5. Цементирование скважин.

Цементированием называется процесс заполнения заданного интервала скважины суспензией вяжущих материалов, способной в покое загустевать и превращаться в прочный, практически непроницаемый камень. В нефтегазодобывающей промышленности цементирование широко применяется для решения следующих задач:

а) изоляции насыщенных жидкостями и газом проницаемых горизонтов друг от друга после того, как они вскрыты скважиной;

б) создания высокопрочных мостов в скважине, способных воспринимать достаточно большие осевые нагрузки (например при забуривание новых стволов, при опробование горизонтов испытателями пластов с опорой на забой и пр.);

в) создания разобщающих экранов, препятствующих обводнению продуктивных горизонтов;

г) удержания в подвешенном состоянии обсадной колонны;

д) защиты обсадной колонны от воздействия агрессивных пластовых жидкостей и газов, вызывающих коррозию металла;

е) ликвидации поглощения промывочной жидкости

ж) упрочнения стенок скважины в неустойчивых породах.

Цементирование обсадных колонн

Ряд рекомендаций по подготовке и цементированию обсадных колонн изложен в РД –39-2-175-79. Ниже приведены основные рекомендации по подготовке ствола скважины к цементированию:

- буровой раствор перед цементированием должен иметь низкие значения пластической вязкости и СНС, а также не высокое значение ДНС с целью предупреждения высоких импульсов давления и гидравлических потерь;

- процессе цементирования. лабораторный анализ тампонажного раствора следует производить за 5 суток до цементирования колонны и результаты заносить в карточку «результаты испытаний пробы тампонажного раствора»;

- прочность тампонажного камня, сформированного при соответствующих температурах, должна соответствовать требованиям ГОСТ 1581-96;

- объем тампонажного раствора для цементирования обсадной колонны следует рассчитывать для каждой конкретной скважины с учетом данных каверно - и профилеметрии;

Подготовительные работы к цементированию обсадных колонн.

Для цементирования обсадных колонн необходимо применять серийно выпускаемые тампонажные цементы, соответствующие по качеству требованиям ГОСТ 1581-96. Допускается применение сухих тампонажных смесей, прошедших испытания в установленном порядке, изготавливаемых на основе серийных цементов и других необходимых компонентов на стационарных или передвижных смесительных установках.

Выбор типа тампонажного цемента (ПЦТ-50, ПЦТ-100 или цемент марки «G» по ГОСТу 1581-96) должен осуществляться на основе исходной информации о горно-геологических и технико-технологических условиях бурения, в которую входят (обязательно) следующие сведения

1. интервал цементирования;

2. величина статической температуры в интервале цементирования;

3. наличие в интервале цементирования агрессивных сред (солевые отложения, сильно минерализированные пластовые воды и т.п.);

4. плотность бурового раствора.

В зависимости от статической температуры в интервале цементирования и с учетом термостойкости тампонажного материала подбирается тип цемента (ПЦТ-50 или ПЦТ-100), позволяющий приготовить тампонажный раствор требуемой плотности и удовлетворяющий условиям цементирования скважины.

В общем случае плотность тампонажного раствора должна превышать плотность бурового раствора не менее чем на 0,20 г/см³. Максимально допустимую плотность тампонажного раствора следует уточнить согласно гидродинамическим расчетам процесса цементирования.

Тампонажный материал подлежит входному контролю. Входной контроль осуществляет организация, которая получает цемент с завода – изготовителя на соответствие сертификату качества (паспорт). При передаче материала тампонажной службе эта организация должна выдать документ, удостоверяющий соответствие материала требованиям действующей нормативной документации (ГОСТы, ТУ).

Тампонажный материал (цемент, глина и др.), не отвечающий требованиям стандартов, должен быть отбракован и его использование для цементирования скважин не допускается.

За три-пять суток до цементирования обсадной колонны, тампонажная служба должна произвести подбор рецептур тампонажных растворов. Результаты анализа оформляются соответствующим документом, без которого запрещается производить работы по цементированию. Если время от момента подбора рецептуры до начала цементирования составляет более 7 суток, анализ следует повторно проверить и при необходимости откорректировать.

Подбор рецептур тампонажных растворов производится по следующим параметрам: растекаемости, плотности, времени загустевания, срокам схватывания и прочности тампонажного камня.

Растекаемость раствора должна быть в пределах от 18 до 22см по конусу АзНИИ, время загустевания следует оценивать в условиях забойной температуры.

Для разобщения близкорасположенных пластов с межпластовыми перепадами давления необходимо применять седиментационно-устойчивые тампонажные растворы с высокой изолирующей способностью (водоотдача при перепаде давления 7,0 кг/см³ должна быть менее 200 см³ за 30 мин.).

При подборе растворов следует контролировать и регулировать такие показатели, как водоцементное отношение, растекаемость раствора, сроки схватывания.

Для регулирования свойств тампонажных растворов и камня следует применять реагенты-ускорители или замедлители схватывания, понизители водоотдачи, пеногасители.

Доля свободной воды (водоотделение) в нормальных условиях при комнатной температуре не должна превышать 1% за 3 часа.

До начала цементирования обсадных колонн следует оценить растекаемость (при необходимости и время загустевания) смесей буферной жидкости, как с буровым, так и с тампонажным раствором.

Тампонажные материалы.

Тампонажные материалы и растворы на их основе должны соответствовать диапазону статических температур в скважине по всему интервалу цементирования.

Применение цемента без проведения лабораторного анализа для условий предстоящего цементирования этой колонны запрещается.

С целью надежного разобщения продуктивных пластов нижнюю часть эксплуатационной колонны, планируется цементировать высококачественным тампонажным цементом класса ПЦТ-100, либо класса “G”, которые полностью соответствует требованиям ГОСТ 1581-96. [4]

Цемент класса ПЦТ-100 является высокочистым портландцементом, отличается повышенной разобщающей и изолирующей способностью, а цементный камень – повышенной прочностью и адгезией, низкой проницаемостью.

Для цементирования верхней части эксплуатационной колонны используется тампонажный раствор плотностью от 1,47 до 1,53 г/см³. Такой раствор готовят, используя цемент ПЦТ-50 и облегчающие добавки. В качестве наполнителя используется глинопорошок.

Для цементирования кондуктора планируется использовать цемент ПЦТ-50, причем в интервале на 150 метров от башмака кондуктора будет размещен тампонажный раствор плотностью от 1,80 до 1,83 г/см³, остальная часть заполняется тампонажным раствором плотностью от 1,47 до 1,53 г/см³ и приготавливается на основе цемента ПЦТ-50 с добавкой глинопорошка.

Тампонажные смеси должны готовиться на централизованной базе с помощью специальных дозировочных устройств. В качестве ускорителя схватывания цемента при цементировании кондуктора рекомендуется использовать хлористый кальций.

Для улучшения реологических свойств в тампонажный раствор рекомендуется добавлять определённые химреагенты.

Сульфацелл – водорастворимая гидроксиэтилцеллюлоза представляет собой белого или желтовато-белого цвета порошок или гранулы, хорошо растворяется в холодной и горячей воде. Добавляется в количестве от 0,1 до 0,5% от массы цемента.

Сульфацелл используется в лакокрасочной и нефтегазодобывающей отраслях.

Благодаря неионному характеру сульфацелл обладает широким спектром совместимости с другими реагентами. Сульфацелл экологически безвреден, т.к. подвергается медленному биоразложению, не образуя вредных веществ.

В целях предотвращения вспенивания тампонажного раствора предлагается использовать пеногаситель ТБФ. Добавки ТБФ варьируются от 0,01 до 0,1%.