Кітапхана әзірге орыс тілінде. Ағылшын және қазақ тілдеріндегі нұсқалары кейінірек қосылады.

БурениеОбсадные колонны и цементирование Орташа 30 мин оқу

Ремонтное цементирование, цементные мосты и оценка качества

Оценка качества цементирования (cement evaluation) — проверка того, где за обсадной колонной оказался цемент и разобщает ли он пласты: опрессовкой, термометрией, акустическими и ультразвуковыми приборами. Ремонтное цементирование (remedial cementing) исправляет то, что не получилось или разрушилось: тампонажный раствор задавливают под давлением через перфорационные отверстия, места негерметичности колонны или каналы за ней (цементирование под давлением, squeeze cementing) либо ставят в стволе цементный мост (cement plug) — сплошную пробку из цементного камня.

Не үшін қажет

Цементное кольцо и мосты — барьеры, которые должны разобщать пласты всю жизнь скважины, а после её ликвидации — бессрочно. Ошибку первичного цементирования видно не сразу: вода из соседнего пласта, давление в межколонном пространстве, переток газа. Правила промышленной безопасности Казахстана требуют после цементирования и опрессовки колонны оформлять акты с заключениями геофизических исследований колонны и цементного кольца и принимать меры по устранению негерметичности колонн, перетоков и межколонного давления до испытания и освоения скважины. Инженеру нужно прочитать диаграмму цементометрии, решить, исправлять ли цементирование и как, рассчитать задавку и мост так, чтобы не разорвать пласт и не загрязнить цемент, и спроектировать ликвидацию по действующим требованиям.

Алдымен оқыңыз:Первичное цементирование

Қысқаша негізгісі

Цемент за колонной проверяют косвенно: опрессовка — саму колонну, испытание под башмаком — цемент у башмака, термометрия — верх цемента в первые сутки, акустика и ультразвук — сцепление и заполнение затрубья. Окончательный ответ о герметичности даёт испытание давлением в том направлении, в каком будет давить пласт.
Свободная колонна «звенит» — амплитуда волны по колонне велика; сцеплённый с трубой цемент гасит колебания. Индекс сцепления — отношение затуханий, а не амплитуд: амплитуда в 6 раз ниже, чем в свободной колонне, может означать сцепление лишь по половине периметра.
Низкая амплитуда — ещё не изоляция: прибор мог сместиться к стенке, цемент — не сцепиться с породой. Высокая — ещё не канал: это может быть микрозазор, быстрая порода или облегчённый цемент. Поэтому смотрят время пробега и волновую картину и при сомнении повторяют запись под давлением.
В поры пласта цемент не входит: при задавке без разрыва раствор отдаёт фильтрат и оставляет в отверстиях плотную корку. Давление на пласт держат ниже давления гидроразрыва — и предел на устье падает, пока тяжёлый раствор заполняет трубы.
Уравновешенный мост: цемент в трубах и в затрубье на одной высоте, буфер позади цемента в трубах — той же высоты, что впереди в затрубье. Продавку слегка недодают: перекачка выдавливает цемент из труб в затрубье и нарушает равновесие, а большая — выталкивает под мост буфер и буровой раствор.
По правилам Казахстана в обычной скважине мост перекрывает интервал перфорации или насыщенный пласт с запасом по 20 м выше и ниже; в стволе без эксплуатационной колонны над кровлей верхнего пласта — не меньше 50 м. Мосты проверяют разгрузкой инструмента, мост у башмака последней технической колонны — ещё и опрессовкой.

Негізгі қатынастар

\text{BI} = \dfrac{\lg(A_{\text{св}}/A)}{\lg(A_{\text{св}}/A_{100})}

индекс сцепления по амплитуде волны по колонне: $A_{\text{св}}$ — свободная колонна, $A_{100}$ — интервал полного сцепления того же цемента

h_{\text{ц}} = \dfrac{V_{\text{ц}}}{A_{\text{з}} + A_{\text{т}}}, \qquad V_{\text{б2}} = V_{\text{б1}}\,\dfrac{A_{\text{т}}}{A_{\text{з}}}

уравновешенный мост: высота цемента при трубах в стволе и объём буфера позади цемента

p_{\text{у}}^{\max} = p_f - \Delta p_{\text{зап}} - 0{,}00981\sum \rho_i h_i

предел давления на устье при задавке без разрыва, МПа ( $\rho$ в г/см³, $h$ по вертикали в м)

\Delta r = \dfrac{p\,r^2}{E\,t} + \alpha\,\Delta T\,r

расширение колонны давлением и температурой — откуда берётся микрозазор

Жиі қателіктер

Считать долю сцепления по отношению амплитуд: 16 % амплитуды свободной колонны — это не «84 % сцепления».
Принимать низкую амплитуду при укороченном времени пробега за хорошее сцепление: прибор смещён к стенке.
Объявлять интервал незацементированным по высокой амплитуде, не проверив микрозазор записью под давлением, быструю породу — по времени пробега и волновой картине, облегчённый цемент — по своему эталону.
Проверять задавку только опрессовкой: обезвоженный цемент в отверстиях может держать давление изнутри и не выдержать давления пласта снаружи.
Перекачивать продавку при установке моста и ставить тяжёлый мост на жидкий раствор без опоры.

Сабақтан кейін сіз

перечислить дефекты цементного кольца и методы их выявления — опрессовку, термометрию, акустическую цементометрию с волновой картиной, ультразвуковые приборы — и сказать, что каждый метод видит и чего не видит;
рассчитать по амплитуде акустической цементометрии затухание и индекс сцепления и распознать ложные показания: микрозазор, смещённый прибор, быструю породу, цемент, не сцеплённый с породой;
выбрать способ цементирования под давлением — без разрыва или с разрывом пласта, через устье, с пакером или через ретейнер, непрерывно или с выдержками — и рассчитать предельное давление на устье по мере заполнения труб раствором;
рассчитать уравновешенный цементный мост — объём раствора, буфер позади цемента, продавку, высоту моста в трубах и после их подъёма — и объяснить, почему мосты не держатся и как их проверяют;
спроектировать мосты для ликвидации скважины по действующим правилам Казахстана и объяснить, чем ликвидация отличается от консервации.

Дефекты цементного кольца и как их ищут

Первичное цементирование (Первичное цементирование) должно оставить за колонной сплошное кольцо цементного камня от башмака до заданной высоты, плотно сцеплённое и с трубой, и с породой. Получается это не всегда. Дефекты различаются тем, откуда они берутся и что соединяют.

СызбаСечения скважины поперёк оси: цемент сцеплён с колонной и породой; канал бурового раствора на узкой стороне смещённой колонны; микрозазор между колонной и цементом; цемент сцеплён с колонной, но отделён от породы коркой. Зазоры увеличены, схема не в масштабе.

Дефекты цементного кольца

Дефект: Низкий верх цемента
Откуда берётся: поглощение при цементировании, ствол шире расчётного, ошибка объёма
Как проявляется: незацементированный интервал против пластов, которые нужно разобщить

Дефект: Канал бурового раствора
Откуда берётся: плохое вытеснение на узкой стороне смещённой колонны (центровка)
Как проявляется: переток между пластами, вода или газ у перфорации

Дефект: Канал газа
Откуда берётся: газ вошёл в загустевающий цемент (миграция газа)
Как проявляется: давление в межколонном пространстве, грифоны

Дефект: Микрозазор
Откуда берётся: колонна сжалась после схватывания: снизились давление или температура внутри
Как проявляется: завышенная амплитуда акустики при плотном цементе; иногда путь для газа

Дефект: Нет сцепления с породой
Откуда берётся: корка бурового раствора, вода, отделившаяся из цемента
Как проявляется: переток вдоль стенки ствола при хорошем сцеплении с трубой

Дефект: Плохой цемент у башмака
Откуда берётся: загрязнённый раствор, перекачка продавки
Как проявляется: низкий результат испытания под башмаком

Дефект	Откуда берётся	Как проявляется
Низкий верх цемента	поглощение при цементировании, ствол шире расчётного, ошибка объёма	незацементированный интервал против пластов, которые нужно разобщить
Канал бурового раствора	плохое вытеснение на узкой стороне смещённой колонны (центровка)	переток между пластами, вода или газ у перфорации
Канал газа	газ вошёл в загустевающий цемент (миграция газа)	давление в межколонном пространстве, грифоны
Микрозазор	колонна сжалась после схватывания: снизились давление или температура внутри	завышенная амплитуда акустики при плотном цементе; иногда путь для газа
Нет сцепления с породой	корка бурового раствора, вода, отделившаяся из цемента	переток вдоль стенки ствола при хорошем сцеплении с трубой
Плохой цемент у башмака	загрязнённый раствор, перекачка продавки	низкий результат испытания под башмаком

Последствия зависят от того, что соединяет дефект: канал между двумя водоносными пластами безвреден, канал от водоносного пласта к нефтяной перфорации обводняет скважину, канал газа к устью делает её опасной. Поэтому результаты оценки читают вместе с разрезом.

Ни один метод не измеряет герметичность кольца прямо: каждый видит своё, и их сочетают с записью самой работы — объёмами, давлениями, возвратом (контроль во время цементирования).

Опрессовка колонны: на «стоп» или позже, до разбуривания башмака: проверяет трубы, резьбы и оснастку, но не цемент за колонной.
Испытание под башмаком: после разбуривания башмака (испытание на поглощение). Если раствор уходит при давлении заметно ниже ожидаемого для этих пород, одна из возможных причин — канал в цементе у башмака: жидкость идёт по нему за колонну, а не в разрыв породы.
Термометрия: гидратация цемента выделяет тепло (клинкер и гидратация). Термометр, спущенный в колонну в первые часы — сутки после цементирования, показывает ступень температуры на верхе цемента; против каверн цемента больше, и там теплее. Облегчённая и сильно замедленная головная порция греется слабее и позже, поэтому время записи выбирают по рецептуре.
Радиоактивные метки: в раствор добавляют радиоактивный индикатор и сравнивают гамма-каротаж до и после цементирования: верх цемента там, где излучение падает до фона. Применяют нечасто: работа с радиоактивными веществами требует особых разрешений и мер безопасности.
Гамма-гамма-цементометрия: в практике стран СНГ: прибор с источником гамма-квантов и детекторами, обращёнными в разные стороны, измеряет плотность вещества за колонной по нескольким направлениям и толщину стенки трубы. Цемент тяжелее раствора, поэтому видно, заполнено ли затрубье и с какой стороны остался раствор; сцепления этот метод не показывает.
Акустическая и ультразвуковая цементометрия: главные методы: показывают сцепление цемента с трубой и породой и, у ультразвуковых приборов, его распределение по окружности. Им посвящены следующие разделы.

