 |
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция
Цементування – як метод тампонування водозабірних свердловин
Тампонування свердловин за допомогою цементного розчину або матеріалами, які вміщають цемент називається цементуванням (Див.термінологічний словник до теми № 10).
МЕТА ЦЕМЕНТУВАННЯ: Цементування застосовується у випадках, коли необхідно одержати міцний і щільний тампон на досить тривалий час.
Для цементування свердловин використовується портландцемент, який називається тампонажним.
При змішуванні з водою тампонажний цемент утворює легко рухомий розчин, що із часом загустіває і поступово перетворюється в міцний цементний камінь.
Терміни й міцність схоплювання цементного розчину залежать від:
► якості цементного порошку;
► тонкості його помолу;
► кількості і якості води, що втримується в розчині.
Необхідні строки охоплення та міцність цементного розчину забезпечується водоцементним відношенням 
при цьому густина цементного розчину відповідно дорівнює 1,95 т/м3 -1,84 т/м3.
ПРИМІТКА: При менших значеннях т період рідкого стану розчину малий, а при більших - міцність цементного каменю різко знижується.
Застосовуваний при розвідницькому бурІнні цемент має початок схоплювання, тобто починає губити рухливість, не раніше 2 год. після затворення розчину.
УВАГА: За період від затворення й до початку схоплювання цементного розчину необхідно зробити його закачування до наміченого місця установки тампона.
Кінець схоплювання цементного розчину, коли він повністю губить рухливість, наступає не пізніше 10 год. після затворення.
Від початку до кінця схоплювання цементний розчин повинен перебувати в спокої, тому що перемішування його негативно позначається на міцності цементного каменю.
Підвищення температури середовища, у якій перебуває цементний розчин є активним прискорювачем (каталізатором) його схоплювання.
Тому в глибоких свердловинах з високою температурою біля вибою застосовують спеціальні цементи, на які температура не впливає.
Крім того, для вповільнення схоплювання використають тривале промивання свердловини сильно охолодженою промивною рідиною, а також додають у цементний розчин сповільнювачі схоплювання, у якості яких застосовують буру, крохмаль, сірчанокисле залізо, ССБ, гіпан, або КМЦ (0,5—1 % від маси сухого цементу).
Іноді при цементуванні свердловин невеликої глибини виникає необхідність прискорити схоплювання цементного розчину.
Для прискорення схоплювання до цементного розчину додають хлористий кальцій або хлористий натрій (2-3 % від маси сухого цементу).
УМОВИ ЗАСТОСУВАННЯ: 1) Цементація міжтрубного простору свердловин ударно-канатного буріння передбачається, зазвичай, при вийманні проміжної колони труб. Для цементації використовується тампонажний, піщаний цементи.
Розчин готується з водоцементним фактором 0.4...0.5.
2) В свердловинах роторного способу буріння, зазвичай цементується затрубний простір одночасно із посадкою обсадних труб.
Основні методи цементування свердловин:
1) з нижньою або верхньою пробками;
2) з двома розподільними пробками;
3) манжетним способом
Рис.7. Способи цементування затрубного простору:
а — з нижньою пробкою, б—з верхньою пробкою, в — з двома розподільними пробками: г — манжетний, 1 — свердловина, 2 — цементний розчин, 3 — обсадні труби, 4 — нижня дерев'яна пробка, 5— верхня щільна пробка, 6 — строп-кільце,7—нижня рухома пробка, 8 — верхня рухома пробка, 9 — подавання промивної рідини, 10—клапан, 11 — отвори, 12 — манжета, ІЗ — подавання цементного розчину
При ударно-канатному бурінні у разі виймання проміжної колони труб діаметром Д2. Об'єм цементного розчину складає, м3:
,(1)
де 
- внутрішній діаметр першої колони труб, м;
- зовнішній діаметр другої колони труб, м;
- зовнішній діаметр третьої колони труб, м;
- вихід першої колони, м;
- вихід другої колони, м;
- коефіцієнт, який враховує заповнення тріщин та збільшення діаметра проти розрахункового (приймається 1,2... 1,3).
При цементуванні обсадної колони на всю висоту:
, (2)
де 
- діаметр свердловини, м;
- зовнішній діаметр обсадної труби, м;
- висота підняття розчину, м;
- коефіцієнт збільшення об'єму розчину (1,2... 1,3);
- внутрішній діаметр обсадної труби, м;
- висота цементної пробки в колоні, м.
УМОВИ ЗАСТОСУВАННЯ ЦЕМЕНТУВАННЯ:
При глибині свердловин до 100...150 м, звичайно, використовуються схема цементувння з однією пробкою, а при більшій - з двома.
Манжетне цементування використовується при опусканні в свердловину обсадної колони разом з фільтром.
