Заканчивание скважин Тампонажные материалы и буферные жидкости
ТЕХНИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ ТАМПОНАЖНЫЕ МАТЕРИАЛЫ (состав, физико-механические свойства коррозийная устойчивость тампонажного раствора и камня); Преждевременное загустевание Чрезмерная водоотдача
ТЕХНИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ Высокая проницаемость цементного раствора Сильная усадка Усталостное разрушение цемента
ТЕХНИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ Некачественное сцепление на границах разделов Взаимосвязанные поры в зависимости от гидратации цементного раствора при водоцементном факторе о, 45. С помощью этой кривой можно рассчитать степень гидратации, необходимую для получения прерывистости капиллярных пор. В данном случае было обнаружено, что для получения прерывистости необходимо 82%твердой фракции
ТЕХНИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ Время, час Изменение проницаемости раствора, порового давления и температуры относительно времени гидратации.
ТЕХНИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ (объем и вид буферной жидкости, скорость восходящего потока, соотношения между реологическими показателями и плотностью вытесняемой и вытесняющей жидкостей, расхаживание и вращение колонн);
ТЕХНИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ Неправильно подобранная плотность
ТЕХНИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ УРОВЕНЬ ТЕХНИЧЕСКОЙ ОСНАЩЕННОСТИ ПРОЦЕССА ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ. n
ОРГАНИЗАЦИОННЫЕ ФАКТОРЫ Уровень квалификации членов тампонажной бригады n Степень соответствия процесса цементирования технологическому регламенту n Степень надежности цементировочной схемы n
ОРГАНИЗАЦИОННЫЕ ФАКТОРЫ Компьютерная запись демонстрирует стабильность плотности раствора в течение всей операции
Тампонажные цементы и материалы ПОРТЛАНДЦЕМЕНТЫ По вещественному составу цементы подразделяют : I. -тампонажный портландцемент бездобавочный; I-G. -тампонажный портландцемент бездобавочный с нормированными требованиями при водоцементном отношении, равном 0, 44; I-H. -тампонажный портландцемент бездобавочный с нормированными требованиями при водоцементном отношении, равном 0, 38; II. -тампонажный портландцемент с минеральными добавками; III. -тампонажный портландцемент со специальными добавками, регулирующими плотность цементного теста.
Тампонажные цементы и материалы По плотности цементного теста типа III подразделяется на: облегченный (Об); утяжеленный (Ут). По температуре применения цементы типов I, III подразделяют на цементы, предназначенные для: низких и нормальных температур (15 -50)0 С; умеренных температур (51 -100)0 С; повышенных температур (101 -150)0 С.
Тампонажные цементы и материалы УСЛОВНОЕ ОБОЗНАЧЕНИЕ ЦЕМЕНТА должно состоять из : § буквенных обозначений цемента: ПЦТ‑ портландцемент тампонажный; § обозначения типа цемента ; § обозначения сульфатостойкости цемента; § обозначения средней плотности для цемента; § обозначения максимальной температуры применения цемента ; § обозначения гидрофобизации и пластификации цемента –ГФ и ПЛ; § обозначения стандарта. Пример условн обозначени ого я: Портландцемент тампонажный с минеральными добавками сульфатостойкий для низких или нормальных температур ПЦТ II –СС-50 ГОСТ 1581‑ 96
Тампонажные цементы и материалы
Тампонажные цементы и материалы n n n n Цемент тампонажный облегченный (ОТЦ-Н) Цемент тампонажный расширяющийся ТПЦР-120 Цемент тампонажный утяжеленный типа ЦТУ-100 Тампонажная композиция с закупоривающими свойствами Цемент тампонажный термосолестойкий ЦТТ-160 Цемент тампонажный ЦТПН для циклически меняющихся температур Цемент тампонажный утяжеленный термостойкий ЦТТУ-160
БУФЕРНЫЕ ЖИДКОСТИ n n Под буферной жидкостью понимают промежуточную жидкость между буровым и тампонажным растворами, которая способствует повышению качества цементирования скважин, и облегчает проведение процесса цементирования. При отсутствии буферных жидкостей в результате коагуляции бурового раствора в зоне его смешения с тампонажным наблюдается рост давления в 1, 4— 1, 8 раза, при этом коэффициент вытеснения бурового раствора не превышает 0, 4— 0, 6. В мировой практике используются около 100 рецептур буферных жидкостей
