Принципиальная схема одноступенчатого цементирования. Как и почему изменяется давление в цементировочных насосах, участвующих в этом процессе во времени.

Принципиальная схема одноступенчатого цементирования. Как и почему изменяется давление в цементировочных насосах, участвующих в этом процессе во времени?

Одноступенчатый способ.

После окончания промывки скважины в ОК вставляют нижнюю разделительную пробку с проходным отверстием, закрытым мембраной, навинчивают специальную цементировочную головку, боковые отводы кот с помощью трубопроводов соединяют с цементировочными насосами и внутрь колонны закачивают суспензию тм, кот называют цр или тестом. ЦР, закачивается через нижние боковые отводы ц головки, проталкивает раздел пробку вниз по колонне. Закачав в колонну порцию цр в объёме, необходимом для заполнения интерв кп и участка ОК ниже упорного кольца, закрыв краны и промыв водой линии обвязки цемент насосов. Затем освобожд верхнюю разделит пробку, подвеш-ую в цемент головке, открывают кран на верхнем боковом отводе и закачив в колонну продавочную жид. Когда верхняя пробка войдёт в ОК, открывают краны и закачив продав жид также ч-з нижние боковые отводы. Нижняя пробка, дойдя до упор кольца в колонне, останав-ся, т к закачка жид продолж-ся, давл в колонне растёт, мембрана под влиянием разности давл в к и в кп разруш-ся, и цр устремл-ся в кп. Пл-ть цр выше пл-ти пж в скв. По мере заполнения кол цр разность давл столбов жид и в кп возраст, а давл в цем насосах и головке уменьш. С момента выхождения в кп цр давл в насосах и цем головке снова возраст. Когда верхняя пробка упрется в нижнюю и остан, давл в кол начнет резко возраст. (скачок) – служит сигналом для прекращ закачки в колонну пж. Краны цем головки закрыв, а колонну оставляют в покое на период твердения. Пробка – легко разбуриваемая. Если колонна обор прочными и герметичн обратными клапанами, после оконч закачки пж избыт давл целесообр плавно стравить. При ц длинных колонн сигнал об остан верхней пробки приходит на пов-ть и фиксир манометром на устье с запозд на неск сек. Это опасно, т к закачка жид в кол продолж. и под влиянием возр-их давл могут быть разруш пробка, упорное кольцо и колонна. Во избеж целесообр на расст 150-200м от уп к устанавл сигнал-кольцо. Его укрепл в кол с пом тарированных шпилек. Когда верхняя пробка сядет на сигнал-кольцо и давл в кол резко возраст, возник сигнал, кот зафиксир манометр. При повыш давл 3-4 МПа шпильки срезаются и пробка продолж движ к уп кольцу. При получ сигнала можно прекрат закач.

Принципиальная схема двухступенчатого цементирования с разрывом во времени. Когда применяют этот способ? Каковы его достоинства и недостатки?

Ступенчатое цементирование с разрывом во времени.

Интервал цем-я делят на две части, а в ок у границы раздела устанавл спец цем-ую муфту. Снаружи кол над муфтой и под нею размещ центрирующие фонари. Сначала цем-ют ниж часть кол. Для этого в кол закачив 1 порцию цр в объеме, необход для заполнения кп от башмака кол до цем муфты (рис а), а затем прод жид. Для цем 1 ступ объём прод жид должен быть равен внутренн объёму кол. Закачав прод жид, сбрасывают в кол шар. Под силой тяж шар опуск вниз по кол и садится на нижнюю втулку цем муфты. Тогда вновь начин закачивать прод жид в кол: давл в ней над пробкой растёт, втулка смещ вниз до упора, а продав жид ч-з открывшиеся отв выходит за кол. Ч-з эти отв скв-ну промыв, пока не затвердеет цем р-р (от неск ч до суток). После закачивают 2 порцию цр, освобожд верхнюю пробку 13 и вытесняют р-р 2 порцией прод жид. (рис. г). Пробка, достигнув втулки 6, укрепл с пом штифтов в корпусе цем муфты, сдвигает её вниз; при этом втулка закрывает отв муфты 8 и разобщает полость кол от кп. После затверд пробку разбуривают. Место устан муфты выбир в зависим от прич, побудивших прибегнуть к ступ цем. В газовых скв цм уст 200-250м выше кровли прод гор. Если при цем скв сущ-ет опасность поглощения, место установки муфты расчит так, чтобы сумма гидродинам давл и статич давл столба р-ров в заколонном пространстве была меньше давл разрыва слабого пласта. Всегда ц м следует размещать против устойчивых не прониц пород и центрировать фонарями. Применяют: а) если при одноступ цем неизбежно поглощ р-ра; б) если вскрыт пласт с АВД и в период схватывания р-ра после одноступ цем могут возник перетоки и газопроявления; в)если для одноступ цем требуется одновр участие в операции большого числа цем насосов и смесит машин. Недостатки: большой разрыв во времени между окончанием цем нижнего участка и началом цем верхнего. Этот недост можно в основном устр установив на ок ниже цем муфты наружный пакер. Если по окончан цем нижней ступени заколонное прост скв герметизировать пакером,можно сразу же приступить к цем верх участка.

