В статье рассматриваетсятехнология цементирования скважин. Автор анализирует тампонажные растворы, используемые в процессе цементирования скважин.Также выделены технологические характеристики при выборе тампонажного раствора.Входе исследования получены следующие результаты: при цементирование фонтанных скважин необходимо изначально заполнить их водой, затем в зависимости от пластового давления нормальным или утяжеленным буровым раствором; технология цементирования сверхглубоких скважин основывается на создании конструкции колонны, при которой запас прочности для каждой ступени труб будет одинаковый.
Ключевые слова: нефтегазовое месторождение, скважина, физико-химический раствор, тампонажный раствор, цементирование.
После удаления остатков бурового раствора со стенок скважины в обсадную колонну закачивается цементный раствор, который продавливают в затрубное пространство на определенную высоту. Данный процесс закачивания тампонажного раствора называется цементированием скважины.
Тампонирование производится в процессе строительства скважины и ее ликвидации по окончанию добычи нефтепродуктов. В первую очередь, свойства и функции цементного раствора зависят от целей тампонирования.
Тампонажные растворы в своем составе могут содержать различные добавки, которые способствуют регулированию реологических или вяжущих свойств, а также уменьшению расхода основных активных компонентов. Добавки могут оказывать влияния на структурно-механические свойства растворов [3, c. 22].
На практике представляется практически невозможным получить такой тампонажный раствор, который обладает всеми удовлетворяющими требованиями. При стремлении удовлетворить ряд ключевых требований, необходимо принимать во внимание в какой мере соблюдаются другие. Требования, применяемые к цементному раствору, как правило, обуславливаются назначением тампонирования и геолого-техническими особенностями района. Таким образом, можно выявить основные требования, соблюдение которых обязательно в данных условиях цементирования скважины и второстепенные, которые могут соблюдаться не так строго.
Скорость твердения цемента во многом зависит от содержания в нем минералов, а скорость кристаллизации от количества гидрофильности коллоидных частиц. В процессе образования кристаллогидратов требуется достаточное количество воды, так как, только после окончания процесса кристаллизации поглощение воды прекращается. В случае недостаточного количество воды происходит уклонение раствора, что снижает герметичность и приводит к растрескивание цементного камня. Наибольшая скорость кристаллизации имеют глинозем и трехкальциевый силикат. Так, интенсивным твердением обладает портландцемент, в котором содержится большое количество трехкальциевого силиката. Тем не менее, цемент, в составе которого находится повышенное содержание минералов, в следствии образования гипсовой бациллы, разрушается при взаимодействии с подземными водами, содержащими сульфаты. Ввиду этого для цементирования скважин с агрессивными подземными водами применяют сульфатостойкий портландцемент, в котором содержится минимальное количество трехкальциевого силиката
При выборе тампонажного раствора необходимо определить наиболее подходящие технологические характеристики такие как: плотность, статическое напряжение сдвигу, вязкость, фильтрационные свойства, устойчивость.
В случаях, если плотность цементного раствора не соответствуют условиям тампонирования, возможно ее регулирование путем изменения тонкости помола цемента, водоцементным отношением, а также введением облегчающих или утяжеляющих добавок. Изменяя водоцементное отношение, изменяется количество воды, и вмести с ним плотность самого раствора.
Пеноцементные раствора признаются более стабильными, чем аэрированные и способны найти широкое применение в области разведочного бурения, так как они наиболее подходят для ликвидации поглощений, применения в зонах с низких пластовым давлением, тампонирования обсадных колон на интервалах, в которых в затрубном пространстве могут оставаться породы способные поглощать промывочную жидкость, тампонирования труб в породах с отрицательными температурами [2, c. 151].
Одним из важнейших показателей при тампонировании скважины является статическое напряжение сдвигу, от его выбора зависит качество и надежность кольматации.
Условная вязкость тампонажного раствора необходима для определения более точного времени закачивания тампонажной смеси. Вязкость и статическое напряжение сдвигу регулируют путем изменения водоцементного отношения или введения в раствор загустителей.
С целью определения срока схватывания тампонажного раствора необходимо выявить начало и окончание данного процесса. Начало схватывания рассчитывается исходя из глубины скважины и скорости закачивания в нее жидкости, а конец определяется в соответствии с циркуляцией подземных вод и так далее. В первую очередь, сроки схватывания неразрывно связаны с тонкостью помола цемента, активности цементных частиц, водоцементного отношения и температуры.
На сроки схватывания оказывает влияние также и среда, например, в щелочной среде растворение и диспергирование частиц цемента происходит значительно интенсивнее.
Кроме того, не все щелочные электролиты могут использоваться в качестве ускорителей, а кислотные электролиты в качестве ускорителей.
К фильтрационным свойствам тампонажного раствора относится:
1) водоудерживающая способность;
2) водоотделение;
3) водоотдача.
Активное перемещение бурового и цементного растворов называется размыванием, которое происходит ввиду наличия свободной воды в растворах и высокой гидрофильности твердой фазы. Свойства тампонажного раствора должны быть такими, чтобы сам раствор был устойчив к размыванию.
В рамках предотвращения размывания цементного раствора промывочной жидкостью используют буферные жидкости. Перед созданием устойчивого канала, соединяющего продуктивный горизонт с резервуарами, применяются буферные растворы, которые выполняют функцию промежуточной жидкости, разделяющей буровой и тампонажный растворы в процессе цементирования. Буферные жидкости обладают высокой физико-химической активностью. Ключевым предназначением такой жидкости является предотвращение смешивания, а также очищение стенок скважины.
Технология цементирование скважин, сильно поглощающих промывочную жидкость, необходимо достигать путем создания высокого давления.
Технология цементирования скважин слабо поглощающих жидкость заключается в соотношении расхода жидкости при продавливании цементного раствора в пласт количеству поглощаемой жидкости.
При цементирование фонтанных скважин необходимо изначально заполнить их водой, а также в зависимости от пластового давления нормальным или утяжеленным буровым раствором. Ввиду того, что даже малозначительное движение газа в призабойной зоне способно ухудшать условия схватывания цементного раствора, поэтому необходимо выбирать такой способ цементирования, чтобы после окончания произведенных работ скважина оставалась под давлением [1, c. 143].
Технология цементирования сверхглубокий скважин основывается на создание такой конструкции колонны, чтобы была возможность одинаковый запас прочности для каждой ступени труб. Цементирование сверхглубоких скважин происходит в условиях высоких температурах и значительных пластовых давлениях. При продавливании цементного раствора необходимо уделить особое внимание контролю за давлением в затрубном пространстве, регулируя его величину в необходимых пределах.
Литература:
- Кузнецов, М. А. Обоснование компонентного состава тампонажной смеси для крепления скважин в условиях многолетнемерзлых пород и низких температур / М. А. Кузнецов, О. П. Тюлькин, И. А. Латыпов // Современные технологии в нефтегазовом деле. — Октябрьский: Уфимский государственный нефтяной технический университет, 2018. — С. 341–344.
- Полозов, М. Б. Применение специального бурового цемента для предотвращения сероводородной агрессии при цементировании скважин / М. Б. Полозов, М. А. Т. С. Аль-Шаргаби, М. Ф. Джари // Управление техносферой. — 2018. — Т. 1, № 2. — С. 144–164
- Романенко, Е. Н. Регуляторы реологических свойств для тампонажных растворов нового поколения компании / Е. Н. Романенко // Бурение и нефть. — 2021. — № 11. — С. 22–24.