БУФЕРНЫЕ ЖИДКОСТИ По составу применяемые буферные жидкости можно разделить на однофазные, двухфазные, трехфазные и многофазные. К однофазным относятся вода, вода с растворенными материалами (хлористый натрий, хлористый кальций, пирофосфат натрия), нефть, газ, кислоты (сульфаминовая, соляная). Двухфазные буферные жидкости состоят из жидкости и твердых нерастворимых (обычно абразивных) добавок (вода с пуццоланом, вода с кварцевым песком или цементом, нефть с песком или баритом) Трехфазные буферные жидкости состоят из жидкой (вода, нефть), газообразной (азот, воздух) фаз и твердых веществ (кварцевый песок, пуццолан, цемент). В них вводят также хорошо растворимые реагенты (диспергаторы, эмульгаторы, стабилизаторы, турбулизаторы и др. ). Многофазные буферные жидкости включают в себя кроме жидкой, газообразной фаз и химических реагентов разнообразные твердые вещества
БУФЕРНЫЕ ЖИДКОСТИ § § § РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫБОРУ БУФЕРНЫХ ЖИДКОСТЕЙ вязкость и плотность жидкостей не должны превышать аналогичные показатели вытесняемой жидкости или должны приближаться к средним значениям для разобщаемых жидкостей; при смешении буферной жидкости с буровым раствором не должны повышаться реологические параметры зоны смешения ; применять комплексные буферные жидкости. Первая их часть должна быть представлена жидкостью, отвечающей требованиям высокой степени вытеснения, вторая — жидкостью, обладающей высокой физико-химической активностью; для улучшении качества цементирования призабойной зоны после закачки буферной жидкости следует вводить нижнюю цементировочную пробку ; при цементировании обсадных колонн в скважинах, пробуренных с использованием буровых растворов на водной основе, не рекомендуется использовать в качестве буферной жидкости нефть или нефтепродукты.
ТИПЫ БУФЕРНЫХ ЖИДКОСТЕЙ И УСЛОВИЯ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ ВОДА § § В качестве буферной жидкости при цементировании обсадных колонн в скважинах, пробуренных в устойчивых городах, широко используют воду. Она обладает сравнительно хорошими вымывающими свойствами по отношению к цементным и буровым растворам. Утяжеленные буферные жидкости на основе водных растворов некоторых солей или на полимерной основе применяют в условиях, когда в геологическом разрезе скважин встречаются соляные купола и хемогенные отложения, осложненные интервалы в виде осыпей и обвалов пород, зоны с аномально высокими пластовыми давлениями (АВПД), где применение больших объемов легких жидкостей связано с опасностью …. . возникновения осложнений.
ТИПЫ БУФЕРНЫХ ЖИДКОСТЕЙ И УСЛОВИЯ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ n n n Буферные жидкости на основе водных растворов Na. CI, Ca. CI; и других солей характеризуются относительно высокими плотностями (по сравнению с водой), которые изменяются в широком диапазоне. Ниже приведена плотность буферных жидкостей на основе водных растворов, г/см 3, но более: Na. CI- 1, 2; Cа. CI 2 - 1, 4; Zn. Cl 2 - 1, 57; Fe. Cl 3 - 1, 55; Fe 2(SO 4)3 -1, 61 Для разделения бурового и тампонажного растворов повышенной плотности при цементировании используют утяжеленные буферные жидкости на полимерной основе, которые рекомендуются для температурных условий в скважине до 200 °С. Утяжеленная буферная жидкость состоит из гипана, барита и воды, плотность 1, 7— 2, 4 г/см 3.
ТИПЫ БУФЕРНЫХ ЖИДКОСТЕЙ И УСЛОВИЯ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ РАСТВОРЫ КИСЛОТ § § Растворы кислот предназначены для удаления фильтрационной корки, остатков бурового раствора со стенок скважины и рекомендуются к применению при цементировании скважин, к изоляции которых предъявляются повышенные требования. Они представляют собой 8— 15% -ный раствор соляной кислоты или водный раствор сульфаминовой кислоты 20%-ной концентрации. В качестве тампонажного материала в этом случае рекомендуется применять пластифицированные цементные или гельцементные растворы с пониженным показателем фильтрации.
ТИПЫ БУФЕРНЫХ ЖИДКОСТЕЙ И УСЛОВИЯ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ ЭРОЗИОННАЯ БУФЕРНАЯ ЖИДКОСТЬ § § Водо-песчаные эрозионные буферные жидкости целесообразно применять при цементировании скважин, стволы которых имеют большие каверны, а стенки сложены глинистыми породами. При добавлении в воду до 400 кг кварцевого песка на 1 м 3 поток турбулизуется при низких скоростях закачки продавочной жидкости и становится абразивным для глинистой корки. Стабилизация буферной жидкости достигается добавкой в нее КМЦ и цемента. Дозировку их подбирают лабораторным анализом по скорости оседания частиц в исследуемой суспензии. Эрозионные буферные жидкости готовят с помощью цементосмесительных машин, воронки-смесителя или непосредственно в приемном чане. Твердую фазу дозируют подбором режимов работы …цементосмесительной машины и цементировочного агрегата.
