ТАМПОНАЖНЫЕ ЦЕМЕНТЫ ДЛЯ АНОМАЛЬНЫХ УСЛОВИЙ
Н. КАРИМОВ, Ф. АГЗАМОВ, И. КАРИМОВ, Р. МЯЖИТОВ, И. АЛИБАЕВ
Во многих районах ведения буровых работ строительство скважин осложнено наличием зон поглощений, пластов, склонных к гидроразрыву, пластов с аномально высокими давлениями, температурами, мощных отложений глинистых пород, с солевой и сероводородной агрессией, а чаще одновременным воздействием указанных факторов. Все это вместе с ужесточением требований к охране недр поставило более сложные задачи по креплению скважин. При любых условиях изоляционный комплекс скважины должен обеспечить надежную охрану недр за счет предотвращения межпластовых перетоков, повысить эффективность бурения скважины за счет уменьшения загрязнения продуктивных пластов и создать условия для длительной эксплуатации нефтяных и газовых скважин.
сцепление цементного камня с обсадной колонной и горными породами, преждевременный выход скважин из строя.
Если рассматривать облегченные тампонажные материалы, то следует отметить, что недостаточная их эффективность во многом связана с технологией приготовления тампонажных смесей на базах бурового предприятия или непосредственно на буровой.
Альтернативой традиционно применяемых облегченных цементов могут стать облегченные цементы, разработанные в ООО "Цементные технологии". Их производство организовано в ОАО "Новотроицкий цементный завод". Технологические свойства приведены в табл. 1.
Облегченные тампонажные цементы ПЦТ-Ш-об 6 или ПЦТ-Ш-об 5 получают совместным помолом
Табл. 1. Физико-механические свойства облегченного тампонажного раствора и камня
Состав смеси Температура, В/С Растека-емость, Плотность раствора, Сроки схватывания, мин Время загусте-вания Предел прочности на изгиб Водо-отделение, Водоотдача
С мм кг/м3 Начало Конец мин. через 48 ч мл см3/30 мин
ПЦТ-Ш-об 5-100 75 0,8 225 1540 120 140 210 3,1 0 90,0
ПЦТ-Ш-об 5-50 22 0,8 225 1540 450 - 0,85 0 90,0
ПЦТ-Ш-об 5-100 75 0,85 235 1530 135 165 215 2,5 0 91,5
ПЦТ-Ш-об 5-50 22 0,85 235 1540 480 - 0,8 0 91,5
ПЦТ-Ш-об 5-100 75 0,9 250 1510 155 180 255 2,4 0 95,0
ПЦТ-Ш-о6 5-50 22 0,9 250 1510 >480 - 0,75 0 95,0
ПЦТ-Ш-об 6-100 75 0,75 210 1600 135 170 153 4,2 0 87,2
ПЦТ-Ш-об 5-50 22 0,75 210 1600 370 480 - 1,6 0 87,2
Естественно, что подобные условия требуют применения практически в каждой конкретной ситуации тампонажных цементов с различными технологическими свойствами.
Анализ показывает, что в большинстве случаев брак при цементировании обсадных колонн возникает в связи с несоответствием свойств примененных тампонажных растворов геолого-техническим условиям крепления. В частности, можно отметить повышенную плотность облегченных тампонажных растворов, высокое водоотделение и водоотдачу растворов, усадочные деформации, недостаточную коррозионную стойкость камня и др. Следствием указан-ных факторов становятся недоподъемы там-понажного раствора до проектной высоты, плохое
клинкера, природного гипса, трепела и модифицирующей добавки в необходимых соотношениях. Размол производится до удельной поверхности 600-800 м2/кг. Цемент затаривается в влагонепроницаемые МКР. Гарантийный срок хранения в условиях буровой три месяца. По всем параметрам тампонажный цемент ПЦТ-Ш-об 5-50 удовлетворяет требованиям ГОСТ 1581-96. Для ПЦТ-Ш-об 5-100 показатели прочности превышают требования ГОСТ в 2-3 раза. Раствор из этих цементов обладает высокой седимента-ционной стойкостью (водоотделение равно нулю). Водоотдача растворов по ВМ-6 без добавок реагентов, понижающих ее, составляет 85-95 см3/30 мин. При этом водоотдачу можно уменьшить до 5-6 см3/30 мин. за счет применения в малых количест-
пи
Табл. 2. Свойства расширяющегося цемента
Состав цемента в/ц Растекае- Плотность, Водо- Продолжительность Расшире- Прочность Прочность
№ мость, кг/м3 отделение, расширения, ч ние, % на изгиб, сцепления с
ПТЦ-1 Добавка мм мл начало конец МПа металлом, МПа
1 100 - 0,5 220 1830 6,2 - - - 3,5 1,8
2 97 3 0,475 220 1850 2,3 1,5 48 2,1 7,3 3,7
3 95 5 0,5 220 1850 1,2 3,5 20 3,2 6,2 4,1
Примечание: Прочность определялась через 2 суток при температуре 20+2°С
вах традиционных понизителей. Мы полагаем, что такая низкая водоотдача облегченного тампонажного раствора позволит значительно снизить степень загрязнения продуктивных пластов при цементировании эксплуатационных колонн. При необходимости повышение прочности камня ПЦТ-Ш-об 5-50 легко достигается вводом в жидкость затворения солей МаС!, СаС12 или Ма2С03.