Что требуют правила в Казахстане

Правила обеспечения промышленной безопасности для опасных производственных объектов нефтяной и газовой отраслей промышленности (приказ Министра по инвестициям и развитию от 30 декабря 2014 года № 355) требуют: после спуска, цементирования и испытания колонны на прочность и герметичность оформлять акты с заключениями геофизических исследований состояния колонны и цементного кольца (п. 118); при негерметичности устья, эксплуатационной и промежуточных колонн, межпластовых перетоках, межколонном давлении и несоответствии интервалов цементирования принимать меры по устранению дефектов до испытания и освоения скважины (п. 493); контролировать межколонное давление весь жизненный цикл скважины (п. 469-1). Обработки призабойной зоны и интенсификация притока в скважине с негерметичными устьевым оборудованием или колоннами, заколонными перетоками или межколонным давлением не допускаются (п. 736). Текст правил — на октябрь 2026 года.

Акустическая цементометрия: затухание и индекс сцепления

Прибор акустической цементометрии (АКЦ, cement bond log, CBL) устроен как зонд акустического каротажа (как измеряют интервальное время): излучатель посылает импульс частотой около 20 кГц, приёмники стоят примерно в 0,9 м (3 фута) и 1,5 м (5 футов) от него. Волна идёт по раствору к колонне, бежит по стенке трубы и возвращается к приёмнику. По стенке трубы звук идёт быстро — около 187 мкс/м (57 мкс/фут) против 650 мкс/м в растворе, — поэтому первой приходит волна по колонне. Прибор центрируют: смещённый к стенке, он искажает и время, и амплитуду (раздел для углублённого изучения).

Свободная колонна, с раствором внутри и снаружи, звенит как колокол: энергия почти не уходит из трубы, и до приёмника доходит сильный сигнал. Если с трубой сцеплён цемент, колебания стенки передаются камню и уходят в него, и волна по колонне слабеет на каждом метре пути. Чем прочнее камень и чем большая часть периметра с ним сцеплена, тем сильнее затухание; толстую стенку цемент гасит слабее, чем тонкую.

Записывают три величины: время пробега до первого вступления на ближнем приёмнике — по нему следят за центровкой прибора и быстрыми породами; амплитуду первого положительного полупериода волны по колонне на том же приёмнике, в милливольтах; волновую картину дальнего приёмника — её показывают фазокорреляционной диаграммой (ФКД, variable density log, VDL): положительные полупериоды тёмные, отрицательные светлые, по горизонтали время, по вертикали глубина.

Затухание волны по колонне

\alpha = \frac{20}{\Delta s}\,\lg\frac{A_1}{A_2}, \qquad \Delta\alpha = \frac{20}{L_{\text{э}}}\,\lg\frac{A_{\text{св}}}{A}

мұндағы:

$\alpha$ затухание волны по колонне на участке между двумя приёмниками, дБ/м
$A_1,\ A_2$ амплитуды волны по колонне на ближнем и дальнем приёмниках, мВ
$\Delta s$ расстояние между приёмниками, м
$\Delta\alpha$ затухание, которое добавил цемент к потерям свободной трубы, — по одному приёмнику, дБ/м
$A_{\text{св}},\ A$ амплитуда ближнего приёмника в свободной колонне той же скважины и в исследуемом интервале, мВ
$L_{\text{э}}$ путь волны по колонне до ближнего приёмника: база 0,914 м минус сдвиг двух отрезков пути в растворе — около 0,9 м, м

Бірліктер: дБ/м; амплитуды — в одних единицах; 1 дБ/фут = 3,28 дБ/м

Мына жағдайда орындалады

амплитуда волны по колонне убывает по экспоненте: на каждом метре пути — в одно и то же число раз;
оба приёмника видят одну и ту же волну по колонне, а потери на отрезках пути в растворе у них одинаковы — поэтому в отношении $A_1/A_2$ они сокращаются;
во второй формуле эталон — свободная колонна той же скважины: тот же диаметр и та же стенка трубы, тот же раствор, тот же прибор.

Децибелы удобны тем, что затухания на последовательных участках складываются: $\Delta\alpha$ — то, что цемент добавил к собственным потерям трубы. Измерение по двум приёмникам не зависит от силы импульса излучателя (а схема с двумя излучателями — и от чувствительности приёмников); по одной амплитуде затухание находят относительно эталона — свободной колонны.

Индекс сцепления

\text{BI} = \frac{\Delta\alpha}{\Delta\alpha_{100}} = \frac{\lg(A_{\text{св}}/A)}{\lg(A_{\text{св}}/A_{100})}

мұндағы:

$\text{BI}$ индекс сцепления (bond index): 0 — свободная колонна, 1 — полное сцепление, —
$\Delta\alpha_{100}$ добавочное затухание в интервале полного сцепления того же цемента в той же колонне, дБ/м
$A_{100}$ амплитуда в этом интервале — наименьшая устойчивая амплитуда данного цемента, мВ

Бірліктер: безразмерный; амплитуды в мВ

Мына жағдайда орындалады

эталон $A_{100}$ берут в той же колонне и в том же цементе: облегчённый камень и при полном сцеплении гасит волну слабее, поэтому для головной порции нужен свой эталон;
индекс усредняет весь периметр: один и тот же BI дают канал на части окружности и равномерно слабый цемент;
время пробега постоянно, и вступления по породе не попадают в окно, где измеряют амплитуду (иначе показания ложные — следующий раздел).

В простой модели канала цемент на каждом сцеплённом участке гасит волну одинаково, затухание пропорционально сцеплённой доле периметра, и BI читают как эту долю. Изоляцию часто считают вероятной, если BI не ниже примерно 0,8 на непрерывном интервале в несколько метров; это правило опыта, а критерии заключений задают оператор и сервисная компания.

Есептеу мысалыИндекс сцепления в добывающей скважине

Бастапқы деректер (шартты)

Колонна и цемент: 168,3 × 8,94 мм; против продуктивной части — цемент класса G (хвостовая порция), выше — облегчённая головная порция
Свободная колонна (над верхом цемента): $A_{\text{св}}$ = 61 мВ
Лучший интервал хвостовой порции: $A_{100}$ = 1,6 мВ
Глинистая перемычка 2326–2342 м между интервалами перфорации: 2,4 мВ
Над верхним интервалом, 2296–2312 м: 9,5 мВ
В головной порции: 24 мВ; её лучший интервал — 8 мВ

Шешім

Эталон: $\lg(61/1{,}6) = 1{,}5812$ ; добавочное затухание полного сцепления $\Delta\alpha_{100} = (20/0{,}9)\cdot 1{,}5812 = 35{,}14$ дБ/м, то есть 10,71 дБ/фут.
Перемычка: $\lg(61/2{,}4) = 1{,}4051$ , $\text{BI} = 1{,}4051/1{,}5812 = 0{,}89$ ; амплитуда — 3,9 % от свободной колонны.
Над верхним интервалом: $\lg(61/9{,}5) = 0{,}8076$ , $\text{BI} = 0{,}8076/1{,}5812 = 0{,}51$ — хотя амплитуда всего 16 % от свободной колонны.
Головная порция по эталону хвостовой: $\lg(61/24)/1{,}5812 = 0{,}4051/1{,}5812 = 0{,}26$ . По своему эталону: $0{,}4051/\lg(61/8) = 0{,}4051/0{,}8822 = 0{,}46$ .

Жауап: Перемычка между интервалами перфорации сцеплена хорошо (BI 0,89). Над верхним интервалом сцепление частичное (BI 0,51), а не «84 % сцепления», как показало бы отношение амплитуд. Головная порция по своему эталону — BI 0,46, а не 0,26.

Бұл нені білдіреді. BI 0,89 на всех 16 м перемычки — довод за то, что интервалы перфорации разобщены за колонной; на этом и основан выбор ремонта нижнего интервала в разделе о задавке. Интервал с BI 0,51 сам по себе не говорит, что там: канал, микрозазор или слабый цемент; это различают по волновой картине, записи под давлением и ультразвуку. Если причина — канал, в простой модели цемент занимает около половины периметра. Ошибка эталона так же опасна, как ошибка формулы: по чужому эталону облегчённый цемент выглядит почти незацементированным. Данные примера условные.

Волновая картина и ложные показания

Волновая картина дальнего приёмника показывает то, чего не видно в одной амплитуде. Волна по колонне приходит всегда в одно и то же время — колонна одинакова по всей глубине, — и на ФКД это прямые вертикальные полосы. Волна по породе приходит позже: порода медленнее стали. Её время меняется с интервальным временем пород, и полосы становятся «волнистыми». Последней приходит прямая волна по раствору. Хорошо волна по породе доходит до приёмника, когда цемент сцеплён и с колонной, и с породой; через жидкость в затрубье или зазор она проходит слабо и теряется на фоне волны по колонне.

ЕсептеуСинтетическая диаграмма АКЦ, рассчитанная по модели урока: время пробега и амплитуда ближнего приёмника, индекс сцепления по амплитуде и ФКД дальнего приёмника. Участки: 1 — свободная колонна; 2 и 6 — сцепление с колонной и породой; 3 — сцепление только с колонной; 4 — частичное сцепление (канал); 5 — быстрая плотная порода за хорошим цементом. Данные условные.