ТИПЫ БУФЕРНЫХ ЖИДКОСТЕЙ И УСЛОВИЯ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ НЕЗАМЕРЗАЮЩАЯ БУФЕРНАЯ ЖИДКОСТЬ § При цементировании скважины в условиях распространения многолетнемерзлых пород необходимо применять незамерзающие буферные жидкости, которые состоят из 30%-ного раствора диэтиленгликоля в воде и кварцевого песка с размером зерен 0, 1— 0, 15 мм и концентрацией 40 г/л. § Температура замерзания такой суспензии примерно — 30°, что значительно ниже температуры окружающих горных пород.
ТИПЫ БУФЕРНЫХ ЖИДКОСТЕЙ И УСЛОВИЯ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ БУФЕРНАЯ ЖИДКОСТЬ С НИЗКИМ ПОКАЗАТЕЛЕМ ФИЛЬТРАЦИИ § § Такую жидкость целесообразно использовать при цементировании обсадных колонн на месторождениях с низкими пластовыми давлениями при наличии в разрезе поглощающих пластов или пропластков, склонных к. осыпям и обвалам при воздействии на них воды. Особенно нежелательно попадание поды из буферной жидкости в продуктивные горизонты, поскольку снижает их коллекторские свойства. Буферная жидкость с низким показателем фильтрации состоит из технической воды, обработанной 1, 5— 2 % карбофена и 3— 5 % кальцинированной соды, и имеет по прибору BM‑ 6 показатель фильтрации 6— 30 см 3/30 мин. Для соленосных разрезов после растворения карбофена воду засолоняют до повышения ее плотности до 1, 1— 1, 2 г/см 3. .
ТИПЫ БУФЕРНЫХ ЖИДКОСТЕЙ И УСЛОВИЯ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ ВЯЗКОУПРУГИЕ БУФЕРНЫЕ ЖИДКОСТИ § § Вязкоупругий разделитель представляет собой трехкомпонентную гелеобразную смесь плотностью 1 г/см 3. Он состоит из следующих компонентов: водного раствора полиакриламида 0, 5%-ной концентрации по сухому продукту, водного раствора гексарезорциновой смолы 2%‑ ной концентрации по твердому продукту (сухой 100 %) и технического формалина 37 -40%‑ной концентрации по формальдегиду. Объем вязкоупругого разделителя определяют из расчета обеспечения столба в кольцевом пространстве высотой 20— 25 м.
ТИПЫ БУФЕРНЫХ ЖИДКОСТЕЙ И УСЛОВИЯ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЯ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ скважин с использование вязкоупругих жидкостей заключается в следующем. § 1. Требуемый объем вязкоупругого разделителя закачивают в обсадную колонну перед подачей цементного раствора: дальнейший процесс цементирования скважины ведется без изменения существующей технологии. § 2. Для обеспечения вытеснения бурового раствора из сужении и расширений ствола скважины и заполнения их цементным раствором скорость восходящего потока в кольцевом пространстве не должна превышать 0, 5— 0, 7 м/с; при наличии в разрезе зон поглощения скорость прокачки может быть снижена.
ТИПЫ БУФЕРНЫХ ЖИДКОСТЕЙ И УСЛОВИЯ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ § § § Комбинированная буферная жидкость на основе раствора с тампонирующими свойствами (РТС) содержит 6— 10%-ный водный раствор сернокислого алюминия Al 2(SO 4)3. . РТС характеризуется способностью к формированию на проницаемых стенках скважины тонких, затвердевающих и прочных корок с высокими адгезионными свойствами Водные растворы сернокислого алюминия и реагентов для РТС готовят с помощью цементировочных агрегатов в период подготовительных работ к цементированию колонны и. закачивают последовательно.
ТИПЫ БУФЕРНЫХ ЖИДКОСТЕЙ И УСЛОВИЯ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ § § НЕФТЬ И НЕФТЕПРОДУКТЫ Нефть и нефтепродукты в качестве буферной жидкости рекомендуется использовать лишь в тех случаях, когда бурят с промывкой нефтеэмульсионными буровыми растворами или ствол скважины цементируют с применением нефтеэмульсионных тампонажных растворов. Использование буферных жидкостей на нефтяной основе (нефть, дизельное топливо) способствует улучшению условий турбулизации в области смешения их с буровым раствором. Количество требуемых нефтепродуктов определяют из условия возможного их смешения с контактирующими жидкостями по предварительно выполненной рецептуре.
