Крепление скважин

Процесс крепления скважин разделяется на два этапа: спуск обсадных труб и их цементация. Обсадные трубы в скважине испытывают сложные напряжения: наружное давление горных пород, внутреннее давление текущих по ним рабочих агентов, продольное растяжение и изгиб под действием собственного веса, а в некоторых случаях и температурное удлинение. Для большей надежности обсадные трубы изготавливаются цельнотянутыми или цельнокатаными. Соединяются трубы при помощи муфт или сваркой.

Перед спуском обсадных труб каверномером определяется внутренний диаметр скважины и рассчитывается потребное количество цементного раствора. Цементация добычных скважин является одним из основных моментов в подготовке скважины к эксплуатации. Хорошо выполненный тамлонаж затрубного пространства обеспечивает герметичность, а следовательно, успех работы скважины при добыче полезного ископаемого. Кондуктор и колонна обсадных труб крепятся подбашмачной заливкой цементным раствором. Кроме герметичности, цементация затрубного пространства предохраняет трубы от воздействия агрессивных сред (подземные воды, растворы солей). Перед цементацией затрубное пространство промывается водой или глинистым раствором до выравнивания удельного веса раствора в трубах и за ними. Цемент закачивают цементировочным агрегатом.

При цементации колонны обсадных труб в глинистых или соляных породах применение цементного раствора, приготовленного на пресной воде, не обеспечивает необходимой герметизации. Это объясняется тем, что избыток пресной воды в цементном растворе взаимодействует с этими породами, в результате чего в зоне контакта образуется рыхлый пограничный слой, служащий каналом для перетоков. Качество контакта цемент—глина (цемент—соль) значительно повышается при приготовлении цементного раствора на насыщенном водном растворе соли (360 кг на 1 м³ воды). Промывка скважин перед цементацией и продавка цементного раствора производится насыщенным раствором поваренной соли. Продавку цементного раствора следует производить при скорости движения его в затрубном пространстве 1, 2—1, 8 м/с, т.е. закачку раствора на глубоких скважинах целесообразно вести параллельно тремя-четырьмя цементировочными агрегатами.

После окончания цементации скважину оставляют в покое на 16—24 ч для затвердевания цементного раствора. Время схватывания раствора можно изменять путем добавления специальных добавок. Ускорителями являются хлористый натрий и хлористый кальций, которые добавляют в раствор в количестве 2—3 % массы сухого цемента. Замедлителями служат ССБ и карбоксилметилцеллюлоза (КМЦ), добавляемые в количестве до 1 % массы сухого цемента. Для улучшения свойств раствора в него можно добавлять до 30—40 % кварцевого песка тонкого помола.

Опрессовка скважин. Обычно испытание пробуренных скважин на герметичность производится в два этапа. Первый этап проводится после затвердевания цемента, но до разбуривания цементного башмака. При малой глубине скважин колонна испытывается под давлением, в 2—3 раза превышающем давление рабочего агента в процессе разработки. При больших глубинах (до 1000 м) испытание ведется под давлением 60—100 МПа.

Второй этап осуществляется после разбуривания цементного башмака в трубе и под колонной обсадных труб; давление при этом равно двойному давлению рабочего агента.

Испытание герметичности скважин в несколько этапов позволяет сразу установить и ликвидировать нарушения. Герметичность испытывается водой, нагнетаемой в скважину поршневым насосом буровой установки, а при значительной приемистости скважины — центробежным насосом. Нагнетание воды производится до тех пор, пока давление не поднимается до заданной величины. Затем, перекрыв задвижку на напорной линии, наблюдают за падением давления. Отсутствие падения давления в течение часа указывает на надежную цементацию скважины. При появлении воды в затрубном пространстве приступают к повторной цементаци скважины.