На синтетической диаграмме видны все типичные случаи. На участке 1 колонна свободна: амплитуда 61 мВ, на ФКД яркие прямые полосы через всё окно. На участках 2 и 6 цемент сцеплён и с колонной, и с породой: амплитуда около 1,6 мВ, полосы колонны едва заметны, полосы породы яркие. Участок 3 по амплитуде почти не отличается от них, но на ФКД пусто: цемент держится за трубу, а от породы его отделяет корка или вода — переток вдоль стенки ствола возможен. На участке 4 видно и колонну, и породу — сцепление частичное. На участке 5 амплитуда ложно высокая: плотная быстрая порода приходит раньше волны по колонне и попадает в окно измерения, время пробега при этом укорачивается.

Признаки на диаграмме АКЦ

Состояние: Свободная колонна
Амплитуда, время пробега: наибольшая амплитуда; время постоянное
ФКД: яркие прямые полосы колонны через всё окно; у муфт — изломы

Состояние: Сцепление с колонной и породой
Амплитуда, время пробега: амплитуда наименьшая
ФКД: полосы колонны едва видны; полосы породы яркие, волнистые

Состояние: Сцепление только с колонной
Амплитуда, время пробега: амплитуда наименьшая
ФКД: почти пусто: нет ни колонны, ни породы

Состояние: Частичное сцепление: канал, слабый цемент
Амплитуда, время пробега: промежуточная амплитуда
ФКД: видны и колонна, и порода, обе ослаблены

Состояние: Микрозазор
Амплитуда, время пробега: амплитуда повышена; под давлением падает
ФКД: полосы колонны заметны, полосы породы видны хорошо

Состояние: Быстрая порода за хорошим цементом
Амплитуда, время пробега: амплитуда завышена, время укорочено
ФКД: полосы породы левее (раньше) полос колонны

Состояние: Прибор смещён к стенке
Амплитуда, время пробега: амплитуда занижена, время укорочено
ФКД: полосы колонны размыты

Состояние	Амплитуда, время пробега	ФКД
Свободная колонна	наибольшая амплитуда; время постоянное	яркие прямые полосы колонны через всё окно; у муфт — изломы
Сцепление с колонной и породой	амплитуда наименьшая	полосы колонны едва видны; полосы породы яркие, волнистые
Сцепление только с колонной	амплитуда наименьшая	почти пусто: нет ни колонны, ни породы
Частичное сцепление: канал, слабый цемент	промежуточная амплитуда	видны и колонна, и порода, обе ослаблены
Микрозазор	амплитуда повышена; под давлением падает	полосы колонны заметны, полосы породы видны хорошо
Быстрая порода за хорошим цементом	амплитуда завышена, время укорочено	полосы породы левее (раньше) полос колонны
Прибор смещён к стенке	амплитуда занижена, время укорочено	полосы колонны размыты

Порода медленнее раствора (рыхлые пески, глины на малой глубине) волны по породе не даёт вовсе — тогда пустая ФКД ещё не значит отсутствия сцепления с породой.

Как читают заключение по АКЦ

1
Качество записи
Амплитуда в свободной колонне соответствует диаметру и стенке трубы и калибровке прибора; время пробега в свободной колонне постоянно; повторная запись совпадает с основной.
2
Верх цемента
Глубина, где амплитуда уходит от уровня свободной колонны, а на ФКД появляется порода; её сравнивают с проектом и с термометрией.
3
Интервалы против пластов
Индекс сцепления по своему эталону для каждой порции, ФКД — есть ли сцепление с породой; особое внимание — перемычкам между пластами, которые надо разобщить, и интервалам будущей перфорации.
4
Ложные показания
Укороченное время пробега — смещённый прибор или быстрая порода; высокая амплитуда при волнах по породе — возможный микрозазор.
5
Сомнительные интервалы
Повторная запись под давлением, ультразвуковой прибор, испытание давлением; решение о ремонте — по тому, что соединяет дефект.

АКЦ записывают, когда цемент набрал прочность — обычно не раньше чем через сутки-двое, а для облегчённых и сильно замедленных растворов позже: жидкий или слабый камень гасит волну плохо и даёт высокую амплитуду, как свободная колонна. Высокая амплитуда при хорошо видных волнах по породе — признак микрозазора: тонкой щели между трубой и камнем, которая появляется, когда колонна после схватывания цемента сжимается (колонна после цементирования).

Есептеу мысалыМикрозазор: насколько колонна расширяется и сжимается

Бастапқы деректер (шартты)

Колонна: 168,3 × 8,94 мм; сталь: $E$ = 207 000 МПа, $\alpha$ = 12·10⁻⁶ 1/°C
После схватывания цемента: колонну испытали давлением 20 МПа; позже её охладили на 20 °C закачкой холодной жидкости

Шешім

Средний радиус стенки $r = (168{,}3 - 8{,}94)/2 = 79{,}68$ мм. Рост радиуса от давления: $r^2/(E\,t) = 79{,}68^2/(207\,000\cdot 8{,}94) = 0{,}003431$ мм, то есть 3,431 мкм на 1 МПа.
Испытание давлением 20 МПа раздвинуло колонну на $20\cdot 3{,}431 = 68{,}6$ мкм. Если камень не вернулся вслед за трубой, после сброса давления остаётся зазор такого порядка.
Охлаждение на 20 °C сжимает наружный радиус на $12\cdot10^{-6}\cdot 20\cdot 84{,}15 = 0{,}0202$ мм, то есть на 20,2 мкм.
Чтобы прижать трубу к камню через такой зазор, внутри нужно добавить $20{,}2/3{,}431 = 5{,}9$ МПа.
Если цемент держит трубу по длине и не даёт ей укорачиваться, охлаждение сжимает радиус в $1 + \nu = 1{,}3$ раза сильнее, а рост радиуса от давления умножается на $1 - \nu^2 = 0{,}91$ ( $\nu = 0{,}3$ — коэффициент Пуассона стали): $20{,}2\cdot 1{,}3/(3{,}431\cdot 0{,}91) = 8{,}4$ МПа.

Жауап: Микрозазор в десятки микрометров дают и испытание давлением после схватывания, и охлаждение на 20 °C. Зазор от охлаждения закрывает избыточное давление 5,9–8,4 МПа — в зависимости от того, насколько цемент держит трубу по длине.

Бұл нені білдіреді. Если при записи под давлением амплитуда заметно падает, высокая амплитуда была от микрозазора, а не от канала. Тонкий зазор, заполненный жидкостью, пропускает воду слабо, а газ — в десятки раз лучше: проводимость щели растёт как куб её раскрытия (кубический закон), а вязкость газа в десятки раз меньше. Поэтому колонну испытывают на «стоп», пока цемент жидкий (давления при цементировании), а не после схватывания. Модель — тонкостенная труба; как ответ меняет закрепление трубы цементом по длине, показывает последний шаг. Поэтому АКЦ под давлением записывают с запасом — давлением, заданным программой. Данные примера условные.

Ультразвуковые и другие приборы

Акустический прибор усредняет весь периметр. Ультразвуковой сканер (pulse-echo) смотрит в каждую сторону отдельно: вращающийся датчик посылает в стенку короткий импульс частотой в сотни килогерц перпендикулярно её поверхности. Импульс бегает по толщине стенки туда и обратно, и стенка «звенит» на частоте, при которой её толщина равна половине длины волны. На каждом обходе часть энергии уходит наружу — тем больше, чем ближе акустический импеданс вещества за колонной к импедансу стали. Поэтому за цементом звон гаснет быстрее, чем за жидкостью, а за газом дольше всего (расчёт — в разделе для углублённого изучения).

По скорости затухания прибор находит импеданс вещества за трубой в каждой точке окружности и строит развёртку: твёрдое (цемент), жидкость, газ. На ней видно, с какой стороны канал и какой он ширины. Время первого отражения даёт внутренний радиус трубы, частота звона — толщину стенки: тот же замер показывает износ и коррозию колонны. С импедансами, принятыми в примере урока, за колонной: газ — 0,07, вода — 1,5, облегчённый цемент — 3,48, цемент класса G — 6,84 (в $10^6$ кг/(м²·с), в англоязычных заключениях — MRayl).

Ограничения тоже есть. Импеданс облегчённого и особенно пенного цемента бывает близок к импедансу утяжелённого бурового раствора, и ультразвук их почти не различает. Тяжёлые и газированные растворы в колонне сильно ослабляют сигнал. Тонкий микрозазор, заполненный жидкостью, ультразвук замечает меньше, чем акустика, а заполненный газом делает цемент похожим на газ. Поэтому появились приборы на изгибных волнах: наклонный излучатель возбуждает в стенке изгибную волну, которая отдаёт энергию в затрубье, и её затухание лучше отличает твёрдое от жидкого; отражение от стенки ствола заодно показывает, где стоит колонна. Акустические приборы с секторными датчиками измеряют затухание отдельно по нескольким направлениям. На практике ультразвук записывают вместе с АКЦ и ФКД и читают вместе.

Цементирование под давлением: задачи и механизм

Цементирование под давлением — это задавка раствора туда, где цемента не хватает или где нужно закрыть путь флюиду. Его применяют, чтобы:

исправить первичное цементирование: заполнить канал или незацементированный интервал, загерметизировать перекрытие хвостовика или башмак;
закрыть интервал перфорации, давший воду или газ, или пласт, который больше не нужен;
разобщить пласт до его перфорации, если за колонной нет надёжной перемычки;
загерметизировать колонну в месте течи или коррозионного отверстия;
при бурении — закрыть зону поглощения;
при ликвидации — перекрыть перфорированный пласт вместе с цементным мостом в колонне.

В поры пласта цемент не входит. Средний размер зёрен портландцемента — около 10–20 мкм, крупные зёрна — до 100 мкм. Поровые каналы песчаника гораздо уже: по модели пучка капилляров их радиус $\sqrt{8k/\phi}$ при проницаемости 100 мД и пористости 0,2 — около 2 мкм. Зёрна застревают у входа в поры, раствор под перепадом давления отдаёт пласту воду — фильтрат, — а твёрдое вещество остаётся в перфорационном канале и на стенке плотной коркой обезвоженного цемента. Корка растёт, пока не перекроет отверстие; тогда давление перестаёт падать — отверстие закрыто. Целиком раствор принимают только трещины, каверны и каналы шириной от долей миллиметра; для тонких каналов и микрозазоров есть тонкодисперсные цементы с зёрнами в несколько микрометров.

