Дисперсанты (пластификаторы)
Механизм действия: регулирование поверхностного заряда между частицами твердой фазы в растворе
Лигносульфонаты,
Гидроксикарбоксильная кислота
Реагенты для борьбы с поглощениями)
Механизм действия:создание тиксотропности цементного раствора,
создание каркасной структуры, предотвращающей уход раствора в пласт
Гильсонит
гранулярный уголь
целлофановые хлопья
ореховая скорлупа
Гипс
растворимые соли сульфатов
Бентонит
Сшитые полимеры целлюлозы
Пеногасители – силиконы, полигликолевый эфир, трибутилфосфат
Снижают поверхностное натяжение на границе раздела газ-раствор.
Упрочняющие добавки – нейлоновое волокно, измельчённая резина, латекс
Повышают сопротивление цементного камня действию внешних нагрузок во время различных технологических операций.
Нейтрализаторы бурового раствора – параформальдегиды, смеси параформальдегида с хроматом натрия
Для снижения влияния на свойства цементного раствора отдельных реагентов, применяемых в буровом растворе
Радиоактивные изотопы – йод I13153, иридий Ir19277
Применяют для определения положения раствора после цементирования
31. Фильтратоотдача тампонажных растворов
32. Особенности использования облегчающих добавок
33. Утяжеленные тампонажные смеси
34. Расширяющиеся тампонажные цементы
Расширяющиеся тампонажные цементы (РТЦ) с большой величиной расширения получают введением добавок молотых негашеной извести и периклаза, обожженных при определенных температурах.
Расширяющийся тампонажный цемент Гипроцемента получают добавкой к обычному тампонажному портландцементу для холодных и горячих скважин магнезита ( MgC03) или доломита ( СаС03 MgC03), обожженных при 700 - 900 С. [
Преимуществорасширяющихся тампонажных цементов на базе клинкера, содержащего свободный СаО, состоит в том, что наряду с обеспечением большой величины расширения при высоких температурах значительно упрощается технологический процесс изготовления такого цемента. Он может быть легко получен на любом из цементных заводов без существенных изменений технологических процессов. Такие цементы обладают лучшей сохранностью, чем с добавкой молотой негашеной извести. Следует добавить, что предпочтительно применять этот клинкер в составе термостойкого песчанистого цемента. [5]
Другой видрасширяющегося тампонажного цемента содержит в качестве расширяющей добавки 10 - 25 % молотой негашеной извести. [6]
В опытах срасширяющимся тампонажным цементом для горячих скважин МИНХ и ГП при начальном давлении на поршень, равном атмосферному, наблюдается рост давления на датчик. Давление начинает увеличиваться через 1 5 - 3 ч после затворения; давление нарастает по закону, близкому к экспоненциальному, достигает через 5 - 6 ч максимума, затем медленно уменьшается до некоторого установившегося значения. Максимальная величина давления РТЦ уменьшается с увеличением температуры твердения; величина максимального давления па датчик при данной температуре твердения зависит от величины исходного водоцементно-го отношения, уменьшаясь с ростом последнего.
35. Цементы тампонажные для циклически меняющихся температур
Настоящие технические условия распространяются на материал тампонажный для циклически меняющихся температур (в дальнейшем по тексту – ЦТПН).предназначенный для цементирования скважин при разработке нефтяных месторождений термическими методами: нагнетание пара и паровоздушной смеси с температурой рабочего агента до
350 0С.
ЦТПН – гидравлическое вяжущее, получаемое путём совместного тонкого измельчения высушенного гранулированного доменного шлака, кварцевого песка и портландцементного клинкера или смешением совместно измельчённых кварцевого песка и шлака с портландцементом в определённых соотношениях.
Пример записи обозначения материала при заказе: материал тампонажный для циклически меняющихся температур типа ЦТПН:
ТУ 39-0147001-081-92
Требования технических условий являются обязательными.
