ТЕХНОЛОГИЯ РИР И ВЫБОР ТАМПОНАЖНОГО МАТЕРИАЛА ПРИ НАРАЩИВАНИИ ЦЕМЕНТНОГО КОЛЬЦА

ЗА ОБСАДНОЙ КОЛОННОЙ

Цели РИР при наращивании цементного кольца:

- ликвидация или предупреждение перетоков пластовых флюидов по незацементированному заколонному пространству;

- защита обсадной колонны от коррозии агрессивными пластовыми флюидами;

- заполнение заколонного пространства тампонажным материалом в зоне дефекта обсадной колонны или в интервалах, которые подлежат эксплуатации продуктивных пластов.

Способ цементирования выбирается после изучения материалов по строительству, эксплуатации и ремонту скважин и проведения дополнительных гидродинамических и геофизических исследований.

Исходными данными для выбора тампонажного материала и технологии РИР являются:

- конструкция скважины;

- наличие осложнений в незацементированном интервале ствола в процессе бурения скважин (поглощения, обвалы, сальникообразование, затяжки инструмента и др.);

- характеристика пластов, - в незацементированном интервале;

- характеристика бурового раствора при спуске обсадной колонны;

- данные инклинометрии, профилеметрии и ковернометрии ствола в незацементированном интервале;

- сведения о РИР в незацементированном интервале обсадной колонны.

Тампонажный раствор закачивают в заколонное пространство через специальные отверстия в колонне (прямое цементирование) или непосредственно в заколонное пространство (обратное цементирование) – через устье скважины.

С целью уточнения местоположения верхней границы наращиваемого цементного кольца, проводятся ГИС, которые выявляют состояние кольца, наличие закупоривающих пробок в заколонном пространстве, позволяют выявить поглощающие зоны в незацементированном интервале ствола при закачке промывочной жидкости в заколонное пространство с устья скважины или через специальные отверстия в колонне.

Обратное цементирование без прострела отверстий в колонне применяется в следующих случаях:

- при наличии поглощения при закачке жидкости в заколонное пространство;

- когда глубина поглощающей зоны находится над уровнем наращиваемого цементного кольца не более чем на 100 м.

Как правило спецотверстия при РИР по наращиванию цементного кольца простреливаются в количестве 5 – 10 штук в обсадной колонне на расстоянии 25 – 50 м над наращиваемым цементным кольцом в зоне залегания плотных разделов.

Рекомендации по использованию различных тампонажных материалов

по наращиванию цементного кольца

1. Если отсутствуют поглощения, то применяется цементный раствор нормальной плотности с добавками понизителей водоотдачи, стабилизаторов, пластификаторов (КМЦ, ГКЖ, СаСl₂ и др.).

2. Если имеются поглощения (> 2 м³/ч МПа), то снижают приемистость скважины, используя глинистые растворы с наполнителем или применяются облегченные цементные растворы (тампонажные растворы). В качестве наполнителей используется асбест, опилки, резиновая крошка, ореховая скорлупа и т.д.

Наполнители не должны содержать крупных частиц которые могут зокупоривать спецотверстия. Количество наполнителя – до 10, 0 %.

Если обсадная колонна негерметична по резьбовому соединению, то рекомендуется полимер-тампонажный материал (РЕМОНТ-1), фильтрат которого проникает в резьбовые соединения и там отверждается, а также состав на основе неорганических полимеров (жидкое стекло + гексофторат натрия).

В условиях поглощения могут использоваться также смолы – ТС-10, ГТМ.

Ремонтно-изоляционная композиция на основе неорганических полимеров

Авторами данной работы разработан состав и технология для ремонтно-водоизоляционных работ в нефтяных и газовых скважинах на основе неорганических полимеров (патент № 2242606).

Задачей являлась разработка состава и технологии для ремонтно-водоизоляционных работ в нефтяных и газовых скважинах, обеспечивающих ликвидацию водопритоков, качественную изоляцию пластовых вод и закрепление ПЗП обводившихся скважин.

Состав для ремонтно-водоизоляционных работ в нефтяных и газовых скважинах, включающий в качестве дисперсионной среды жидкое стекло Na₂SiO₃, дополнительно, в качестве дисперсной фазы, содержит кремнефтористый натрий - Na₂SiF₆ и наполнитель – гашеную известь Са(OH)₂.

Жидкое стекло (силикат натрия - Na₂SiO₃), ГОСТ 13078-81, получают из силикат-глыбы обработкой паром в автоклавах, является неорганическим полимером. Плотность Na₂SiO₃ составляет 1280-1400 кг/м³, модуль стекла (n) – 2, 44.

Кремнефтористый натрий (гексафторосиликат натрия - Na₂SiF₆), ТУ 113-08-587-86, служит для образования высокополимерного нерастворимого кремнегеля.

