УДК 622.245.42
© Коллектив авторов,1998
В.М.Меденцев, Ю.И.Сидоренко (ОАО "Роснефть -"Пурнефтегаз"), Д.Ф.Новохатский, А.К.Куксов (ОАО НПО "Бурение")
V.M.Medentsev, Y.I.Sidorenko (OAO "Rosneft-Purneftegas"), D.V.Novohatskiy, A.K.Kuksov (OAO NPO "Burenie")
Цементирование скважин в ОАО "Роснефть - Пурнефтегаз" бездобавочными тампонажными цементами
Cementing wells in OAO "Rosneft-Purneftegas" with neat oil-well cements
Reviewed are physical-mechanical properties of neat oil-well cement and of oil-well cement with mineral additives. The influence of chemical agents on properties of cement slurry and cement stone, produced with neat cement, is studied. High efficiency of neat oil-well cements application for cementing of all purposes' casing strings is stated.
соответствии с дейст-^^^^^^^^^ вующим в настоящее время ГОСТ 1581-91 предусмотрены два основных вида тампонажного цемента: с минеральными добавками в количестве не более 20% и бездобавочные, в которые не допускается ввод минеральных добавок. Практически большинство цементных заводов в России выпускает тампонажные цементы с минеральными добавками и только единицы - бездобавочные цементы. В мировой практике в соответствии со спецификой 10А АНИ при цементировании скважин применяются в основном бездобавочные базовые цементы классов G и Н.
С целью сопоставления физико-механических и технологических свойств двух видов тампонажного цемента нами проведе-
ны испытания тампонажных цементов с минеральными добавками ПЦТ Д20 и бездобавочных ПЦТ ДО цементного завода АО "Сухоложскцемент", являющегося основным поставщиком тампонажных цементов в АО "Роснефть-Пурнефтегаз". Исследования выполняли при температуре 22 и 75°С и атмосферном давлении; время загустевания определяли при температуре 75°С и давлении 40 МПа. При температуре 22°С время загустевания тампонажных растворов не определяли из-за очень большой продолжительности опытов (более 10 ч). Водоцементное отношение (В/Ц) изменяли в пределах 0,50-0,44. Результаты испытаний приведены в табл.1, из которой видно, что растекаемость растворов из бездобавочного цемента при В/Ц, равном
0,5 и 0,47, составляла соответственно 280 и 255 мм, при В/Ц =0,44 - равнялась 230 мм. Применять растворы с растекае-мостью более 250 мм не рекомендуется, в таких случаях необходимо уменьшать во-доцементное отношение, что повышает изолирующую способность цементного камня. Особенно отрицательно влияет увеличение В/Ц на развитие седиментацион-ных процессов при схватывании цементного раствора и возникновении в нем флюи-допроводящих каналов. При снижении В/Ц с 0,50 до 0,44 сроки схватывания тампонажного раствора из бездобавочного портландцемента при температуре 22 и 75°С сокращаются на 20-30 мин, увеличивается прочность при изгибе на 17-26%, при сжатии - на 23-92%.
Примечание. Во всех случаях водоотделения не происходило.
1/1998 67
Сроки схватывания тампонажных растворов из цемента с минеральными добавками при температуре 22°С и В/Ц = 0,50-0,44 на 45-65 мин больше таковых для бездобавочного цемента, а при температуре 75°С - меньше на 10-15 мин. Время загустевания тампонажных растворов из добавочного цемента при температуре 75°С на 10-15 мин короче, чем растворов из бездобавочного цемента.
В ОАО "Роснефть-Пурнефтегаз" на Харампурском месторождении по разработкам и рекомендациям НПО "Бурение" широко применяются тампонажные растворы с повышенными изоляционными свойствами (РПИС). Их получают путем ввода в тампонажный раствор химических реагентов типа КМЦ, поливинилового спирта, реагента-стабилизатора Кет-й^, хлорида кальция и др. При добавлении к цементу высокомолекулярных полимеров тампонажный раствор загущается, что приводит к технологическим затруднениям при приготовлении растворов. При использовании добавочных цементов ПЦТ Д20-100 для увеличения подвижности раствора повышали водоцементное отношение до 0,52-0,55, в результате снижались показатели изолирующих свойств тампонажного раствора.
Исследования по влиянию химических реагентов на свойства тампонажного раствора и камня из бездобавочного цемента
Сухоложского цементного завода при температуре 20-22,
35 и 40-65°С показали, что при использовании бездобавочного цемента можно увеличить дозировку КМЦ от 0,1% (обычно применявшуюся) до
0,2% при В/Ц= 0,48-0,50, при добавке 0,1% КМЦ -снизить В/Ц до
0,44-0,45.