1. Технические требования.
1.1. ЦТПН должен соответствовать требованиям настоящих технических условий и изготавливаться по технологическому регламенту утверждённому в установленном порядке.
1.2. При изготовлении ЦТПН использовать:
- доменный гранулированный шлак по ГОСТ 3476-74, не более 30%;
- кварцевый песок по ГОСТ 22551-77, не более 30%;
- портландцементы тампонажные бездобавочные (ПЦТ-ДО-50 или ПЦТ-ДО-100) или с минеральными добавками (ПЦТ-Д20-50 или ПЦТ-Д20-100) по ГОСТ 1581-85, не более 60%.
36. Реологические свойства тампонажной цементной суспензии. Способы регулирования и методика испытания.
37. Давление на цементировочной головке
Цементировочная головка должна быть оборудована кранами высокого давления и манометром; перед доставкой на буровую ее спрессовывают на полу-торакратное максимальное рабочее давление, которое ожидается при цементировании. Конструкция головки должна обеспечивать предварительное размещение в ней верхней цементировочной пробки, удерживаемой от преждевременного перемещения стопорами, и исключать возникновение избыточного давления над пробкой в процессе закачивания тампонажного раствора в обсадную колонну. [1]
Цементировочная головка соединяется с цементировочными насосами или насосами буровой. Одновременно в работу включают насосы цементировочных агрегатов и цементно-смесительные машины, приготовляющие цементный ( тампонажный) раствор. [2]
38. Прочность тампонажного камня
К основным свойствам цементного камня следует отнести: механическую прочность, проницаемость, объемные изменения, коррозионную устойчивость в агрессивных средах и модуль упругости.
Механическая прочность цементного камня
Прочность цементного камня характеризуется временным сопротивлением сжатию, растяжению или изгибу.
С этой целью изготовленные определенной формы образцы цементного камня испытывают на прочность, определяя величину напряжения, соответствующую разрушению образца.
Механическая прочность цементного камня зависит от ряда факторов, основными из которых являются химико-минералогический состав цемента, ВЩ, удельная поверхность цемента, наличие наполнителей и химических добавок, условия твердения и др.
Существенное влияние на прочность цементного камня оказывают температура и давление.
При температуре 110° С механическая прочность портландцементного камня с увеличением срока твердения возрастает, но темп роста и абсолютные значения прочности понижены; давление в этом случае практически не оказывает влияния на изменение механической прочности цементного камня.
При температуре 22° С с увеличением удельной поверхности цемента прочность образцов повышается; при температуре 75° С увеличение удельной поверхности также вызывает рост прочности камня, однако темп его значительно меньше; при температуре 110° С и давлении 300 кгс/см2 удельная поверхность цемента практически не оказывает влияния на прочность.
При более высоких температурах и давлениях прочность цементного камня снижается с увеличением удельной поверхности цемента (для образцов двухсуточного возраста).
39. Аварии в скважине, связанные с обсадными трубами.
При спуске колонны обсадных труб возможны отвинчивания обсадных труб или ниппелей, обрывы труб и их смятие. Для соединения труб следует центрировать отвернувшуюся трубу при помощи конуса, спущенного на бурильных трубах, и затем свинчивать ее вращением верхней части колонны обсадных труб. Если невозможно центрировать нижнюю часть и соединить ее с верхней, необходимо поднять, верхнюю часть колонны обсадных труб, а затем захватить и поднять отвернувшуюся нижнюю часть с помощью метчика или труболовки, спускаемых на бурильных трубах.
В процессе бурения возможны отворачивание нижней части колонны обсадных труб с башмаком или обрыв ее в результате размыва ствола скважины и зависания колонны.Ликвидациюэтих аварийпроизводят путем центрирования отвернувшейся (оторвавшейся) части колонны с последующей цементацией ее или спуском обсадной колонны меньшего диаметра. Если имеется возможность поднять на поверхность верхнюю часть колонны обсадных труб, то ликвидацию аварии можно производить способом, описанным выше. Аналогичными способами ликвидируют аварии, происшедшие из-за протирания стенок колонны обсадных труб в процессе бурения.
