» » Тампонирование заколонного пространства скважины

Тампонирование заколонного пространства скважины

03.08.2016

Технология цементирования характеризуется:
- способом цементирования;
- составом и свойствами тампонажного, буферного и бурового растворов;
- оснасткой обсадной колонны;
- состоянием и конфигурацией ствола;
- обвязкой устья, схемой закачки и сбора вытесняемого раствора, используемым оборудованием для цементирования скважины;
- степенью оценки рисков и уровнем их предупреждения.
Проблема герметизации заколонного пространства зависит от
реальной обстановки, которая представляется более простой в случае устойчивых и непроницаемых стенок ствола и наиболее сложной при наличии неустойчивых и проницаемых участков в разрезе скважин.
Самый простой вариант горно-геологических условий крепления соответствует участкам ствола скважины, расположенным в устойчивой части разреза, в частности в межколонном пространстве между обсадными колоннами. Негерметичность в этой ситуации может быть следствием фильтрации по цементному кольцу и нарушением герметичности обсадной колонны. Основная функция среды, заполняющей заколонное (или межколонное пространство между обсадными колоннами), исключить фильтрацию через неё. Поэтому эти участки заполняются непроницаемыми для флюидов и газов вязкоупругими или твердеющими средами с относительно низкой прочностью образующейся структуры. Для тампонажного камня, формирующегося в межколонном пространстве скважин, прочность регламентируется в случаях, когда эти интервалы расположены против многолетнемёрзлых пород или отложений, склонных к пластическому течению.
Разобщение ствола от водогазонефтенасыщенных интервалов достигается разделительными мостами из непроницаемого тампонажного камня высотой 100-200 м или установкой разобщающих устройств (заколонные пакера).
Другие варианты горно-геологических условий тампонирования требуют от среды, заполняющей ЗЧС, наличия несущей способности для противостояния физическим нагрузкам. Несущая способность материала, заполняющего ЗЧС, определяется прочностью и пластичностью (эластичностью) тампонажного камня и прочностью его сцепления (адгезией) с породой и трубами. Несущая способность среды для конкретных условий определяется оптимальным сочетанием этих свойств. Камень с невысокой механической прочностью, но эластичный и с хорошей адгезией к металлу труб и горным породам, может быть предпочтительнее высокопрочного, но хрупкого материала.
При креплении продуктивной зоны скважины решаются две основные задачи:
• надежное разобщение эксплуатационного объекта от других пластов;
• предотвращение ухудшения коллекторских свойств ПЗП.
Разобщение продуктивной толщи осуществляют по одному из вариантов:
• креплением всей скважины эксплуатационной обсадной колонной с цементированием всего интервала продуктивной толщи;
• креплением эксплуатационной обсадной колонной с фильтром в продуктивной зоне и манжетным цементированием скважины над этой зоной;
• креплением эксплуатационной обсадной колонной с селективным цементированием отдельных участков продуктивной зоны;
• креплением эксплуатационной обсадной колонной с установкой «гирлянды» заколонных пакеров.
В интервале продуктивных пластов используются стандартные цементы, которые обрабатываются понизителями водоотдачи, пластификаторами, пеногасителями и, при необходимости, замедлителями сроков схватывания, или специальные тампонажные композиции с определёнными специфическими свойствами.
При контактах цементного камня с глинистой коркой или пленкой на стенках скважины и обсадных трубах за счет контракции происходит ее обезвоживание и образование в ней трещин, которые могут служить каналами для затрубных газонефтепроявлений и межпластовых перетоков, т.к. контракция обусловливает возникновение градиента давления, направленного из пласта в поровое пространство цементного камня по стволу скважины.
Начало периода интенсивной контракции совпадает с началом схватывания тампонажного раствора на основе портландцемента за счёт активных компонентов алюминатных, обладающих наибольшей контракцией. На более поздних стадиях твердения прирост контракции уменьшается, но не прекращается по истечении 20 сут.
За счет изменения вида и количества добавок можно регулировать контракционные эффекты при твердении тампонажных растворов. Если тампонажный раствор на основе портландцемента без обработки реагентом имеет контракцию 0,45 см3/100 г, то при обработке реагентами контракция может снизиться на порядок. Это позволяет создать бесконтракционные (безусадочные) тампонажные растворы и даже тампонажные растворы, имеющие «отрицательную контракцию», т.е. затвердевающие не с уменьшением, а с увеличением суммарного объема твердой и жидкой фаз в составе цемент - вода.
Расширяющиеся цементы предлагаются для повышения герметичности контактных зон цементного камня. 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. Данный вид цемента обладает низким водоотделением; величина расширения составляет 2,1-3,2% в зависимости от количества расширяющейся добавки. Это позволяет поднять прочность сцепления цементного камня с металлом (трубами) и, как результат, повысить герметичность контактных зон.
В нефтегазодобывающей промышленности используют несколько способов цементирования.