8. Принципы расчета обсадной колонны на прочность при осевом растяжении для вертикальных скважин. В чем состоит специфика такого расчета колонн для наклонных и искривленных скважин?

Если к трубе приложить осевую растягивающую силу, в поперечном сечении ее возникнут напряжения. Величину силы, при которой напряжения достигнут предела текучести материала, можно определить по формуле: Р_т=π*(d_н²-d_в²)σ_т/4 ☺

Назовите основные физико-механические свойства горной породы и поясните их влияние на процесс бурения.

Это специфические особенности г/п, которые проявляются в различных мех. процессах и которые определяются природой и строением г/п

сжимаемость - ↓V г/п в процессе сжатия за счет пор проницаемость – способность породы пропускать через себя под действием давления жидкости/газы/газожидкостные смеси плотность – масса единицы обьема в тв. теле (без пор) обьемная масса – масса ед. обьема г/п в ее естественном состоянии (с порами) прочность – характерезует напряжение, при котором тело начинает разрушаться σ_сж>τ_c>σ_изг>σ_p упругость – св-во восстанавливать первоначальную форму после снятия нагрузки пластичность – св-во г/п, которое заключается в прямопропорциональной связи напряжения и деформации, а так же в наличии остаточной деформации после снятия нагрузки ползучесть – постепенное ↑ деформации при неизменном напр., которое может быть меньше пердела упругости твердость – способность г/п препятствовать проникновению в нее любых других тел предел усталости – наибольшее max напр., при котором тело не разрушается при любом числе циклов нагружения абразивность – способность изнашивать в процессе трения металлы и твердые сплавы

 

29.Основные требования к текущей информации, поступающей от ИИС.

К информации, используемой для управления процессами, предъявляются определенные требования. Ее качество принято характеризовать следующими показателями:

· Достоверностью, она ограничивается допустимыми пределами искажений, которые не оказывают существенного влияния на функционирование системы в целом;

· Своевременностью, т. е. сроками поступления информации, которые обеспечивают реализуемость принимаемых решений;

· Неизбыточностью, т. е. ограниченным объемом, достаточным для принятия управленческих решений;

· Полезностью, или ценностью, эта характеристика отражает ее значение для обработки управленческих решений; она тесно смыкается со своевременностью информации по срокам поступления и с неизбыточностью по объему;

· Однозначностью, под ней понимается четкое разграничение между используемыми параметрами и показателями, характеризующими процесс бурения;

· Непротиворечивостью, т. е. наличием некоторой логической согласованности между элементами информации.

Для соблюдения требований по качеству информации исходные данные должны подвергаться проверке. Негодные и ненужные данные должны отсеиваться. Вместе с тем для выявления ошибок, которые могут возникать на разных этапах обработки и передачи информации, допускается и даже предусматривается некоторая избыточность исходных данных.

Качество получаемой информации зависит, во-первых, от качества поступающих исходных данных и, во-вторых, от уровня функционирования системы обработки данных и ее методического обеспечения. Но какой бы ни была система обработки, получение качественной информации возможно лишь при наличии надежных, достоверных и своевременных исходных данных.

Осложнения при бурении пологонаклонного или горизонтального ствола скважины. Причины возникновения, способы их предупреждения. Особенности очистки стволов пологонаклонных и горизонтальных скважин от шлама.

