Характеристики цементов

Вещественный состав цементов всех типов должен соответствовать значениям, указанным в таблице 10.4.1.

Таблица 10.4.1

Тип цемента	Содержание клинкера	Содержание добавки     Минеральная добавка	Специальная добавка, облегчающая (в том числе природная пуццолановая) или утяжеляющая
I I – G I - H		Не допускается
II	80-94	6-20*	----
III	30-89	----	11-70
*Добавок осадочного происхождения не должно быть более 10% массы цемента

Примечание- Вещественный состав характеризуют содержанием портландцементного клинкера и добавок без учета гипсового камня, вводимого сверх 100% массы цемента.

Требования к физико–механическим показателям, характеризующим тампонажно-технические свойства цемента типов I – III, приведены в таблицах 10.4.2.2 и 10.4.2.3, а цемента типов I-G и I-H- таблице 10.4.2.4.

Требования к химическим параметрам цементов приведены в таблице 10.4.2.5.

Таблица 10.4.2

Наименование показателя	Значение для цемента при температурах применения
Низких и нормальных	Умеренных и повышенных
тип I, II	тип III-Об	тип I, II	тип III-Об	тип III-Ут
1. Прочность при изгибе, Мпа, не менее, в возрасте: 1 сут. 2 сут.	---- 2,7	---- 0,7	3,5 ----	---- 1,0	---- 2,0
2. Тонкость помола*: - остаток на сите с сеткой №008 по ГОСТ 6613, %, не более - удельная поверхность, м^2/кг не менее	12,0	10,0   ----	15,0	12,0   ----	12,0
3. Водоотделение, мл, не более	8,7	7,5	8,7	7,5
4. Растекаемость цементного теста, мм, не менее для цемента: - непластифицированного - пластифицированного		---- ----		---- ----	---- ----
5. Время загустивания до консистенции 30 Вс**, мин, не менее
* Допускается определить тонкость помола для цемента типа I только по удельной поверхности, а для цемента типов II и III-Ут – только по остатку на сите **Единицы консистенции Бердена

Таблица 10.4.3

Значение плотности цементного теста для цемента типа III, г/см^3
Облегченного	Утяжеленного
Обозначение средней плотности	Плотность +0,04	Обозначение средней плотности	Плотность +0,04
Об 4 Об 5 Об 6	1,40 1,50 1,60	Ут 0 Ут 1 Ут 2 Ут 3	2,00 2,10 2,20 2,30

Таблица10.4.4

Наименование показателя	Значение для цементов типов Типов I-G и I-H
	Не менее	Не более
Прочность на сжатие, МПа, через 8 ч твердения при температуре: 38 ºС 60 ºС	2,1 10,3	---- ----
Водоотделение, мл	----	3,5
Консистенция цементного теста через 15-30 мин режима испытания, Вс	----
Время загустевания до консистенции 100 Вс, мин

Таблица 10.4.5

Наименование показателя	Значение для цемента типа
I	II	III	I-G I-H
Потери при прокаливании, не более	5,0		3,0
Массовая доля нерастворимого остатка, не более	5,0		0,75
Массовая доля оксида серы SО3: не менее не более	1,5 3,5
3,0
Массовая доля хлор -иона, не более	0,1
Массовая доля суммы щелочных оксидов в пересчете на Nа2О, не более		0,75

Требования к материалам

Портландцементный клинкер по химическому составу должен соответствовать технологическому регламенту. Массовая доля оксида магния MgOв клинкере не должна быть более 5,0%.

Минералогический состав клинкера для сульфатостойких тампонажных цементов должен соответствовать значениям, указанным в таблице 10. 4.2.6

Таблица 10.4.6

Наименование показателя	Значение для клинкера цемента типа и сульфатостойкости
I, II, III	I-G и I-H
СС	СС-1	СС-2
Содержание трехкальциевого силиката C3S: не менее не более	---- ----
Содержание трехкальциевого алюмината С3А, не более
Сумма трехкальциевого алюмината С3А и четырехкальциевого алюмоферрита С4AF, не более		24*	----
* Сумма четырехкальциевого алюмоферрита и удвоенного содержания трехкальциевого алюмината

Гипсовый камень – по ГОСТ 4013. Допускается применение других материалов, содержащих сульфат кальция по соответствующим нормативным документам.

