Главная страница >>  Осушительные работы в строительстве >> Затрубное цементирование обсадных колонн

Затрубное цементирование обсадных колонн

Проводят в целях надежной изоляции водоносных горизонтов, заполнения затрубного зазора во избежание вывалов или подвижки породы, могущих привести к деформации колонны труб, а также для вытеснения глинистого раствора (в сухих породах скального типа), создающего гидростатическое давление на трубы.

Затрубное цементирование по способу закачки цементного раствора бывает двух видов:

а)   цементный раствор заливают внутрь обсадной колонны труб, а затем при помощи промывочной жидкости продавливают в затрубное пространство до появления его на поверхности (момент окончания цементирования) ;

б)   цементный раствор через трубки заливают в затрубное пространство.

Первый способ позволяет провести цементирование в более сжатые сроки, однако при этом необходимо обеспечить надежную герметизацию обсадной колонны, чего трудно достигнуть при применении труб большого диаметра.

Рассмотрим технологию проведения цементирования по первому способу (рис. 31).

К верхней части обсадной колонны приваривается цементировочная головка,   имеющая уплотненный сальником проход для бурильных труб. В нижней части трубы имеются 5 отверстий d = 80-90 мм.

Колонна обсадных труб подвешивается на элеваторах или хомутах в скважине на высоте 0,5-1 м от забоя.


Схема    цементирования через цементировочную головку
Рис. 31 Схема    цементирования через цементировочную головку 1 - обсадные   трубы;   2 - цементировочная   головка;   3 - сальниковое     уплотнение;   4 - бурильные трубы;   5 - отверстия   для     выхода     цементного раствора;   о - манометр А, Б, В - задвижки высокого давления


Перед цементированием затрубное пространство скважины промывают глинистым раствором, после чего при закрытой задвижке А и открытых задвижках Б и В через бурильные трубы в скважину закачивают расчетное количество цементного раствора.   Для   этого используют цементировочные и цементосмесительные агрегаты, смонтированные на автомобилях.

Цементосмеситель представляет собой цистерну, заполненную сухим цементом.

На цементировочном агрегате установлены бак с водой и два насоса: один для воды, другой для цементного раствора. Сухой цемент и вода в определенных соотношениях поступают в приемный колодец, из которого готовый раствор цементировочным насосом перекачивается в скважину.

На рис. 32 показана цементировка колонны труб в скважине при помощи цементировочного агрегата ЦА-300 и цементосмесителя СМ-20.

После закачки цементного раствора в скважину через бурильные трубы нагнетается промывочная жидкость, которая продавливает


Закачка цементного раствора в скважину


Рис. 32. Закачка цементного раствора в скважину при помощи цементировочного агрегата ЦА-300

цементный раствор через затрубное пространство на поверхность.

Затем обсадная колонна опускается на забой, бурильные трубы приподнимаются и расхаживаются, при этом давление внутри колонны поддерживается нагнетанием в скважину промывочной жидкости через задвижку А при закрытых задвижках Б и В.

Необходимым условием цементирования по описанному способу является герметичность обсадной колонны. Если швы между трубами окажутся неплотными, то промывочная жидкость будет уходить через них, в результате чего цементный раствор станет подниматься внутри колонны обсадных труб.

Для продавливания цементного раствора через затрубное пространство насос должен развить давление

(9)


где Р - давление,    развиваемое    насосом,   в кГ/см2;
Н - глубина скважины в м;
h - высота   заполнения скважины   цементным раствором в м;
- удельный вес цементного   раствора в т/м3;
- удельный вес воды в т/м3.
При значениях H = 300 м, h= 20 м,   = 1,9 т/м3 и  = 1.2 т/м3 получим:

 

С учетом преодоления сопротивлений насос должен развить давление 22-23 атм.

Следовательно, в процессе цементирования трубы будут находиться под указанным давлением.

Для создания указанного давления в скважине необходима полная ее герметизация, которая обеспечивается применением труб с муфтовыми соединениями. Значительно сложнее достигнуть герметизации колонны труб большого диаметра (более 426 мм), стыковку которых приходится вести непосредственно на скважине в вертикальном положении при помощи сварки.

Кроме того, следует иметь в виду, что при бурении глубоких скважин большого диаметра затрубное пространство обычно бывает велико и для быстрого его заполнения требуется применение большого количества цементировочных агрегатов (до 4—5 шт.), что практически трудно обеспечить.

Учитывая высказанные соображения, этот способ цементирования на осушительных работах применяется для колонн труб диаметром не более 426 мм.

Для сварных труб большего диаметра цементирование затрубного пространства производят, как правило, по второму способу. Обязательным условием для цементирования скважин по этому способу является обеспечение строгого центрирования колонны труб при спуске.

Для герметизации забоя и разобщения внутренней полости скважины от затрубного пространства в нижней ее части путем подбашмачного цементирования устраивают цементную подушку. В затрубное пространство скважины с противоположных сторон опускают две заливочные трубки (бурильные трубы 42 или 50 мм) стаким расчетом, чтобы они не доходили до цементной подушки на 5-10 м. Цементирование ведут по интервалам глубин не более 30-40 м с одновременным приподниманием заливочных труб. После каждой заливки цементного раствора дается время на твердение его.

Весь процесс цементирования производят при заполненной скважине водой или глинистым раствором.

Для цементировочных работ применяют цемент марки «тампонажный» с удельным весом 3,1-3,2.

Водоцементный фактор (отношение цемента к воде по весу) принимается 0,4-0,5. Удельный вес цементного раствора - в границах 1,85-1,95.

Потребное количество цементного раствора определяют путем подсчета объема затрубного пространства (по диаметру бурового наконечника), увеличенного на 20%.