Особенности гидравлической программы цементирования вертикальной скважины на Коробковской площади. Леушева Е.Л. Ухтинский государственный технический университет

Как известно, после закачки некоторого количества цементного раствора может наступить отрывное течение с нулевым давлением на цементировочной головке. Основным отрицательным следствием появления отрывного течения является потеря контроля за расходом жидкости. В результате, например, вместо запланированного пробкового (структурного режима с достаточно большим диаметром структурного ядра) или турбулентного режима, можно оказаться в области ламинарного течения с наихудшими параметрами вытеснения. Расчеты показывают, что игнорирование отрывного течения, когда своенравное поведение оторвавшегося потока может ввести режим в невыгодную область, часто приводит к плачевным результатам: преждевременному выходу цемента на устье из-за чрезмерного проникновения вытесняющей жидкости в вытесняемую, возникновению больших объемов смесей цементного и бурового растворов с высокими СНС, ДНС, пластической вязкости, но с низкими прочностными показателями цементного камня. Могут образовываться пачки смесей бурового и цементного растворов со столь высокими структурно-механическими показателями, что потери давления сделают жидкость непрокачиваемой, вынуждая оставлять цементный раствор в трубах.

При разработке и расчете особенностей гидравлической программы цементирования обсадной эксплуатационной колонны диаметром 168 мм на 702 – П (поисковой) скважине Коробковской площади, применялась программа разработанная на кафедре бурения УГТУ Исходные данные для расчета: - длина секции м; - интервал расположения секции в скважине м; - применялись облегченный цемент с плотностью цементного раствора кг/м 3 и чистый цемент со средней плотностью раствора 1850 кг/м 3 ; объемы растворов составили соответственно 44 и 8 м 3. - плотность бурового раствора и продавочной жидкости кг/м 3 - коэффициент кавернозности в интервале цементирования: м – 1,28; м – 1,08 Рассмотрим 3 режима цементирования данной скважины: - турбулентный (расход на насосе 56л); - «пробковый» (расход на насосе 16л): - «пробковый» (расход на насосе 30 и 9 л)

Турбулентный режим цементирования Момент времени перед выходом цемента в кольцевое пространство На 24-й минуте цементирования происходит разрыв слабого пласта Турбулентный режим цементирования с расходом 56л

Расход и давление при цементировании колонны с использованием турбулентного режима

«Пробковый» режим с расходом 16л 1-начало цементирования; 2-начало «отрывного» течения; 3-начало продавки цемента; 4- конец «отрыва»; 5-колонна зацементирована. «Пробковый» режим цементирования, с расходом 16л 12345

Расход и давление при цементировании колонны с использованием «пробкового» режима (16л)

«Пробковый» режим цементирования, с расходом 30 и 9л » режим с расходами 30 и 9л 1-начало закачки на расходе 30л; 2-начало «отрывного» течения; 3- На 22-й минуте, перед выходом цемента в кольцо, снижаем расход до 9 л, для улучшения степени вытеснения бурового раствора из кольцевого затрубного пространства и повышения качества цементирования; выход цемента в кольцо; 4- начало продавки; 5- конец отрывного течения; 6- колонна зацементирована

Расход и давление при цементировании колонны с использованием «пробкового» режима (30 и 9л)

Введем понятие «относительный размер пробки», являющийся отношением радиуса «пробки» (структурного ядра) к сечению потока. Оно применяется для структурного режима течения и характеризует качество вытеснения жидкости. Для лучшего замещения жидкости при «пробковом» режиме этот коэффициент должен быть не менее 0,95…0,9.

Давление на слабый пласт и потери в затрубье при турбулентном режиме цементирования

Давление на слабый пласт и потери в затрубье при «пробковом» режиме цементирования (16л)

Давление на слабый пласт и потери в затрубье при «пробковом» режиме цементирования (30 и 9л)

Компьютерное моделирование при разработке гидравлической программы цементирования обсадной эксплуатационной колонны диаметром 168 мм на 702 – П (поисковой) скважине Коробковской площади, позволило выявить особенности гидравлической программы: - «отрывное течение» в пробковом режиме; - технологическую невозможность реализации турбулентного режима из-за возможного гидроразрыва слабого пласта и нехватки цементировочной техники. -начальную стадию цементирования выполнять на более высокой подаче насоса, что сокращает время цементирования, а дальнейшее цементирование выполняется в «пробковом» режиме, что позволяет лучше вытеснить жидкость из скважины и улучшить качество цементирования. В случае изменения объемов цементных растворов, их реологических характеристик, сечений затрубного пространства потребуется заново подобрать гидравлические режимы.