Отсюда два способа. Без разрыва пласта (низкое давление) давление на пласт держат ниже давления гидроразрыва (Градиент гидроразрыва и испытание на поглощение), и раствор закрывает отверстия коркой. Корка нарастает только там, где раствор отдаёт фильтрат пласту, поэтому перфорационные каналы перед задавкой должны быть открыты: песок, отложения и остатки раствора из них вымывают, при необходимости кислотой, а затем проверяют приёмистость — принимает ли пласт жидкость без разрыва при малой подаче. С разрывом (высокое давление) цемент закачивают в трещину, которую сначала раскрывают водой или рассолом — жидкостью без твёрдой фазы: буровой раствор закупорил бы отверстия собственной коркой. Плата: трещина раскрывается поперёк наименьшего напряжения (ориентация трещины) и на глубине обычно вертикальна — она может соединить пласты, которые нужно разобщить; раствора уходит много; отверстия, забитые раствором, трещина обходит. Поэтому, если пласт принимает жидкость без разрыва, выбирают низкое давление.

Раствор для задавки подбирают под пласт (испытания раствора). Особенно важна водоотдача: слишком большая, и раствор обезвоживается у первых отверстий, перекрывая их мостом раньше, чем дойдёт до остальных; слишком малая, и корка растёт медленно, раствор долго остаётся жидким и уходит дальше. Время загустевания покрывает закачку, выдержки и вымывание излишка с запасом. Объём обычно мал — сотни литров или несколько кубометров: нужен раствор у отверстий, а не в пласте.

Закачивают либо непрерывно (running squeeze) — с малой подачей, пока давление не поднимется до конечного, — либо с выдержками (hesitation squeeze): небольшими порциями с паузами, в которых корка успевает нарасти, а давление показывает, принимает ли пласт ещё раствор. Давление растёт ступенями; задавку заканчивают, когда оно держится без падения столько, сколько требует программа. Против каждого отверстия внутри колонны остаётся бугорок обезвоженного цемента, излишек раствора вымывают.

СызбаТри способа задавки: через устье без пакера — давление действует на всю колонну и все отверстия; с извлекаемым пакером над интервалом — колонна выше пакера разгружена; через цементировочный ретейнер с мостовой пробкой ниже — раствор попадает только в изолированный интервал. Схема не в масштабе.

Через устье, без пакера (Bradenhead squeeze): раствор доводят трубами до интервала, трубы приподнимают над цементом, закрывают превентор и задавливают. Просто, но давление ложится на всю колонну, устье и все открытые отверстия: выбрать один интервал из нескольких нельзя, предел давления — прочность самой слабой части колонны.
С извлекаемым пакером: пакер на трубах перекрывает затрубье над интервалом, и колонна выше него не испытывает давления задавки; раствор доводят до пакера через открытый обводной канал, а задавливают при закрытом. За один спуск пакер переставляют и закрывают по очереди несколько интервалов или мест негерметичности. Всё, что стоит в колонне под пакером, — в колонне 168,3 мм около 18 л на каждый метр — уйдёт в пласт раньше цемента и смешается с ним на границе, а цемент, поднявшийся до пакера, его прихватит. Отрезок труб под пакером (tail pipe) выводит раствор к самым отверстиям, а пакер оставляет выше.
Через цементировочный ретейнер: разбуриваемый пакер с обратным клапаном. Его ставят на кабеле — с привязкой по глубине к муфтам колонны — или на трубах, затем вводят в него конец труб и задавливают. Стоит вывести трубы, как клапан закрывается: цемент твердеет под ретейнером под давлением задавки, а трубы выше можно сразу промыть. Ретейнер не извлекают: если интервал понадобится, его разбуривают вместе с цементом.
Мостовая пробка (bridge plug): механическая пробка без прохода для жидкости, которую ставят ниже интервала задавки: раствор не уходит в зумпф и не достаёт нижних пластов, а пробка служит ему опорой. Потом её разбуривают или, если конструкция позволяет, извлекают.
Через гибкие трубы (coiled tubing): непрерывную трубу с барабана спускают через лифтовые трубы, не поднимая их, и точно ставят малые объёмы раствора.

Если вода идёт по каналу за колонной из соседнего пласта, задавка в собственные отверстия не поможет: канал вскрывают специальными отверстиями выше и ниже и задавливают раствор в него или прокачивают цемент через сам канал — вниз по трубам, через нижние отверстия, вверх за колонной и обратно в колонну через верхние. Поэтому до ремонта выясняют путь воды — по АКЦ, термометрии, шумометрии и истории работы скважины.

Расчёт задавки и проверка результата

Главное ограничение задавки без разрыва — давление на пласт. Его считают в покое: в паузах трение исчезает, и на забой действуют давление на устье и столбы жидкостей в трубах. На устье допустимо столько, сколько не хватает столбу до предела на забое.

Предел давления на устье при задавке без разрыва

p_{\text{у}}^{\max} = p_f - \Delta p_{\text{зап}} - 0{,}00981\sum_i \rho_i h_i

мұндағы:

$p_{\text{у}}^{\max}$ наибольшее допустимое давление в трубах на устье в покое, МПа
$p_f$ давление гидроразрыва на глубине отверстий, МПа
$\Delta p_{\text{зап}}$ запас, который программа оставляет до давления гидроразрыва, МПа
$\rho_i,\ h_i$ плотности жидкостей в трубах и под пакером до глубины отверстий и их высоты по вертикали, г/см³, м

Бірліктер: МПа; 0,00981 МПа — давление столба 1 м жидкости плотностью 1 г/см³

Мына жағдайда орындалады

расчёт в покое: при закачке по трубам трение уменьшает давление на забое при том же давлении на устье, поэтому во время закачки предел выполняется с запасом, а в паузах — точно;
давление гидроразрыва берут по испытаниям этого или соседнего пласта, если они есть, а не по прогнозу;
высоты — по вертикали: в наклонной скважине столбы считают по вертикальной глубине.

Пока в трубах тяжёлый тампонажный раствор, предел на устье ниже, чем на рассоле: давление, безопасное при испытании приёмистости, может разорвать пласт, когда трубы заполнит цемент. Когда раствор уходит под пакер или ретейнер, предел снова растёт.

Есептеу мысалыЗадавка обводнившегося интервала через ретейнер

Бастапқы деректер (шартты)

Скважина: колонна 168,3 × 8,94 мм; верхний интервал перфорации 2318–2326 м (нефть), нижний 2342–2350 м (обводнился); между ними глины, по АКЦ BI 0,89
Задача и оборудование: закрыть нижний интервал задавкой без разрыва, сохранив верхний; мостовая пробка на 2355 м, ретейнер на 2334 м; насосно-компрессорные трубы (НКТ) 73 × 5,51 мм (внутренний диаметр 61,98 мм)
Жидкости: в скважине рассол 1,12 г/см³; цемент класса G 1,90 г/см³ с понизителем водоотдачи — 0,8 м³
Пласт на 2346 м: давление гидроразрыва 39,5 МПа (по испытанию соседней скважины), пластовое 22,9 МПа; программа держит забойное давление на 2,0 МПа ниже давления гидроразрыва
Приёмистость: рассол 0,15 м³/мин при 6,0 МПа на устье

Шешім

Предел на забое: $39{,}5 - 2{,}0 = 37{,}5$ МПа. При испытании приёмистости на забое не больше $6{,}0 + 0{,}00981\cdot 1{,}12\cdot 2346 = 6{,}0 + 25{,}78 = 31{,}78$ МПа (трение в НКТ снижает его на десятые доли МПа) — ниже давления гидроразрыва: пласт принимает рассол без разрыва, задавка под низким давлением возможна.
Пока в НКТ рассол, предел на устье $37{,}5 - 25{,}78 = 11{,}72$ МПа.
Весь раствор в НКТ занимает $0{,}8/0{,}003017 = 265{,}16$ м. Столб до 2346 м: $1{,}12\cdot(2334 - 265{,}16) + 1{,}90\cdot 265{,}16 + 1{,}12\cdot 12 = 2834{,}34$ ; предел на устье $37{,}5 - 0{,}00981\cdot 2834{,}34 = 9{,}70$ МПа — на 2,02 МПа ниже, и так до выхода раствора из ретейнера.
Раствор из ретейнера тяжелее рассола; примем, что он опускается к мостовой пробке и заполняет колонну снизу. Колонна под ретейнером вмещает $21\cdot 0{,}017771 = 0{,}373$ м³. Когда она заполнена, в НКТ остаётся $0{,}8 - 0{,}373 = 0{,}427$ м³ (141,53 м), а против отверстий стоит цемент: предел на устье $37{,}5 - 0{,}00981\,[1{,}12\cdot(2334 - 141{,}53) + 1{,}90\cdot(141{,}53 + 12)] = 10{,}55$ МПа.
Перепад на ретейнере при предельных 37,5 МПа на забое: под ним на 2334 м $37{,}5 - 0{,}00981\cdot 1{,}90\cdot 12 = 37{,}5 - 0{,}22 = 37{,}28$ МПа, над ним — рассол $0{,}00981\cdot 1{,}12\cdot 2334 = 25{,}64$ МПа; разность 11,64 МПа.
Верхний интервал на 2322 м остаётся под давлением рассола $0{,}00981\cdot 1{,}12\cdot 2322 = 25{,}51$ МПа. При задавке через устье без ретейнера на него пришлось бы до $11{,}72 + 25{,}51 = 37{,}23$ МПа.

Жауап: Давление на устье держат не выше 11,72 МПа, пока в НКТ рассол, и не выше 9,70 МПа, пока в них весь раствор; ретейнер принимает перепад около 11,64 МПа и не пускает давление задавки к верхнему интервалу.

