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
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.

Комментарии посетителей сайта

    Функция комментирования доступна только для зарегистрированных пользователей


    Авторизация


    регистрация

    Вакула А.Я.

    Вакула А.Я.

    начальник управления новых технологий в бурении

    ОАО «Татнефть»

    Белоногов С.В.

    Белоногов С.В.

    первый заместитель директора по производству, главный инженер

    ООО «Лениногорское управление тампонажных работ», ООО УК «Татбурнефть»

    Катеев Р.И.

    Катеев Р.И.

    к.т.н., заведующий лабораторией крепления скважин

    «ТатНИПИнефть»

    Амерханова С.И.

    Амерханова С.И.

    к.т.н., старший научный сотрудник

    ТатНИПИнефть

    Зарипов А.М.

    инженер

    ТатНИПИнефть

    Просмотров статьи: 3719

    Рейтинг@Mail.ru

    admin@burneft.ru