Цемент тампонажный

czement tamponazhnyj Обзоры

вид портландцемента с повышенными требованиями к минералогическому составу клинкера

Фиброцемент — это тип портландцемента с повышенными требованиями к минералогическому составу клинкера.

Применяется при добыче разведочных и эксплуатационных скважин в нефтяных и газовых скважинах и при эксплуатации бурового оборудования для цементирования скважин, предназначением которого является изоляция продуктивных нефтеносных пластов от водоносных горизонтов, а также отделение нефтеносных пластов друг от друга в многопластовых месторождениях нефти.

Цементирование (забивание) — важная операция в процессе бурения. Качество цементации часто определяет эффективность эксплуатации скважины, а в случае разведочного бурения — возможность корректной оценки производственных ресурсов нефтеносных пластов исследуемой залежи.

Затирка и заливка раствора производятся механическим способом, в скважину он подается насосным агрегатом.

Цементирование скважин:

— спуск в скважину серии стальных обсадных труб различного диаметра;

— Цементирование заключается в опускании в скважину колонны стальных труб разного диаметра и заполнении кольцевого пространства между стенками скважины и внешним диаметром труб быстросхватывающимся цементным раствором.

Способы цементирования скважин:

— цементирование заливкой труб в процессе эксплуатации,

— Цементирование скважин: цементирование засыпкой труб, многоступенчатая цементация и т. Д.

Разнообразие этих методов связано со спецификой месторождений, характером добычи и пластов водоносных горизонтов, строением коллектора и т. Д.

Прямая затирка — наиболее распространенный метод:

— цепь из стальных труб опускается на определенную глубину и подвешивается

— глинистый ил подается через промывочные шнуры перед цементированием;

— опускание струны после ополаскивания до нижней пробки с центральным отверстием, закрытие ее стеклянной пластиной. Пробка плотно закрывается на стенках трубки;

— Строительный раствор быстро закачивается в колонну на опущенной пробке с помощью цементных крошек в определенном объеме, после чего в колонну опускается верхняя заглушка;

— глинистый раствор закачивается на верхнюю пробку под высоким давлением, в результате чего стык, замкнутый между нижней и верхней пробками, перемещается вниз;

— когда нижняя пробка достигает закрытие кольца, установленного на корпусе на заводе-изготовителе, давление возрастает и стекло нижней пробки измельчают;

— Цементный раствор перетекает через скважину в забой и межтрубное пространство, продавливая глинистый шлам, присутствующий в скважине после бурения;

— при нахождении верхней пробки на нижней, что видно из-за повышения давления на манометре (устье скважины), движение глинистого раствора приостанавливается.

— после проверки высоты подъема цементного раствора в затрубное пространство скважину оставляют в покое примерно на 18 часов (реже на 48 часов) до полного затвердевания цемента. Зазор между стенкой проема и наружным диаметром обсадной трубы, заполненной цементным раствором, составляет около 15-50 мм;

— по истечении установленного времени затвердевания цементного раствора покрытие испытывается на герметичность методом «опрессовки», что позволяет снизить давление на 0,5 МПа в течение 30 минут;

— После завершения этих операций и обретения цементом необходимой прочности продуктивный нефтяной пласт вскрывают, продолжая бурение цемента на забое скважины или пробивание отверстий, через которые нефть поступает в скважину. Это делается с помощью пороховых или торпедных перфораторов через стенки труб и окружающую цементную породу. В результате перфорации в цементном камне появляются отверстия, которые служат для доставки сырой нефти к колоннам после того, как уровень жидкости в стволе скважины снизился при давлении ниже, чем давление в резервуаре сырой нефти.

Характеристики процесса цементирования:

— Глиняный раствор отрицательно влияет на отверждение цемента, когда он смешивается, поскольку цементный раствор переходит в кольцо.

— Перфорация цементного раствора в скважине также влияет на ее прочность, снижая ее в зависимости от многих факторов, включая перфорациюмяч или торпеда.

— Скорость подъема цементного раствора в затрубное пространство в процессе цементирования должна быть не менее 1,5 м / с, чтобы обеспечить лучшую очистку глинистой корки от стенок скважины и создать более устойчивое цементное кольцо.

