Способы первичного цементирования. Технология обратного цементирования, манжетного цементирования, и цементирования потайных колонн.

Существуют следующие способы первичного цементирования: 1) одноступенчатое цементирование обсадной колонны; 2) ступенчатое цементирование (как правило 2 – х ступенчатое, реже 3 – х ступенчатое); 3) обратное цементирование; 4) монтажное цементирование; 5) цементирование потайных колонн (хвостовиков).

Обратное цементирование. Обсадную колонну спускают без обратного клапана, цементировочные насосы подсоединяют к заколонному пространству. Верхний конец колонны оборудуют кранами высокого давления и линией отвода промывочной жидкости. Кольцевое пространство герметизируется привентором, разделительная пробка не применяется. Тампонажный раствор в расчётном объёме закачивается в заколонное пространство. Перед тампонажный раствором закачивают буферную жидкость, после тампонажного раствора закачивают продавочную жидкость. В целях контроля достижения цементного раствора башмака колонны, могут применять жидкость со специальными свойствами – например ВУС (вязко упругий состав). Недостатки способа: 1) сложность контроля поступления тампонажного раствора в колонну (опасность перекачать или оголить башмак обсадной колонны); 2) необходимость оставлять в колонне достаточно большой стакан цементного камня из – за зоны смешивания; 3) худшее качество цементирования в нижней части колонны в продуктивной зоне из-за зоны смешивания с продавочной жидкостью.

Манжетное цементирование. Применяется при наличии устойчивых пород продуктивной зоны и выше её. Цементировочная колонна оборудуется цементировочной муфтой, манжетой или пакером, обратным клапаном, фильтром, который устанавливается против продуктивного горизонта. Манжета защищает продуктивную зону от загрязнения цементным раствором. Технология цементирования. В колонну сбрасывается шар, который садится на седло нижней втулки, срезаются штифты, втулка опускается, открываются отверстия заколонного пространства. Далее производится процесс цементирования как при цементировании верхней секции ступенчатого цементирования.

Цементирование потайных колонн (хвостовиков). Цементирование производится одноступенчатым способом аналогично цементированию нижней части обсадной колонны с помощью разъединителя (рис 12.11).

14. Основные тампонажные материалы, применяемые в скв.

Тампонажные материалы при затворении водой образуют суспензии (растворы) способные в условиях скв со временем превращаться в практически непроницаемое твёрдое тело.

Существующие тампонажные материалы классифицируются на группы: - по составу клинкера: - температуре применения; - плотности растворов; - стойкости образующегося камня к агрессии пластовых вод: - объёмной деформации при твердении.

От состава клинкера температурные материалы (цементы) подразделяются: - на основе портландцементного клинкера; - на основе глиноземистого клинкера; - бесклинкерные цементы.

Клинкер – искусственный камень, образующийся в результате спекания при высокой температуре специально подобранной смеси некоторых природных материалов.

По температуре применения в скв различают цементы для: - низких температур < 15 ⁰C; - нормальных 15 – 50 ⁰C; - умеренных 50 – 100 ⁰C; - повышенных 100 – 150 ⁰C; - высоких 150 – 250 ⁰C; - сверхвысоких > 250 ⁰C. Тампонажные портландцементы от 15 до 120 ⁰C.

По плотности раствора цементы подразделяют: - лёгкие < 1400 кг/м³; - облегчённые 1400 – 1650; - нормальные 1650 – 1950; - утяжелённые 1950 – 2300; тяжёлые > 2300 кг/м³.

По устойчивости к агрессивному воздействию пластовых вод цементы классифицируются: - сульфатостойкие; - стойкие к кислым (углекислым и H₂S сероводородным) водам; - к магнезиальным водам; - к водам полиминерального состава; - без агрессивного воздействия.

Наибольшее распространение имеют – тампонажные портландцементы (без добавочные, со спец добавками для регулирования свойств).

