Особенности выбора рецептуры растворов вяжущих веществ для установки мостов.
Расчет объем тампонажного материала
Доставка в интервал установки моста тампонажного раствора необходимого качества и объема - одно из важнейших условий благоприятного исхода работ.
Производственный опыт, подтвержденный научными исследованиями, свидетельствует о потерях цементного раствора за счет адгезии (налипания) на стенки труб и смешения с буровым раствором и, кроме того, об ошибках в определении объема прокачанной продавочной жидкости.
Для предупреждения продавливания в интервал установки цементного моста смеси тампонажного раствора с продавочной жидкостью или собственно продавочной жидкости при определении ее объема Vп следует исходить из уравнений
Vп=Vт (1-∆V)
∆V= НмSт/ Vт+С0+С1+С3
где Vт - внутренний объем колонны заливочных труб, м3
∆V - относительное превышение над внутренним объемом заливочной колонны объема продавочной жидкости,
Нм - протяженность цементного моста, м
Sт - внутреннего сечения колонны в интервале установки цементного моста, м2
С0 - коэффициент, учитывающий неточность продавливания цементного раствора при контроле по объему продавочной жидкости;
С1 - коэффициент потерь вследствие адгезии цементного раствора на стенках труб;
С3 - коэффициент потерь цементного раствора при смешении со второй порцией буферной жидкости.
Необходимый объем тампонажного раствора определяется
Vц=НSс+ Vт(С1+С2+С3+С4)
где Sс - площадь поперечного сечения скважины в интервале установки цементного моста, м2;
С2 - коэффициент потери цементного раствора при смешении с первой порцией буферной жидкости.
| Коэффициенты | Для бурильных труб с высаженными внутрь концами | Для НКТ | ||
| С буферной жидкостью | Без буферной жидкости | С буферной жидкостью | Без буферной жидкости | |
| С1 | 0,01 | 0,03 | - | 0,01 |
| С2 | 0,02 | 0,04 | 0,01 | 0,02 |
| С3 | 0,02 | 0,03 | 0,01 | 0,02 |
| С4 | 0,02 | - | 0,02 | - |
| С5 | 0,40 | - | 0,4 | - |
| С6 | 0,03 | 0,2 | 0,03 | 0,2 |
| С0 | 0,01 | 0,02 | 0,01 |
Объемы первой и второй порций буферной жидкости (воды), исходя из условия исключения смешивания (полного разделения тампонажного и бурового растворов), можно рассчитать по формулам:
для первой порции:
V1=C4Vт+С5НмSc
для второй порции
V2=C4Vп
где С4 и С5 - коэффициенты потери буферной жидкости в результате ее адгезии соответственно к стенкам заливочных труб и кольцевом пространстве.
Некачественная установка цементных мостов или вообще их отсутствие, преждевременное схватывание раствора и другие факторы в определенной степени обусловлены неверным подбором рецептуры вяжущих веществ по срокам загустевания (схватывания) или отклонениями от подобранной в лаборатории рецептуры, допущенными при приготовлении раствора.
Для уменьшения вероятности возникновения осложнений сроки схватывания, а при высоких температурах и давлениях сроки загустевания должны превышать продолжительность работ по установке мостов не менее чем на 25%.
В ряде случаев при подборе рецептур растворов не учитывают специфики работ, заключающихся в установке циркуляции для подъема колонны заливочных труб и герметизации устья.
В условиях высоких температур и давления сопротивление сдвигу цементного раствора, даже после кратковременных остановок (10-20 минут) циркуляции, может резко возрасти. Поэтому циркуляцию восстановить не удается и в большинстве случаев колонна заливочных труб оказывается прихваченной.
Вследствие этого при разработке рецептуры цементного раствора необходимо исследовать динамику загустевания на консистометре (КЦ-3) по программе имитирующей процесс установки моста.
| Условия исследования на КЦ | Продолжительность исследований | ||
| Tоп | Pоп | Вращение мешалки | |
| Нагрев до комнатной температуры до Тдин | Повышение давления до Рдин | Да | Т1+Т2+Т3 |
| Поддержание температуры опыта в пределах Тдин<Топ<Тст | Поддержание давления в пределах Рст<Роп<Рдин | Нет | 1,5(Т4+Т5+Т6) |
| То же | То же | Да | 1,2Т7 |
| Величины Tоп, Pоп - температура и давление при проведение опыта; Рдин, Рст - динамическое и статическое давление в зоне установки моста. |
Время загустевания цементного раствора Тзаг должно соответствовать условию
Тзаг>Т1+Т2+Т3+1,5 (Т4+Т5+Т6)+1,2Т7
где Т1,Т2, Т3 - затраты времени соответственно на приготовление, закачивание и продавливание цементного раствора в скважину;
Т4,Т5,Т6 - затраты времени на подъем колонны заливочных труб до места срезки моста, на герметизацию устья и производство подготовительных работ по срезке моста;
Т7 - затраты времени на срезку моста.
По аналогичной программе необходимо исследовать смеси цементного раствора с буровым в соотношении 3:1, 1:1, 1:3 при установке цементных мостов в скважинах с высокими температурой и давлением.
Успешность установки цементного моста в значительной степени зависит от точного соблюдения подобранной в лаборатории рецептуры при приготовлении цементного раствора. Здесь главные условия - выдерживание подобранного содержания химических реагентов в жидкости затворения и водоцементного отношения.