— Необходимо тщательно контролировать количество закачиваемого раствора и товарной жидкости в скважину, а также изменения давления раствора. Экзотерма цемента способствует увеличению этого давления.

Хорошие условия эксплуатации забивного цемента:

— Невозможно контролировать и досконально изучить состояние скважины, что затрудняет испытания цемента в условиях эксплуатации;

— По мере углубления нефтяной скважины температура и давление в стволе повышаются, что влияет на процесс цементирования и качество получаемого цемента. Повышение температуры с глубиной бурения зависит от месторождения нефти. При измерении температуры в нескольких скважинах геотермический градиент составляет 16,5-18,3 м / гр. Диапазон колебаний объясняется разными силами верхнего и нижнего притока воды, температуры в нефтяных пластах всегда ниже, чем в водоносных горизонтах. В США несколько скважин глубиной около 7 тыс. м температура в скважине достигла 473 К при давлении 12,5 МПа.

— В скважине создается высокое давление в результате действия воды, газов и сырой нефти, которое при повышенных температурах влияет на время схватывания цементного раствора и образование цементного камня. Условия отложения цемента в скважине сложные. Коллекторы различаются по пористости, трещиноватости и полости. Избыточное давление, создаваемое пластом из-за гидростатического давления, создаваемого столбом промывочной жидкости, увеличивает естественные трещины в породе и может привести к улетучиванию глины, а затем и цементного раствора во время цементирования ствола скважины. В случае гидроразрыва пласта (ГРП) частым явлением является перетекание образующейся воды из верхнего водоносного горизонта в нижний. Известны случаи обезвоживания цементного раствора в результате засасывания воды из пористых слоев горных пород.

Пластовая вода во многих районах имеет высокую концентрацию соли.

Хлорно-кальциевые, хлормагнитные, сульфатно-натриевые и сульфатно-сульфидные воды вызывают коррозию цементного камня, особенно при более высоких температурах и давлениях, когда возможна значительная водопроницаемость цементного кольца.

Еще большее влияние на условия эксплуатации газовых скважин оказывает диффузия газа из пласта в скважину после завершения цементирования, что часто приводит к выбросу и выбросу.

В 1907–1908 годах проводились исследования по изоляции обсадной колонны нефтяного пласта от водоносного горизонта путем цементирования портландцементом, что дало положительные результаты в скважинах достаточно мелкой глубины.

Портландцемент в то время характеризовался относительно медленным схватыванием, низкой прочностью и грубым помолом, поэтому приходилось долго «ждать», пока цементный камень наберет достаточную прочность.

Тонкое измельчение цемента было использовано для ускорения процесса твердения цемента.

Важнейшие требования к качеству закупориваемого цемента:

-Цементный раствор (раствор) должен иметь достаточную текучесть, чтобы его можно было быстро закачивать в колонну труб, а затем проталкивать в кольцевое пространство:

— Грязь должна оставаться подвижной в течение определенного периода времени при затирке швов. Это достигается при ВШ — 0,4-0,5. Время схватывания цемента зависит от температуры скважины.

— Шовный цемент должен иметь необходимую прочность в течение первых 2 дней схватывания. Прочность затвердевшего цементного раствора за короткое время схватывания должна обеспечивать стабилизацию скважины, необходимую стабильность при бурении и перфорации, а также эффективную изоляцию от проницаемых пород. Прочность должна быть не менее 2,3 МПа и приближаться к 3,5 МПа с запасом прочности 2-5.

— Вязкость цементного раствора, характеризующая его текучесть. Цемент должен позволять раствору хорошо течь и оставаться подвижным в течение времени, необходимого для закачки и перемещения. в кольцевом пространстве при температуре и давлении, соответствующих заданной глубине. После закачки в скважину цементный раствор должен как можно быстрее достичь и поддерживать необходимую прочность.

