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).
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).
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.