МАТЕРИАЛ БУФЕРНЫЙ ПОРОШКООБРАЗНЫЙ МБП‑ 100 § § Материал буферный порошкообразный МБП‑ 100 с низкой водоотдачей предназначен для приготовления буферной жидкости с целью разделения различных по составу и плотности тампонажных и буровых растворов, достижения эффективного вытеснения бурового раствора из интервала цементирования с динамической температурой до 100 0 С. Низкая водоотдача получаемых из МБП‑ 100 буферных растворов определяет целесообразность его использования при цементировании колонн, перекрывающих продуктивные горизонты. Буферный материал МБП‑ 100 можно успешно использовать также для обработки буровых растворов, достигая их разжижения и снижения фильтратоотдачи. МПБ‑ 100 экологически безопасен, технологичен применении, хорошо растворяется. Время приготовления буферной жидкости не превышает 30 мин.
Порядок расчета цементирования Определение требуемого количества материалов для цементирования обсадных колонн n n n Тампонажные материалы для цементирования обсадных колонн выбирают в зависимости от температуры среды, плотности бурового раствора, пластового давления, давления гидроразрыва пород, наличия солевых отложений, вида флюида и необходимости обеспечения высоты подъема тампонажного раствора. Плотность тампонажного раствора не должна превышать плотность бурового раствора более чем на 0, 2 г/см 3. После выбора тампонажного материала и необходимой плотности тампонажного раствора (см. таблицу) проводят лабораторное испытание и подбор рецептуры раствора.
Порядок расчета цементирования n n n n ОПРЕДЕЛЯТСЯ: масса тампонажного материала (т), необходимая для приготовления 1 м 3 раствора; необходимый объем тампонажного раствора для цементирования обсадной колонны; общая масса сухого тампонажного материала для приготовления требуемого объема тампонажного раствора ; расход сухого тампонажного материала на 1 м 3 воды затворения ; полный объем воды для затворения общей массы сухого тампонажного материала ; количество химических реагентов, необходимое для обработки 1 м 3 воды затворения; необходимый объем продавочной жидкости.
Порядок расчета цементирования n n ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ Гидравлический расчет цементирования обсадных колонн проводят для определения необходимой суммарной подачи цементировочных агрегатов из условия обеспечения максимально возможной скорости восходящего потока бурового и тампонажного растворов в затрубном пространстве, допустимого давления на цементировочной головке и забое скважины (в интервале пласта с наименьшим градиентом гидроразрыва), а также выбора цементировочного оборудования и определения продолжительности процесса цементирования.
Порядок расчета цементирования n n n n ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ Выбирают предполагаемую максимально возможную скорость восходящего потока бурового и тампонажного растворов в скважине. Определяют: максимальное ожидаемое давление на цементировочной головке; производительность Q закачки цементного и бурового растворов; максимальное ожидаемое давление рг на забое скважины; по расчетным значениям Q и рг выбирают тип цементировочных агрегатов; требуемое количество цементосмесительных машин; время закачки тампонажного раствора в обсадную колонну; общее время продавливания тампонажного раствора.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЪЕМА БУФЕРНОЙ ЖИДКОСТИ В случае применения маловязкой буферной жидкости (воды или близкой к ней по вязкости жидкости) ее объем Wб, необходимый для разделения бурового и тампонажного растворов, когда нижняя цементировочная пробка не используется, рекомендуется определять из соотношения Wс =18(h/LWc )0, 5 где h — средневзвешенный по длине условный диаметр канала (труба, кольцевой зазор), по которому движется поток буферной жидкости, м h=((0, 5 dmlm+0, 25(Dc-dн )lк )/L; L — суммарная длина колонны труб Lт, через которые прокачивают буферную жидкость, и интервала цементирования lк, м; Wс — суммарный объем закачиваемых в скважину тампонажного Wц и продавочного бурового Wp растворов, м 3; dт — средневзвешенный внутренний диаметр труб, м; dн— наружный диаметр труб, м; Dс — фактический диаметр скважины в интервале цементирования, м.
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫБОРУ ТАМПОНАЖНОГО РАСТВОРА
Скачать презентацию Заканчивание скважин Тампонажные материалы и буферные жидкости
3 Тампонажные материалы и буферные жидкости.ppt