— Цементный камень должен быть устойчивым к агрессивным водообразованиям на глубоких горизонтах и ​​водонепроницаемым, чтобы защищать продуктивные нефтяные пласты от образования воды, а защитную колонну — от агрессивных жидкостей, которые содержат большое количество различных солей и часто сероводорода. В начальный период твердения цементный камень должен быть достаточно пластичным, чтобы не растрескаться при перфорации отверстия, и в то же время достаточно прочным, чтобы выдерживать условия, которые необходимо соблюдать. выдерживать воздействие не только агрессивной формовочной воды, но также высокой температуры и давления. Также следует учитывать выделение воды, что вполне возможно при наличии проницаемых образований, отсасывающих часть воды из цементного раствора. Это значительно снижает водоцементное соотношение, что влияет на вязкость и время схватывания цемента. Кроме того, проницаемость цемента имеет большое значение, особенно в газовых скважинах.

Цемент первой разновидности не может удовлетворить все требования различных условий скважины, поэтому цементная промышленность производит 2 основных типа цемента для пробки:

— Цемент предназначен для цементирования «холодных» скважин до 40 ° С (295К);

— Цемент предназначен для цементирования «горячих» скважин с температурой выше 40o C (348 K).

Требования к цементам для «холодных» и «горячих» скважин высоки. Стандарт устанавливает жесткие сроки наладки: старт не ранее 2 часов для цементирования в «холодных» скважинах и не ранее 1 часа 45 минут для «горячих» скважин.

Окончание связывания после перемешивания в цементе для «холодных» скважин должно происходить не ранее, чем через 10 часов, а в цементе для «горячих» скважин — не позднее, чем через 5 часов.

На этот раз необходимо закачать цементный раствор в скважину и протолкнуть ее на нужную высоту в затрубное пространство.

Прочность на изгиб призм размером 4X4X16 см из цементной смеси с V / C = 0,5 должна составлять 2,7 МПа в течение 2 суток для холодных скважин и 3,5 МПа в течение 1 суток для горячих скважин. Цементное тесто должно быть текучим, с размахом конической пробы такого теста не менее 180 мм.

К цементным растворам применяются те же требования по содержанию SO.

3

и содержание MgO, а также однородность по толщине и изменению объема, как в портландцементе.

Цементный клинкер для «холодных» скважин может добавляться в клинкер при помоле: гранулированный доменный шлак (не более 20%), активные минеральные добавки (не более 12% от массы цемента) или инертные добавки (не более 10%) — песок. кварцевый или кристаллический известняк, в том числе повышенное количество трикальцийалюмината 10-13%, алит до 50%, чтобы обеспечить адекватную скорость схватывания и повышенную прочность раствора в начальный период твердения, а также повышенное содержание трикальцийсиликата 57-60% в комбинации с пониженным содержанием C

з

А 4-7%, доза гипса увеличилась на 3-3,5%, поэтому

3

Дозировка гипса увеличена на 3–3%, что обеспечивает необходимую скорость схватывания и высокую активность цемента на ранних стадиях затвердевания.

Цемент для холодных скважин в основном получают тонким помолом (при удельной поверхности 3000-3500 см2 / 1 г клинкера).

Качественный стыковочный цемент необходимо измельчить настолько мелко, чтобы при просеивании через сито № 008 прошло не менее 25% от массы пробы.

Для замедления схватывания цемент для горячего колодца должен быть преимущественно с низким содержанием алюминия. Он рассчитан на работу при температуре около 348 К. Заливочные цементы, содержащие 3-4% С.

3

А и подходят как для «холодных», так и для «горячих» колодцев. Однако эти стандартные цементы не всегда обеспечивают качественную цементацию нефтяных и газовых скважин, которая часто выполняется в самых разных сложных условиях. В глубоких и очень глубоких скважинах температуры в нижнем колодце часто превышают 348 К, а при давлениях до 70 МПа — 473 К.

Во многих нефтяных скважинах вода оказывает сильное коррозионное воздействие на цемент, и цементный раствор абсорбируется трещиноватыми или обезвоженными пластами. Для хорошей цементации в таких условиях необходимы цементные суспензии с плотностью, превышающей плотность глинистого шлама.

В других случаях, наоборот, требуются менее плотные суспензии для подъема цементного раствора на большую высоту. Особые условия возникают в газовых скважинах, где наблюдается проникновение газа через цементное кольцо и резьбовое соединение обсадной колонны.

Для работы в таких специфических условиях разработаны специальные виды стопорных цементов, эффективность которых доказана на практике (ГОСТ 1581-9

admin
Оцените автора
Советы мужчинам
Добавить комментарий