Многие осложнения, возникающие при бурении сильно ис­кривленных скважин, так или иначе связаны с применяемым буровым раствором. Плохая очистка ствола скважины, избы­точный крутящий момент, сопротивление расхаживанию бурильной колонны, зашламление ствола, прихваты бурильного инструмента, нарушение устойчивости стенок скважины, по­теря циркуляции, кольматация приствольной зоны, плохое ка­чество цементирования, осложнения при спуске каротажного инструмента на стальном канате и другие проблемы могут быть следствием несоответствия бурового раствора условиям буре­ния.

Выбор оптимального раствора для сильно искривленной скважины аналогичен выбору раствора для бурения обычной скважины. Прежде всего учитывают наличие зон, осложнен­ных глинистыми сланцами, стоимость бурения, природоохран­ные требования, а также температуру на забое. Также большое значение придается коллекторам повышенной восприимчивос­ти, внешнему загрязнению, вопросам снабжения и др. Кроме того, выбранный буровой раствор должен быть легко модифи­цируемым, чтобы избежать осложнений, характерных для сильно искривленных скважин. Ввиду большого количества переменных этот процесс целесообразно проводить с использо­ванием метода экспресс-анализа. При бурении сильно искривленных скважин часто выби­рают растворы, обладающие высокой ингибирующей и смазы­вающей способностью. Их применение ограничено или даже запрещено в экологически чувствительных регионах. В некото­рых случаях эффективность применения буровых растворов на углеводородной основе (РУО) может быть ниже, чем растворов на водной основе с добавлением полимеров, если их специально не обработать.

Основным свойством бурового раствора является его плот­ность. Плотность раствора должна постоянно поддерживаться в определенном узком диапазоне, чтобы обеспечить сохранение устойчивости стенок скважин. Этот показатель должен быть достаточно высоким, чтобы сдерживать пластовые давления и сохранять устойчивость стенок скважины, и в то же время до­статочно низким для исключения возможности гидроразрыва пород. При прочих равных условиях с увеличением угла накло­на ствола диапазон плотности применяемого бурового раствора сужается. С увеличе­нием глубины и угла наклона скважины вероятность обвала стенок скважины возрастает, а градиенты гидроразрыва плас­та, как правило, уменьшаются с ростом угла наклона ствола.

На качество очистки ствола скважины от шлама большое влияние оказывают вязкость, прочность геля, режим промыв­ки, скорость движения раствора по затрубному пространству и его плотность. Как правило, с увеличением плотности раствора и скорости его потока в затрубном пространстве повышается качество очистки скважины во всех типах скважин. Однако в сильно искривленных скважинах вязкость, прочность геля и режим промывки имеют особое значение. Одна из причин за­ключается в существовании трех, отличающихся друг от друга по степени очистки, групп интервалов в стволе в зависимости от угла его наклона: 1) от 0 до 45°; 2) от 45 до 55°; 3) от 55 до 90°. Другая причина состоит в том, что сильно искривленные сква­жины состоят из ряда интервалов различной направленности от горизонтальных до вертикальных. В первой и третьей группах интервалов осложнения носят менее серьезный характер. Способность шлама к накоплению в стволе и оползанию в условном интервале с углом наклона от 45 до 55° значительно обостряет серьезность осложнения. Низкая вязкость раствора, высокая скорость циркуляции и турбулент­ный режим обеспечивают оптимальную очистку интервалов третьей группы (горизонтальные).

В вертикальных скважинах и скважинах с небольшим углом наклона ствола характер движения раствора в затрубном прост­ранстве, как правило, ламинарный, и для изменения степени очистки ствола обычно изменяют предельное напряжение сдви­га. Экстраполированное значение предельного напряжения сдвига является показателем вязкости бурового раствора при низкой скорости сдвига бурового раствора. При бурении интер­валов второй группы необходимо проводить более тщательные измерения при низких значениях скорости сдвига. Лучше всего использовать показатели многоскоростного вискозиметра, ког­да он работает в режиме при частоте вращения 3 об/мин. Если применяется обычный промысловый двухскоростной вискози­метр, то значения прочности геля, снятые непосредственно по­сле сдвига бурового раствора при максимальной частоте враще­ния вискозиметра, представляются приемлемой альтернативой. Обычно эти значения называются "нулевым гелем". У жидкос­тей, характер движения которых подчиняется степенному за­кону, "нулевой гель" равен нулю; у пластических буровых растворов он приближается к значениям предельного напряжения сдвига.

