Опытное применение облегченной тампонажной смеси в ОАО "Татнефть"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Опытное применение облегченной тампонажной смеси в ОАО «Татнефть»

Pilot using of alleviated cement slurry in «TATNEFT» JSC

A. Vakula

«Tatneft» JSC,

S. Belonogov

«Lutr» LLC,

R. Kateev, S. Amerkhanova, A. Zaripov

TatNIPIneft

Авторами представлены результаты опытно-промысловых испытаний рецептур облегченной тампонажной смеси с применением гранул Super K, разработанных в ТатНИПИнефть совместно с норвежскими специалистами.

The authors are writing about recipes of alleviated cement slurry with use of Super K granules that were developed in TatNIPIneft together Norwegian specialists.

Для цементирования скважин с низкими градиентами гидроразрыва пластов требуется применение тампонажных растворов с низкой плотностью - облегченных тампонажных составов.

Решение проблемы поглощений цементного раствора в ОАО «Татнефть» с помощью применения облегченного раствора для цементирования верхней порции и муфт ступенчатого цементирования (МСЦ) не всегда обеспечивает требуемое качество разобщения заколонного пространства. В этой связи технологически и экономически выгодным является непрерывное цементирование скважин облегченными составами в одну ступень без применения МСЦ. Задача осложняется трудностью создания облегченного тампонажного камня в зонах продуктивных пластов, по физико-механическим свойствам соответствующего требованиям стандартов.

В институте «ТатНИПИнефть» совместно с норвежской фирмой «Норшк Брённсервис АС» (NBS AS) разработаны рецептуры облегченной тампонажной смеси плотностью 1500 кг/м³ для цементирования верхней непродуктивной части скважины и плотностью 1700 кг/м³ для цементирования продуктивного интервала. Указанная плотность достигается добавлением в цемент реагента Super K фирмы «NBS AS», представляющего собой неорганические полнотелые стеклянные гранулы плотностью 800 - 1000 кг/м³ и размерами 0,25 - 0,8 мм с закрытыми внутренними порами, изготовленными из вторичного стекла (рис. 1). Отличительной особенностью гранул Super K является их твердая абразивная поверхность, способствующая лучшему сцеплению цементного камня с колонной и породой; высокие теплофизические свойства материала; высокая гидростатическая прочность на сжатие; способность оставаться во взвешенном состоянии в цементном растворе за счет водопоглощения на поверхности гранул (рис. 2) и, как следствие, равномерное распределение Super K в цементном камне (рис. 3).

Рис. 1. Гранулы Super K

Рис. 2. Гранулы Super K в цементном растворе во взвешенном состоянии

Рис. 3. Равномерное распределение Super K в цементном камне

Результаты лабораторных испытаний облегченной тампонажной смеси с гранулами Super K приведены в табл. Рецептуры разработаны на основе цемента ПЦТ II-50 с добавлением кроме гранул Super K реагентов - понизителя водоотдачи и пеногасителя. Испытания проводились с учетом требований российского стандарта и ISO. Испытания на консистенцию и прочность на сжатие проводились путем моделирования скважинных условий при температуре 30°С и давлении 25 МПа. На рис. 4 показана диаграмма консистенции рецептуры №1 плотностью 1683 кг/м³. На рис. 5 представлена диаграмма прочности на сжатие тампонажного камня (рецептура №2), определенная по ISO на ультразвуковом анализаторе цемента (УАЦ).

Рис. 4. График консистенции тампонажного раствора на консистометре фирмы OFITE модель 100 НРНТ по рецептуре №1 при давлении 25 МПа и температуре 30°С

Рис. 5. Диаграмма прочности на сжатие на приборе УАЦ фирмы OFITE по рецептуре №2 при давлении 25 МПа и температуре 30°С

Табл. Результаты лабораторных испытаний облегченной тампонажной смеси с гранулами Super K

тампонажный гранула цементирование скважина

Как видно из результатов испытаний, тампонажная смесь с гранулами Super K обладает низкими показателями по водоотдаче и водоотделению, хорошей прокачиваемостью, тампонажный камень обладает высокой прочностью на изгиб и сжатие. Так, предельное нижнее значение прочности на изгиб по ГОСТ 1581-96 для цемента ПЦТ II-50 составляет 2,7 МПа. Прочность облегченной смеси с реагентом Super K плотностью 1683 кг/м³, предназначенной для цементирования продуктивного горизонта, составила 4,91 МПа. Прочность облегченной смеси с реагентом Super K плотностью 1471 кг/м³ при цементировании непродуктивного верхнего горизонта составляет 2,8 МПа при нормативной величине не менее 0,7 МПа.

Кроме того, проведены испытания на адгезию цементного камня из облегченной смеси с реагентом Super K плотностью 1700 кг/м³. Образцы предварительно выдерживали в автоклаве (камере набора прочности фирмы OFITE, модель 200) при давлении 25 МПа и температуре 30°С. Нагрузка страгивания образцов облегченного цементного камня через 24 часа составила 51 кН. Для сравнения проведены также испытания на адгезию цементного камня на основе базового цемента ПЦТ II-50. Нагрузка страгивания цемента ПЦТ II-50 через 24 часа составила 48,5 кН.

На основе положительных результатов лабораторных испытаний разработана и утверждена в ОАО «Татнефть» программа ОПР. Технология цементирования скважин с применением облегченного Super K тампонажного раствора осуществляется с использованием стандартного цементировочного оборудования.

Промысловые испытания технологии цементирования скважин с применением облегченного Super K тампонажного раствора проведены в 2011 - 2012 гг. в 20 скважинах ОАО «Татнефть». Средний коэффициент качества цементирования по этим скважинам, определенный в соответствии с РД 153-39.0-349-05 «Оценка качества строительства скважин ОАО «Татнефть», составил - по всему стволу К₁₅ = 0,81, в продуктивном интервале К₁₆ = 0,82. По базовым скважинам средний коэффициент качества цементирования составляет - по всему стволу К₁₅ = 0,80, в продуктивном интервале К₁₆ = 0,79. Как видно, увеличение коэффициента качества цементирования составило по всему стволу 3,9%, в продуктивном интервале - 6,3%. Скважин с заколонной циркуляцией и недоподъемом цемента за эксплуатационной колонной среди них не выявлено.

Помимо геофизических исследований на некоторых скважинах выполнена оценка качества цементирования путем отбора образцов крепи скважин фрезерным перфоратором ПФ-112 НПФ «Эргис» (рис. 6).

Рис. 6. Образец обсадной колонны и цементного камня, отобранный фрезерным перфоратором ПФ-112 в скважине №39453 с глубины 1870,5 м

Средняя плотность образцов цементного камня составила 1770 кг/м³.

Рис. 7. Результаты акустических исследований заколонного пространства в скважине №39453

Результаты изучения образцов крепи подтверждают данные геофизических исследований (рис. 7). В скважине №39453 в интервале отбора керна 1870,5 - 1874,5 м сплошное сцепление цемента с колонной.

Выводы

1. Опыт применения гранул Super K показал, что введение полнотелого пористого наполнителя из стекла в цементный раствор позволяет провести качественное цементирование эксплуатационной колонны в одну ступень без МСЦ.

2. Высокая прочность тампонажного камня с гранулами Super К позволит снизить затраты за счет сокращения времени ОЗЦ с 48 часов до 24 часов.

3. С учетом высоких теплофизических свойств цементного материала с Super К имеется возможность его использования при цементировании высокотемпературных скважин, в т. ч. битумных.

Размещено на Allbest.ru