Очень хорошие результаты получены при использовании понизителя водоотдачи ПВС в количестве 0,3-0,5%. В таких условиях водоотдача тампонажного раствора составляет
8-25 см3/30 мин при В/Ц= 0,440,50, удовлетворительных значениях подвижности, времени загустевания, сроках схватывания тампонажного раствора и прочности цементного камня.
Добавка к тампо-нажному раствору 2-3% СаС12 позволяет ускорить сроки схватывания раствора до 2-3 ч при температуре 20°С. Такие относительно небольшие сроки схватывания добавочного цемента получить практически невозможно.
Бездобавочные тампонажные цементы прошли в ОАО "Роснефть-Пурнефтегаз" широкие промышленные испытания. Получены высокие показатели качества цементирования обсадных колонн всех назначений.
В настоящее время использование бездобавочных цементов ПЦТ ДО-50 и ПЦТ ДО-100 включено в технологический регламент и все скважины цементируются этим цементом.
Кондуктор цементируется двумя порциями цементного раствора: в зоне башмака кондуктора цементный раствор обрабатывается 3% СаС^, остальная часть цементируется чистым цементным раствором.
Промежуточная колонна цементируется тремя порциями цементного раствора: в зоне башмака используется цементный раствор с добавкой реагента-стабилизатора (Kem-Pas, КМЦ и др.), в средней части цементируемого интервала с целью предотвращения поглощений - облегченный раствор плотностью 1,50±0,02 г/см3, в верхней части - чистый цементный раствор.
В связи с возможными поглощениями эксплуатационная колонна цементируется в две ступени с установкой муфты ступен-
К=
чатого цементирования в среднем на глубине 2000 м.
При цементировании первой ступени используется цементный раствор, состоящий из трех порций: нижняя порция, находящаяся в продуктивной зоне, обрабатывается понизителем водоотдачи - поливиниловым спиртом ПВС в количестве 0,5% массы цемента, средняя - чистый цементный раствор, верхняя порция, в зоне установки МСЦ, обрабатывается замедлителем НТФ в количестве 0,03% массы цемента. Вторая ступень цементируется тампонаж-ным раствором, обработанным высокомолекулярным полимером.
В табл.2 приведены коэффициенты качества цементирования эксплуатационных колонн (по данным АКЦ), зацементированных бездобавочным цементом ПЦТ ДО и цементом с минеральными добавками ПЦТ Д20 в 1996 г. и первом квартале 1997 г.
Качество цементирования оценивали коэффициентом качества К, определяемом по выражению
_ А1 + Б 0,7 + С 0
А + Б + С '
где А - протяженность зоны с плотным контактом цементного камня с обсадной колонной, по данным АКЦ, м; Б - протяженность зоны с "частичным" контактом, м; С - протяженность зоны с плохим контактом или с отсутствием контакта цементного камня с колонной, м.
Из табл.2 следует, что качество цементирования эксплуатационных колонн бездобавочным цементом на 6-18% выше такового с использованием тампонажного цемента с минеральными добавками.
Фактические дебиты скважин, эксплуатационные колонны в которых зацементированы бездобавочным цементом, увеличились на 5-10%.
Из сопоставления свойств бездобавочного и добавочного цементов можно сделать следующие выводы.
1. Прочность камня бездобавочного цемента на 20-60% выше прочности камня из цемента с минеральными добавками.
2. Сроки схватывания при Т=22°С для бездобавочного цемента ПЦТ ДО короче, чем у цемента с минеральными добавками ПЦТ Д20, что является положительным фактором.
3. При температуре 75°С сроки схватывания и время загустевания тампонажного раствора из цемента с добавками ПЦТ Д20 несколько меньше, чем у бездобавочного. Добавки трепела, вводимого при помоле цемента, при повышении температуры способствуют более быстрому схватыванию цемента, а следовательно, необходима большая дозировка замедлителей при температуре 50-100°С.
4. Растекаемость цементного раствора из бездобавочного цемента при В/Ц=0,5 очень высока и достигает 280 мм. Для уменьшения подвижности цементного раствора необходимо снижать водоцементное отношение до 0,44-0,45.
5. При использовании бездобавочного цемента повышаются качество цементирования обсадных колонн и дебиты скважин.
68 1Л 998
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.