Продукция


Повышение качества цементирования обсадных колонн в сложных горно-геологических условиях.

      Проведенные в течение нескольких лет работы по цементированию разных обсадных колонн (кондукторов, технических, эксплуатационных) в сложных горно-геологических условиях, опытно-промышленные работы в том числе, позволили установить, что хорошее качество цементирования можно обеспечить в результате последовательного применения седиментационно-устойчивых аэрированных эрозионного буферного, облегченного, а также нормальной плотности расширяющихся тампонажных растворов. Седиментационно-устойчивые аэрированный облегченный и нормальной плотности тампонажные растворы образуют в процессе твердения при низких (до 20 °С), нормальных (21-50 °С) и умеренных (51-100 °С) температурах аэрированный и нормальной плотности расширяющиеся газоводонепроницаемые тампонажные камни с повышенной деформативной способностью. Расширение образующихся аэрированных и нормальной плотности тампонажных камней вызвано возникновением в процессе гидратации новообразований с большими размерами молекул, занимающих значительно больший объем (на 30-120%), чем исходные оксиды металлов, минералов и некоторые кристаллогидраты.
      Седиментационно-устойчивые аэрированный эрозионный буферный, а также аэрированный облегченный и нормальной плотности расширяющиеся тампонажные растворы приготавливаются соответственно из порошкообразных эрозионной буферной и расширяющихся тампонажных смесей полностью заводского изготовления (завод сухих смесей).

      Разработанные и запатентованные многокомпонентные порошкообразные эрозионная буферная и расширяющиеся тампонажные смеси получаются путем тщательного перемешивания сухих порошкообразных компонентов, подаваемых в смеситель через весовые дозаторы.
      Затаривание приготовленных порошкообразных смесей производится в мягкие контейнеры (МКРы) массой 1000 кг.
      Доставка смесей потребителям осуществляется железнодорожным (полувагоны) или автомобильным транспортом.
      С 2011 г., значительно усовершенствованные по компонентному составу, порошкообразные эрозионная буферная и расширяющиеся тампонажные смеси полностью заводского изготовления поставляются потребителям со следующими шифрами согласно ТУ 5739-002-14142287-2011г. Также имеется гигиенический сертификат соответствия. Ниже приведены примеры шифров порошкообразных эрозионной буферной и расширяющихся тампонажных смесей:

Порошкообразная эрозионная буферная смесь для приготовления буферного раствора с регулируемой плотностью при перемешивании (аэрированная)

ПЭБС Обл 1520-20,50,75 ТУ 5739-002-14142287-2011г., где
П – порошкообразная;
Э – эрозионная;
Б – буферная (бесцементная);
С – смесь;
Обл – облегченная (по плотности раствора);
1520 – базовая плотность буферного раствора при приготовлении, кг/м3;
20,50,75 – температура применения, °С.

Порошкообразная расширяющаяся тампонажная смесь для приготовления тампонажного раствора с неизменной плотностью при перемешивании (неаэрированная)

ПРТС III Н (1820-1920)-20,50,75 ТУ 5739-002-14142287-2011г., где
П – порошкообразная;
Р – расширяющаяся;
Т – тампонажная;
С – смесь;
III – с минеральными компонентами и специальными добавками;
Н – нормальная (по плотности раствора);
1820-1920 - базовая плотность тампонажного раствора при приготовлении, кг/м3;
20,50,75 – температура применения, °С.

Порошкообразная расширяющаяся тампонажная смесь для приготовления тампонажного раствора с регулируемой плотностью при перемешивании (аэрированная)

ПРТС III Обл 1650-20,50,75 ТУ 5739-002-14142287-2011г., где
П – порошкообразная;
Р – расширяющаяся;
Т – тампонажная;
С – смесь;
III – с минеральными компонентами и специальными добавками;
Обл – облегченная (по плотности раствора);
1650 - базовая плотность тампонажного раствора при приготовлении, кг/м3;
20,50,75 – температура применения, °С.

Термостойкая пластифицирующе-расширяющаяся добавка (неаэрированная)

ТПРД III Н 20,50,75 ТУ 5739-002-14142287-2011г., где
Т – термостойкая;
П – пластифицирующе;
Р – расширяющаяся;
Д – добавка;
III – с минеральными компонентами и специальными добавками;
Н – нормальная (по плотности раствора);
20,50,75 – температура применения, °С.

Термостойкая пластифицирующе-расширяющаяся добавка (аэрированная)

ТПРД III Обл 20,50,75 ТУ 5739-002-14142287-2011г., где
Т – термостойкая;
П – пластифицирующе;
Р – расширяющаяся;
Д – добавка;
III – с минеральными компонентами и специальными добавками;
Обл – облегченная (по плотности раствора);
20,50,75 – температура применения, °С.

      Для регулирования сроков загустевания-схватывания тампонажных растворов в температурном диапазоне 35-100°С предлагаем дополнительно поставлять высокоэффективный замедлитель для данных порошкообразных расширяющихся тампонажных смесей разного компонентного состава.

