Тампонажный материал является ключевым звеном в структуре обеспечения качества работ по цементированию обсадных колонн. Именно на него возлагается огромная функциональная нагрузка: начиная с изоляции заколонного пространства и восприятия нагрузки от обсадной колонны, заканчивая защитой металла обсадных труб от коррозии.
Современные технологии в области строительства скважин позволяют уверенно бурить скважины в сложнейших горно-геологических и термобарических условиях, что в свою очередь, обуславливает предъявление все новых и новых требований к свойствам крепи скважины и, следовательно, и к тампонажному раствору-каменю. Обеспечить выполнение этих требований применением только лишь базового вяжущего и жидкости затворения — практически невозможно. Создание тампонажного состава, отвечающего всем критериям современных условий строительства скважин, осуществляется путем филигранной подгонки каждого из свойств, комплексом реагентов и добавок.
Содержание тампонажного материала
Содержание различных реагентов в составе смеси современного тампонажного материала может достигать 50% массы основного вяжущего и до десятка наименований по функциональному назначению. Ввиду того, что все компоненты сухой смеси различаются по гранулометрическому и химическому составу, порядок их ввода и время процесса гомогенизации в составе смеси достаточно четко регламентируются. Таким образом, приготовление качественной сухой смеси, на основе которой будет формироваться тампонажный материал с заданными свойствами, возможно только с применением специализированного технологического комплекса, обученного персонала, а также при постоянном контроле с использованием лабораторного оборудования. Обеспечить все указанные составляющие технологической операции производства смеси на территории буровой площадки, при условии постоянной интенсификации основного процесса бурения скважин, не представляется возможным.
Эффективность применения
Эффективным и оптимальным решением в данной ситуации является использование готовых сухих смесей.
«ПСК «Буртехнологии» разработала, и успешно применяет готовые тампонажные смеси для широкого диапазона условий, под торговыми марками ДИЛОЦЕМ и ФЕРРОЦЕМ нескольких марок каждая.
ДИЛОЦЕМ – это сухая смесь для приготовления тампонажного материала нормальной плотности. В зависимости от марки продукции, различные рецептуры смеси обеспечивают оптимальные значения показателей свойств тампонажного раствора-камня при температуре использования в диапазоне от 0 до 110°С и давлении до 200 МПа. В зависимости от условий применения в состав ДИЛОЦЕМ могут входить как компоненты, обеспечивающие качественную изоляцию заколонного пространства в условиях ММП, так и реагенты, позволяющие получить требуемый результат при креплении скважин в условиях повышенных забойных температур. Все составы ДИЛОЦЕМ формируют цементный камень с положительными объемными деформациями в заданных пределах, а также с высокой адгезионной способностью к ограничивающим поверхностям и практически нулевой проницаемостью. Часть рецептур разработаны для цементирования продуктивных интервалов с последующей перфорацией, ввиду чего в состав смесей введены компоненты, обеспечивающие микроармирование и стойкость цементного камня к восприятию ударных нагрузок. Составы сухих смесей ДИЛОЦЕМ подобраны таким образом, чтобы исключить ввод каких либо реагентов и материалов в жидкость затворения в процессе приготовления тампонажного раствора, что существенно упрощает достаточно трудоемкий и технологически сложный процесс цементирования.
ФЕРРОЦЕМ – сухая смесь, предназначенная для приготовления облегченного тампонажного материала. В зависимости от марки, рецептуры ФЕРРОЦЕМ обеспечивают получение тампонажного раствора плотностью от 1,30 до 1,65 г/см3 . Компонентный состав данной сухой смеси позволяет формировать цементный камень с деформационно-прочностными характеристиками, превышающими значения, регламентированные ГОСТ 1581–96 более чем на 50%. В состав сухих смесей ФЕРРОЦЕМ входят компоненты, обеспечивающие оптимальные значения реологических и низкие значения фильтрационных характеристик тампонажного раствора. В рецептурах, где для снижения удельного веса применяется наполнитель, фракционный состав последнего подобран таким образом, чтобы его частицы располагались в решетке цементного камня между частицами цемента, т.е. практически без нарушения связей, а соответственно с минимальным ущербом для прочности и проницаемости сформировавшегося цементного камня.
С использованием сухих смесей ФЕРРОЦЕМ и ДИЛОЦЕМ проведены работы по цементированию обсадных колонн в скважинах на месторождениях республики Коми, республики Казахстан, Красноярского края и Западной Сибири. Во всех случаях применения указанных сухих смесей зафиксирована выраженная положительная динамика качества цементирования. Высокая технологичность применения сухих смесей обеспечила снижение материальных и временных затрат на этапе крепления за счет сокращения количества единиц тампонажного оборудования и времени его применения, которое ранее использовалось для перетаривания смеси и приготовления жидкости затворения.
Актуальность готового тампонажного состава, который включает в себя все необходимые компоненты в нужных пропорциях сохраняется и для применения в открытом стволе, в частности для изоляции поглощений технологических жидкостей.
Быстросхватывающиеся составы
ООО «ПСК «Буртехнологии» разработала и выпускает сухие смеси для приготовления быстросхватывающихся составов под торговой маркой АЛЬФАЦЕМ. Рецептуры смесей обеспечивают четкую дискретность изменения сроков схватывания с точностью до нескольких минут, а также исключают резкое и случайное нарастание структуры, что зачастую отмечается при использовании широко известных ускорителей (сульфат алюминия и т.п.).
В качестве основы, в наших сухих смесях используются как воздушные вяжущие (для условий ММП и низких положительных температур), так и гидравлические вяжущие (для условий нормальных и повышенных температур). Комплекс добавок к базовому вяжущему обеспечивает необходимую структуру тампонажного раствора, что препятствует его размыванию пластовыми водами и скважинной жидкостью, таким образом, даже в условиях наличия гидродинамической связи между пластами, тампонажный камень формируется в заданные сроки и с необходимыми деформационно-прочностными характеристиками. Уникальной характерной особенностью тампонажных материалов АЛЬФАЦЕМ является регулируемое увеличение объема тампонажного раствора при затвердевании. Величина роста объема тампонажного материала в скважинных условиях может достигать 50% от первоначально закачиваемого. В зависимости от условий применения, удельный вес АЛЬФАЦЕМ регулируется рецептурой в пределах 0,95 –1,70 г/см3 . В ряде случаев, когда эквивалент градиента давления поглощения ниже гидростатического, только лишь за счет малого удельного веса тампонажного раствора удается установить изоляционный состав в требуемом интервале. Несмотря на малый удельный вес, доля базового вяжущего вещества в составах АЛЬФАЦЕМ остается достаточной для обеспечения роста деформационно-прочностных характеристик тампонажного камня в ранние сроки, что обеспечивает минимальное время ОЗЦ. Таким образом при многоэтапной изоляции применение АЛЬФАЦЕМ позволяет сократить временные, а следовательно и материальные затраты на ликвидацию осложнения до 35–40%.
С применением сухих смесей БСС и при инженерно-технологическом сопровождении инженерами «ПСК «Буртехнологии» были выполнены работы по изоляции интервалов поглощений, в том числе и катастрофического характера, в скважинах на территории Восточной Сибири. Данные интервалы поглощения отличаются особо сложной структурой, так как приурочены к пропласткам траповых интрузий, часть каналов и пор которых «залечены» соленосными породами. Получение положительного результата в таких горно-геологических условиях, при использовании традиционных способов изоляции, весьма затруднительно.
