Comment fonctionne le ciment?

La cimentation d'un puits fait partie du processus de préparation d'un puits pour un forage supplémentaire, une production ou un abandon, la procédure de développement et de pompage du ciment en place dans un puits de forage.

Utilisé pour un certain nombre de raisons différentes, la cimentation protège et scelle le puits de forage. Le plus souvent, la cimentation est utilisée pour arrêter définitivement la pénétration d'eau dans le puits. Dans le cadre du processus d'achèvement d'un puits de production potentiel, la cimentation peut être utilisée pour sceller l'anneau après qu'une colonne de tubage a été exécutée dans un puits de forage. De plus, la cimentation est utilisée pour sceller une zone de circulation perdue, ou une zone où il y a une réduction ou une absence d'écoulement à l'intérieur du puits. Dans le forage directionnel, la cimentation est utilisée pour boucher un puits existant, afin de faire passer un puits directionnel à partir de ce point. De plus, la cimentation est utilisée pour boucher un puits pour l'abandonner.

La cimentation est effectuée lorsque la suspension de ciment est déployée dans le puits via des pompes, déplaçant les fluides de forage toujours situés dans le puits et les remplaçant par du ciment. La suspension de ciment s'écoule vers le fond du puits de forage à travers le tubage, qui sera finalement le tuyau à travers lequel les hydrocarbures s'écoulent vers la surface. De là, il remplit l'espace entre le tubage et le puits de forage réel, et durcit. Cela crée un joint afin que les matériaux extérieurs ne puissent pas entrer dans le flux du puits, ainsi que positionne de manière permanente le tubage en place.

Préparer le ciment

Lors de la préparation d'un puits pour la cimentation, il est important d'établir la quantité de ciment requise pour le travail. Cela se fait en mesurant le diamètre du trou de forage le long de sa profondeur, à l'aide d'un journal d'épaisseur. Utilisant à la fois des moyens mécaniques et sonores, les diagraphies d'épaisseur à plusieurs doigts mesurent le diamètre du puits à de nombreux endroits simultanément afin de tenir compte des irrégularités dans le diamètre du puits de forage et de déterminer le volume du trou ouvert.

De plus, les propriétés physiques requises du ciment sont essentielles avant de commencer les opérations de cimentation. Le ciment durci approprié est également déterminé, y compris la densité et la viscosité du matériau, avant de réellement pomper le ciment dans le trou.

Des mélangeurs spéciaux, y compris des mélangeurs à jet hydraulique, des mélangeurs à recirculation ou des mélangeurs discontinus, sont utilisés pour combiner du ciment sec avec de l'eau pour créer le ciment humide, également connu sous le nom de boue. Le ciment utilisé dans le processus de cimentation des puits est le ciment Portland, et il est calibré avec des additifs pour former l'une des huit classes API différentes de ciment. Chacun est employé pour diverses situations.

Les additifs peuvent inclure des accélérateurs, qui raccourcissent le temps de prise nécessaire pour le ciment, ainsi que des retardateurs, qui font le contraire et allongent le temps de prise du ciment. Afin de diminuer ou d'augmenter la densité du ciment, des additifs légers et lourds sont ajoutés. Des additifs peuvent être ajoutés pour transformer la résistance à la compression du ciment, ainsi que les propriétés d'écoulement et les taux de déshydratation. Des prolongateurs peuvent être utilisés pour dilater le ciment dans un effort pour réduire le coût de la cimentation, et des additifs anti-mousse peuvent être ajoutés pour empêcher la formation de mousse dans le puits. Afin de boucher les zones de circulation perdues, des matériaux de pontage sont également ajoutés.

Cimentation du puits

Une fois que le tubage, ou tuyau en acier, est passé dans le puits, une tête de cimentation en forme de L est fixée au sommet de la tête de puits pour recevoir le lisier des pompes. Deux bouchons d'essuie-glace, ou bouchons de cimentation, qui balaient l'intérieur du boîtier et empêchent le mélange: le bouchon inférieur et le bouchon supérieur.

En empêchant les fluides de forage de se mélanger avec la boue de ciment, le bouchon inférieur est introduit dans le puits et la boue de ciment est pompée dans le puits derrière lui. Le bouchon inférieur est alors attrapé juste au-dessus du fond du puits de forage par le collier de flotteur, qui fonctionne comme une vanne unidirectionnelle permettant à la suspension de ciment d'entrer dans le puits.

Ensuite, la pression sur le ciment pompé dans le puits est augmentée jusqu'à ce qu'un diaphragme soit rompu à l'intérieur du bouchon inférieur, permettant à la boue de s'écouler à travers celui-ci et jusqu'à l'extérieur de la colonne de tubage.

Une fois que le volume approprié de ciment est pompé dans le puits, un bouchon supérieur est pompé dans le tubage poussant la boue restante à travers le bouchon inférieur. Une fois que le bouchon supérieur atteint le bouchon inférieur, les pompes sont arrêtées et le ciment est autorisé à durcir.

Le temps qu'il faut au ciment pour durcir est appelé temps d'épaississement ou temps de pompabilité. Pour la pose de puits à de grandes profondeurs, sous haute température ou pression, ainsi que dans des environnements corrosifs, des ciments spéciaux peuvent être utilisés.

Amber Zhang Ms.

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