Высокое качество цементирования скважины предопределяется в основном технологическим фактором, который в свою очередь интегрирует значительное число управляемых и взаимосвязанных параметров:
- физико-химические свойства буровых и тампонажных растворов, их совместимость;
- режим движения промывочных жидкостей в заколонном пространстве и время контактирования со стенкой скважины;
- центрирование колонны, режим движения тампонажных растворов;
- применение автоматизированных агрегатов, дополнительных устройств и т. д.
Повышающиеся требования к качеству цементирования диктуют необходимость расширения базисной линейки добавок для цементных растворов и разработки новых высокоэффективных композиций.
Группа компаний «Миррико» в течение 10 лет осуществляет разработку решений и комплексные поставки реагентов, материалов и добавок для всех этапов строительства нефтяных и газовых скважин. Собственная научно-техническая база, производственные мощности и квалифицированный персонал позволяют разрабатывать и внедрять уникальные реагенты. Результатом создания отдела химических реагентов для цементирования в составе ООО «Промышленная химия» стало расширение линейки продукции под торговой маркой ATREN. К настоящему времени линейка добавок для цементирования ГК «Миррико» включает понизители водоотдачи, пеногасители, пластификаторы, замедлители, буферные композиции, стабилизаторы, армирующие агенты, наполнители. Данные реагенты успешно применяются буровыми и сервисными компаниями, позволяя решать технологические задачи высокого уровня, при этом повышая качественные результаты.
Как известно, для полной гидратации цементного порошка необходимо наличие 0,4-кратного количества воды от его массы. При этом только 60% ее связывается химически, остальные 40% исходной воды остаются в порах цементного геля в слабосвязанном состоянии. Под воздействием температуры, давления и агрессивной среды протекают процессы седиментации и фильтрации тампонажного раствора, приводящие к увеличению проницаемости цементного камня, ухудшению прочностных характеристик крепи и нарушению целостности ее структуры. Традиционное использование полимерных композиций для снижения показателя водоотделения не всегда оправдано, так как они удлиняют сроки гидратации цементных частиц, приводят к усадке цементного камня в условиях протекания процесса контракции.
Применение реагента Atren Light позволяет создавать облегченные седиментационно-устойчивые тампонажные системы. Тиксотропная добавка Atren Light вступает в реакцию с ионами кальция, образуя трехмерную гелеобразную сетку. Структура геля создает достаточную вязкость, что позволяет увеличивать водоцементное отношение без излишнего выделения свободной воды. Порошок Atren Light обычно смешивается в сухом виде с цементом в концентрациях 0,5 – 2% от веса цемента, при этом плотность цементного раствора может быть 1300 – 1700 кг/м3.
Табл. 1. Сравнительные характеристики растворов на основе бентонита и добавки Atren Light при температуре 20°С, давление испытания – атмосферное
Раствор с добавкой Atren Light имеет прочность, удовлетворяющую ГОСТ 1581-96, более короткие сроки загустевания и схватывания по сравнению с цементно-бентонитовыми смесями. Использование химического наполнителя Atren Light для облегчения цементных растворов с сохранением прочностных характеристик вместо гельцемента является целесообразным, а по отношению к промышленно выпускаемым облегченным цементам и экономически рентабельным.
Рис. 1. Расчет В/Ц отношения в зависимости от требуемой плотности цементного раствора и процентного содержания микросфер
Тем не менее из-за большой разницы в удельных весах самого цемента и добавки АСПМ в цементном растворе под действием гравитационных сил протекают процессы седиментации, приводящие к расслоению всей системы. Введение добавки Atren Light в концентрациях 0,5 – 1,5% способствует равномерному распределению частиц цемента и АСПМ, получению однородной структурной матрицы с минимальным содержанием свободной воды. Это позволяет решить проблему всплытия микросфер, создав седиментационно-устойчивую дисперсную систему (рис. 2).
Рис. 2. Влияние химического наполнителя Atren Light на седиментационную устойчивость цементного раствора
Решением задачи обеспечения подвижности тампонажного раствора может служить применение добавки Atren Plast 1. В отличие от традиционных пластификаторов действие пластифицирующего агента Atren Plast 1 ввиду особенностей химической природы полимеров основывается на совокупности стерического и электростатического факторов. При этом эффективность данной добавки достигается при концентрации до 0,1% от массы цемента, а температура применения – до 1700С.
Как показывают лабораторные испытания (рис. 3), введение пластификатора Atren Plast 1 в тампонажный раствор плотностью 1,94 г/см3 в концентрации 0,08% к массе смеси значительно снижает реологические характеристики раствора.
Рис. 3. Влияние пластификатора Atren Plast 1 на реологические свойства тампонажного раствора (плотность раствора 1,94 г/см3, концентрация добавки 0,08%)
В скважинных условиях, при высоких давлениях, во избежание потери значительного количества отфильтрованной воды необходимо использовать понизитель фильтрации. Добавление химического реагента Atren Cem производства ГК «Миррико» к цементному раствору позволяет значительно снизить показатель фильтрации, уменьшить водоотделение; при этом данный понизитель фильтрации обладает совместимостью со всеми классами цемента, а также со многими добавками других производителей.
Одним из высокоэффективных продуктов для подготовки ствола скважины перед цементированием, предлагаемых ГК «Миррико», является химический отмывающий буфер Atren Spacer W на основе водного раствора смеси поверхностно-активных веществ, комплексонов и полезных добавок. Данный реагент в ходе лабораторных тестов и промышленного применения на месторождениях Западной Сибири доказал свою эффективность по сравнению с другими отмывающими буферными жидкостями. Моющий буфер Atren Spacer W активно разрушает и смывает глинистую и углеводородную корку при расходе 3 – 4 кг на 1 м3 раствора, что обеспечивает полную очистку затрубного пространства скважины.
Совместное применение в технологических процессах понизителя фильтрации Atren Cem, пластификатора Atren Plast, отмывающего буфера Atren Spacer W, наполнителя Atren Light, пеногасителей Atren Antifoam и других реагентов, поставляемых группой компаний «Миррико», способствует повышению качественных показателей процесса крепления нефтяных и газовых скважин.
Специалисты Группы компаний «Миррико» готовы предложить высокоэффективные решения технологических задач цементирования с применением химических реагентов, удовлетворяющих различным геолого-техническим условиям.
