Технологии цементирования обсадных колонн в различных горно-геологических условиях

РЕМОНТ СКВАЖИН

Ю.С. Угольников, заместитель начальника отдела по цементированию и РИР,

ООО «ПСК Буртехнологии»

технологии цементирования обсадных колонн в различных горно-геологических условиях

Углеводородное сырье относится к категории исчерпаемых запасов, и постоянный рост добычи нефти и газа, несмотря на стремительный рост объемов разведочного бурения, только усиливает тенденцию к общему истощению углеводородного сырья. Но поскольку реальной альтернативы нефти и газу на сегодняшний день не найдено, к качеству строительства эксплуатационных и разведочных скважин предъявляются все более жесткие требования.

Соблюдение данных требований должно обеспечивать:

• получение достоверной геологической информации;

• максимальный объем извлеченного пластового флюида;

• максимальный срок эксплуатации скважин;

• возможность реализации самых современных способов интенсификации притока.

Один из основных элементов, на который возлагается обеспечение требований, - это крепь скважины. В большинстве случаев проектирование крепи сводится к расчету глубины спуска обсадной колонны, ее прочности и уровня подъема тампонажного материала за обсадной колонной. Самому уязвимому звену в проектировании крепи скважины - тампонажному материалу, призванному надежно изолировать несовместимые по условиям горизонты, внимания при проектировании практически не уделяется.

Тампонажный материал, планируемый к применению при цементировании обсадных колонн, должен не только обладать технологически необходимым временем загустевания, но и отвечать ряду жестких требований, среди которых:

• формирование плотного флюидонепроницаемого контакта цементного камня как с породой, так и с обсадной колонной;

• долговечность;

• соответствие термобарическим условиям применения;

• восприятие различных нагрузок, действующих на обсадную колону, а соответственно, и на цементный камень;

• коррозионная стойкость.

В последнее время все большую популярность при решении данных задач завоевывают расширяющиеся цементы. Однако ожидаемый эффект от применения таких материалов достигается весьма редко, так как природа увеличения объема цементного камня на основе портландцемента весьма специфична и капризна. Так, применение одной и той же расширяющей добавки в термобарических условиях, отличающихся на 10-15 0С и 5-7 МПа, дает диаметрально противоположные результаты. Объясняется это прежде всего несоответствием условий применения и вида расширяющейся добавки. В этом случае необходимый уровень качества может быть просто не отмечен либо вовсе зафиксировано стремительное ухудшение степени сцепления цементного камня. Решение вопроса с типом и количеством расширяющихся добавок само по себе не гарантирует получения требуемого результата, так как только лишь размещение в заколонном пространстве тампонажного материала с заданными показателями свойств не способно создать условия для формирования качественной крепи. Особое внимание необходимо уделить и технологическим жидкостям, применяемым при цементи-

ровании, прежде всего это буферные системы. Буферные жидкости должны обеспечивать:

• безопасное проведение процесса цементирования;

• очистку стенок ствола скважины от рыхлой фильтрационной корки;

• мгновенную кольматацию высокопроницаемых горизонтов;

• вытеснения бурового раствора из за-колонного пространства.

Учитывая все вышеперечисленные требования к материалам, применяемым при цементировании обсадных колонн, а также отечественный и зарубежный опыт в разработке технологических жидкостей для заканчивания скважин, компания ООО «ПСК Буртехнологии» разработала и успешно применяет комплекс материалов для цементирования обсадных колонн.

Так, для цементирования надпродуктив-ной части разреза применяются различного рода облегченные тампонажные материалы:

1. Полимерсодержащий облегченный тампонажный материал. Основные преимущества данного материала:

• высокая технологичность в приготовлении сухой смеси;

• широкий диапазон плотности от 1,45 до 1,65 г/см3;

• высокие деформационно-прочностные характеристики цементного камня;

• способность формировать безусадочный цементный камень даже в условиях межколонного пространства.

70 \\ ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ \\

\\ № 12 \\ декабрь \ 2011

2. Низкопроницаемый облегченный тампонажный материал для газовых скважин. К преимуществам данного материала относятся:

• низкая проницаемость цементного камня по газу;

• высокие деформационно-прочностные характеристики;

• широкий диапазон условий применения.

3. Облегченный тампонажный материал с повышенной прочностью цементного камня. Преимущества такого тампонажного материала:

• высокая, в несколько раз выше чем по ГОСТ, прочность цементного камня;

• минимальное водоотделение и филь-троотдача;

• эффективно регулируемые в широком диапазоне свойства.