Портландцементы – смесь горных парод содержащая: CaO 60 – 75 %; SiO 17 – 25 %; Al₂O₃ 3 – 10 %; Fe₂O₃ 2 – 6 %. Обжигается при t=1300 – 1400 ⁰C, в результате получают клинкер, размалывают в порошок с удельной поверхностью 250 – 350 м²/кг.

При обжиге образуется искусственные минералы и стекло, которое содержит алит - трёхкальциевый силикат (наиболее активный начальной стадии, быстро растворимый и прочный начальной стадии); белит – двухкальциевый силикат (определяет конечную прочность); целит – четырёхкальциевый алюменерит и трёхкальциевый алюминат (ранний набор прочности).

При обжиге производят добавку гипса, инертных или активных наполнителей в зависимости от разновидности ПЦ. Стандартная плотность раствора 1750 – 1950 кг/м³; температура применения 15 – 120 ⁰C.

Шлаковые цементы. Для совместного помола используют доменные металлургические шлаки, которые не имеют постоянный состав. Основа шлака те же оксиды, что входят в состав клинкера.

ШПЦС – 120 – получают путём совместного помола доменного шлака, кварцевого песка, портландцементного клинкера. Используется в скв с температурой от 80 до 100 ⁰C.

При температуре 160 – 250 ⁰C используют шлакопесчаные цементы (шлак + песок) без добавки клинкера. Плотность раствора шлакопесчаных цементов 2800 кг/м³.

Белитокремнеземистый цемент получают помолом двухкальциевого силиката и кварцевого песка с добавкой 1 – 2 % бентонита. Применяют при температуре 150 -300 ⁰C.

Различные комбинации цементов получают путём добавок с целью: - утяжеления растворов; - облегчения; - придания коррозийной стойкости; - термостойкости; - расширения камня: увеличения в объёме (для повышения эффекта изоляции).

Расширяющиеся добавка: при 15 – 50 ⁰C гипсоглиноземистый цемент, молотая негашёная известь; при 50 – 100 ⁰C пережжённая известь (+ активный кремнеземистый материал); при 100 ⁰C и более обожжённый оксид магния.

15. Свойства тампонажных растворов и методы их определения.

1. Прокачиваемость – характеризует подвижность тампонажного раствора в течении времени достаточного для проведения операции тампонирования. Оценивается с помощью усеченного стального корпуса АзНИИ (объем 120 см³ конус устанавливается на стекл с соосной шкалой с делениями см). конус заполнятеся тампонажным ратвором, поднимается вверх, измеряется диаметр круга расплыва раствора. При высокой температуре подвижность тампонажных растворов оценивают с помощью консистометра. Удовлетворительная прокачиваемость – 10 – 15 УЕК (условная единица консистенции). 2. Срок загустевания – промежуток времени от начала затворения цемента до начала загустевания (30 УЕК по консистометру). После «начала загустевания» тампонажный раствор не поддается прокачке насосами. 3. Сроки схватывания – характеризуют превращение тампонажного раствора в «полутвердое» состояние, имеют следующие показатели: начало схватывания, конец схватывания. Оценка производится с помощью прибора Вика. Прибор: игла диаметром 1,1 мм, длиной 50 мм крепится на стержень, общий вес 300г. Иглу Вика опускают в тампонажный раствор, который выдерживается в термостате в заданном температурном режиме. Игла не дошла до дна 0,5 – 1,0 мм – начало схватывания; погружается на 1 мм конец схватывания. Для оценки сроков схватывания при высоких температурах (>90^o) и давлениях используют спец автоклевы, оборудованные прибором Вика с 6 – 12 иглами. Сброс игл производится в расчетное время. 4. Седиментационная устойчивость – определяется по водоотделению из тампонажного раствора за 3 часа покоя, образованию ….. каналов в нем. Измерение производят с помощью 2 мерных цилиндров по 250 см³. Удовлетворительный показатель ≤3,5%(≤4% утяжеленный раствор). Твердение в цилиндре установленном под углом к вертикали может дать канал по верхней образующей – такие растворы не пригодны для цементирования.