Результаты, полученные на основании исследований на замкнутой циркуляционной системе, показали, что при боль­ших углах наклона скопления шлама легко образуются и труд­но удаляются. По сравнению с практикой бурения обычных скважин бурение интервалов скважин второй группы (с углом наклона от 45 до 55°) начинать предпочтительнее с использова­нием растворов с повышенной вязкостью и прочностью геля, так как это уменьшает скопление шлама в скважине. Если ос­ложнения все же возникнут, то иногда целесообразно понизить вязкость и увеличить расход раствора. Создание турбулентного режима наряду с механическими воздействиями на скопив­шийся шлам может быть единственным способом ликвидации осложнения.

Требования регулирования водоотдачи определяются про­ницаемостью пород, величиной дифференциального давления, а также минералогическим составом разбуриваемых пород. Оп­тимальное регулирование водоотдачи необходимо для преду­преждения прихватов, повышения устойчивости стенок сква­жины и уменьшения кольматации пород в приствольной зоне. Возникновение этих осложнений особенно опасно в сильно ис­кривленных скважинах. Возникновение прихватов колонны бурильных труб в результате воздействия дифференциального давления осложняется чрезмерными гидродинамическими давлениями, большой площадью контакта стенки бурильной колонны с фильтрационной коркой, а также образованием тол­стой глинистой корки. Вероятность возникновения прихватов очень высока по следующим причинам: 1) колонна бурильных труб под действием силы тяжести прилегает к нижней стенке скважины; 2) для обеспечения устойчивости стенок скважины необходим буровой раствор повышенной плотности; 3) продук­тивный пласт может оказаться истощенным.

Величины водоотдачи при высоких давлении и температуре, а также динамической водоотдачи должны тщательно регули­роваться и поддерживаться на более низком уровне, чем при бурении вертикальных и обычных, наклонно направленных скважин. Аналогично фильтрационная корка должна быть тон­кой, твердой и упругой. Наличие фильтрационной корки хоро­шего качества может способствовать увеличению градиента гидроразрыва в проницаемых зонах. Ввиду того, что цель бурения большинства скважин с боль­шим углом искривления заключается в увеличении темпа до­бычи нефти, регулирование водоотдачи для уменьшения степе­ни нарушения эксплуатационных качеств пласта приобретает чрезвычайное значение, особенно при вскрытии продуктивных пластов с низкими коллекторскими свойствами. Нарушение эксплуатационных качеств пласта может быть следствием хи­мического и физического воздействия. Проницаемость пород резко понижается при поглощении больших объемов несовмес­тимого с химическим составом пласта флюида.

Набухание некоторых минералов, зависящее от минерало­гического состава коллектора, может произойти в том случае, если заряды на поверхности глин не являются химически активными. Такое набухание уменьшает проницаемость про­дуктивного пласта. Так как коллекторы весьма существенно отличаются друг от друга, после исследования проницаемо­сти керна следует выбрать буровой раствор, оказывающий наименьшее отрицательное воздействие на пласт. Масштаб­ность проведенных исследований показали, что буровые рас­творы на водной основе часто являются приемлемой альтерна­тивой.

Рекомендованы следующие добавки к буровым растворам на водной основе: 1) обеспечивающие качество фильтрационной корки; 2) регулирующие вязкость и водоотдачу; 3) обеспечи­вающие вынос шлама и предупреждающие осаждение твердой фазы; 4) предупреждающие разбухание глин (в результате воздействия ионов калия); 5) понижающие водоотдачу раствора; 6) обеспечивающие смазывающие свойства и способствую­щие образованию качественной глинистой корки.

Применяемые буровые растворы для обычного горизонталь­ного бурения должны содержать закупоривающие добавки, что препятствует поглощению. Регулирование водоотдачи осуще­ствляется введением специальных добавок для каждого кон­кретного случая. Содержание глины в растворе часто поддер­живается на минимальном уровне. Плотность бурового раст­вора не должна превышать необходимой для предупреждения проявлений и выбросов.

