверстия 7 в муфте. Через эти отверстия про-давочная жидкость выходит в заколонное пространство. Промывают верхний интервал скважины до тех пор, пока не затвердеет тампонажный раствор в нижнем участке (от нескольких часов до суток). После этого в колонну закачивают вторую порцию тампонажного раствора в объеме, необходимом для заполнения верхнего участка заколонного пространства, освобождают из цементировочной головки верхнюю пробку 12 и вытесняют тампонажный раствор через боковые отверстия в муфте новой порцией 13 продавочной жидкости. Объем этой порции равен внутреннему объему участка обсадной колонны от муфты до цементировочной головки. Верхняя пробка 12, достигнув втулки 5, укрепленной с помощью тарированных шпилек в корпусе цементировочной муфты, сдвигает втулку вниз до упора в торец нижней втулки 6; при этом втулка 5 закрывает отверстия 7 муфты и разобщает полость колонны от заколонного пространства.

После затвердения тампонажного раствора и проверки герметичности верхнего участка обсадной колонны пробки втулки и упор разбуривают.

Ступенчатое цементирование с разрывом во времени применяют в следующих ситуациях: а) если при одноступенчатом цементировании неизбежно поглощение раствора: б) если вскрыт пласт с аномально высоким давлением и в период схватывания тампонажного раствора после одноступенчатого цементирования могут возникнуть перетоки и газопроявления; в) если для одноступенчатого цементирования требуется одновременное участие в операции чрезмерно большого числа цементировочных насосов и смесительных машин.

Основной недостаток способа — большой разрыв во времени между окончанием цементирования нижнего участка и началом цементирования верхнего. Этот недостаток можно в основном устранить, установив на обсадной колонне ниже цементировочной муфты наружный пакер. Если по окончании цементирования нижней ступени заколонное пространство скважины герметизировать пакером, можно сразу же приступить к цементированию верхнего участка.

Последовательное ступенчатое цементирование целесообразно применять в тех случаях, если: а) мощность цементировочных насосов недостаточна для проведения операции в один прием;

б) предприятие не располагает достаточным числом цементировочных насосов и смесительных машин для выполнения операции в один прием либо на буровой нельзя разместить такое оборудование; в) для верхнего и нижнего участков скважины должны быть использованы тампонажные растворы разного состава, например, с существенно разными сроками загустевания.

При последовательном цементировании в колонну закачивают первую порцию тампонажного раствора в объеме, необходимом для заполнения заколонного пространства от забоя до цементировочной муфты и участка колонны ниже упорного кольца, затем поверх первой разделительной пробки — первую порцию продавочной жидкости в объеме, равном внутреннему объему колонны от упорного кольца до цементировочной муфты. Вслед за этой порцией продавочной жидкости в колонну спускают вторую разделительную пробку и закачивают вторую порцию тампонажного раствора в объеме, равном объему заколонного пространства от муфты до заданной отметки. Поверх второй порции тампонажного раствора помещают третью разделительную пробку и закачивают вторую порцию продавочной жидкости. Объем этой порции равен внутреннему объему обсадной колонны на участке от цементировочной муфты до устья. К тому времени, когда вторая разделительная пробка достигнет цементировочной муфты и откроет отверстия в ней, первая порция тампонажного раствора будет вытеснена в заколонное пространство. После схождения второй и третьей пробок давление в колонне резко возрастает и это служит сигналом для закрытия кранов на цементировочной головке и остановки насосов.

После остановки насосов избыточное давление в цементировочной головке плавно стравливают, если обратный клапан и цементировочная муфта герметичны, и оставляют скважину в покое для твердения тампонажного раствора (с закрытыми кранами на головке). При стравливании давления необходимо контролировать объем жидкости, вытекающей из колонны.

Основные недостатки способа: значительно более высокое давление на стенки скважины, чем при цементировании с разрывом во времени, что создает опасность поглощения, и опасность возникновения перетоков и заколонных газопроявлений в период схватывания и твердения тампонажного раствора, обусловленная быстрым снижением в последнем порового давления.

Цементировочные муфты и пакеры следует размещать против устойчивых непроницаемых пород. Цементировочная муфта должна обеспечивать герметичное разобщение полости колонны от заколонного пространства не только в период твердения тампонажного раствора, но также после разбуривания втулок в ней.

Скважины иногда цементируют в три и даже в четыре приема. Для этого в состав колонны включают соответственно две или три цементировочные муфты. Последовательность работ такая же, как и при двухступенчатом цементировании.

Манжетное цементирование. Этот способ применяют для цементирования скважин при пятом из рассмотренных выше методов вхождения в продуктивную толщу.