40. Методы повышения изолирующей способности тампонажного камня.
-Использование расширяющегося цемента
41. Виды нагрузок действующих на обсадные колонны в процессе эксплуатации скважины.
42. Осевые усилия на обсадную колонну.
43. Действие на колонну сил трения и инерции.
()
44. Какие требования предъявляют к тампонажным растворам?
Технического характера:
- хорошая текучесть;
- способность проникать в любые поры и микротрещины;
- отсутствие седиментации;
- хорошая сцепляемость с обсадными трубами и горными породами;
- восприимчивость к обработке с целью регулирования свойств;
- отсутствие взаимодействия с тампонируемыми породами и пластовыми водами;
- устойчивость к размывающему действию подземных вод;
- стабильность при повышенных температуре и давлении;
- отсутствие усадки с образованием трещин при твердении.
Технологического характера:
- хорошая прокачиваемость буровыми насосами;
- небольшие сопротивления при движении;
- малая чувствительность к перемешиванию;
- возможность комбинирования с другим раствором;
- хорошая смываемость с технологического оборудования;
- легкая разбуриваемость камня.
Экономического характера:
- сырье должно быть недефицитным и недорогим;
- не влиять отрицательно на окружающую среду.
45. Какие требования предъявляют к тампонажному камню?
- Достаточная механическая прочность.
- Непроницаемость для бурового раствора, пластовых вод и газа.
- Стойкость к коррозионному воздействию пластовых вод.
- Температурная стойкость.
- Сохранение объема при твердении и упрочнении.
- Минимальная экзотермия.
Уровень требований к параметрам зависит от цели тампонирования.
Измеряемые характеристики тампонажного камня:
- прочность на изгиб и сжатие;
- проницаемость;
- коррозионные свойства;
- объемные изменения при твердении.
46. Факторы, определяющие качество цементирования скважин.
Требования к тампонажным материалам для цементирования скважин определяется геолого-техническими условиями в скважинах. Раствор сохранять свою подвижность во время транспортирования в за колонное пространство и сразу после окончания процесса затвердеть в безусадочный камень с выполнением физико-механических свойств. Все эти процессы проходят в стволе скважины, где температуры и давления изменяются с глубиной, имеются поглощающие и высоконапорные пласты, а так же пласты с наличием минерализованных вод, нефти и газа. При таких колеблющихся условий один тип цемента или она и та же рецептура тампонажного раствора не могут быть приемлемы одинаково.
Заколонное пространства скважины - эта место где формируется и впоследствии работает и разрушается тампонажный камень, оно представляет собой "сосуд" без строго "выраженного" дна ограниченная стенками скважины и наружной поверхностью обсадной колонны.
Объем и расстояние между стенками не являются постоянными, что при транспортировании тампонажного раствора так и в процессе работы тампонажного камня. Конфигурация стенки скважины меняется по длине и по периметру что является одной из принципиальных особенностей формирования цементного камня в условиях скважины. Чем "неправильнее" форма т.е. чем больше она отличается от цилиндрической, тем на много труднее вытеснить буровой раствор из заколонного пространства и соответственно чем больше выступов и сужений и чем они резче, тем больше при использовании шлаковых растворов образуются водных карманов вдоль ствола скважины. Из заколонного пространства скважины вытеснить буровой раствор полностью невозможно. Для обеспечения процесса цементирования с наибольшим вытеснением бурового раствора тампонажным следует выполнять мероприятия. Необходимо обеспечивать контактирования тампонажного раствора со стенкой скважины и обсадной колонной. Выполнение целого комплекса мероприятий с расхаживанием обсадных колонн при использовании скребков и других приспособлений изменит условия формирования тампонажного раствора. Стадия бурения позволяет обеспечить форму ствола, приближающую к конфигурации цилиндра, а следственно повысить качество цементирования скважины.
