К.т.н. Исмаилов А.А.

Анализ существующих способов ликвидации поглощений тампонажного раствора при цементировании скважин

Казахстанско-Британский технический университет, Казахстан

Одним из важнейших условий успешного цементирования обсадных колонн является высокое качество изоляции поглощающих пластов непосредственно в процессе прохождения каждого из них после их вскрытия. Однако, как показывает практика, иногда изолированные в процессе бурения поглощающие горизонты будут поглощать цементный раствор при цементировании обсадных колонн, так как в большинстве случаев плотность цементного раствора значительно выше плотности применяемого при бурении бурового раствора.

В последнее время исследованию вопросов, связанных с применением тампонажных растворов пониженной плотности уделяется большое время. Разработаны рецептуры облегченных цементных растворов с добавлением в качестве наполнителей вспученного перлита, керамзита, туфа и др. [1].

Установлено, что добавление к цементному раствору различных материалов, снижающих его плотность, часто ухудшает физические и структурно-механические свойства раствора. Это приводит к увеличению гидравлических сопротивлений при прокачивании и снижению механической прочности цементного камня.

Опыт работ показывает, что применение облегченных цементных растворов с добавкой бентонитовой глины или других наполнителей при вскрытии поглощающих пластов с применением бурового раствора пониженной плотности (облегченные буровые растворы, аэрированные растворы, пены и т.д.) приводит к ухудшению качества цементного раствора, качества цементирования и требует проведения дополнительных изоляционных работ.

В некоторых нефтедобывающих районах в больших объемах применяют облегченные буферные жидкости (вода, химически аэрированные глинистые и другие растворы пониженной плотности). Однако, и при этом не всегда получают положительные результаты, и часто гидродинамическое давление при цементировании превышает пластовые давления в высокопроницаемых, трещиноватых поглощающих породах или предельные величины давления гидроразрыва слагающих стенки скважины пород с низкими показателями прочностных свойств.

Глинистая корка, образованная на стенках скважины в результате отфильтровывания воды из бурового раствора в проницаемый пласт, оказывает большое влияние на качественное разобщение пластов. В результате образования глинистой корки сужаются поровые каналы, и увеличивается сопротивление фильтрующей поверхности, состоящей из породы и глинистой корки [2]. Значительная часть исследователей считает, что основной причиной заколонных проявлений является физико-химическое взаимодействие цементного раствора с глинистой коркой. Согласно гипотезе возникновения газопроявлений, глинистая корка в результате контракции обезвоживается, уменьшается в объеме, что приводит к нарушению герметичности затрубного пространства. Однако, возможность газопроявлений сохраняется независимо от того, имеется глинистая корка или нет, то есть, удаление глинистой корки в зоне продуктивного горизонта является нежелательным процессом. По данным [3] водоотдача цементного раствора через глинистую корку уменьшается в 20 раз. Также указывается в [2], что интенсивное обезвоживание цементного раствора против высокопроницаемых пластов при снятии фильтрационной корки может привести к осложнениям в процессе цементирования.

Исследованиями многих авторов показано, что в результате контракции глинистая корка и глинистый раствор, оставшийся в застойных зонах обезвоживается, при этом образуется сеть каналов, по которым движется газ или флюид из пласта. Это подтверждают и исследования [2] о том, что наличие глинистой корки является одним из основных путей проникновения газа или флюида, ибо контракционный эффект, как было сказано выше, идет по всему зацементированному стволу скважины.

Однако, просто удаление глинистой корки со стенок скважины без дополнительных мероприятий может привести к отрицательным последствиям в результате ухода продуктов растворения из порового пространства цементного камня, в первую очередь, гидрата окиси кальция. Так, по данным Иванова Ф.М. [4], удаление из цементного камня 30% первоначального количества гидрата окиси кальция может привести к значительному снижению его прочности.

В последнее время одним из наиболее рациональных способов цементирования обсадных колонн в условиях низких пластовых давлений можно считать применение аэрированного цементного раствора с добавкой поверхностно-активных веществ (ПАВ). При этом гидродинамического соответствия условий цементирования обсадных колонн условиям вскрытия пластов добиваются путем выбора соответствующей степени аэрации цементного раствора, добавок ПАВ и стабилизаторов. Здесь особое внимание уделяется проведению комплекса технологических мероприятий по подготовке ствола скважины к спуску колонны.

Недостатком данного способа является применение дополнительных средств (ПАВ, стабилизаторы), а также необходимость проведения дополнительных мероприятий по спуску колонны. Аэрированный цементный раствор зачастую не отвечает требованиям качества заполнения затрубного пространства тампонажным раствором, хотя пузырьки аэрированного цементного раствора обладают высокими закупоривающими свойствами.

Наиболее оптимальным на наш взгляд было бы удаление фильтрационной корки в период подготовки ствола скважины, например, при помощи вибровоздействия, с последующей кольматацией проницаемых пластов путем применения специальных кольматирующих составов, закачиваемых в скважину немедленно после удаления глинистой корки.

Для обеспечения надежной изоляции проницаемых горизонтов друг от друга и заданной высоты подъема цементного раствора за обсадной колонной необходимо решать комплекс задач по ликвидации поглощений цементного раствора при его закачке в скважину. В качестве таких задач можно предложить следующее:

1. Перед цементированием скважины произвести промывку с аэрированным буровым раствором для надежной очистки ствола скважины от выбуренной породы.

2. Для аэрации бурового раствора применить такие технические средства, которые обеспечили бы высокую степень аэрации.

3. Разработать такие технологические приемы, которые обеспечили бы закупорку пор и трещин проницаемых горизонтов пузырьками воздуха.

Список литературы

1. Исмаилов А.А. Технология цементирования скважин в условиях низких пластовых давлений. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. –Алматы, 2004

2. Хаиров Г.Б. Совершенствование технологии подготовки ствола скважин к тампонированию и регулирование процессов структурообразования тампонажных растворов в период ОЗЦ. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. –Уфа, 1978

3. Кузнецов Ю.С., Мавлютов М.Р., Агзамов Ф.А., Овчинников В.П., Акопян А.О., Хаиров Г.Б., Бритенков В.Д. Разработка и промысловые испытания вибробашмаков для цементирования обсадных колонн. Межвузовский тематический сборник «Технология бурения нефтяных и газовых скважин». Выпуск 2. Стр.201-205. –Уфа, 1975

4. Иванов Ф.М. Коррозия в промышленном строительстве и защита от нее. Серия «Строительство и архитектура». Выпуск 3. – М.: Знание, 1977