Гашеная известь Са(OH)₂ – наполнитель, служит для придания вяжущих свойств составу, прочности образующемуся камню и усиления закрепляющего эффекта.

Щелочность жидкостекольной смеси, усиленная добавкой наполнителя – гашеной извести Са(OH)₂, обеспечивает ей хорошие адгезионные характеристики.

Исследование заключалось в определении возможности использования данных реагентов для получения гелеобразного (твердого), закупоривающего поровое пространство коллектора материала и его, коллектора, закрепления.

В экспериментах процент содержания кремнефтористого натрия Na₂SiF₆ в жидком стекле варьировали от 9, 0 % до 12, 0 %, а наполнителя - гашеной извести Са(OH)₂ - от 1, 0 % до 2, 0 %.

Для изучения водоизолирующей и закрепляющей способности при дальнейших исследованиях был взят следующий состав, % вес.:

- жидкое стекло Na₂SiO_{3...................................................................................................} 88, 1;

- кремнефтористый натрий Na₂SiF₆....................................................... 10, 6;

- гашеная известь Са(OH)₂...................................................................... 1, 3.

Исследование водоизолирующей способности проводили на модернизированной установке УИПК-1М в условиях, приближенных к пластовым. Для экспериментов готовили искусственные керны. Эксперименты проводили в определенной последовательности.

1. Подготовка искусственного керна (просеивание песка через сита определенных размеров, сжатие образца расчетным давлением, высушивание при t=105 ⁰С).

2. Насыщение образца моделью пластовой воды (С=16 г/л).

3. Прокачка на установке УИПК-1М через керн, в условиях, приближенных к пластовым, модели пластовой воды в количестве нескольких объемов порового пространства образца (до стабилизации расхода) с замером проницаемости по воде по формуле:

где К - проницаемость, мд;

h - пересчетный коэффициент для каждого керна, доли;

Q - расход, мл;

DР - перепад давления, кгс/см².

4. Закачка в керн через УИПК-1М ремонтно-изоляционного (закрепляющего) состава на основе жидкого стекла Na₂SiO₃, кремнефтористого натрия Na₂SiF₆ и гашеной извести Са(OH)₂ в заданном процентном соотношении и выдержка на реакции в течение 24 – 36 ч.

5. Определение проницаемости по воде после обработки керна ремонтно-водоизоляционным (закрепляющим) составом.

Результаты сведены в таблицу 5

Состав № 3 был испытан на одноосное сжатие и разрушение. В нормальных условиях образец из отмытого и просушенного при t=105 ⁰С песка фракции 0, 4 – 0, 5 мм (по объему 70, 0 %) был смешан с ремонтно-изоляционной (закрепляющей) композицией (по объему 30, 0 %) и оставлен на 36 часов на прохождение реакции полимеризации и затвердевания.

Затем этот образец с площадью 7, 0 см² и толщиной 1, 0 см был подвергнут одноосному сжатию давлением.

При давлении 5, 0 МПа в образце появились трещины, а при давлении 7, 0 МПа образец разрушился.

Таблица 5 - Изменение относительной проницаемости кернов после обработки

составом на основе жидкого стекла,

кремнефтористого натрия и гашеной извести

№№ образца, состава	Состав рабочего раствора, % вес.	Проницаемость по воде, мкм²× 10^-3		Коэффициент закупорки, , доли
		до обработки, К₁	после обработки, К₂
1	2	3	4	5
1	Na₂SiO₃ - 90, 0;	490, 3	53, 9	0, 89
	Na₂SiF₆- 9, 0;
	[Са(OH)₂] - 1, 0
2	Na₂SiO₃ - 89, 0;	513, 7	46, 2	0, 90
	Na₂SiF₆- 9, 0;
	[Са(OH)₂] - 2, 0
3	Na₂SiO₃ - 88, 1;	388, 0	0	полная закупорка
	Na₂SiF₆- 10, 6;
	[Са(OH)₂] - 1, 3
4	Na₂SiO₃ - 86, 5;	560, 1	0	полная закупорка
	Na₂SiF₆- 12, 0;
	[Са(OH)₂] - 1, 5

Приготовление ремонтно-изоляционного (закрепляющего) состава и технология работ на скважине заключается в следующем.

Сначала в чанке агрегата ЦА-320 путем тщательного перемешивания готовят смесь жидкого стекла Na₂SiO₃ и кремнефтористого натрия Na₂SiF₆. Перемешивание осуществляют в течение 15 – 20 мин.

Затем в приготовленную смесь добавляют расчетное количество гашеной извести Са(OH)₂ и состав также тщательно перемешивается в течение 15 – 20 мин. Приготовление состава должно осуществляться при положительной температуре (10, 0 – 30, 0 ⁰С).

В течение 3 ч состав представляет собой подвижную систему. Через 12 ч начинает твердеть и через 24 – 36 ч превращается в твердое вещество.

