Нефтецементные растворы за рубежом

1. Тампонажные растворы типа ДОС (Diesel-Oil-Cement), применяемые фирмой Halliburton, представляют собой нефтецементный раствор, включающий портландцемент, керосин (или дизельное топливо) и ПАВ.

Данный раствор применяют для проведения следующих операций: изоляции зон поглощения бурового раствора и зон водопроявлений в скважине; ликвидации негерметичности об­садных колонн, закупоривания каналов перетока, образовавшихся на отдельных участках между обсадными трубами и цементным камнем; изоляции водоносных поглощающих плас­тов, примыкающих к объекту эксплуатации, в случае осуще­ствления гидравлического разрыва последнего. Нефтецемент­ный раствор типа ДОС обладает избирательным действием. Он не твердеет в среде, содержащей нефть. Схватывание и твер­дение данного раствора возможно только в водной среде или в среде со значительным содержанием воды. В связи с этим неф­тецементный раствор типа ДОС особенно применяют при цементировании перфорационных каналов, расположенных на уровне интервалов залегания водоносных пластов, в целях пре­дупреждения проникновения подстилающей воды в нефтенасыщенную часть продуктивного пласта. При этом перфораци­онные каналы, находящиеся против объекта эксплуатации, этим раствором не изолируются.

Нефтецементный раствор после попадания в водосодержащую среду быстро (как губка) адсорбирует воду, превращаясь в густую пасту, а затем в высокопрочный и малопроницаемый цементный камень.

Фирма Halliburton применяет два вида нефтецементного раствора: ДОС-3 и ДОС-10. Различия между ними обусловле­ны использованием различных ПАВ.

Поверхностно-активное вещество, вводимое в раствор ДОС-3, является диспергентом, позволяющим уменьшить нефтецементное отношение, т. е. увеличить количество сухого портландце­мента, которое можно затворить в данном объеме керосина или дизельного топлива. Таким образом получается раствор, обладающий, как правило, меньшим объемом, чем обычный раствор. Благодаря введению такого ПАВ можно приготовлять ДОС-3 плотностью 1,92 г/см³.

Поверхностно-активное вещество, добавляемое к нефтецементному раствору ДОС-10, является диспергентом анионного типа. Этот ПАВ, гидрофобизируя раствор, увеличивает время сохранения его прокачиваемости, что позволяет ввести допол­нительное количество раствора в пласт. В результате ДОС-10 проникает в изолируемый водоносный пласт на большую глу­бину, образуя высокопрочный цементный камень, конечная прочность которого так же, как и цементного камня из ДОС-3, составляет около 28 МПа. При необходимости уменьшить во­доотдачу ДОС-10, а также ускорить его схватывание в целях достижения более высокой ранней прочности цементного камня в нефтецементный раствор данного вида вводят хлористый кальций.

Последовательная закачка нефтецементных растворов типа ДОС (сначала ДОС-10, а затем ДОС-3) позволяет одновремен­но успешно бороться с рядом явлений: предупреждать про­никновение воды в нефтенасыщенную часть продуктивного пласта, изолировать зоны поглощения бурового раствора, пре­пятствовать перетоку флюидов в пространстве за обсадными трубами и в некоторых случаях уменьшать поглощение в про­цессе бурения.

Введение ПАВ в раствор типа ДОС помогает контролиро­вать продвижение зеркала вод в пласте и перемещение тампонажного раствора.

2. Цементно-нефтяной раствор SOS (Slurri Oil Squeeze) фир­мы Dowell Schlumberger предназначен для вторичного цемен­тирования (цементирования под давлением) эксплуатируемых нефтяных и газовых скважин в целях изоляции зон прорыва пластовых соленасыщенных вод.

Раствор представляет собой тщательно перемешанную в неводной несущей среде (нефть или продукты ее перегонки) смесь портландцемента (цемент класса А, С или Е по АНИ) с реагентами, уменьшающими поверхностное натяжение раство­ра (М54 и ГЗЗ). Раствор отличается избирательным селектив­ным действием: он начинает схватываться только при контак­те с минерализованной пластовой водой. В остальной части ствола, где нет соленых вод, тампонажный раствор не схваты­вается. Особенно успешные результаты достигаются при ис­пользовании его для изоляции зоны прорыва пластовых вод в трещиноватых породах. Однако при высокой проницаемости пород эффективность применения раствора резко снижается.