Облегчающие и утяжеляющие добавки должны обеспечить получение цемента плотностью, указаннойв таблице 10.4.2.3, и не должны вызывать деструкцию и коррозию цементного камня.

Содержание добавок, вводимых в цемент при помоле, не должно быть больше значений, указанных в таблице 10.4.7.

Таблица 10.4.7

Тип цемента	Значение для добавок (в пересчете на сухое вещество)
ускорителей твердения	замедлителей загустевания	пластифицирующих	гидрофобизирующих	водоудерживающих	интенсификаторов помола, в том числе органических
I, II, III	0,5	0,3	0,5	0,5	1,5	1,00
* Органических добавок не должно быть более 0,15 %

10. 5. ЦЕМЕНТИРОВАНИЕ ОБСАДНЫХ КОЛОНН.

10.5.1. Станция контроля и управления процессом цементирования компьютеризованная СКУПЦ-К

Основные технические данные и характеристики скупц-к

Таблица10.5.1

Наименование параметра	Величина
Число контролируемых параметров на входе в скважину, шт.
Температура среды применения, °С	-40 +50
Влажность окружающей среды, %	до 100
Минимальная конфигурация ПЭВМ: процессор PENTIUM-100	по условиям эксплуатации NOTEBOOK
объем оперативной памяти. Мбайт
объем внешней памяти. Мбайт
дисковод для гибких дисков	3'5
монитор	VGA
последовательный порт (2 шт.)	RS-232
печатающее устройство типа	EPSON
Технические данные модуля сбора информации (МСИ) от датчиков
вид поступающих сигналов от датчиков	оцифрованные
вид канала связи	RS-232
порядок поступления сигналов	по запросам от программного обеспечения периодичность запроса порции данных, с, не менее 0.2
Технические данные программного обеспечения:
версия операционной системы	Windows 95
схема обмена информацией с МСИ	Запрос- данные с возможностью анализа качества передачи
сроки решения задач контроля	в реальном времени
период визуализации оперативной информации в цифровом виде (с предварительным усреднением данных), с
формы представления измерительной информации от датчиков	таблицы и диаграммы
особенность программного обеспечения	контроль критических ситуаций и выдача предупреждаю­щих сообщений
вид хранения информации	файлы в текстовом виде (ASCII) на диске
Технические данные по надежности функционирования СКУПЦ-К
Напряжение питания, В
Монтажная база	автомобиль "УралНефАЗ-42112"
Масса в снаряженном состоянии, кг
Полная масса станции, кг
Скорость движения, км/ч, не более
Двигатель жидкостного охлаждения	ЯМЗ-236 М2 дизельный, V-6
Кузов	фургонный, каркасно-металлический с термоизоляцией, двухдверный, с двумя вентиляционными люками

- особенность программного обеспечения

Комплектность СКУПЦ-К

Таблица10.5.2

Наименование	Количество, шт.
Конструктив "Геокон" для размещения аппарату­ры
Кресло вращающееся
Компьютер NOTEBOOK
Монитор
Принтер цветной
Устройство сопряжения с объектом (модуль сбо­ра информации)
Силовые кабели электропитания
Соединительные кабели
Герметичный ящик для хранения кабельной продукции и аппаратуры
Обогреватели
Преобразователь ±24 В в -220 В
Стол
Кабельная смотка
Вешалка для одежды

Устройство и работа СКУПЦ-К

Все оборудование СКУПЦ-К смонтировано в отапливаемом кунге автомобиля высокой проходимости "Урал НефАЗ 42112" с дизельным двигателем (вахтовом автобусе).

Контроль основных параметров агентов на входе в скважину в реальном времени, оп­тимальное управление процессом цементирования, обработка и интерпретация данных, до­кументирование информации осуществляется с помощью аппаратурно-методического комплекса, состоящего из набора датчиков, соединительных и силовых кабелей, МСИ, ПЭВМ, принтера и программного обеспечения. С клавиатуры в ПЭВМ вводятся необходимые исходные данные (результаты лабораторных исследований буровых и тампонажных растворов). Выполняется контрольный расчет цементирования. При расчете цементирования используется профиль скважины, определяемый путем обработки данных профилеметриии или кавернометрии. Считывание и преобразование измерительной информации осуществляется из стандартного каротажного LAS-формата.

