Производственно-технический нефтегазовый журнал
+7 (903) 580-85-63 +7 (495) 371-01-74 info@glavteh.ru

Применение эластомеров в рецептуре тампонажных смесей

В предлагаемой Вашему вниманию статье рассмотрена проблема заколонных перетоков в процессе освоения скважин и ввода их в эксплуатацию. Рассмотрены мероприятия, связанные с повышением качества изоляции продуктивных горизонтов в Волго-Уральском регионе.

По результатам проведенных испытаний были подобранны оптимальные рецептуры тампонажных смесей для обеспечения качественной герметизации продуктивного пласта. Кроме того, был выполнен сравнительный анализ выбранных композиций, проведены лабораторные исследования.

На основании проделанной работы подобрана и применена содержащая эластомерные компоненты оптимальная тампонажная смесь, позволяющая сократить риски формирования заколонных перетоков.

28.10.2017 Инженерная практика №08/2017
Яшков Владимир Анатольевич Заместитель генерального директора по бурению АО «Самаранефтегаз»
Борисова Анастасия Владимировна Ведущий инженер отдела инжиниринга бурения скважин УТиИБ АО «Самаранефтегаз»
Лисецкий Григорий Олегович Главный специалист отдела бурения скважин УТиИБ АО «Самаранефтегаз»
Мельниченко Денис Валерьевич Ведущий инженер отдела технологии УТиИБ АО «Самаранефтегаз»
Новиков Виктор Владимирович Руководитель проекта УТиИ ДСС ПАО «НК «Роснефть»

В результате длительной эксплуатации месторождений пластовые давления снижаются, и успешное проведение процесса цементирования скважин, вскрывших пласты с аномально низкими пластовыми давлениями (АНПД), и при необходимости обеспечения подъема тампонажного раствора на заданную глубину становится весьма проблематичным.

Проведение гидроразрыва пласта (ГРП) на многих некачественно зацементированных скважинах приводит к разрушению цементного камня, изолирующего нефтяной коллектор от выше или ниже расположенных водоносных горизонтов, что в свою очередь становится причиной резкого обводнения продукции в связи с возникновением заколонных перетоков [1].

Успешное решение поставленной задачи качественного цементирования скважины с минимальными материальными затратами может быть достигнуто только с использованием комплексной технологии цементирования обсадных колонн, обеспечивающей проектную высоту подъема цементного раствора, герметичность заколонного пространства (отсутствие заколонных и межпластовых перетоков) и минимальное отрицательное воздействие на продуктивные пласты при строительстве наклонно-направленных и горизонтальных нефтяных и газовых скважин, в том числе и в условиях АНПД.

ПРИЧИНЫ НАРУШЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ ПРОДУКТИВНЫХ ПЛАСТОВ

Можно выделить две основные причины нарушения изоляции продуктивных пластов цементным камнем: разрушение по телу цементного камня и нарушение его контакта с колонной или породой.

Нарушение целостности цементного камня зачастую оказывается вызвано ухудшением его физико-механических свойств из-за смешивания цементного раствора с буровым раствором при прокачке цементного раствора в интервал конечного размещения [2]. В свою очередь, нарушение контакта чаще всего связанно с неполным удалением смазывающих добавок с наружной поверхности обсадной колонны или стенок ствола скважины.

Кроме того, отсутствие или последующее нарушение контакта может быть вызвано недостаточным удалением рыхлой части корки бурового раствора со стенок ствола скважины, либо его загеленной части в отстойных зонах (при недостаточном центрировании обсадной колонны в стволе скважины).

Поэтому в процессе цементирования эксплуатационной колонны необходимо, чтобы буферные системы отвечали требуемым параметрам: во-первых, эффективно отмывали наружную поверхность обсадной колонны и ствол скважины; и, во-вторых, не нарушали иерархию реологических характеристик и плотностей. И для того чтобы цементирование проходило успешно, необходимо качественное вытеснение бурового раствора буферной жидкостью с последующим его замещением цементным раствором.

