Ц наука — производству
ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА КРЕПЛЕНИЯ НАПРАВЛЕННЫХ СТВОЛОВ СКВАЖИН НА МЕСТОРОЖДЕНИЯХ РЕСПУБЛИКИ САХА (ЯКУТИЯ)
Э. ТЕМИРОВ, СевКавГТУ
Рассмотрим проблемы заканчивания направленных скважин на месторождениях Республики Саха (Якутия) и пути повышения качества их крепления с использованием тиксотропных и седиментационно-устойчивых составов тампо-нажных растворов.
Сложные геолого-технические условия бурения, наличие поглощающих пластов с АНПД, сложнопост-роенных, малодебитных залежей нефти и газа на месторождениях Республики Саха (Якутия) предъявляют повышенные требования к технологии заканчивания строительством скважин, качеству их крепления.
Некачественное разобщение флюидосодержащих пластов может стать причиной:
- прорывов воды из соседних пластов;
- подтягивания подошвенной воды к перфорационным отверстиям;
- прорывов газа из соседних пластов и газовой шапки к перфорационным отверстиям;
- потерь нефти и газа за счет их перетока в пласты с низкими пластовыми давлениями;
- заколонных водоперетоков в непродуктивной части разреза;
- грифонообразований;
- загрязнения недр и окружающей среды [1, 2].
При цементировании кондуктора и эксплуатационной колонны в скважинах рассматриваемых месторождений согласно техническому проекту предусмотрено использование тампонажного цемента нормальной плотности марки ПЦТ-И-50 или ПЦТ-1-50 и облегченного тампонажного цемента на основе алюмосиликатных полых микросфер - (АСПМ), либо гельцемента, затворяемых на 8% раствора хлористого кальция.
Облегченный тампонажный цемент на основе алюмосиликатных полых микросфер (АСПМ) не приспособлен к транспортировке, так как при тряске во время перевозки на железнодорожном или автомобильном (например, в автоцистернах СМН-20) транспорте происходит расслаивание смеси ПЦТ-11-50 и АСПМ, последние поднимаются вверх, а цемент накапливается в нижней части.
Гельцемент обладает повышенным водоотделени-ем, что снижает седиментационную устойчивость тампонажного раствора, вызывает расслаивание смеси, а в силу высокой водоотдачи при затвердевании дает усадку, что ведет к образованию заколонных перетоков, грифонов и других осложнений.
Невысокая эффективность существующей технологии использования гельцемента в качестве изолирующего материала объясняется повышенной проницаемостью цементного камня.
Применение тампонажного раствора на основе АСПМ ограничивается его высокой стоимостью.
Согласно техническому проекту требуемая плотность облегченного тампонажного раствора 1500 кг/м3. Крепление скважин на месторождениях Республики САХА (Якутия) осложняется наличием поглощающих горизонтов, поэтому для предупреждения нештатных ситуаций можно снизить плотность цемента до 1250-1300 кг/м3, применяя для этих целей раствор на основе АСПМ. При этих значениях плотности тампонажный раствор с АСП (1250-
|)Н 0{ ЦП 1.И 1В I.! 1»
Зависимость коэффициента тиксотропии облегченных алюмосиликатными полыми микросферами (АСПМ) тампонажных растворов от содержания А1г{$04)з в составе комплексной добавки.
наука — производству ||
Влияние комплексных структурирующих добавок С-3+Ту!оБе Е29651 +А12(Э04)з на свойства облегченного АСПМ тампонажного раствора.