Для бурение горизонтальных скважин нашли применение растворы с добавлением крупнозернистой соли. Если при заканчивании скважин используют хвостовик с щелевидными отверстиями без проведения перфорации и интенсификации притока, то необходим раствор, совместимый с разбуривае­мыми породами. Выбор обычно падает на раствор с добавлением крупнозернистой соли после исследования его смазывающей способности и способности регулировать водоотдачу, реологи­ческих свойств и обеспечения обратной проницаемости по неф­ти. Результаты, полученные в начале испытания, показали, что производительность скважины возрастает при небольших зна­чениях депрессии. Крупнозернистую соль следует добавлять в буровой раствор в процессе бурения скважин. Взятая из мешков соль оседает на нижней стенке скважины, что затрудняет проведение карота­жа и спуск хвостовика. Подъем бурильной колонны на участках резкого искривления ствола следует проводить с особой осто­рожностью перед закачиванием порции крупнозернистой соли.

Полимеры, входящие в состав бурового раствора, содержа­щего крупнозернистую соль, чувствительны к загрязнению цементом. Путем тщательного регулирования уровня рН с по­мощью органического кислотного буферного раствора удается разбуривать небольшие цементные пробки без нарушения каче­ства входящих в раствор полимеров.

Способность бурового раствора удерживать во взвешенном состоянии буровой шлам в статических условиях также имеет большое значение. Тиксотропные свойства буровых растворов приобретают еще большее значение при бурении наклонно на­правленных скважин, так как конфигурация ствола способст­вует осаждению частиц бурового шлама на нижней стенке скважины в том случае, если удерживающая способность буро­вого раствора не обеспечивает немедленного суспендирования частиц шлама. Осаждение шлама является признаком некаче­ственной очистки ствола.

Многие полимерные буровые растворы на водной основе с по­вышенными значениями напряжения сдвига при низких ско­ростях сдвига обеспечивают достаточно эффективный вынос шлама из затрубного пространства скважин большого диаметра.

 

 

Требования к БПЖ для бурения горизонтальных и пологонаклонных стволов скважин.

При бурении горизонтальных скважин промывочная жидкость должна выполнять те же функции как и при бурении вертикальных скважин. Однако в горизонтальных скважинах необходимо уделять таким свойствам: 1) обеспечивать полный вынос шлама; 2) уменьшает силы трения между б.к. и стенкой скважины; 3) обеспечивать устойчивость стенок; 4) способствовать min загрязнению п.п. при бурении горизонтального участка. Наиболее полный вынос шлама происходит из горизонтального участка при турбулентном режиме течения ж-ти. Из вертикально и слабо – наклонного (зенитн. угол до 30⁰) при ламинарном режиме п.ж. с повышенным дин. напр. сдвига. На участках с зенит. углом от 35 до 60 режим течения мало влияет на вынос шлама.

Способность п.ж загрязнять п.п. при бурении горизонтального участка зависит от характера проницаемости коллектора. Выделяют 2 типа проницаемости: трещинную и матричную. Первая характерна для коллекторов сложенная карбонатными породами и трещиноватыми сланцами. Второй тип проницаемости характерен для песчаников. Ухудшение трещинной проницаемости в карбонатных породах обусловлено отложением в трещинах фильтрационной корки из частиц твердой фазы присутствующей в п.ж. Для уменьшения отрицательного влияния п.ж. на трещинную проницаемость карбонатных пород рекомендуется в качестве п.ж использовать воду, полимерные соленасыщенные растворы с фракционированной твердой солью в качестве твердой фазы и п.ж с очень малым содержанием твердой фазы. При ухудшение проницаемости трещиноватых сланцев, при использовании п.ж на водной основе обусловлено проникновением водной фазы в трещины гидратацией, набуханием гл. породы на стенках трещин, уменьшением сечений трещин или полным их смыканием. Чтобы свести к min отрицательному влиянию на проницаемость трещиноватых глинистых сланцев в качестве п.ж при бурении горизонтального участка в п.п рекомендуется использовать п.ж на неводной основе или растворы на в.о. с ингибирующими добавками уменьшающими гидратацию, набухание гл.пород. При бурении горизонтального участка с матричной проницаемостью основной стратегией в деле предотвращения засорение коллектора явл-ся предотвращение проникновения пж в поровое пространство. ПЖ должна иметь в составе тв. ф. свободообразующие частицы. Такие частицы застревают на входе в поры в стенках скважин и не дают проникать другим тв. ч. в поровые каналы. Такими тв. материалами могут быть тв. соль или частицы карбоната Са растворимые в соляной кислоте. Так как фильтрат п.ж проникает в п.п. он должен содержать компоненты ингибирующие гидратацию, набухание частиц гл. минералов находящихся в поровых каналах п.п.