При производстве облегченного цемента установлен строгий контроль за качеством выпускаемой продукции. Пробы берутся из каждого контейнера и анализируются на соответствие ГОСТ 1581-96.
На облегченные цементы, разработанные в ООО "Цементные технологии" и выпускаемые в ОАО "Новотроицкий цементный завод", получены российские сертификаты качества.
шается герметичность контактных зон.
В настоящее время ООО "Цементные технологии" разрабатывает технические условия и технологический регламент по выпуску в начале 2006 г. расширяющегося цемента в промышленном масштабе. Модернизируется технологическая линия получения расширяющейся добавки.
Для крепления скважин в условиях аномально высоких пластовых давлений (АВПД) разработан и испытан утяжеленный цемент, технологические параметры которого приведены в табл. 3. Данный вид получают путем совместного помола цемента грубого помола (удельная поверхность 190-210 м2/кг), никелевого шлака и кварцевого песка в необходимых соотношениях в зависимости от условий применения. Соотношение компонентов зависит от аномальности пластовых дав-
Табл. 3. Свойства утяжеленного цемента
№ Состав цемента В/Ц Расте-каемость, Плотность, Водо-отделе- Условия опыта Прочность через 2 суток, МПа
ПЦТ-1 НШ Песок кварцевый см. кг/м3 ние, мл. Т, 0С Р, МПа изгиб сжатие
1 30 60 10 0,35 220 2200 2,0 20 0,1 2,6 5,2
2 30 60 10 0,35 220 2200 2,0 75 0,1 4,5 13,0
3 30 60 10 0,35 220 2200 2,0 100 30 5,7 9,5
4 10 80 10 0,35 205 2300 2,5 130 30 6,2 12,1
5 10 80 10 0,35 205 2300 2,5 150 30 7,3 13,2
6 87 13 0,3 1,95 2350 3,50 200 30 8,2 14,1
Примечания: удельная поверхность ПЦТ-1 равна 119-210 м2/кг НШ - никелевый шлак
Для повышения герметичности контактных зон цементного камня предлагаются расширяющиеся цементы, свойства которые приведены в табл. 2. Их получают путем совместного помола клинкера и расширяющей добавки в гранулах. В полученном тампонажном материале клинкер размалывается до удельной поверхности 200-220 м2/кг, а расширяющая добавка - до удельной поверхности 300-320 м2/кг.
Расширяющую добавку получают по специальной технологии путем обжига при температуре 900-1000° С. Из табл. 2 видно, что данный вид цемента обладает низким водоотделением; величина расширения составляет 2,1-3,2% в зависимости от количества расширяющейся добавки. Это позволяет поднять силу сцепления цементного камня с металлом (трубами) до 4,1 МПа. Проведенные испытания показали, что при этом повы-
лений и температурных условий применения цемента.
Предлагаемый утяжеленный цемент может быть использован в температурном интервале 20-2000 С. По плотности он соответствует цементам типа ПЦТ-Ш-У2-50 и ПТЦ-Ш-УЗ-100. Наличие в составе никелевого шлака Мд0 до 9% обеспечивает расширение камня (1,2-1,8 %) в температурном интервале 80-2000 С.
У всех перечисленных цементов была исследована коррозионная стойкость по отношению к сероводороду. Исследования проводились в нефтяных добывающих скважинах и сероводородсодержащем газе. Испытания показали дос-таточно высокую (коэффициент стойкости 0,87-0,95) коррозионную стойкость камня из облегченного, расширяющегося и утяжеленного цементов. ■
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.