Одним из факторов цементирования скважины является:
· Подвижность тампонажного раствора. Его подвижность т.е. способность покачиваться по трубам в течении необходимого для проведения процесса цементирования времени. Подвижность (растекаемость ) раствора устанавливается благодаря конусу АзНИИ. Для глубоких скважин с малым зазорам растекаемость растворов рекомендуется повышать до 22 см. Раствор считается соответствующим ГОСТУ , если диаметр расплывающегося раствора не меннее 180 м при водоцементном отношении 0,5
· Плотность тампонажного раствора. Это критерий оценки качества тампонажного раствора. Колебание его плотности при цементировании показывает на изменение его водоцементного отношения, это является нарушение технологического режима. Уменьшении плотности приводит к ухудшению свойств камня. Следует строго контролировать изменение плотности тампонажного раствора при цементировании и не допускать отклонения от заданной величины, что составляет 0,02 г/см3
· Сроки схватывания тампонажного раствора. С помощью этих параметров определяется пригодность тампонажного раствора для транспортирования в заколонное пространство скважины. Для определения этих сроков при температуре 22 и 75 С применяют прибор, называемый иглой Вика. Сроки схватывания растворов подбирают исходя из конкретных условий.
· Консистенция тампонажного раствора. Для цементирования глубоких высокотемпературных скважин необходимо устанавливать изменения загустевания (консистенции ) тампонажных растворов во времени в процессе их перемешивания. Для определение этого параметра применяют консистометры КЦ-3 и КЦ-4.
· Вспенивание. При закачки раствора в скважину необходимо обеспечить точность подсчета объема прокачиваемого раствора. При приготовлении раствора очень часто образуется очень много пены что дает неверное представление об количестве закаченного раствора в скважину. Способность раствора к вспениванию определяют в лаборатории.
· Водоотдача цементного раствора. Нестабильность раствора является его расслоение, образование зон воды и цементного теста, несплошности цементного камня в заколонном пространстве скважины. Мероприятия повышение стабильности тампонажных растворов является уменьшение их водоотдачи.
· Механическая прочность цементного камня. Она характеризуется пределами прочности на изгиб образцов-балочек. Прочность по ГОСТу должен обладать цементный камень на 2-е сутки твердения в водной среде при некоторой температуре. В зацементированном заколонном пространстве скважине могут возникать растягивающие, сжимающие и изгибающие напряжения.
47. Последовательность одноступенчатого цементирования обсадной колонны.
Одноступенчатое цементирование - применяется в случае, когда исключена вожможность гидроразрыва пластов, за счет значительного давления в кольцевом пространстве.
Последовательность цементирования: 1. Через заслонку 5 производят промывку затрубного пространства от шлама, появившегося вследствие спуска обсадной колонны 2. Закрываю заслонку 5 и через заслонку 7 закачивают заданное кол-во цементного раствора. При этом раздел. диафрагма 6 опускается вниз и разделяет промывочную жидкость и цементный раствор.3. Когда раздел. диафрагма 6 доходит до стоп кольца 3, то давление в монифильде увеличивается и диафрагма лопается. После этого цемент поступает в кольцевое пространство и вытесняет промывочную жидкость из колонного пространства вверх.4. По окончанию закачивания цементного раствора закрывают заслонку 8 и через заслонку 9 закачивают промывочную жидкость. При этом раздел. диафрагма 7 разделяет цементный раствор и промывочную жидкость, не даёт им смешиваться.5. Когда диафрагма 7 доходит до стоп кольца, то заслонку 9 закрывают(давление скачком увеличивается) В скважине остается избыточное устьевое давление.6. Скважину оставляют на сутки для отвердивания цемента - это время ОЗЦ(ожидание затвердевания цемента).