К преимуществам цементно-нефтяного раствора SOS мож­но отнести его селективное действие, большее время сохране­ния прокачиваемости, меньшую потребность в цементе при заливке, использование цементов обычных марок, а также тот факт, что фильтратом раствора являются нефть или нефтепро­дукты.

К недостаткам раствора относят следующее: возможность уменьшения или полного прекращения добычи нефти при не­брежном отношении к приготовлению раствора или неправиль­ной оценке забойных условий: высокую стоимость раствора и необходимость тщательного его перемешивания при приготов­лении.

Для получения нужных свойств раствора требуется строго поддерживать определенное соотношение между неводной несущей средой и содержанием твердых частиц.

Фирма Dowell Schlumberger не рекомендует использовать такие добавки к раствору, которые требуют дополнительного количества воды. Бентонит из-за сильной его способности ад­сорбировать воду вообще запрещается добавлять к раствору.

Использование ПАВ — реагентов М54 и Г33 в качестве до­бавок к раствору SOS считается обязательным: реагент М54 — для поддержания частиц цемента во взвешенном состоянии в нефти, т. е. для получения хорошей суспензии цемента в не­фти, а реагент Г33 — для облегчения проникновения соленой воды в раствор, т. е. для получения хорошего цементного кам­ня в интервале изоляции зоны прорыва пластовых вод.

Фирма Воwell предлагает два варианта раствора SOS.

Раствор А. Для приготовления данного раствора в качестве несущей среды используют керосин (плотность — 0,797 г/см³) или дизельное топливо (плотность — 0,816 г/см³). При этом керосин или дизельное топливо берут в количестве соот­ветственно 110 и 169% от объема сухого цемента (15—23 л на
42,64 кг, т. е. на 1 мешок портландцемента), а М54 и Г33 — 0,66% от объема жидкой фазы (керосин или дизельное топли­во).

Раствор В. Для приготовления этого раствора в каче­стве несущей среды используют смесь нефтепродуктов, состоящую на 50% из керосина (7,5—12,5 л на 1 мешок цемента) и на 50% из очищенной нефти (7,5-12,5 л на 1 мешок.цемента).
На этой смеси затворяют портландцемент с добавками ПАВ (М54 и Г33).

Соотношение цемента и смеси нефтепродуктов остается таким же, как и в растворе А (110 и 169%). Однако увеличива­ется содержание поверхностно-активных веществ: добавки М54 и Г33 составляют по 1% от объема жидкой фазы.

Данные о расходе материала на приготовление нефтецементных растворов А и В приведены в табл. 10.8.

Для получения должного эффекта от применения раство­ров при цементировании под давлением (рис. 10.1) необходи­мо полностью удалить воду из всей обвязки устье — скважина. Для этого сначала в системе буровой раствор заменяют нефтью, а затем перед закачкой раствора SОS закачивают буферную

Рис. 10.1 Схема применения цементно-нефтяного раствора SOS:

I-обводнение продукции добывающей скважины;

II-закачка SOS под давлением;

III-изоляция водоносного пласта;

1-нефтеносный пласт; 2-водоносный пласт; 3-обводненная нефть; 4-SOS.

жидкость (порция сырой нефти с добавкой 1% поверхностно-активного вещества, предназначенного для предотвращения образования и разрушения различных водных блоков). Раствор SOS продавливают нефтью.

Применения высоких давлений в конце продавливания, к которым обычно прибегают при цементировании под давлени­ем, в случае использования раствора SOS не требуется.

Для уменьшения водоотдачи и увеличения вязкости раствора А фирма Halliburton рекомендует добавлять к несущей жидко­сти J-97 в количестве 2% (от объема жидкости). Это позволяет получать водоотдачу менее 60 см³ при температуре 93°С. В слу­чае приготовления раствора В количество добавки J-97 умень­шают до 1,5%.

Таблица 10.8.