Бұл нені білдіреді. Давление 11,72 МПа, допустимое при испытании приёмистости, с раствором в НКТ подняло бы давление на забое на 2,02 МПа выше предела — практически до давления гидроразрыва. Раствора взято больше, чем вмещает колонна под ретейнером (0,373 м³): остаток идёт в перфорационные каналы и в запас, а то, что не понадобилось, вымывают обратной промывкой, сняв трубы с ретейнера. Ретейнер нужен и потому, что верхний интервал работает: при задавке через устье он оказался бы под тем же давлением, что и нижний, и принял бы раствор. Выбор ретейнера опирается на хорошую перемычку по АКЦ: если бы вода шла за колонной из нижнего пласта к верхнему, задавка отверстий её не остановила бы. Данные примера условные.

ЕсептеуРасчётный предел давления на устье в покое по ходу задавки из примера: падает, пока раствор входит в НКТ, держится, пока его продавливают к ретейнеру, и растёт, когда раствор уходит под ретейнер. Горизонтальная линия — давление при испытании приёмистости.

Когда конечное давление держится, трубы вынимают из ретейнера — клапан закрывается — или стравливают давление и снимают пакер, обратной промывкой вымывают излишек раствора из труб и ждут затвердевания. Если интервал нужен снова, цемент в колонне разбуривают. Затем задавку проверяют давлением в обе стороны: опрессовкой — давлением изнутри, ниже давления гидроразрыва, — и испытанием на приток (снижением уровня, inflow test): давление в колонне снижают ниже пластового — свабированием, заменой жидкости на более лёгкую, испытателем пластов на трубах — и следят, не растёт ли уровень или давление.

Почему одной опрессовки мало

Обезвоженный цемент в перфорационном канале работает как пробка, вдавленная в отверстие изнутри: давление из колонны прижимает её плотнее, а давление пласта снаружи выталкивает. Так же ведёт себя отверстие, забитое глинистым раствором или песком: изнутри оно держит, а когда при освоении давление в скважине станет ниже пластового, пробку вымывает. Испытание на приток нагружает отверстия так, как их будет нагружать пласт, поэтому оно надёжнее. Неудачную задавку повторяют, но сначала выясняют, куда ушёл раствор и откуда идёт флюид.

Ремонтное цементирование — работа под давлением

Урок объясняет расчёт и смысл операций и не заменяет плана работ и утверждённых процедур. Перед задавкой скважину глушат, линии опрессовывают, давление ограничивают допустимым для колонны, устьевого оборудования, пакера и пласта; во время закачки люди находятся вне зоны линий высокого давления.
Перелив, поглощение или рост давления в затрубье во время работ — события контроля скважины (Контроль скважины: первичный барьер и признаки проявления): на них действуют по процедурам, а работы ведёт персонал с соответствующей подготовкой.

Цементные мосты

Цементный мост перекрывает ствол — обсаженный или открытый — на заданной длине. Его ставят, чтобы ликвидировать или законсервировать скважину или отдельный пласт, закрыть зону поглощения, зарезать боковой ствол (зарезка из обсаженной скважины), разобщить интервалы при испытании.

Мост — малый объём раствора в большом объёме чужой жидкости, и в этом его трудность. Несколько сотен литров смешения на границах с буфером и раствором — заметная доля моста, поэтому его делают с запасом по длине, отделяют от бурового раствора буферными жидкостями, а раствор в скважине перед установкой готовят. Тампонажный раствор тяжелее бурового, а тяжёлый столб на лёгкой жидкости неустойчив: цемент стремится опуститься, раствор под ним — всплыть языками, особенно в наклонном стволе. Поэтому мост ставят на опору — на забой, мостовую пробку, ранее поставленный мост или вязкую пачку, загущённую так, чтобы она удержала цемент.

Уравновешенный (балансированный) мост: основной способ: буфер, цемент и снова буфер закачивают по трубам открытым концом и продавливают так, чтобы уровни в трубах и в затрубье сравнялись; затем трубы медленно поднимают — цемент остаётся в стволе.
Желонка (dump bailer): ёмкость, которую спускают на кабеле и опорожняют прямо на мостовую пробку. Так в колонне ставят короткий мост — «шапку» цемента на пробке: глубину задаёт кабель, а раствор не проходит через столб чужой жидкости. За спуск желонка несёт немного раствора, и он должен оставаться жидким, пока её спускают.
С разделительными пробками: цемент закачивают по трубам между двумя пробками и улавливают их в конце труб: меньше смешения на пути вниз.
Через гибкие трубы: мост ставят в работающей скважине через лифтовые трубы, без их подъёма.

Уравновешенный мост: высоты и объёмы

h_{\text{ц}} = \frac{V_{\text{ц}}}{A_{\text{з}} + A_{\text{т}}}, \qquad V_{\text{б2}} = V_{\text{б1}}\,\frac{A_{\text{т}}}{A_{\text{з}}}, \qquad V_{\text{пр}} = A_{\text{т}}\,(H - h_{\text{ц}} - h_{\text{б}}), \qquad L_{\text{м}} = \frac{V_{\text{ц}}}{A_{\text{с}}}

мұндағы:

$V_{\text{ц}}$ объём тампонажного раствора на мост, м³
$h_{\text{ц}}$ высота цемента, пока трубы в стволе, — одинаковая в трубах и в затрубье, м
$A_{\text{з}},\ A_{\text{т}},\ A_{\text{с}}$ площади сечения затрубья (ствол минус наружный диаметр труб), канала труб и ствола без труб, м²
$V_{\text{б1}},\ V_{\text{б2}}$ объём буфера впереди цемента (уходит в затрубье) и позади (остаётся в трубах), м³
$h_{\text{б}}$ высота буфера: $V_{\text{б1}}/A_{\text{з}}$ — одинаковая в затрубье и в трубах, м
$V_{\text{пр}},\ H$ объём продавки и глубина конца труб (низа моста), м³, м
$L_{\text{м}}$ длина моста после подъёма труб, м

Бірліктер: СИ: м, м², м³

Мына жағдайда орындалады

жидкости не смешиваются; в трубах и в затрубье одинаковые жидкости стоят на одинаковой высоте — тогда давления у конца труб равны и перетока нет;
сечение ствола постоянное (по кавернограмме); замки труб не учтены — они немного уменьшают затрубье, и с трубами цемент стоит чуть выше расчёта; отклонение ствола не учтено;
трубы опорожняются при подъёме, и весь цемент остаётся в стволе.

Пока трубы в стволе, они занимают часть сечения, и цемент стоит выше, чем будет мост: $h_{\text{ц}} > L_{\text{м}}$ . Буфер позади рассчитывают так, чтобы он занял в трубах ту же высоту, что буфер впереди — в затрубье.

Есептеу мысалыУравновешенный мост в открытом стволе

Бастапқы деректер (шартты)

Мост: от забоя 2735 м до 2668 м — против водоносного пласта C (пример ликвидации ниже)
Ствол: долото 215,9 мм, по кавернограмме 228 мм; буровой раствор 1,18 г/см³
Трубы: бурильные 127 × 9,19 мм (внутренний диаметр 108,62 мм), открытый конец у забоя
Жидкости: впереди вода 1,6 м³; цемент класса G 1,90 г/см³, выход 0,757 м³/т; продавка — буровым раствором с недодачей 0,2 м³

Шешім

Площади: ствол $\frac{\pi}{4}\cdot 0{,}228^2 = 0{,}040828$ м², канал труб $\frac{\pi}{4}\cdot 0{,}10862^2 = 0{,}009266$ м², затрубье $\frac{\pi}{4}(0{,}228^2 - 0{,}127^2) = 0{,}028160$ м².
Раствор на 67 м: $67\cdot 0{,}040828 = 2{,}735$ м³ — $2{,}735/0{,}757 = 3{,}61$ т цемента.
Пока трубы в стволе: $h_{\text{ц}} = 2{,}735/(0{,}028160 + 0{,}009266) = 73{,}08$ м, верх цемента на $2735 - 73{,}08 = 2661{,}9$ м.
Вода впереди займёт в затрубье $1{,}6/0{,}028160 = 56{,}82$ м; позади цемента в трубы — столько же метров: $56{,}82\cdot 0{,}009266 = 0{,}526$ м³.
Продавка — трубы от устья до верха воды в них: $0{,}009266\cdot(2735 - 73{,}08 - 56{,}82) = 24{,}14$ м³; с недодачей закачивают 23,94 м³: цемент и вода в трубах останутся на $0{,}2/0{,}009266 = 21{,}6$ м выше уровня равновесия, а в затрубье — на $0{,}2/0{,}028160 = 7{,}1$ м ниже.
После подъёма труб цемент займёт весь ствол: $2{,}735/0{,}040828 = 67{,}0$ м — от 2668 до 2735 м.

Жауап: Нужно 2,735 м³ раствора (3,61 т цемента), позади цемента — 0,526 м³ воды, продавка — 23,94 м³ бурового раствора; в равновесии с трубами в стволе верх цемента на 2661,9 м, после их подъёма — на 2668 м.

Бұл нені білдіреді. Пока трубы в стволе, цемент стоит на 6,08 м выше будущего моста: трубы вытесняют часть сечения. Перекачка продавки сначала выдавила бы цемент из труб в затрубье и нарушила равновесие, а перекачка больше 0,677 м³ — всего цемента в трубах — вытолкнула бы из-под конца труб, под цемент, воду, а за ней и буровой раствор, и они всплыли бы сквозь мост. Недодача оставляет излишек в трубах, и при подъёме он стекает на мост. Вода впереди снижает давление ниже своего верха на 0,10 МПа, а цемент вместо раствора добавляет у низа моста 0,52 МПа — репрессия на пласты сохраняется. Мост стоит на забое — устойчивая опора. Если ствол уже кавернограммы, цемент поднимется выше расчёта и равновесие сдвинется, поэтому длину моста берут с запасом, а его верх потом проверяют. Данные примера условные.