Основными результатами расчета цементирования являются:

- необходимые объемы закачиваемых в скважину агентов, м³,

- необходимые массы тампонажного материала, т,

- физико-механические и реологические свойства растворов,

- давление при цементировании и продолжительность цементирования,

- потребное количество смесительных машин и цементировочных агрегатов.

Формируется сводная таблица результатов контрольного расчета цементирования обсадной колонны. В начале технологического процесса цементирования аналоговые сигналы от датчиков по соединительным кабелям поступают в МСИ, где происходит оцифровка и предварительная обработка. Затем по запросам от ПЭВМ измерительная информация поступает в ПЭВМ для окончательной обработки и визуализации. По окончании процесса цементирования на печать выдается полный отчет о ходе технологического процесса в табличной и графических формах.

10.5.2 Технология цементирования скважин

В Западной Сибири широкое распространение получили работы по ступенчатому цементированию наклонно-направленных скважин и манжетному цементированию горизонтальных (при необходимости и наклонно-направленных) скважин с применением новейших модификаций проходной цементировочной муфты типа МЦП.

В ступенчатом цементировании муфта МЦП-146С2 применяется совместно со специальным цементным раствором с пониженными фильтрационными свойствами для первой ступени цементирования.

В манжетном цементировании муфта МЦП-146М применяется совместно с проходным заколонным перекрывателем ППЗ146 – пакерующим устройством гидромеханического действия, характеризующимся высоким коэффициентом пакеровки.

1. Ступенчатое цементирование.

Ступенчатое цементирование скважины производится в принципиальном соответствии с технологической схемой и согласно инструкции.

В цементировочную головку устанавливается обычная цельнорезиновая цементировочная пробка, применяемая при цементировании скважин в регионе. Производится опрессовка цементировочной линии.

В обсадную колонну закачивают 8 м³ буферной жидкости, состоящей из воды с добавками 0,2 % НТФ и 0,1 % ПАВ – сульфоната натрия.

Производится затворение и закачка в обсадную колонну цементного раствора с добавкой тилозы Е 29651 в количестве 0,1 – 0,2 % от веса сухого цемента в зависимости от сроков схватывания цементного раствора.

В колонну пускается разделительная цельнорезиновая пробка путём закачки воды в объёме, равном (V_м-ц + 1) м³, где V_м-ц – расчётный объём полости обсадной колонны в интервале между муфтой МЦП – 146С2 и клапаном ЦКОД – 146.

Примечание: отклонения от указанного объёма воды допускаются только в сторону его уменьшения (минимальный объём – 0,5 м³).

В цементировочную головку устанавливается первая специальная цементировочная пробка из двух, поставляемых с муфтой МЦП – 146С2. Производится пуск этой пробки в колонну закачкой 6 м³ воды с добавками 0,2 % НТФ и 0,1 % ПАВ – сульфоната натрия.

Производится дальнейшее продавливание специальной тампонажной смеси буровым раствором до посадки цельнорезиновой цементировочной пробки на седло клапана ЦКОД – 146, т.е. получения сигнала ''СТОП''. При получении этого сигнала давление в цементировочной головке повышается не менее чем до 11,5 – 12 МПа, а точнее, до величины, при которой выталкиваются пробки, установленные на срезных элементах муфты МЦП – 146С2. Открытие технологических отверстий клапана при удалении пробок приводит к самопроизвольному уменьшению давления в цементировочной головке и к возможности перемещения специальной цементировочной пробки за счёт медленной (при работе одного цементировочного агрегата на 2-й скорости) циркуляции жидкостей в скважине.

ПО всплеску давления на 7 – 8 МПа фиксируется посадка специальной цементировочной пробки в муфту МЦП – 146С2 и открытие цементировочных отверстий последней. Затем производится один цикл циркуляции бурового раствора через эти отверстия буровым насосом или последовательными подключаемыми к нагнетательной линии по меньшей мере тремя цементировочными агрегатами.

