Появление в межколонном пространстве флюида со значительным содержанием коррозионно-активного компонента (Н2S) вызвано негерметичностью заколонного пространства. Это приводит к разрушению обсадных труб и тампонажного материала от коррозии. Тем самым создаются экологическая и экономическая угрозы, которые проявляются в загрязнении вышележащих пластов и устьевых выделениях сероводорода, a также в скорой необходимости ремонта скважин [1].
Главной задачей данного исследования является создание модифицированного комплекса реагентов, которые не будут взаимодействовать с агрессивной средой сероводорода, сохранят необходимые свойства тампонажного материала и изолируют сероводородосодержащие пропластки.
В качестве стабилизаторов для создания комплекса могут использоваться водорастворимые полимеры, оксиэтилцеллюлоза (ОЭЦ), карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ), полиакриламид (ПАА) и модифицированные крахмалы. Все реагенты-стабилизаторы производятся российскими компаниями (ООО «ХимБурнефть», НПО «Полицелл», НК «АКРОС» и др.).
Для пластификации тампонажной суспензии можно применить реагенты органического класса, например, КССБ, отходы химического производства (производство капролактама – смесь моно- и дикарбоновых кислот), отходы фосфорного производства [2].
Один из разработанных на кафедре бурения СамГТУ, исследован и получен комплекс из реагента МДС-Na – пластификатора органического происхождения с одновременными стабилизирующими свойствами и стабилизатора типа КМЦ (применим ОЭЦ, КМОЭЦ и др. водорастворимые полимеры этого ряда).
Реагент МДС-Na, имея высокую поверхностную активность, показал себя как диспергатор частиц цемента в момент затворения (подтверждено результатом седиментационного анализа). Одновременно его раствор имеет низкую динамическую вязкость, следовательно, он оказывает пластифицирующее действие на суспензию. Реагент может быть применен как самостоятельное вещество, так и в сочетании с водорастворимыми полимерами-стабилизаторами типа КМЦ (ОЭЦ) (табл. 1).
Сочетание этих реагентов дает возможность обеспечить нужные технологические параметры тампонажной суспензии на основе базовых цементов. Присутствие комплекса позволяет достичь нужной подвижности тампонажной суспензии 200–240 мм по конусу АзНИИ, повысить седиментационную устойчивость и кардинально снизить водоотдачу до 17–19 см3/30 мин., a также обеспечить высокие прочностные характеристики тампонажного камня с низкой газо- и водопроницаемостью контактных зон и тела камня.
При предлагаемой обработке формирующийся цементный камень не подвергается радиальной усадке, не отдает «лишнюю» воду в зону контакта, он седиментационно устойчив, что обеспечивает равномерность свойств по всей глубине. Кроме того, у него достаточно воды для завершения процессов гидратации, а следовательно, для обеспечения высоких прочностных характеристик.
Для обеспечения прочного контакта сформированного тампонажного камня со стенкой скважины и обсадной колонной, необходимо придать ему высокие адгезионные свойства, которые могут быть подтверждены минимальной газопроницаемостью [3]. Особенно важно для сохранения целостности камня в процессе эксплуатации в условиях разобщения содержащих коррозионно-активные агенты, например, сероводорода, обеспечить нулевую проницаемость самого тампонажного камня, исключив возможность проникновения агрессивного флюида в тело камня [4].
Сравнительные характеристики фазовой и абсолютной газопроницаемости камня и зоны контакта «цементный камень–обсадная труба» даны в табл. 2.
Анализ полученных данных по физической (абсолютной) и фазовой (эффективной) газопроницаемости показывает, что обработка цементного раствора реагентом МДС-Na, либо комплексом 5 % МДС-Na +0,5 % ОЭЦ на пресной или соленой воде дает возможность снизить как абсолютную, так и фазовую газопроницаемость в десятки раз. Особенно это относится к фазовой проницаемости, которая определяет состояние цементного камня в скважине. Коэффициент фазовой газопроницаемости находится в пределах – 0,98–0,92 м2×1017, для самостоятельного реагента – 0,0768–0,0741 м2×1017, для комплекса – 0,0074–0,00701 м2×1017. Контактная зона цемента – обсадная колонна имеет газопроницаемость в пределах 24,4–14,4 м2×1017.
Таким образом, введение в воду затворения комплекса МДС-Na и ОЭЦ позволяет снизить абсолютную и физическую газопроницаемость цементного камня и зоны контакта; особенно ярко этот эффект проявляется для соленых растворов.
Нужно полагать, что тампонажные камни с минимальными значениями коэффициентов газопроницаемости будут наиболее устойчивыми в условиях воздействия агрессивного флюида.