ЕсептеуУравновешенный мост из примера: слева трубы ещё в стволе — цемент и вода стоят на одинаковой высоте в трубах и в затрубье; справа трубы подняты — цемент заполнил всё сечение, мост короче. Высоты рассчитаны по данным примера, ширина не в масштабе.

Трубы поднимают медленно, чтобы не перемешать цемент, до глубины заметно выше верха моста и промывают их прямой или обратной промывкой — излишек цемента не должен остаться в трубах и затвердеть. После ожидания затвердевания верх моста находят разгрузкой бурильных труб или НКТ: если мост ниже расчётного или мягкий, его ставят заново. Мост в колонне ещё и опрессовывают.

Мост для зарезки бокового ствола должен быть твёрже окружающей породы, иначе долото уйдёт по старому стволу: берут раствор с меньшим водоцементным отношением и пластификатором, плотнее и прочнее обычного (плотность и выход), делают мост длиннее и перед зарезкой срезают его мягкий верх. В обсаженном стволе зарезку чаще ведут с клина-отклонителя. По правилам промышленной безопасности Казахстана мост с отклонителем для зарезки в обсадной колонне проверяют разгрузкой бурильного инструмента, не превышающей допустимую нагрузку на цементный камень, и опрессовывают вместе с колонной и установленным противовыбросовым оборудованием на максимальное давление при возникновении и ликвидации газонефтеводопроявления (приказ № 355, п. 125).

Ликвидация и консервация скважин

Ликвидация скважины (plug and abandonment) — окончательное прекращение её работы: изоляция должна действовать бессрочно, без надзора и ремонта. Консервация — временная остановка: скважину заполняют жидкостью и сохраняют устье, чтобы потом вернуть её в работу. Требования к ликвидации строже: мост, который сто лет никто не проверит, должен быть поставлен там, где его удержит сама порода.

В международной практике (например, в норвежском стандарте целостности скважин NORSOK D-010) окончательный барьер описывают так: он перекрывает всё сечение скважины — и ствол, и затрубье за колонной, «от породы до породы»; стоит против непроницаемой породы, которая выдержит давление, способное накопиться под ним; для каждого пласта, из которого возможен переток, ставят основной и резервный барьеры, а у поверхности — ещё один. Мост внутри колонны бесполезен, если за колонной на той же глубине нет цемента, поэтому цемент за колонной подтверждают каротажем; если его нет, участок колонны вырезают или перфорируют, промывают и цементируют затрубье. Тампонажный материал должен выдерживать пластовые воды, сероводород и углекислый газ.

В Казахстане порядок задают Правила консервации и ликвидации при проведении разведки и добычи углеводородов (приказ Министра энергетики от 22 мая 2018 года № 200), технические требования к скважинам — в их приложении 8. Обычные скважины ликвидируют и консервируют по плану, который составляют для каждой скважины и утверждает недропользователь; план содержит, в частности, расчёты цементирования и требования к тампонажным материалам. Сложные скважины — с сероводородом в пластовом флюиде 3,5 % и более, с коэффициентом аномальности 1,5 и более, на суше глубже 5000 м — и скважины на море и внутренних водоёмах консервируют и ликвидируют по проекту лицензированной проектной организации, прошедшему экспертизы. Перед работами скважинное оборудование извлекают, ствол очищают до искусственного забоя.

Обычная скважина с эксплуатационной колонной: мосты перекрывают интервалы перфорации целиком и ещё по 20 м ниже и выше; так же — интервалы негерметичности, муфт ступенчатого цементирования и стыков секций колонн. В башмаке последней обсадной колонны — мост от 20 м ниже до 50 м выше башмака (п. 28).
Обычная скважина без эксплуатационной колонны: мост против каждого нефте-, газо- или водонасыщенного пласта — толщина пласта плюс 20 м выше кровли и 20 м ниже подошвы; над кровлей верхнего пласта — мост высотой не менее 50 м (п. 29). Если насыщенных пластов нет — мост не менее 50 м в башмаке последней колонны (п. 30).
Сложная или морская скважина: продуктивный пласт перекрывают мостом по всей толщине и на 100 м выше кровли; без эксплуатационной колонны — ещё мост не менее 100 м в башмаке последней промежуточной колонны; стыковочные устройства в последней спущенной колонне — мостом от 50 м ниже до 50 м выше (п. 31).
Тампонажный материал: для мостов — коррозионностойкий, отвечающий требованиям рабочего проекта на бурение к цементированию колонн в интервалах пластов с сероводородом (п. 32).
Проверка мостов: наличие мостов проверяют разгрузкой бурильных труб или НКТ с усилием, не превышающим допустимую удельную нагрузку на цементный камень; мост в башмаке последней технической колонны, кроме того, опрессовывают (п. 33).
Устье: на устье ликвидированной скважины — армированная бетонная тумба 1 × 1 × 1 м с табличкой: номер и координаты скважины, месторождение, недропользователь, дата ликвидации (п. 34). Устье сложной скважины на суше оборудуют колонной головкой и задвижкой высокого давления в коррозионностойком исполнении с отводами для контроля давления в трубном и межколонном пространствах и металлической табличкой (п. 35). На море колонны обрезают ниже дна, устье заполняют цементом до уровня дна и укрывают бетонными плитами (п. 36–37).

При консервации ствол заполняют жидкостью, которая не разъедает колонну, сохраняет коллектор и создаёт противодавление на пласт, верхнюю часть — незамерзающей жидкостью; нужен ли цементный мост над перфорацией, решает план, а в сложной и морской скважине он обязателен — высотой не менее 100 м (п. 16–17). Для морской скважины пункт 20 описывает мост иначе — «высотой 50 метров на 20 метров ниже интервала перфорации и на 50 метров выше», — и с пунктом 17 не сходится (консервация морской скважины). Ликвидацию ведёт подрядчик с лицензией на этот вид работ; акт приёмки подписывает комиссия, созданная приказом недропользователя, — для сложных и морских скважин с участием органа промышленной безопасности, — а все материалы хранятся в деле скважины. Номера пунктов — по приложению 8 к правилам, текст на октябрь 2026 года.

Есептеу мысалыМосты для ликвидации разведочной скважины

Бастапқы деректер (шартты)

Скважина: разведочная, на суше, 2735 м; сероводорода нет, пластовые давления близки к гидростатическому: обычная скважина, ликвидируется по плану
Конструкция: техническая колонна 244,5 × 11,05 мм (внутренний диаметр 222,4 мм) до 1660 м, ниже открытый ствол 215,9 мм; эксплуатационную колонну не спускали
Насыщенные пласты: A 1702–1716 м (вода), B 2194–2207 м (нефть с водой, непромышленный приток), C 2688–2709 м (вода)
Ствол по кавернограмме: 236 мм против A, 232 мм против B, 228 мм против C
Цемент: класса G, 1,90 г/см³, выход 0,757 м³/т

Шешім

Правило для скважины без эксплуатационной колонны: мост перекрывает пласт и ещё 20 м выше кровли и 20 м ниже подошвы, а над кровлей верхнего пласта — не меньше 50 м.
Пласт C: от $2688 - 20 = 2668$ до $2709 + 20 = 2729$ м. До забоя остаётся 6 м, поэтому мост ставят от забоя: 2668–2735 м, 67 м, $67\cdot 0{,}040828 = 2{,}735$ м³ — тот, что рассчитан в примере выше.
Пласт B: от $2194 - 20 = 2174$ до $2207 + 20 = 2227$ м, 53 м, $53\cdot 0{,}042273 = 2{,}240$ м³. Под ним до моста C — 441 м раствора, поэтому мосту нужна опора: вязкая пачка или мостовая пробка.
Пласт A — верхний: от $1702 - 50 = 1652$ до $1716 + 20 = 1736$ м, 84 м. Мост заходит в колонну на 8 м и перекрывает её башмак: $8\cdot 0{,}038847 + 76\cdot 0{,}043744 = 3{,}635$ м³. Под ним до моста B — 438 м раствора, так что опора нужна и ему.
Всего $2{,}735 + 2{,}240 + 3{,}635 = 8{,}610$ м³ раствора — $8{,}610/0{,}757 = 11{,}37$ т цемента.
Проверка: верх каждого моста находят разгрузкой бурильных труб; мост A стоит в башмаке последней технической колонны, поэтому его ещё и опрессовывают.

Жауап: Три моста — 2668–2735, 2174–2227 и 1652–1736 м; 8,610 м³ раствора, 11,37 т цемента; мост A проверяют разгрузкой и опрессовкой.

Бұл нені білдіреді. Правила задают минимум; план может добавить мосты и длину. Мосты B и C стоят в открытом стволе и перекрывают его «от породы до породы»; мост A наверху опирается и на цемент за технической колонной у башмака, поэтому важны и его опрессовка, и данные цементометрии этой колонны. Мосты ставят снизу вверх и каждый проверяют до установки следующего. Цемент везут с запасом на потери при затворении и на смешение на границах. Колонну выше моста A заполняет буровой раствор; на устье — бетонная тумба с табличкой. Данные примера условные.

ЕсептеуМосты ликвидации разведочной скважины из примера: техническая колонна до 1660 м, открытый ствол до 2735 м, насыщенные пласты A, B, C и мосты с запасами по правилам — 20 м под подошвой и над кровлей, 50 м над кровлей верхнего пласта. Глубины по данным примера, ширина не в масштабе.