В состав обсадной колонны несколько выше фильтра включают цементировочную муфту (или другое устройство, способное выполнить ее функции), а на наружной поверхности колонны между муфтой и фильтром укрепляют манжету, изготовленную в виде брезентовой воронки на упругом металлическом каркасе (рис. 73). При закачке в обсадную колонну расчетного объема тампонажного раствора последний отделяют от промывочной и продавочной жидкостей двумя разделительными пробками так же, как вторую порцию тампонажного раствора при последовательном ступенчатом цементировании. Объем продавочной жидкости равен внутреннему объему колонны от цементировочной муфты до устья.

Первая пробка садится на нижнюю втулку цементировочной муфты, сдвигает ее вниз до упора и открывает боковые отверстия в корпусе муфты, через которые в заколонное пространство вытесняется тампонажный раствор. Вторая пробка садится на верхнюю втулку, сдвигает ее вниз до упора в торец первой пробки и закрывает отверстия в муфте. Резкий скачок давления в цементировочной головке и насосах в момент схождения пробок служит сигналом для прекращения подачи продавочной жидкости и закрытия кранов на отводах цементировочной головки.

Если колонна снабжена герметичным обратным клапаном и цементировочной муфтой, после остановки насосов избыточное давление в цементировочной головке плавно стравливают и оставляют скважину в покое с закрытыми кранами на период твердения тампонажного раствора. В период твердения раствора контролируют величину избыточного давления в цементировочной головке и при необходимости плавно стравливают его.

Манжета служит для предотвращения осаждения тампонажного раствора в зону фильтровой части обсадной колонны. В газовых скважинах вместо манжеты целесообразно использовать наружный пакер на колонне.

Обратное цементирование. Если предполагают использовать способ обратного цементирования, обсадную колонну спускают в скважину без обратного клапана и упорного кольца. На верхний конец колонны после промывки навинчивают головку с кранами высокого давления и лубрикатором. Головку соединяют трубопроводом с циркуляционной системой буровой. Заколонное пространство скважины герметизируют превентором.

Цементный раствор закачивают непосредственно в заколонное пространство; вытесняемая им промывочная жидкость поднимается вверх по обсадной колонне и через устьевую головку и трубопровод направляется в очистную систему. После того как первая порция тампонажного раствора войдет в башмак колонны, насосы останавливают, краны на устьевой головке закрывают и скважину оставляют в покое на период твердения раствора.

Если различие в плотностях тампонажного раствора и промывочной жидкости значительно, а объем тампонажного раствора достаточно велик, скорость течения последнего в заколонном пространстве может столь возрасти, что давление в этом пространстве у устья упадет ниже атмосферного. Тогда начнется подсос воздуха через негерметичности в обвязке трубопроводов либо приток жидкости из проницаемых пород. Во избежание этого в период цементирования необходимо кранами на устьевой головке так регулировать скорость выхода промывочной жидкости из колонны, чтобы давление в заколонном пространстве у устья всегда было несколько выше атмосферного.

Наибольшую трудность при обратном цементировании представляет определение момента, когда первая порция тампонажного раствора подходит к башмаку обсадной колонны. Надежно это можно сделать с помощью прибора для гамма-каротажа. Такой прибор спукают в скважину на кабеле, пропущенном через лубрикатор в устьевой головке, и устанавливают поблизости (в 100—200 м) от башмака. Первую порцию тампонажного раствора активируют изотопом с малым периодом полураспада. Зная глубину установки прибора в колонне и объем заколонного пространства на участке от этой глубины от башмака колонны, по суммарной подаче насосов, закачивающих жидкость в скважину, можно легко рассчитать время, за которое тампонажный раствор заполнит этот участок и войдет внутрь колонны.

При обратном цементировании на стенки скважины оказывается меньшее давление, чем при одноступенчатом способе; требуются менее мощные насосы; легче, чем при других способах, добиться более полного замещения промывочной жидкости тампонажным раствором. Наряду с этим, при таком способе качество тампонажного раствора, поступающего в нижнюю часть скважины, хуже, чем при одноступенчатом, поскольку разделительные пробки использовать невозможно и близ башмака колонны оказывается, по существу, смесь тампонажного раствора с промывочной жидкостью. Существенно уменьшить объем образующейся смеси можно, если в заколонном пространстве при цементировании поддерживать развитой турбулентный режим течения.

Обратное цементирование целесообразно применять в следующих ситуациях: а) если из-за опасности поглощения одноступенчатое цементирование невозможно; б) если на буровой нельзя сосредоточить достаточное число мощных насосов для цементирования другими способами.

Читайте также:

  
• Медицина в норвегии кратко
  
• Классификация химических реакций кратко
  
• Махмутов м и биография кратко
  
• Телевидение робкий гигант кратко
  
• Наполеоновские войны кратко таблица