При креплении продуктивной части разреза, а также для изоляции заколонного пространства в различных, в том числе и уникальных горно-геологических, условиях применяются тампонажные материалы нормальной плотности:

1. Расширяющийся тампонажный материал для низких и нормальных температур. Основными отличиями такого материала являются:

• способность в короткие (технологически приемлемые)сроки формировать расширяющийся цементный камень даже в условиях низких положительных температур;

• высокая технологичность в приготовлении сухой смеси и тампонажного раствора;

• эффективно регулируемые свойства.

2. Расширяющийся армированный тампонажный материал для повышенных температур. Отличительными особенностями данного тампонажного материала являются:

• повышенная трещиностойкость цементного камня, за счет микроармирования;

• способность формировать расширяющийся цементный камень даже в условиях межколонного пространства;

• оптимальные деформационнопрочностные характеристики;

• способность к мгновенной кольма-тации высокопроницаемых горизонтов за счет микроволокон и как следствие - предотвращение поглощения тампонажного раствора.

3. Расширяющийся тампонажный материал для газовых скважин. Данный тампонажный материал также отличает ряд уникальных свойств:

• высокая адгезионная способность как к металлу обсадных труб, так и к горной породе;

• минимальная проницаемость цементного камня по газу;

• способность формировать в технологически необходимые сроки расширяющийся цементный камень, для обеспечения высокой степени изоляции межколонного пространства.

Однако даже тщательно подобранный тип тампонажного материала с заранее заданными показателями свойств в большинстве случаев не гарантирует требуемого результата. Объясняется данный факт тем,что формирование цементного камня в заколонном и межколонном пространстве происходит в условиях с множеством негативно влияющих на конечный результат факторов. Так, обеспечению прочной связи цементного камня с породой препятствуют:

• наличие рыхлой фильтрационной корки;

• наличие участков интенсивного ка-вернообразования;

• прилегание обсадной колонны к стенкам скважины.

Кроме того, имеются факторы, препятствующие формированию плотного контакта цементного камня с металлом обсадных труб:

• гидрофобная поверхность обсадных труб (наличие смазки в буровом растворе);

• прилегание обсадной колонны к стенкам скважины.

Для минимизации действия негативных факторов при цементировании обсадных колонн обязательно применение специализированных, в зависимости от горно-геологических условий, буферных систем. В технологическом арсенале компании «Буртехнологии» имеется также ряд буферных композиций, призванных максимально эффективно подготовить стенки скважины к цементированию.

отмывающий буфер

В состав буфера входят ПАВ и отмывающие вещества, эффективно воздействующие на фильтрационную

корку бурового раствора. Применение данного состава позволяет очистить поверхность обсадных труб и удалить фильтрационную корку со стенок скважины.

кольматирующий буфер

В состав буфера входит разнофракционный и разнородный кольматант. При прохождении данной буферной жидкостью высокопроницаемых горизонтов обеспечивается мгновенная кольматация пласта, препятствующая последующему возможному поглощению тампонажного раствора.

замещающий буфер

В состав буфера входит ряд структу-рообразователей и абразивных частиц. Высокая структура данной технологической жидкости позволяет повысить степень замещения бурового раствора в заколонном пространстве даже в интервалах интенсивного кавернообразова-ния, а мелкофракционные абразивные частицы обеспечивают очистку стенок скважины физико-механическим способом.

Таким образом, располагая серьезным спектром технологических жидкостей и определенным опытом работы с ними, возможно эффективное проектирование крепи скважины, тем самым обеспечивая надежный долговечный канал транспортировки пластового флюида на поверхность.

В течение 10 лет компания ООО «ПСК Буртехнологии» успешно применяет и постоянно совершенствует комплекс мероприятий по подготовке ствола скважины и цементированию обсадных колонн в широком диапазоне термобарических и горно-геологических условий, благодаря чему на большинстве объектов, где применялись данные технологии, получен ожидаемый результат без дополнительных вложений.

от Буртвхнвлогии

пермская сервисная компания

ООО «ПСК Буртехнологии» 614000, г. Пермь, ул. Газеты «Звезда», д. 12, оф. 301 Тел./факс: (342) 218-21-90/91 e-mail: pskbt@mail.ru www.pskbt.ru

WWW.NEFTEGAS.INFO

\\ ремонт скважин \\ 71