Терминдер мен белгілер

Акустическая цементометрия (АКЦ, CBL): запись волны, прошедшей по обсадной колонне: амплитуда и время пробега на ближнем приёмнике, волновая картина на дальнем.
Фазокорреляционная диаграмма (ФКД, VDL): изображение волновых картин по глубине: положительные полупериоды тёмные; прямые полосы — колонна, волнистые — порода.
Индекс сцепления (BI): отношение добавочного затухания в интервале к затуханию в интервале полного сцепления того же цемента.
Микрозазор: тонкая щель между колонной и цементным камнем после сжатия колонны; завышает амплитуду АКЦ, закрывается давлением.
Ультразвуковой сканер: прибор, измеряющий импеданс вещества за колонной по окружности по затуханию звона стенки трубы.
Цементирование под давлением: задавка раствора в отверстия, каналы или места негерметичности; без разрыва пласта раствор обезвоживается и оставляет в отверстиях корку.
Цементировочный ретейнер: разбуриваемый пакер с клапаном: через него задавливают раствор, а после извлечения труб клапан удерживает цемент.
Мостовая пробка: пробка, перекрывающая колонну и держащая давление сверху и снизу; опора для цемента и разобщение интервалов.
Цементный мост: пробка из цементного камня, перекрывающая ствол на заданной длине; уравновешенный мост ставят с одинаковыми уровнями в трубах и затрубье.
Испытание на приток: проверка герметичности снижением давления в скважине ниже пластового: нагружает отверстия и мосты так, как их нагрузит пласт.
Ликвидация и консервация: окончательное и временное прекращение работы скважины; при ликвидации изоляция должна действовать бессрочно.

Жиі қателіктер

Қате

«Амплитуда — 16 % от свободной колонны, значит, сцеплено 84 % периметра».

Шын мәнінде

Цемент гасит волну по экспоненте, поэтому долю сцепления считают по затуханию — через логарифм амплитуды. В примере урока такая амплитуда соответствует индексу сцепления около 0,5.

Қате

«Амплитуда минимальна — значит, пласты разобщены».

Шын мәнінде

Низкую амплитуду даёт и смещённый к стенке прибор (время пробега при этом укорочено), и цемент, сцеплённый только с трубой (на ФКД нет волн по породе). Изоляцию подтверждают сочетанием амплитуды, ФКД и испытаний.

Қате

«Высокая амплитуда — цемента нет, нужен ремонт».

Шын мәнінде

Сначала исключают микрозазор (запись под давлением), быструю породу (укороченное время, вступления по породе раньше колонны) и облегчённый цемент (свой эталон полного сцепления). Ремонт по ложному показанию стоит денег и может повредить хороший цемент.

Қате

«Чем выше давление задавки, тем лучше цемент войдёт в пласт».

Шын мәнінде

Без разрыва цемент в поры не входит вовсе — он обезвоживается и закрывает отверстия коркой. Выше давления гидроразрыва пласт рвётся, трещина уходит поперёк наименьшего напряжения, часто вертикально, и раствор теряется в ней или соединяет пласты.

Қате

«Мост закачан по расчёту — значит, он на месте».

Шын мәнінде

Мост мог опуститься в более лёгкий раствор, смешаться с буфером или с раствором на границах. Его верх находят разгрузкой труб после затвердевания, а мост в колонне ещё и опрессовывают.

Толық: тереңдетілген

Время пробега: смещённый прибор и быстрые породы

Волна по колонне — та же головная волна, что в открытом стволе (время пробега головной волны), только «породой» служит стенка трубы. Если прибор смещён на $e$ от оси, зазор с одной стороны меньше, с другой больше, и вступления с разных сторон приходят с разной задержкой. Приёмник складывает их, и при узкополосном сигнале сумма слабее, чем у центрированного прибора.

Амплитуда при смещённом приборе

\frac{A_e}{A} = J_0\!\left(2\pi f\,\tau\right), \qquad \tau = 2e\,\Delta t_m\cos\theta_c, \qquad \sin\theta_c = \frac{\Delta t_{\text{к}}}{\Delta t_m}

мұндағы:

$A_e,\ A$ амплитуда волны по колонне у смещённого и центрированного прибора, мВ
$J_0$ функция Бесселя первого рода нулевого порядка, —
$f$ частота сигнала, Гц
$\tau$ на сколько раньше приходит волна с ближней стороны (и позже — с дальней), с
$e$ смещение прибора от оси колонны, м
$\Delta t_m,\ \Delta t_{\text{к}}$ интервальное время раствора и волны по колонне, мкс/м

Бірліктер: СИ; $\tau$ в формуле $2\pi f\tau$ — в секундах

Мына жағдайда орындалады

задержка вокруг окружности меняется как $\tau\cos\varphi$ (смещение мало по сравнению с радиусом колонны), а вступления со всех сторон одинаково сильны;
сигнал узкополосный: синусоида частоты $f$ ; у короткого импульса ослабление того же порядка;
лучевое приближение, как в формуле времени пробега головной волны.

Сумма косинусов с фазами $2\pi f\tau\cos\varphi$ , усреднённая по окружности, и есть $J_0$ . Когда $\tau$ доходит до четверти периода, амплитуда падает вдвое.

Есептеу мысалыВремя пробега, смещение прибора и плотная порода

Бастапқы деректер (шартты)

Колонна и прибор: 168,3 × 8,94 мм (внутренний диаметр 150,42 мм); прибор 86 мм по центру — зазор 32,21 мм
Интервальные времена: колонна 187 мкс/м, раствор 650 мкс/м, цементный камень 280 мкс/м; толщина цементного кольца в стволе 215,9 мм — 23,8 мм
Сигнал и база: 20 кГц (период 50 мкс); ближний приёмник в 0,9144 м (3 фута); свободная колонна — 61 мВ, эталон полного сцепления — 1,6 мВ

Шешім

Угол: $\cos\theta_c = \sqrt{1 - (187/650)^2} = 0{,}95772$ . Время по колонне: $0{,}9144\cdot 187 + 2\cdot 0{,}03221\cdot 650\cdot 0{,}95772 = 171{,}0 + 40{,}1 = 211{,}1$ мкс.
Смещение 6 мм: $\tau = 2\cdot 0{,}006\cdot 650\cdot 0{,}95772 = 7{,}47$ мкс, $2\pi\cdot 20\,000\cdot 7{,}47\cdot 10^{-6} = 0{,}939$ , амплитуда умножается на $J_0(0{,}939) = 0{,}79$ . Смещение 10 мм: $\tau = 12{,}45$ мкс, $J_0(1{,}565) = 0{,}48$ .
Свободная колонна при смещении 10 мм покажет $61\cdot 0{,}48 = 29{,}3$ мВ, индекс сцепления $\lg(61/29{,}3)/1{,}5812 = 0{,}20$ — без всякого цемента; время пробега укоротится на 12,45 мкс.
Плотная порода 150 мкс/м за хорошим цементом: $0{,}9144\cdot 150 + 2\cdot 0{,}03221\cdot 650\cdot 0{,}97301 + 2\cdot 0{,}0238\cdot 280\cdot 0{,}84440 = 137{,}2 + 40{,}7 + 11{,}3 = 189{,}2$ мкс; косинусы — для $\sin\theta = 150/650$ и $150/280$ . Порода приходит на 21,9 мкс раньше колонны.
Порода опережает колонну, если её интервальное время меньше 175 мкс/м (53 мкс/фут) — при этих зазоре и толщине цемента.

Жауап: Смещение на 10 мм почти вдвое уменьшает амплитуду и укорачивает время на 12,45 мкс — свободная колонна выглядит частично сцементированной (BI 0,20). Плотная порода приходит на 21,9 мкс раньше колонны и завышает амплитуду при хорошем цементе.

Бұл нені білдіреді. Отсюда правило контроля записи: укороченное время вместе с заниженной амплитудой — признак смещённого прибора, укороченное время вместе с завышенной — признак быстрой породы. Поэтому приборы АКЦ ставят на центраторы, а время пробега в свободной колонне записывают и сравнивают с расчётным. Плотные известняки, доломиты и ангидриты обычно быстрее колонны; песчаники и глины медленнее. Модель лучевая и узкополосная, а стенку колонны на пути волны по породе не учитывает: при 150 мкс/м она добавила бы около 1,4 мкс и на столько же уменьшила бы опережение; порог при этом не меняется — порода у порога медленнее продольной волны в стали (около 170 мкс/м), и лучевой задержки в стенке нет. Поэтому числа — оценка порядка величины. Данные примера условные.

Почему звон стенки гаснет быстрее за цементом

Ультразвуковой импульс, попавший в стенку трубы, бегает между её внутренней и наружной поверхностями. На каждой поверхности часть волны отражается обратно в сталь, часть уходит наружу — в раствор внутри колонны или в вещество за ней. Доля отражённой амплитуды — коэффициент отражения, тот же, что в сейсморазведке (импеданс и отражение).

Затухание звона стенки колонны

D = 20\,\lg\left|R_{\text{вн}}\,R_{\text{нар}}\right|, \qquad R = \frac{Z_2 - Z_1}{Z_2 + Z_1}, \qquad f_0 = \frac{v_{\text{ст}}}{2\,t}

мұндағы:

$D$ изменение амплитуды звона за один обход стенки туда и обратно, дБ
$R_{\text{вн}},\ R_{\text{нар}}$ коэффициенты отражения на внутренней (сталь — раствор) и наружной (сталь — вещество за колонной) поверхностях, —
$Z_1,\ Z_2$ акустические импедансы стали и вещества по другую сторону поверхности, $10^6$ кг/(м²·с)
$f_0$ частота звона — резонанс толщины стенки, Гц
$v_{\text{ст}},\ t$ скорость продольной волны в стали (около 5900 м/с) и толщина стенки, м/с, м

Бірліктер: СИ; импеданс — произведение плотности на скорость

Мына жағдайда орындалады

плоская волна при нормальном падении; затухание в самой стали и расхождение пучка не учтены — они ускоряют спад за любым веществом, поэтому реальные времена короче расчётных, а различие веществ прибор находит по калибровке;
за колонной — слой, толстый по сравнению с длиной волны; тонкий слой или микрозазор меняют картину;
реальная обработка подбирает модель всей записи с учётом датчика и раствора; формула объясняет принцип.

Чем ближе импеданс вещества за колонной к импедансу стали, тем меньше $|R_{\text{нар}}|$ и тем быстрее гаснет звон. Поэтому по скорости затухания восстанавливают импеданс за трубой.

