TECHNICAL ASPECTS OF CASING CEMENTING WITH SIMULTANEOUS ROTATION
Authors: Ахмадишин Ф.Ф. , Исхаков А.Р. , Львова И.В. , Абакумов А.В. 
Published: July 2024

Качественное цементирование достигается при полноценном замещении бурового раствора тампонажным. При строительстве наклонно-направленных скважин в местах прилегания колонны к стенке образуются зоны защемленного бурового раствора. Наиболее эффективным технологическим решением, разрушающим данные зоны бурового раствора, является вращение обсадной колонны в процессе цементирования колонны. По многочисленным стендовым и модельным исследованиям подтверждено, что вращение колонны позволяет повысить степень замещения бурового раствора тампонажным. Однако на практике вращение при цементировании проводится крайне редко. В первую очередь это связано с отсутствием специального устьевого оборудования и ограничением нагрузки на резьбовые соединения обсадных труб. В статье изложено развитие вращательного цементирования обсадных колонн в ПАО Татнефть . Вращение с цементированием начиналось на горизонтальных скважинах месторождения сверхвязкой нефти, пробуренных с применением буровых установок с наклонной мачтой. Применение вращающей цементировочной головки позволило проводить вращение без остановок для продавки разделительной пробки и значительно улучшить качество крепи эксплуатационных колонн. Для масштабного применения вращательных операций была разработана и изготовлена универсальная вращающаяся цементировочная головка для крепления эксплуатационных колонн диаметром 102168 мм. Опыт цементирования с вращением показал, что основным фактором, не позволяющим вращать обсадную колонну на всем протяжении процесса цементирования, является ограничение по крутящему моменту на резьбовые соединения типа ОТТМ. Другим ограничительным фактором является осевая нагрузка на крюке буровой установки, возникающая за счет эффекта скручивания и стягивания обсадной колонны. Несмотря на это, исследования акустической и гамма-гамма цементометрий подтверждают положительный эффект в достижение гомогенной цементной крепи за обсадной колонной.

Good-quality cementing is achieved when drilling mud is replaced completely with cement slurry. Construction of directional wells is often accompanied by presence of bottlenecks at pipe-borehole contact points restricting the flow of drilling mud. The most effective technique to solve this problem is rotation of the casing string during cementing. Numerous bench tests and simulation studies confirmed that casing rotation can improve replacement of drilling mud with cement slurry. However, this is not a commonly used practice. This is primarily due to lack of specialized wellhead equipment and threaded joints load limitation. The paper reviews the development of casing-rotation-while-cementing technology in PJSC TATNEFT. The first casing rotation operations were performed in heavy-oil horizontal wells drilled using slant drilling rigs. Application of a rotating cementing head enabled continuous casing rotation with no need for shutdowns to squeeze the cement plug and significantly improved cementing quality. For large-scale implementation of the casing rotation technique, a versatile rotating cementing head has been manufactured for cementing of 102-168-mm casing strings. Experience has shown that the key barrier for nonstop casing rotation during cementing jobs is torque limitation for buttress thread connections. Another limiting factor is the effect of torque and drag accompanied by the increased hook load, resulting in casing rotation stoppage. Nevertheless, acoustic and gamma-gamma cement-bond logs prove beneficial effect of casing rotation in obtaining a homogeneous cement sheath.