Всі роботи по цементації повинні проводитись дуже швидко, а тому використовуються спеціальні цементні агрегати, які повинні:
• Подавати воду в цементозмішуючу машину;
• Закачувати цементний розчин в свердловину;
• Закачувати глинистий розчин для забезпечення підняття цементного розчину в затрубному просторі.
В склад цементного агрегата входять: водяний насос, поршневий насос великої продуктивності і тиску, для закачування цементного або глинистого розчинів, мірний бак, гідравлічна цементомішалка, бачок для цементного розчину, з'єднувальні металеві трубопроводи.
Найбільш поширені використовуються цементні агрегати 4ЦА-100 або ЦА-320.
ТЕХНОЛОГІЯ ЦЕМЕНТУВАННЯ З РОЗДІЛОВИМИ ПРОБКАМИ:
Для можливості промивки обсадної колони перед цементуванням та подачі в неї цементного розчину на верхню частину нагвинчується цементуюча головка..
Перед цементуванням для покращення зчеплення цементного каменю зі стінками свердловини її доцільно промити розчином густиною не більше 1,1 г/см3або водою.
На рисунку 8 представлені нижня та верхня цементуючі пробки.
Рис.8 Пробки цементуючі:
а - нижня; б-верхня (1 - гумові манжети; 2- чавунний або алюмінієвий корпус)
Нижні пробки мають центральний отвір, який перекривається діафрагмою, що легко руйнується, верхні пробки - глухі.
При цементуванні свердловини з двома пробками (рис.9) після спуску обсадної колони в свердловину до забою, її піднімають на 1...2 м та закріплюють на елеваторі або хомуті.
Потім через цементуючу голівку відновлюють циркуляцію промивної рідини, промивають свердловину до тих пір поки параметри розчину в трубі і затрубному просторі не будуть однаковими.
Після промивки відкривають кришку цементуючої головки і в обсадну колону встановлюють нижню цементуючу пробку, закачують цементний розчин та закріплюють верхню пробку.
Після цього закривають кришку головки і починають цементування за схемою на рис. 9.
Манжетне цементування (рис.10.) застосовують в одноколонних конструкціях водозабірних свердловин.
В нижній частині обсадних труб, над фільтром, встановлюють зворотній клапан, а в обсадній трубі, вище нього роблять ряд отворів для виходу цементного розчину і встановлюють спеціальну манжету - воронку висотою 60...70см, і діаметром, який перевищує на 25...35% діаметр свердловини, з брезенту, армованого металевими смужками.
Манжета запобігає від попадання цементного розчину в фільтрову частину колони.
Закачують цементний розчин в свердловину за допомогою двох глухих пробок. 
Рис.9. Схема цементування свердловини із двома розділовими пробками:1- цементний розчин; 2 — нижня пробка; 3— глинистий розчин; 4 — башмак обсадної колони; 5 — верхня пробка; 6— рідина для продавлювання пробок
Рис.10Схема манжетного цементування: 1- стовбур свердловини; 2-манжета; 3-отвір в трубі; 4-клапан; 5- натфільтрова труба.
Цементування через заливні трубки (рис.11) використовують при відсутності цементуючих агрегатів або достатньо потужних бурових насосів.
В якості заливних трубок використовується колона бурильних труб.
Верхню частину колони обладнують герметичним пристроєм.
Через час, який необхідний для твердіння цементного розчину, знімають заливочну головку і приступають до розбурювання пробок і цементу, який залишився в трубах - в проміжку між башмаком: нижньою пробкою.
В практиці ця частина цементу називається цементним стаканом.
Розбурювання виконують пікоподібним долотом, діаметр якого на дюйм менше внутрішнього діаметра труб.
При перевірці якості тампонажу спочатку випробовують герметичність колон, а потім герметичність затрубного простору.
Методика випробування герметичності основана на різниці тиску рідин в затрубному просторі і в обсадних колонах труб.
ЛІТЕРАТУРА:
1.Тугай А.М., Орлов В.О, Шадура В.О Бурова справа в водопостачанні: Підручник.- Рівне: НУВГП, 2004.-С.169-180.
2.Шадура В.О., Орлов В.О. Бурова справа. Інтерактивний комплекс навчально-методичного забезпечення. Навчальний посібник.-Рівне: НУВГП,2007.-С.105-115.
3. Тугай А.М., Орлов В.О, Шадура В.О. Буріння свердловин для водопостачання. Підручник.-Рівне:РДТУ.-2000.-С.97-105.
4.Володин Ю.И. Основы бурения: Учебник для техникумов.-3-е изд., пере раб. И доп..-М.: ГНедра, 1986.-С.13-24; 325-337.
5. Ильин В.Г., Сафонов Н.А. Буровое дело., 2-е изд.,пераб. И доп..М.: Колос, 1972.-С.101-107;173-183.
Теми для самостійного опрацювання:
1. Технологія і розрахунок цементування з двома розділовими пробками.
Поиск по сайту: