опыт
ПРИМЕНЕНИЕ ОБЛЕГЧЕННОГО ТАМПОНАЖНОГО ЦЕМЕНТА В ОАО "СУРГУТНЕФТЕГАЗ"
В. ПЕТРУШИН, ведущий инженер-технолог Сургутского тампонажного управления
Одним из путей решения проблемы надежного крепления ствола скважин с низкими пластовыми давлениями и низкими градиентами гидроразрыва пластов, обеспечения гарантированного подъема тампонажного раствора за обсадными колоннами до проектных отметок является снижение плотности тампонажного раствора, перекрывающего зоны непродуктивных отложений.
В качестве облегчающей добавки наиболее широко применяются глинопорошки. Для изоляции зоны непродуктивных отложений -сухие гельцементные смеси на базе тампонажного портландцемента ПЦТ-11-50 (86%) с добавкой глино-порошка (14%).
Плотность тампонажного раствора при этом можно снизить до 1500 кг/м3 за счет увеличения во-досодержания. В этом случае значительно снижаются его активность и прочностные свойства. Применение сухих гельцементных смесей имеет и ряд других недостатков:
- существует вероятность получения нерегламентируемых составов смеси;
- параметры гельцементного раствора зависят от качества гли-нопорошка, который регламентируется ТУ 480-1-334-91 в достаточно широком интервале;
- из-за малого времени контакта жидкости затворения с глино-порошком частицы глины не успевают гидратировать, вследствие чего в гельцементном растворе остается значительное количество несвязанной воды;
- в период ОЗЦ несвязанная вода образует в цементном камне каналы, а также фильтруется в пласт под действием перепада давления "скважина-пласт".
С целью повышения качества крепления скважин в зоне непродуктивных отложений институтом "СургутНИПИнефть" совместно с ОАО "Сухоложскцемент" разработаны и прошли промысловые испытания (2000-2003 г.) в ОАО "Сургутнефтегаз" опытные партии облегченного тампонажного цемента. Первая партия цемента ПЦТ 111-Об 5 испытана на Конитлорском, Вачим-ском, Федоровском, Тянском месторождениях. В процессе цементирования осложнений не наблюдалось. Отмечено, что облегченный цементный раствор имеет стабильную плотность и консистенцию. Материалом успешно зацементировано 10 эксплуатационных колонн. К недостаткам первой опытной партии можно отнести невозможность использования данного цемента при цементировании кондукторов, т. к. в диапазоне низких и нормальных температур он не имеет требуемых значений прочности.
Отмеченные недостатки были устранены во второй опытной партии. Однако из-за коротких сроков начала загустевания ее применение при цементировании эксплуатационных колонн оказалось проблематичным. Данная партия использовалась как там-понажный цемент ПЦТ 111-Об 5-50 при креплении 29 кондукторов на Федоровском месторождении.
В процессе цементирования кондукторов установлено, что во время затворения облегченного цемента крайне важно выдерживать плотность раствора не ниже 1500 кг/м3, поскольку при меньшей плотности прочность получаемого цементного камня ниже требуемых значений. Но при повышении плотности раствора более 1520 кг/м3 снижалась его прокачиваемость, что приводило к росту рабочих давлений. Указанные недостатки могли вызвать осложнения в процессе продав-ливания цементного раствора в заколонное пространство при цементировании эксплуатационных колонн.
Назрел вопрос создания универсального облегченного тампо-нажного цемента для всего диапазона температур, имеющегося в скважинах на месторождениях ОАО "Сургутнефтегаз".
Сургутским тампонажным управлением совместно с "СургутНИПИнефть" было подготовлено техническое задание на приготовление универсального облегченного цемента, который бы удовлетворял требованиям ГОСТ 1581-96 и дополнительным требованиям заказчика.
В соответствии с техническим заданием облегченный тампонаж-ный материал должен:
Табл. 1
КОНДУКТОР Э/КОЛОННА
Водоцементное отношение 1,05 1,30
Плотность 1480-1490 кг/м3 1380-1390 кг/м3
Растекаемость 215-220 мм >250 мм
Время загустевания > 300 мин. 180 мин.
