Опыт

ПРИГОТОВЛЕНИЕ ТАМПОНАЖНЫХ РАСТВОРОВ МЕТОДОМ РЕЦИРКУЛЯЦИИ БЕЗ УЧАСТИЯ СМЕСИТЕЛЬНО-ОСРЕДНИТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

В.М. Мильштейн, старший научный сотрудник, Д.Ф. Новохатский, д.т.н., проф., главный научный сотрудник, ОАО НПО «Бурение»

В промысловой практике зачастую возникают условия, когда необходимо готовить тампонажный раствор для цементирования продуктивных и других интервалов в скважинах при ограниченном составе цементировочного оборудования и отсутствии смесительно-осреднительной установки. Сложность выполнения цементировочного процесса в таких случаях заключается в необходимости частого переключения манифольдов, с изменением характера выполняемой каждым агрегатом технологической операции.

Примером может служить процесс приготовления тампонажных растворов при предполагаемом цементировании эксплуатационной колонны на скважине №207 Тямпенская (Правдинской геологоразведочной экспедиции) глубиной 3000 м с забойной температурой 95^оС.

По условиям цементирования требуется приготовление двух видов тампонажного раствора:

·       облегченного с использованием микросфер, плотностью 1,28 г/см³ в объеме 28,5 м³;

·       портландцементного с расширяющимися свойствами при твердении, плотностью 1,96 г/см³ в объеме 10 м³.

Состав и обвязка тампонажной техники показаны на схеме (рис.).

Тип цементировочных агрегатов и их рабочая характеристика соответствуют традиционному ЦА-320. Наибольшая подача агрегата — 18 дм³/с, вместимость мерного бака — 6 м³. Подача водоподающего насоса не менее 10 дм³/с при давлении 1,5 МПа.

Для выполнения технологических требований, обеспечивающих необходимые свойства растворов, должен быть выбран специальный режим затворения цементов:

·       облегченный тампонажный раствор при водоцементном отношении 0,75 готовят гидровакуумным смесителем, оснащенным штуцером, диаметр отверстия которого 16 мм при давлении жидкости затворения на входе штуцера 1,5 МПа;

·       портландцементный раствор при водоцементном отношении 0,35 — 0,40 готовят методом рециркуляции гидровакуумным смесителем, с диаметром отверстия в штуцере 10 — 11 мм, при давлении жидкости затворения 4,0 — 5,0 МПа.

Учитывая рециркуляционный способ приготовления этого раствора, необходимо применение износостойкого к абразивной среде штуцера. При организации процесса цементирования необходимо заготовить расчетный объем воды для затворения цемента с 10%-ным запасом и обеспечить бесперебойную подачу ее в агрегаты. Подключение агрегатов 1 и 2 (рис.) к нагнетательному трубопроводу 4 должно быть с учетом возможности переключения их напорных манифольдов на рециркуляцию, для этого на соответствующих отводах трубопровода предусмотреть заглушки.

Воду для получения облегченного раствора подают в мерный бак агрегата 3. Для жидкости затворения портландцементного раствора — в мерные баки агрегатов 1 и 2 в объеме, соответствующем объему нарабатываемого раствора. Жидкость затворения готовят при циркуляции в системе: мерный бак — насос — мерный бак, с одновременным вводом в жидкость химреагентов, предусмотренных рецептурой.

В приготовлении и нагнетании в скважину облегченного тампонажного раствора участвуют агрегаты 2 и 3, а также цементосмесительные установки 5 и 6, загруженные облегченной тампонажной смесью при этом работа этих установок выполняется последовательно. Подачу жидкости затворения в смесители обеспечивает водоподающий блок агрегата 3, а откачивают приготавливаемый раствор агрегатами 2 и 3. Во время приготовления и нагнетания в скважину облегченного тампонажного раствора агрегатом 1 и смесительной установкой 7 нарабатывают порцию портландцементного раствора. Для этого необходимо оборудовать выкидную трубу смесителя установки 7 дополнительным растворопроводом, способным подавать приготавливаемый раствор в мерные баки агрегатов. Нагнетательный манифольд агрегата 1 подключают к смесителю, установив заглушку на отводе напорного трубопровода, что производят до начала цементирования. Открывают заслонки на мерном баке и создают циркуляцию в системе мерный бак — насос — смеситель — мерный бак. При выходе на заданный режим затворения начинают подачу цемента из бункера в смеситель. Контроль за нарастающей плотностью осуществляют ареометром путем отбора образцов раствора.

После достижения плотности до значения 1,96 г/см³ подачу цемента в смеситель прекращают и продолжают процесс циркуляции раствора с целью повышения его качества, проводя при этом дополнительно 1,0 — 1,5 цикла циркуляции. Время этой операции должно быть не больше требующегося на приготовление облегченного раствора.

После откачки облегченного раствора в скважину производят переключение напорных манифольдов агрегатов 1 и 2, при этом, манифольд агрегата 1 подключают к нагнетательному трубопроводу 4, удалив заглушку и установив ее на отвод агрегата 2, напорный манифольд которого подключают к смесителю 7 (вместо напорного манифольда агрегата 1). Приготовленный агрегатом 1 раствор откачивают в скважину и в это же время начинают наработку портландцементного раствора в мерном баке агрегата 2 описанным выше способом. Время его приготовления совмещают со временем откачки раствора агрегатом 1, затем делают остановку на 1 — 1,5 мин. с целью подключения напорного манифольда агрегата 2 к нагнетательному трубопроводу 4 и закачивают в скважину последнюю порцию раствора.

После этого освобождают цементировочную пробку в головке и пускают ее в колонну; промывают нагнетательный трубопровод от остатков тампонажного раствора и приступают к нагнетанию продавочной жидкости до получения момента «стоп».

Общее время приготовления и нагнетания в скважину растворов при нормально организованном процессе в этих условиях должно составлять не более 60 мин. Время на пуск пробки и нагнетания продавочной жидкости примерно 40 — 45 мин. Общий процесс цементирования при этом не превышает времени начала загустевания тампонажных растворов в скважине.

Для успешного проведения описанного процесса необходимы высококвалифицированные исполнители, прошедшие инструктаж по распределению четких обязанностей каждого. Руководство процессом должно осуществляться ответственным исполнителем высокой квалификации.