» » Буферные жидкости

Буферные жидкости

03.08.2016

Функции буферных растворов: удаление фильтрационной корки бурового раствора; повышение полноты замещения бурового раствора тампонажным; улучшение адгезионных характеристик пород и обеспечения равномерности контакта с породой; кольматация (при необходимости) пород, слагающих стенки скважины.
Чтобы обеспечить равномерное заполнение заколонного пространства тампонажным раствором, необходимо применение буферных жидкостей, совместимых с буровыми и тампонажными растворами. Если буровой и цементный растворы не совместимы, то при их смешивании в затрубном пространстве образуется загущенная смесь, которая оказывает большое сопротивление при движении в зазоре между стволом скважины и колонной, при этом качество цементирования резко снижается. Иногда при смешении бурового и цементного растворов может получиться слишком жидкая смесь, что приведет к осаждению твердых веществ.
Совместимость буферной жидкости с буровым и цементным растворами проверяется по изменению вязкости их смесей при фактических температурных режимах процесса цементирования. Жидкости считаются совместимыми, если при их смешении вязкость полученной смеси не будет выше или ниже вязкости каждого из компонентов.
Буферная жидкость должна быть тяжелее бурового и легче цементного растворов. Буферная жидкость не должна негативно влиять на время загустения цементного раствора.
Важное условие обеспечения герметичности заколонного пространства скважин - наиболее полное замещение бурового раствора тампонажным в интервале цементирования. (Надо иметь в виду, что 100% замещения бурового раствора тампонажным добиться невозможно т.к. не удается вытеснить пристенный слой бурового раствора с повышенными структурно-механическими свойствами).
Буферные жидкости

Наряду с исследованием совместимости проверяются гидрофильные характеристики буферного раствора в случае использования любого неводного бурового раствора. Буферная жидкость должна смачивать поверхности ствола и обсадной колонны.
Критерии выбора буферной жидкости:
• Прежде всего необходимо убедиться в обоснованности использования буферной жидкости. Неоправданное применение ее усложняет и удорожает процесс цементирования.
• Если цементный и буровой раствор совместимы, тогда не требуется использование буферной жидкости.
• Плотность должна быть промежуточной между плотностями бурового и цементного растворов.
• Реологические показатели должны быть промежуточными между показателями бурового раствора и цементного раствора.
• Соленость ее должна количественно и качественно соответствовать солености воды затворения цементного раствора.
• Высота столба буферной жидкости в затрубном пространстве должна быть не менее 150 м.
Обычно флюиды, образующие турбулентный поток низкой плотности, хорошо замещаются в башмаке колонны. Ho если хорошее замещение должно происходить в верхней части ствола скважины (герметизация определенных зон, защита обсадной колонны и т.д.), то в этом случае лучше применять утяжеленную буферную жидкость, для которой характерен ламинарный поток. Флюиды с низкой плотностью и небольшой вязкостью, движущиеся ламинарным потоком, вытесняют буровой раствор неравномерно, что приводит к образованию локальных потоков и застойных зон. Как только сформировался поток из флюида низкой плотности, он превращается в зону наименьшего сопротивления, и в этом случае удалить буровой раствор из других частей затрубного пространства становится чрезвычайно сложно.
Каждому виду буферных растворов соответствует определённая область применения (табл. 4.4).
Буферные жидкости

Мультирастворная технология крепления глубоких и сверхглубоких скважин
Традиционная технология крепления скважин, основанная на получении в заколонном пространстве цементного камня высокой прочности, не в полной мере учитывает особенности работы крепи в условиях действия переменных или нестабильных термомеханических нагрузок и современные повышенные требования технологического и экологического характера.
Жесткое крепление обсадной колонны в скважине, основанное на получении высокопрочного цементного камня, приводит либо к разрушению цементного кольца, либо к слому обсадных труб при действии на крепь знакопеременных нагрузок (например, пуск или остановка высокотемпературных, геотермальных скважин, нагнетание пара в пласт и т.д.), превышающих физико-механические параметры цементного камня и усталостные прочностные характеристики обсадной колонны.
Цементное кольцо также подвержено растрескиванию и разрушению бурильным инструментом в процессе бурения и проведения СПО, подвергается аномальным термомеханическим деформациям, которые могут превышать прочностные характеристики тампонажного цементного камня.
Одним из вариантов компенсации деформационных напряжений на крепь глубоких скважин является мультирастворная технология крепления глубоких и сверхглубоких скважин (Я.М. Курбанов, O.K. Ангелопуло).
Сущность технического решения заключается в том, что в заколонном пространстве вокруг обсадной колонны на расчетных и технологически целесообразных интервалах создаются удерживающие и фиксирующие обсадную колонну твердые кольца с необходимыми прочностными характеристиками, а в промежутках между цементными кольцами устанавливают нетвердеющий герметизирующий материал, обладающий демпфирующими и повышенными изоляционными свойствами и кольматируюшим действием.