При выборе ПЖ, основными критериями являются:

- сохранение устойчивости ствола скважины;

- предупреждение прихватов;

- обеспечение качественной очистки ствола скважины от шлама;

- обеспечение надлежащих смазочных свойств БР;

- предупреждение ГРП и поглощений;

- предупреждение загрязнения ПП.

Выбор типа и требования к качеству БР для решения указанных проблем определяется следующими геолого-техническими данными:

- наличие потенциально неустойчивых глинистых отложений;

- величиной Pпл(пор), от которой зависит возможная и допустимая репрессия на пласты, а => и плотность раствора;

- коллекторские свойства ПП: тип коллектора; пористость; проницаемость; глинистость; прочностные характеристики и минерализация пластовой воды.

- забойной температурой;

- конструкцией скважин, определяющей длительность бурения под каждую колонну, т.е. время нахождения ствола в необсаженом состоянии и длительность воздействия БР на ПП;

- угол отклонения ствола от вертикали

требования к реологическим свойствам для обеспечения хорошей очистки ствола.

Принципиальная схема одноступенчатого цементирования. Как и почему изменяется давление в цементировочных насосах, участвующих в этом процессе во времени?

Одноступенчатый способ.

После окончания промывки скважины в ОК вставляют нижнюю разделительную пробку с проходным отверстием, закрытым мембраной, навинчивают специальную цементировочную головку, боковые отводы кот с помощью трубопроводов соединяют с цементировочными насосами и внутрь колонны закачивают суспензию тм, кот называют цр или тестом. ЦР, закачивается через нижние боковые отводы ц головки, проталкивает раздел пробку вниз по колонне. Закачав в колонну порцию цр в объёме, необходимом для заполнения интерв кп и участка ОК ниже упорного кольца, закрыв краны и промыв водой линии обвязки цемент насосов. Затем освобожд верхнюю разделит пробку, подвеш-ую в цемент головке, открывают кран на верхнем боковом отводе и закачив в колонну продавочную жид. Когда верхняя пробка войдёт в ОК, открывают краны и закачив продав жид также ч-з нижние боковые отводы. Нижняя пробка, дойдя до упор кольца в колонне, останав-ся, т к закачка жид продолж-ся, давл в колонне растёт, мембрана под влиянием разности давл в к и в кп разруш-ся, и цр устремл-ся в кп. Пл-ть цр выше пл-ти пж в скв. По мере заполнения кол цр разность давл столбов жид и в кп возраст, а давл в цем насосах и головке уменьш. С момента выхождения в кп цр давл в насосах и цем головке снова возраст. Когда верхняя пробка упрется в нижнюю и остан, давл в кол начнет резко возраст. (скачок) – служит сигналом для прекращ закачки в колонну пж. Краны цем головки закрыв, а колонну оставляют в покое на период твердения. Пробка – легко разбуриваемая. Если колонна обор прочными и герметичн обратными клапанами, после оконч закачки пж избыт давл целесообр плавно стравить. При ц длинных колонн сигнал об остан верхней пробки приходит на пов-ть и фиксир манометром на устье с запозд на неск сек. Это опасно, т к закачка жид в кол продолж. и под влиянием возр-их давл могут быть разруш пробка, упорное кольцо и колонна. Во избеж целесообр на расст 150-200м от уп к устанавл сигнал-кольцо. Его укрепл в кол с пом тарированных шпилек. Когда верхняя пробка сядет на сигнал-кольцо и давл в кол резко возраст, возник сигнал, кот зафиксир манометр. При повыш давл 3-4 МПа шпильки срезаются и пробка продолж движ к уп кольцу. При получ сигнала можно прекрат закач.