Скважину, в которую через перфорационные отверстия поступает вода и частицы породы-коллектора (песок) останавливают.

После глушения и промывки скважины через насосно-компрессорные трубы (НКТ), спущенные до верхних отверстий интервала перфорации, прямой циркуляцией проводят закачку ремонтно-изоляционного (закрепляющего) состава.

Состав доводят до башмака НКТ. Закрывают затрубное пространство и продавливают состав в пласт. По окончании продавки проводят обратную промывку с расчетным противодавлением в количестве 1, 5 – 2, 0 объемов НКТ, скважину закрывают и выдерживают под давлением для прохождения реакции полимеризации водоизолирующих компонентов в течение 24 – 36 ч. По истечении указанного срока скважину осваивают.

Расход ремонтно-изоляционной (закрепляющей) композиции составляет 0, 5 – 1, 0 м³ на 1 м эффективной водонасыщенной толщины пласта.

Для ликвидации водоперетоков (наращивание цементного кольца) ремонтно-изоляционная композиция берется по расчету.

Предлагаемый состав для ремонтно-водоизоляционных работ прост в приготовлении, технологичен. Используемые материалы являются доступными, не дорогими, выпускаются отечественной промышленностью в достаточном количестве.

Порядок выбора технологии РИР представлен в таблице 6 и на рисунке 2.

Как следует из таблицы, выбор технологии РИР и типа тампонажного материала определяется интенсивностью поглощения, расположением зоны поглощения относительно головы цементного кольца, наличием и расположением дефекта в обсадной колонне.

Количество тампонажного материала определяется объемом заколонного пространства (заполняемого) и данными кавернометрии и профилеметрии ствола, а также исходя из опыта аналогичных работ.

Для очистки ствола скважины от обрушевшейся породы, остатков бурового раствора, а также удаления фильтрационной корки с проницаемых пород и очистки дефектов колонны от смазочных масел используют моющиеся жидкости: вода+ПАВ (сульфанол, дисольван и др.).

Для предотвращения смешивания тампонажного раствора с буровым раствором или другими технологическими жидкостями, применяются гелеобразующие составы, получаемые на основе водных растворов ПАА. При этом тип и количество буферной жидкости регламентируются РД. При прямом цементировании оставляют цементный мост над спецотверстиями, высотой до 10 м.

Таблица 6 - Выбор технологических схем и тампонажных материалов при наращивании цементного кольца за колонной

Геолого-технические условия (ГТУ), технология проведения работ, тампонажные материалы	Варианты совокупности (ГТУ), технологии и материалов
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
1.Геолого-технические условия (индекс схемы по рис. 3.2) 1.1.Характер циркуляции (интенсивность поглощения): частичная циркуляция (поглощение средней интенсивности); нет циркуляции (полное поглощение)	а +	а +	б +	б +	в +	в +	г +	д +	д +	е +	е +
1.2.Состояние обсадной колонны: герметична; негерметична выше зоны поглощения; негерметична ниже зоны поглощения	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+
1.3.Положение поглощающего пласта над цементным кольцом: до 100 м; выше 100 м	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+
2. Технология РИР 2.1.Прострел спецотверстий: над зоной поглощения; над цементным кольцом, но ниже зоны поглощения	+	+	+	+			2			1	1
2.2.Снижение интенсивности поглощения	1	1	1	1	1	1	2	1	1	2	2
2.3.Прямое цементирование по НКТ	2	2	2	2	2	2	1	+	+	1, 2	1

Продолжение таблицы 6

Геолого-технические условия (ГТУ), технология проведения работ, тампонажные материалы

Варианты совокупности (ГТУ), технологии и материалов

3. Тампонажные материалы 3.1.Растворы для снижения интенсивности поглощения: глинистый раствор с добавкой асбеста до 2-5%, геле- образующие составы; глинистый раствор с добавкой асбеста 2-5% и др. на- полнителей до 5-10 %, гелеобразующие составы с до- бавкой напонителей до 5 %

3.2.Портландцементные растворы с понизителями водо- отдачи:

нормальной плотности; облегченные (в т.ч. аэросилсодержащие, см. табл. П.2.1) с наполнителями

2’

2” 2

2” 2’

1 2

2’ 2’

2” 2’

1 2’

1 2

3.3.Полимерные тампонажные составы: «Ремонт-1»; ТСД-9; ГТМ; ПВС+ГКЖ, Na₂SiO₃ + Na₂SiF₆ + + гашеная известь.

2” 2’”

После ОЗЦ и разбуривания цементного моста в зоне спецотверстий оценивают качество изоляционных работ по материалам ГИС и гидродинамических исследований.

Если эксплуатационная колонна в зоне спецотверстий оказалась негерметичной, то проводят дополнительные работы с установкой металлического пластыря или тампонажные работы по восстановлению герметичности колонны.

⇐ Предыдущая 3 4 5 6 789 10 11 12 Следующая ⇒