В число прочих распространенных причин возникновения заколонной циркуляции (ЗКЦ) входят тонкие перемычки между пластами, высокая проницаемость цементного камня и циклические нагрузки в процессе эксплуатации, воздействие на внутреннюю поверхность обсадной колонны давлением во время проведения опрессовок и ГРП.

Классификация основных причин и следствий возникновения ЗКЦ, а также методы их предотвращения представлены в таблице 1.

Таблица 1. Анализ причин и методы предотвращения ЗКЦ
Таблица 1. Анализ причин и методы предотвращения ЗКЦ

ТРЕБОВАНИЯ К ТАМПОНАЖНЫМ СМЕСЯМ

С целью обеспечения качественной изоляции скважины и предупреждения межпластовых перетоков были изучены факторы, влияющие на качество цементирования, подобраны оптимальные тампонажные смеси (ТС), проанализировано применение выбранных тампонажных смесей в Волго-Уральском регионе и проведение лабораторных испытаний [3]. Также изучались литературные данные об опыте применения различных буровых растворов и оборудования, а также о методах подбора тампонажных смесей [4].

Поскольку целостность цемента обеспечивается высокой прочностью, эластичностью, тепловой стабильностью и предсказуемостью теплового расширения, к свойствам ТС предъявляются определенные требования. Так, при повышении (воздействии, в том числе циклическом) температуры ТС должна длительное время сохранять первоначальные свойства – высокие механическую прочность и эластичность (низкий модуль Юнга).

Соблюдение указанного требования обеспечивает долговременную изоляцию продуктивных пластов и, как следствие, увеличение межремонтного периода работы запущенной в эксплуатацию скважины.

Цементный камень за обсадной колонной должен быть достаточно прочным и непроницаемым, характеризоваться хорошим сцеплением (адгезия) с поверхностью обсадных труб и стенками ствола скважины.

Высокие требования к цементному камню обусловлены многообразием его функций: полное заполнение пространства между обсадной колонной и стенками ствола скважины; изоляция и разобщение продуктивных нефтегазоносных горизонтов и проницаемых пластов; предупреждение распространения нефти или газа в затрубном пространстве под влиянием высокого пластового давления; заякоривание обсадной колонны в массиве горных пород; защита обсадной колонны от коррозионного воздействия пластовых вод и некоторая разгрузка от внешнего давления. Следует отметить, что роль и значение цементного камня остаются неизменными на протяжении всего срока использования скважины, поэтому к нему предъявляются требования высокой устойчивости к воздействию отрицательных факторов. [5]

ИСПЫТАНИЯ ТАМПОНАЖНЫХ СМЕСЕЙ

Были проведены лабораторные испытания нескольких типов смесей для определения наиболее значимых свойств цементного камня для создания долговременной крепи скважины. Решался вопрос об устойчивости получаемого камня при проведении наиболее критичных технологических операций при освоении и эксплуатации скважин в Волго-Уральском регионе.

Разрушение цементного камня происходит в результате концентрации напряжений в зонах, где градиент внешних сил вызывает пик усилий, обусловленный различием деформирующих составляющих, их взаиморасположением, формой и объемным содержанием, наличием капиллярных и внутрикристаллогидратных пор (объем последних составляет 15-25%).

Одно из возможных решений задачи предупреждения нарушения целостности цементного камня и сохранения его герметичности состоит в введении в состав тампонажной смеси добавок, ликвидирующих или заполняющих микротрещины в цементном камне и повышающих его эластичность.

Рисунок. Проведение испытаний на сжатие
Рисунок. Проведение испытаний на сжатие

В ходе проведенных испытаний цементный камень, сформированный из чистого ПЦТ I-G-CC-1, разрушался под механическим воздействием, что сопровождалось возникновением большого количества трещин, тогда как материал с эластичной добавкой остался целым (см. рисунок). Следует отметить, что адгезия с металлом у эластичного тампонажного материала, в два раза выше, чем у стандартного образца цемента марки ПЦТ I-G-CC-1.