В цементировочную головку устанавливается вторая специальная цементировочная пробка, входящая в комплект муфты МЦП – 146С2.

В период до конца схватывания специальной тампонажной смеси (принимается по лабораторным данным) буровым насосом производится дополнительная промывка скважины продолжительностью не менее 15 минут. За 7 – 10 минут до конца схватывания специальной тампонажной смеси начинается закачка в колонну 6 м³ буферной жидкости, состоящей из воды с добавкой 0,1 % ПАВ – сульфоната натрия.

Затворяются и закачиваются в обсадную колонну заданные порции тампонажных материалов второй ступени цементирования, как правило, обычных гельцементного (облегчённого) и чистого цементного растворов.

Производится пуск в колонну второй специальной цементировочной пробки закачкой продавочной жидкости и дальнейшее продавливание тампонажных материалов через цементировочные отверстия муфты МЦП – 146С2 до посадки пробки в муфту и закрытия этих отверстий (закрытие фиксируется по всплеску давления величиной 3 – 4 МПа, которые следует рассматривать как сигнал ''СТОП'').

Примечание:

1. Непосредственно перед посадкой пробки в муфту режим закачки продавочной жидкости должен соответствовать обычному режиму при ожидании сигнала ''СТОП''.

1. После закрытия цементировочных отверстий муфты может быть отмечено уменьшение давления, отражающее некоторое смещение специальных цементировочных пробок под муфту из – за сжатия жидкости, ограничивающей перемещение этих пробок. Давление может быть поднято вторично подкачкой продавочной жидкости для проверки герметичности.
2. После получения фиксированного давления ''СТОП'', с выдержкой 10 минут, производится поэтапно плавное стравливание давления в колонне с выдержкой по 10 минут: в начале - до рабочего давления, затем на 40 – 50 атм. меньше рабочего и до 0 атм. Очерёдное стравливание давления производить при отсутствии роста давления на цементировочной головке. При положительных результатах контроля на всех этапах, цементировочная головка снимается и скважина оставляется на ОЗЦ.

Перед освоением скважины специальные цементировочные пробки, входящие в комплект МЦП – 146С2, проталкиваются бурильным инструментом к забою скважины (при этом жидкость, вытесняемая пробками, перетекает из подпробочного пространства колонны в надпробочное через обратные клапаны, имеющиеся в этих пробках). Затем через НКТ в зону перфорации закачивается кислотная перфорационная среда КПС – 1 (КПС – 1М) в объёме

3 м³.

Способ ступенчатого цементирования характеризуется следующими общими особенностями, способствующими повышению качества разобщения пластов:

-прокачка через зону продуктивных пластов только той тампонажной смеси, которая предназначена специально для размещения в этой зоне;

-уменьшение репрессии на продуктивные пласты;

-наиболее надежное обеспечение заданной высоты подъема тампонажного раствора.

2. Манжетное цементирование.

Манжетное цементирование скважины производится в принципиальном соответствии с инструкцией..

Устанавливается цементировочная головка и в ней закрепляется цельнорезиновая продавочная пробка, применяемая при традиционной технологии цементирования. Затем в обсадную колонну закачивается кислото – содержащая спецжидкость КПС – 1 или КПС – 1М в объёме, равном (V_м + 1) м ³, где V_м – расчетный объём затрубного пространства в интервале между муфтой МЦП – 146М и первой подвесной пробкой.

После чего в цементировочной головке закрепляется стопорными приспособлениями первая из двух специальных односекционных пробок, поставляемых с муфтой МЦП – 146М. Затем в обсадную колонну закачивается КПС – 1 (КПС – 1М) в объёме, равном (V_м-п + 1) м³, где V_м-п – расчетный объём полости колонны в интервале между муфтой МЦП – 146М и первой (подвесной) секцией специальной двухсекционной цементировочной пробки.

После закачки указанного объёма КПС – 1 (КПС – 1М) пускается в колонну пробка, установленная в цементировочной головке, закачкой бурового раствора цементировочным агрегатом с точным замером закачанного объёма.

