Ступенчатое
Ступенчатое цементирование
На практике ступенчатое цементирование (двух- или трёх-) применяется в следующих случаях:
- тампонажный раствор не может быть поднят на требуемую высоту в одну ступень по геологическим, техническим или иным причинам;
- в зоне подъёма тампонажного раствора имеются пласты с резко различающимися температурами, оказывающими заметное влияние на сроки схватывания раствора;
- отсутствует тампонажный раствор, сроки схватывания которого обеспечивали бы безаварийное проведение цементирования во времени;
- на буровую нельзя одновременно вызвать расчётное количество цементировочного оборудования (агрегаты, цементосмесительные машины);
- отсутствует необходимое количество тампонажного материала;
- процесс цементирования второй ступени колонны необходимо провести с разрывом во времени.
Процесс двухступенчатого цементирования проводится в две стадии с использованием специальной муфты. В начале цементируется нижняя часть колонны, затем верхняя. Двухступенчатое цементирование осуществляется в следующем порядке.
При спуске обсадной колонны на выбранной глубине устанавливают заливочную муфту, которая состоит из корпуса, соединённого с обсадной колонной верхним и нижним переводником. Внутри корпуса помещается нижний стальной цилиндр с чугунным седлом для нижней пробки и верхний стальной цилиндр с чугунным седлом для верхней пробки. Для восстановления циркуляции через муфту в её корпусе просверлены два заливочных отверстия и четыре отверстия с резьбой для стопоров. Внутри корпуса сделана цилиндрическая выточка для стопорного кольца, удерживающего верхний цилиндр от движения вверх во время спуска и подъёма бурильных и насосно-компрессорных труб. На наружной поверхности цилиндров имеются цилиндрические выточки под резиновые уплотнения и углубления для стопора. На торцах цилиндров и в нижнем переводнике имеются углубления и соответствующие им выступы, исключающие возможность поворота цилиндров внутри корпуса.
В комплект муфты входят две пробки – нижняя и верхняя. Эти пробки имеют резиновые манжеты для уплотнения и резиновые кольца для предохранения пробки от разрушения при её посадке в гнездо. На поверхности перед спуском в скважину муфту проверяют и опрессовывают жидкостью для определения герметичности резьбовых соединений и уплотнений цилиндров.
Цементирование заливочной муфтой осуществляется в два приёма. В начале колонны закачивают первую нижнюю порцию цементировочного раствора, этот раствор продавливается с началом первой порции продавочной жидкости, равной внутреннему объёму колонны от муфты до условного положения упорного стоп-кольца в башмаке колонны. Во избежание перекачки цементировочного раствора и оголения башмака колонны высоту цементировочного стакана несколько завышают (40-50 м) в расчёте на последующее его разбуривание.
Чтобы в колонне получить цементировочный стакан требуемой высоты необходимо при первой ступени цементирования тщательно контролировать объём продавочной жидкости. По окончании прокачивания первой порции продавочной жидкости в колонну спускают нижнюю пробку, открывающую муфту и закачивают вторую порцию продавочной жидкости, количество которой соответствует внутреннему объёму колонны от устья скважины до места установки муфты. Можно вместо второй порции продавочной жидкости закачивать сразу цементировочный раствор для второй ступени. В этом случае цементирование будет непрерывным.
Пробка, дойдя до муфты, плотно садится в нижнее гнездо и при избыточном давлении 2-3 МПа срезает стопорные болты нижнего внутреннего цилиндра, который движется вниз и открывает заливочное отверстие. При этом давление в насосах падает, циркуляция раствора через башмак колонны прекращается и ведётся через отверстие муфты. На этом заканчивается первая ступень цементирования скважины.
Цементирование второй ступени может быть проведено через какое-то время или же сразу по окончании цементирования первой ступени. В этом случае, если планируется цементирование второй ступени без разрыва во времени, сразу после окончания процесса цементирования первой ступени, приступают к соответствующей подготовке. Заполняют ёмкость агрегатов водой и продавочной жидкостью и устанавливают смесительные машины. После этого закачивают в колонну вторую верхнюю порцию цементировочного раствора, вставляют верхнюю пробку и далее ведут работы, как при обычном цементировании.
Пробка, дойдя до муфты, садится в верхнее гнездо, под действием избыточного давления стопорные болты верхнего цилиндра срезаются и он, сдвинувшись в нижнее положение, перекрывает отверстие муфты. В этот момент давление на насосах резко возрастает. Как только оно достигает заданной величины, цементирование считают законченным.
Герметичность перекрытия отверстий проверяют открытием крана на цементировочной головке. Отсутствие обратного движения жидкости через кран свидетельствует о том, что отверстия муфты закрыты герметично. При этом цементировочного стакана в колонне в интервале муфты не остаётся.
При применении заливочной муфты низ колонны оборудуют как правило двумя обратными клапанами, которые препятствуют поступлению цементировочного раствора обратно при промывке колонны через заливочное отверстие муфты. Ниже и выше муфты на расстоянии 2-3 м устанавливают по одному пружинному фонарю для её центровки в скважине. Упорное кольцо в башмаке колонны не устанавливается.
Если цементировочный раствор за колонной поднимают на большую высоту, то муфту устанавливают на середине интервала проектной высоты подъёма. Если изолируют два продуктивных горизонта, то муфту устанавливают ниже верхнего горизонта на 10-30 м.
Во всех случаях двухступенчатого цементирования муфту рекомендуется устанавливать против пачек глин или других низкопроницаемых пород.