Помимо этого, были проанализированы предлагаемые тампонажные смеси трех подрядных организаций по цементированию. Было проведено сравнение эластичных систем и стандартной рецептуры. Высокие значения прочности при сжатии показали эластомеры двух компаний (табл. 2).

Таблица 2. Сравнительный анализ тампонажных смесей
Таблица 2. Сравнительный анализ тампонажных смесей

В ходе проведения работы доказано, что включение эластомеров в рецептуру тампонажных смесей позволяет обеспечить качественную изоляцию продуктивных горизонтов, а также способствует снижению затрат на ликвидацию заколонных перетоков, за счет устойчивости цементного камня к возникающим нагрузкам во время опрессовок обсадных колонн, перфорации, проведении ГРП. И, самое главное, эластомеры позволяют снизить риски возникновения ЗКЦ, обеспечивая эластичные свойства камня, позволяющие сохранять его целостность, особенно при высоких динамических нагрузках.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Иогансен К.В. Спутник буровика. – М.: Недра, 1986.
  2. Вадецкий Ю.В. Бурение нефтяных и газовых скважин. – М.: Академия, 2010.
  3. Булатов А.И. Технология цементирования скважин. – М., 1982.
  4. Середа Н.Г. Крепление скважин». – М., 1998
  5. Мавлютов М.Р. Факторы, влияющие на качество крепления скважин. – М.: Недра, 2001.
Комментарии

Эту публикацию еще никто не прокомментировал. Станьте первым, поделитесь своим мнением.

Написать комментарий
Комментировать
Читайте далее
Опыт применения солей алюминия для ликвидации проницаемых зон при бурении
Насосное оборудование производства ООО «НКМЗ» для нефтяной промышленности
Реклама
Свежий выпуск
Инженерная практика №05/2018

Инженерная практика

Выпуск №05/2018

Промысловые трубопроводыМеханизированная добыча
Особенности и нормативная база в области эксплуатации и ремонта подводных трубопроводовДиагностика, мониторинг и обеспечение безаварийной эксплуатации промысловых трубопроводов, защитные покрытияПроектирование, строительство и ремонт стальных и полимерных трубопроводовОПИ глубинно-насосного оборудования и НКТ с защитными покрытиями, эксплуатация неметаллических НКТРеагенты и внутрискважинное оборудование для механизированной добычи нефти в осложненных условияхПодготовка нефти. Внедрение ГИС
Ближайшее совещание
Механизированная добыча, Трубопроводный транспорт
Коррозия 2018
Международная производственно-техническая конференция

КОРРОЗИЯ – 2018: Эффективные методы работы с фондом скважин, осложненным коррозией, эксплуатация промысловых нефтегазопроводов и водоводов в условиях высокой коррозионной активности

27-29 августа 2018 г., г. Казань, конференц-зал «Габдулла Тукай»
Задачей Конференции является обмен опытом и определение наиболее экономически и технологически эффективных решений и технологий в области работы с фондом скважин, осложненных коррозионным фактором и анализ применения современных методов и технологий для сокращения аварийности промысловых трубопроводов различного назначения в условиях высокой коррозионной активности.
Ближайший тренинг
Механизированная добыча
Эффективность механизированного фонда – июль 2018
Тренинг-курс

Повышение эффективности эксплуатации механизированного фонда скважин

23 – 27 июля 2018 г., г. Москва
Цель курса состоит в создании у слушателей комплексного и разностороннего представления о современной теории и практике работы с механизированным фондом скважин при решении ряда основных производственно-технических задач. Занятия проводятся с использованием новейших презентационных материалов и программных комплексов экспертами-практиками с большим производственным и научным опытом.