о" Ю ь- о О а м 25" о О а м СО >ве Е29651, масс. % со ^ О о <0 о § в/ц лотность кг/м3 Р мм очность на згиб цем. амня МПа т, ни еи 5 с -О- о Ф, см3/30 мин Время устевания, час-мин. Сроки схватывания, час-мин
П 5« о £ П рик П ои аг з начало конец
100 - - - 0,500 1830 250 5,6 1,2 122 1-00 1-45 2-30
100 - 0,5 0,3 - 0,380 1910 240 5,0 1,6 19 6-40 8-40 9-50
100 - 0,5 0,3 0,5 0,410 1880 230 5,8 4,2 10 1-15 2-15 3-20
85 15 1,5 0,6 0,5 0,470 1560 230 4,1 3,40 3 4-25 5-25 6-35
85 15 1,5 0,3 0,5 0,380 1590 240 4,5 3,13 5 3-40 5-25 6-50
85 15 0,5 0,3 0,5 0,510 1520 230 4,0 4,14 7 2-20 3-50 5-25
80 20 0,5 0,3 0,5 0,780 1250 250 3,4 3,5 8 3-30 4-30 5-45
80 20 1,5 0,3 0,5 0,650 1360 250 3,8 3,1 6 4-50 5-40 6-15
80 20 1 0,3 1 0,577 1410 220 4,0 3,9 5 2-00 3-15 4-25
80 20 0,5 0,3 1,5 0,670 1360 220 4,5 5,1 5 1-20 2-15 3-35
80 20 0,5 0,6 0,5 0,690 1350 230 3,0 4,4 3 3-10 4-05 5-25
80 20 1,5 0,3 1,5 0,557 1440 250 4,4 4,2 4 1-40 2-45 4-10
Примечание: все эксперименты проводились при температуре t=750 С; прочность на изгиб образцов балок, сформированных при температуре 750 С, определялась через 24 часа выдержки.
1300 кг/м3) обладает высокой водоотдачей при В/Ц равном 1,1. Для регулирования фильтрационных параметров целесообразно применение полимерного стабилизатора, устойчивого к действию полиминеральных катионов - Ту!ове Е29651.
Недостатком всех типов микросфер, в т. ч. и АСПМ, является высокая водопотребность, доходящая до 0,8-0,85. Для ее снижения и сохранения достаточной подвижности облегченного микросферами тампонажного раствора исследован суперпластификатор С-3, оптимальные добавки которого определены в пределах 0,5-1,5 % от массы цемента.
Высокомолекулярные полимеры не создают пространственной структуры в растворах, а ввод С-3 приводит к резкому снижению значений пластической вязкости и предельного динамического напряжения сдвига, усиливающих седиментационные процессы в тампонажных растворах. Для предупреждения этих процессов требуется ввод в систему структурирующей добавки, так называемых "сшивателей" или "кросс-агентов". Исследованиями доказано, что наилучшие результаты достигаются при использовании для этих целей сернокислого глинозема (сернокислого алюминия) - АЬ^О^з. Хорошая стабилизирующая способность сернокислого алюминия обусловлена тем, что при взаиомодействии катионов А/+ с макромолекулами полимера получаются поликомплексные соединения, приводящие к гелеобразованию в системе.
В таблице приведены конечные результаты исследований влияния комплексной структурирующей добавки С-3+Ту!ове Е29651+А/?(5О4)з на свойства облегченных тампонажных растворов. Полученные системы обладают высоким коэффициентом тиксотропии, достигающим 4-5 и более, значения которого зависят от содержания реагента - сернокислого алюминия. Оставаясь подвижными в процессе перемешивания (прокачки), разработанные составы тампонажных
растворов быстро загустевают после остановки движения. Это свойство является очень важным при цементировании горизонтальных скважин.
На рисунке показана зависимость коэффициента тиксотропии облегченного АСПМ тампонажного раствора от концентрации серно-кислого алюминия в составе комплексной добавки. Полученные результаты позволяют сделать вывод о том, что оптимальные добавки сернокислого алюминия составляют 0,5-0,75%. При таком содержании сернокислого алюминия не наблюдается резких увеличений коэффициента тиксотропии.
Обработка тампонажных растворов перечисленными комплексными структурирующими добавками позволяет в широком диапазоне регулировать их структурно-реологические параметры (Табл.).
При цементировании обсадных колонн лишь небольшой объем тампонажного раствора затвердевает при максимальном забойном давлении. Остальной раствор подвергается кратковременному воздействию повышенного давления, которое затем в зависимости от глубины снижается. При исследованиях тампонажный раствор подвергался кратковременной обработке давлением в 20 МПа, после чего формирование камня происходило при температуре 75° С и атмосферном давлении. Величина давления определялась исходя из геолого-технических особенностей заканчивания скважин на месторождениях Республики Саха (Якутия).
Литература
1. Булатов А. И. Формирование и работа цементного камня в скважине./ - М.: Недра, 1990.
2. Рябоконь С. А., Ашрафьян М. О., Гринько Ю. В. Седиментационно-устойчивые тампонажные растворы для цементирования горизонтальных и пологих скважин. // Нефтяное хозяйство. - №4. - 2003. ■
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.