Водоотделение 1,0 мл 4,0 мл
Прочность 0,7 МПа 1,0 МПа
Выход раствора из 1 т цемента 1,35 м3 1,6 м3
опыт
- обеспечивать качественное крепление скважин в интервале температур 20-1000 С;
- тампонажный раствор на основе облегченного тампонажного цемента должен быть седимента-ционноустойчивым;
- цементный камень должен:
а) быть коррозионноустойчи-вым в агрессивных средах;
б) быть безусадочным и обладать лучшей адгезией по сравнению с традиционно используемыми материалами;
в) обладать высокими прочностными свойствами в диапазоне нормальных и умеренных температур в ранние сроки твердения;
г) иметь низкую проницаемость.
Облегченный тампонажный цемент МТ0-5-100, отвечающий выше изложенным требованиям, создан в ОАО "Сухоложскцемент" согласно ТУ 5734-5753490-002-2001 и представляет собой облегченный тампонажный материал с применением в качестве облегчающей добавки термообработанного трепела.
Этим составом было зацементировано 24 обсадных колонны (11 кондукторов и 13 эксплуатационных колонн) на Лукьявин-ском месторождении. Реологические и физико-механические свойства облегченного цементного раствора и сформировавшегося из него камня позволили применять его при креплении как кондукторов, так и непродуктивной зоны эксплуатационных колонн.
Облегченный тампонажный раствор для цементирования обсадных колонн имел параметры, указанные в табл. 1.
Отклонений при затворении облегченного тампонажного цемента и закачке его в скважину не наблюдалось, фиксировался
выход облегченного тампонажно-го раствора на устье скважины, при этом циркуляция отмечена во всех случаях до конца процесса цементирования. Было зафиксировано снижение рабочего давления при продавливании облегченного тампонажного цемента на 10-15% по сравнению с использованием гельцементного раствора.
Диаграммы СКУПЦ-К подтверждают отсутствие осложнений при цементировании обсадных колонн с применением МТ0-5-100. При этом коэффициент качества крепления эксплуатационных колонн составил 0,61, для кондукторов - 0,62, что на 19,6 и 24% соответственно выше, чем при креплении по стандартной технологии.
Анализ показывает, что качество цементирования в случае использования облегченного цемента заводского изготовления выше, чем у обычно применяемой гель-цементной смеси (см. рис.). В этой связи можно утверждать, что облегченный цемент МТО-5-100 обеспечивает требуемое качество
Табл. 2. Сравнительная оценка качества цементирования
Интервалы
сплошной, % частичный, % отсутствует, %
КОНДУКТОР
МТО-5-100 30,1 64,8 5,1
Сухая гельцемент. смесь 18,3 64,3 17,4
ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ КОЛОННА
МТО-5-100 29,6 64,3 6,1
Сухая гельцемент. смесь 19,2 65,1 15,7
крепления обсадных колонн и имеет ряд преимуществ:
- плотность приготавливаемого облегченного раствора стабильна во время всего периода затворе-ния;
- при вытеснении цементного раствора в затрубное пространство величина рабочего давления снижается на 10-15%;
- при цементировании обсадных колонн отмечено наличие полной циркуляции;
- выход раствора из тонны МТ0-5-100 на 18% больше, чем из тонны гельцемента.
Наряду с явными преимуществами МТО-5-100 имеет однако небольшую насыпную массу -658 кг/м3, что потребует увеличения парка спецтехники для его транспортировки на буровые.
В лаборатории Сургутского тампонажного управления проведены исследования динамики изменения прочности при изгибе в зависимости от срока гидратации, которые показали, что набор прочности происходит в течение шести месяцев. При этом интенсивность набора прочности у цементного камня из МТО-5-100 выше, чем у цементного камня, приготовленного из сухой смеси (табл. 2).
Таким образом, применение облегченного цемента МТО-5-100 позволит повысить качество цементирования обсадных колонн. Сдерживающим же фактором широкого его применения может стать его высокая стоимость. ■
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.