Есептеу мысалыЗвон стенки за цементом и за водой

Бастапқы деректер (шартты)

Стенка колонны: 8,94 мм; сталь 7,85 г/см³ и 5,9 км/с — импеданс 46,315
Внутри колонны: рассол 1,12 г/см³ и 1,55 км/с — 1,736
За колонной: цемент класса G (1,90 г/см³, 3,6 км/с) — 6,84 или вода (1,0 г/см³, 1,5 км/с) — 1,5; импедансы в $10^6$ кг/(м²·с)

Шешім

Обход стенки туда и обратно: $2\cdot 8{,}94\cdot 10^{-3}\ \text{м}/5900\ \text{м/с} = 3{,}031\ \text{мкс}$ ; частота звона $1/(3{,}031\ \text{мкс}) = 330\ \text{кГц}$ .
Внутренняя поверхность: $|R_{\text{вн}}| = (46{,}315 - 1{,}736)/(46{,}315 + 1{,}736) = 0{,}9277$ .
За цементом: $|R_{\text{нар}}| = (46{,}315 - 6{,}84)/(46{,}315 + 6{,}84) = 0{,}7426$ ; за обход $0{,}9277\cdot 0{,}7426 = 0{,}6889$ , то есть $20\lg 0{,}6889 = -3{,}237$ дБ; на 20 дБ звон ослабнет за $20/3{,}237\cdot 3{,}031 = 19$ мкс.
За водой: $|R_{\text{нар}}| = 0{,}9373$ , за обход $0{,}9277\cdot 0{,}9373 = 0{,}8695$ ( $-1{,}215$ дБ), на 20 дБ — за $20/1{,}215\cdot 3{,}031 = 50$ мкс.

Жауап: Стенка звенит на 330 кГц; за цементом класса G звон гаснет на 20 дБ примерно за 19 мкс, за водой — за 50 мкс, примерно в 2,6 раза дольше.

Бұл нені білдіреді. Частота звона задаёт рабочий диапазон прибора: стенки от 5 до 15 мм звенят примерно от 590 до 200 кГц. Разница в затухании за цементом и за водой велика, а за облегчённым цементом — меньше (таблица ниже): его импеданс ближе к жидкостям. Данные примера условные.

Звон стенки 8,94 мм при рассоле внутри колонны

За колонной: Газ
$Z$ , $10^6$ кг/(м²·с): 0,0675
$|R_{\text{нар}}|$: 0,9971
За обход, дБ: −0,677
До −20 дБ, мкс: 90

За колонной: Вода
$Z$ , $10^6$ кг/(м²·с): 1,5
$|R_{\text{нар}}|$: 0,9373
За обход, дБ: −1,215
До −20 дБ, мкс: 50

За колонной: Облегчённый цемент
$Z$ , $10^6$ кг/(м²·с): 3,48
$|R_{\text{нар}}|$: 0,8602
За обход, дБ: −1,960
До −20 дБ, мкс: 31

За колонной: Цемент класса G
$Z$ , $10^6$ кг/(м²·с): 6,84
$|R_{\text{нар}}|$: 0,7426
За обход, дБ: −3,237
До −20 дБ, мкс: 19

За колонной	$Z$ , $10^6$ кг/(м²·с)	$\|R_{\text{нар}}\|$	За обход, дБ	До −20 дБ, мкс
Газ	0,0675	0,9971	−0,677	90
Вода	1,5	0,9373	−1,215	50
Облегчённый цемент	3,48	0,8602	−1,960	31
Цемент класса G	6,84	0,7426	−3,237	19

Плотности и скорости — как в примере выше, а также газ 0,15 г/см³ и 0,45 км/с, облегчённый цемент 1,45 г/см³ и 2,4 км/с; $|R_{\text{вн}}|$ = 0,9277, обход — 3,031 мкс. Облегчённый цемент гасит звон лишь в полтора раза быстрее воды — отсюда трудности с ним.

Басқа тақырыптармен байланыс

Первичное цементирование — цементирование, которое проверяют и исправляют: центровка, вытеснение раствора, объёмы, давления, испытание колонны на «стоп».
Тампонажные цементы и добавки — рецептуры для задавки и мостов: водоотдача, время загустевания, плотность и выход раствора, тепловыделение.
Акустический каротаж — головная волна, приёмники в 0,9 и 1,5 м, интервальное время пород — основа акустической цементометрии.
Сейсмические волны, акустический импеданс и отражения — акустический импеданс и коэффициент отражения — основа ультразвуковых приборов.
Контроль скважины: первичный барьер и признаки проявления — барьеры скважины; цементное кольцо и мосты как их часть.
Заканчивание скважины: вскрытие пласта и лифтовая колонна — целостность работающей скважины как система барьеров и контроль межколонного давления.
Градиент гидроразрыва и испытание на поглощение — давление гидроразрыва — предел при задавке; испытание под башмаком.
Механика горных пород для гидроразрыва — почему трещина при задавке с разрывом раскрывается поперёк наименьшего напряжения.
Расчёт обсадных колонн — что происходит с колонной после цементирования при изменении давления и температуры.
Отклоняющие инструменты и забойные двигатели — клин-отклонитель и двигатель с перекосом, которыми зарезают боковой ствол.
Аномальные пластовые давления: происхождение, прогноз, распознавание — коэффициент аномальности, по которому правила Казахстана выделяют сложные скважины.

Өзіңізді тексеріңіз

1
В свободной колонне амплитуда 58 мВ, в интервале полного сцепления того же цемента — 2,0 мВ, в исследуемом интервале — 5,8 мВ. Каков индекс сцепления?
1. А.Около 0,32
2. Б.Около 0,10
3. В.Около 0,90
4. Г.Около 0,68
Жауабын көрсету
Дұрыс жауап: Г. Около 0,68
$\text{BI} = \lg(58/5{,}8)/\lg(58/2{,}0) = 1/1{,}462 \approx 0{,}68$ . Отношение амплитуд 5,8/58 = 0,10 — не доля сцепления, и «1 − 0,10 = 0,90» — тоже нет: цемент гасит волну по экспоненте, поэтому долю сцепления дают логарифмы амплитуд.
2
В интервале амплитуда АКЦ минимальна, время пробега обычное, а на ФКД почти пусто — ни полос колонны, ни волн по породе. Что это скорее всего?
1. А.Свободная колонна
2. Б.Хорошее сцепление с колонной и породой
3. В.Микрозазор
4. Г.Цемент сцеплён с колонной, но не с породой
Жауабын көрсету
Дұрыс жауап: Г. Цемент сцеплён с колонной, но не с породой
Слабая волна по колонне говорит о хорошем сцеплении с трубой, а отсутствие волн по породе — о том, что до породы энергия не доходит: между цементом и стенкой корка или вода. Тот же вид даёт порода медленнее раствора, поэтому сверяют с разрезом. В свободной колонне амплитуда наибольшая; при хорошем сцеплении с обеими поверхностями видны яркие волнистые полосы породы; микрозазор даёт промежуточную амплитуду.
3
Термометрия через 12 ч после цементирования показала верх цемента на 1450 м вместо 1150 м по плану, хотя раствор закачан по программе. Какие две причины возможны, как их различить и что делать дальше?
Жауабын көрсету
Либо ствол шире, чем заложено (каверны), либо часть раствора ушла в пласт (поглощение). Различают по записи работ и кавернограмме: при поглощении возврат из затрубья был меньше подачи, а давление в конце продавки — ниже расчётного. Затем, когда цемент наберёт прочность, записывают АКЦ: перекрыты ли пласты, которые нужно разобщить, и выполнены ли требования проекта к высоте подъёма цемента. Если нет — ремонт через специальные отверстия: задавка или прокачка цемента через два ряда отверстий.
4
Мост ставят через НКТ 88,9 × 6,45 мм (внутренний диаметр 76,0 мм) в колонне с внутренним диаметром 150,4 мм; впереди цемента закачали 1,2 м³ воды. Сколько воды закачать позади цемента и почему?
Жауабын көрсету
Затрубье $\frac{\pi}{4}(0{,}1504^2 - 0{,}0889^2) = 0{,}011559$ м², канал НКТ $\frac{\pi}{4}\cdot 0{,}076^2 = 0{,}004536$ м². Вода впереди займёт в затрубье $1{,}2/0{,}011559 = 103{,}8$ м; позади цемента в НКТ нужна та же высота: $103{,}8\cdot 0{,}004536 \approx 0{,}47$ м³. Тогда в трубах и в затрубье на одной высоте стоят одинаковые жидкости, давления у конца труб равны, и после остановки насосов ничего не перетекает.
5
После задавки нижнего интервала колонну опрессовали, и давление держится. Почему этого мало?
1. А.Опрессовку после задавки проводить нельзя
2. Б.Опрессовка проверяет только устьевое оборудование
3. В.Давление опрессовки всегда ниже пластового
4. Г.Обезвоженный цемент в отверстиях может держать давление изнутри, как вдавленная пробка, но не выдержать давления пласта снаружи; нужно испытание на приток
Жауабын көрсету
Дұрыс жауап: Г. Обезвоженный цемент в отверстиях может держать давление изнутри, как вдавленная пробка, но не выдержать давления пласта снаружи; нужно испытание на приток
Давление из колонны прижимает цементную корку к отверстию, а давление пласта выталкивает её. Испытание на приток — снижение давления в скважине ниже пластового — нагружает отверстия так, как их нагрузит пласт при освоении и эксплуатации.
6
Добывающую скважину с эксплуатационной колонной ликвидируют. Пласт 1930–1950 м перфорирован в интервале 1934–1946 м. Какой мост требуют правила Казахстана, если скважина обычная, и как изменится требование, если в пластовом флюиде 5 % сероводорода?
Жауабын көрсету
Обычная скважина: мост перекрывает интервал перфорации и ещё по 20 м ниже и выше — от 1914 до 1966 м (52 м); его проверяют разгрузкой труб. С сероводородом 3,5 % и более скважина сложная: её ликвидируют по проекту, продуктивный пласт перекрывают по всей толщине и на 100 м выше кровли — от 1950 до 1830 м (120 м); устье оборудуют колонной головкой и задвижкой с отводами для контроля давления. Коррозионностойкий тампонажный материал правила требуют в обоих случаях, а с сероводородом он особенно важен.

Жаңартылған: 19 октября 2026 г.