Цельнорезиновая продавочная пробка доводится до первой (подвесной) секции дальнейшей закачкой в колонну бурового раствора цементировочными агрегатами с точным замером его количества. Последние 1 – 2 м³ раствора перед созданием секций пробки следует закачивать на 1 – 2 скорости агрегата и следить за давлением в цементировочной головке. При росте давления на 4 – 5 МПа закачка должна быть остановлена. После этого продолжается предельно медленная закачка бурового раствора до создания в цементировочной головке давления приведения в действие перекрывателя ППЗ – 146 – не менее 9 – 10 МПа (указывается с учётом прочности установленных в перекрыватель сменных срезных винтов). Последнее давление измеряется в течении 5 минут.

Примечание: давление приведения в действие перекрывателя должно выдерживаться в строго заданных пределах. Превышение верхнего предела технологически недопустимо, поскольку может привести к срыву процессасоздания перекрывателем перемычки в заколонном пространстве скважины из–за открытия перепускного клапана муфты МЦП – 146М.

Производится дальнейшее предельно медленное повышение давления в цементировочной головке не менее чем до 16,0-17 МПа, а точнее до величины (указывается с учётом прочности установленных в муфту сменных срезных элементов пробок), при которой открываются технологические отверстия муфты МЦП – 146С2. При открытии этих отверстий в цементировочной головке самопроизвольно уменьшается давление и возникает циркуляция бурового раствора в скважине. Специальная односекционная пробка перемещается до муфты МЦП – 146М за счёт медленной (при работе одного цементировочного агрегата на 2-ой скорости) циркуляции бурового раствора.

По всплеску давления на 7 – 8 МПа фиксируется посадка специальной односекционной цементировочной пробки в муфту МЦП – 146М и открытие цементировочных отверстий последней. Необходимо убедиться в возобновлении циркуляции раствора.

В цементировочную головку устанавливается вторая специальная односекционная пробка, поставляемая с муфтой МЦП – 146М.

В обсадную колонну закачивается 8 – 10 м³ буферной жидкости состоящей из воды с добавками 0,2 % НТФ и 0,1 % ПАВ – сульфоната натрия. Затем в колонну закачивается расчётное количество тампонажного раствора (как правило, чисто цементного раствора).

Производится пуск в колонну второй специальной односекционной пробки закачкой продавочной жидкости и дальнейшее продавливание тампонажного раствора через цементировочные отверстия муфты МЦП – 146М до посадки пробки в муфту и закрытия отверстий (закрытие фиксируется по скачку давления величиной 3 – 4 МПа, который следует рассматривать как сигнал ''СТОП'').

Примечание: непосредственно перед посадкой пробки в муфту режим закачки продавочной жидкости должен соответствовать обычному режиму при ожидании сигнала ''СТОП''.

Производится разрушение срезных элементов, удерживающих ниже перекрывателя ППЗ–146 цементировочную пробку. С этой целью в цементировочной головке необходимо создавать давление

Р_цг=Р_пл + DР_ср – Р_прж,

где Р_пл – пластовое давление в продуктивных отложениях;

DР_ср – перепад давления на пробку, необходимый для среза удерживающих её срезных винтов, не менее 21,0 - 22,0 МПа (указывается с учётом прочности сменных срезных элементов, установленных для удержания пробки);

Р_прж – давление, создаваемое столбом продавочной жидкости в муфту МЦП – 146М.

Примечание:

1. Установкой сменных срезанных винтов следует обеспечивать, чтобы Р_цг превышало рабочие давления при продавливании тампонажного раствора и давления технологических окон муфты.

2. После разрушения срезанных элементов давление в цементировочной головке самопроизвольно понизится из–за сжатия жидкости в фильтровой зоне скважины и некоторого поглощения этой жидкости пластами – коллекторами.

Перед освоением скважины специальные цементировочные пробки, входящие в комплект МЦП – 146М, проталкиваются бурильным инструментом к забою скважины (при этом жидкость, вытесненная пробками перетекает из подпробочного пространства в надпробочное через обратные клапаны, имеющиеся в этих пробках, в частности, обратный клапан, образуемый секциями специальной двухсекционной пробки).

Дата добавления: 2015-07-13