      Регулирование плотностей аэрированных эрозионного буферного и расширяющегося тампонажного растворов в широких диапазонах производится либо за счет некоторого изменения водосмесевого отношения, либо в емкостях осреднительных за счет изменения интенсивности и продолжительности их гидродинамической активации (перемешивания).
      Применение простейших технологических приемов на практике позволяет, за счет аэрации, получать требуемые плотности растворов.
      Аэрированные эрозионный буферный и расширяющийся тампонажный растворы обладают пониженной водоотдачей, упругостью, высокой седиментационной устойчивостью, удерживающей и выносной способностью, способностью повышать скорость движения в заколонном пространстве при снижении давления сверху составного столба растворов и осуществлять приствольную кольматацию проницаемых пластов.
      При температурах применения выше 30 °С аэрированные эрозионный буферный и тампонажный растворы расширяются. Расширение их вызвано возникновением на границах раздела фаз (жидкость затворения – пузырьки воздуха) капиллярного (порового) давления. С повышением температуры расширение жидкости затворения и пузырьков воздуха возрастает, а соответственно повышается величина капиллярного (порового) давления, что способствует повышению кольматирующей способности аэрированных растворов.
      Таким образом, за счет капиллярного (порового) давления и возникновения новообразований с большими размерами молекул при температурах применения выше 30 °С прежде расширяется тампонажный раствор, а затем образуется расширяющийся тампонажный камень с повышенной деформативной способностью.

      Обладая высокой адсорбцией, расширившиеся пузырьки воздуха скапливаются (расклиниваются) в порах и трещинах проницаемой горной породы и способны выдерживать сколь угодно высокое гидродинамическое давление при продавке в заколонное пространство аэрированных растворов, поэтому поглощения исключаются даже при достаточно высоких базовых (получаемых при низких интенсивностях и продолжительностях перемешивания) плотностях применяемых аэрированных тампонажных растворов.
      Последовательное применение аэрированных эрозионного буферного, облегченного, а также нормальной плотности расширяющихся тампонажных растворов позволяет реализовать на практике инновационную технологию цементирования обсадных колонн в условиях низких пластовых давлений, проницаемых пород стволов, призабойных зон и продуктивных пластов, сохраняя при этом природные коллекторские свойства последних.
      Сущность разработанной и запатентованной инновационной технологии состоит в том, что все обсадные колонны предлагается цементировать в один прием с использованием одной либо двух порошкообразных расширяющихся тампонажных смесей, исключив, где это допустимо, использование устройств ступенчатого цементирования, а расчет возникающих в процессе продавки давлений в заколонном пространстве производить с использованием базовых плотностей эрозионного буферного и тампонажных растворов. Для цементирования каждой конкретной обсадной колонны выбираются базовые плотности эрозионного буферного и тампонажных растворов, при которых гарантированно исключается гидроразрыв пород. Повсеместное предотвращение гидроразрыва пород достигается за счет различия между гидростатическими давлениями столбов эрозионного буферного и тампонажных растворов и давлением гидроразрыва, которое должно составлять не менее 2-3МПа.

      Для существенного понижения возникающего в процессе продавки гидродинамического, а по окончании продавки гидростатического давлений предлагается целенаправленно формировать составной столб растворов в заколонном и межколонном пространствах цементируемых обсадных колонн, позволяющий всякий раз удаляться от давления гидроразрыва.
      Качественное замещение бурового раствора в заколонном и межколонном пространствах предлагается осуществлять с использованием максимально большой массы порошкообразной эрозионной буферной смеси, из которой приготавливается, за счет высокой гидродинамической активации, большой объем седиментационно-устойчивого аэрированного эрозионного буферного раствора.
      Нагнетаемый в цементируемую обсадную колонну аэрированный эрозионный буферный раствор низкой плотности практически полностью сжимается до базовой плотности даже при невысоких давлениях нагнетания, а при продавке в заколонное и межколонное пространства распределяется естественным путем в соответствии с гидравлическим давлением сверху. В нижней части заколонного пространства плотность раствора будет повышаться и приближаться к базовой, а в верхней части – понижаться и приближаться к плотности в емкости осреднительной. При этом гидродинамическое и гидростатическое давления составного столба на проницаемые пласты окажутся значительно пониженными, что исключит их гидроразрыв даже при больших расходах и соответственно высоких скоростях движения растворов в заколонном пространстве скважины при продавке.

      Аналогичным образом ведут себя при приготовлении, нагнетании в цементируемую обсадную колонну и продавке в заколонное и межколонное пространства аэрированные тампонажные растворы.
      В условиях заколонного пространства расширение аэрированного облегченного и нормальной плотности тампонажных растворов и образующихся тампонажных камней, полностью завершающееся за первые сутки твердения, понижается, но остается при этом достаточно большим.
      Тампонажные камни уплотняются, а их прочность в последующие сроки твердения существенно повышается.
      Технологические свойства аэрированных эрозионного буферного, облегченного и нормальной плотности тампонажных растворов, образующие в процессе твердения при низких (до 20 °С), нормальных (21-50 °С) и умеренных (51-100 °С) температурах расширяющиеся газоводонепроницаемые тампонажные камни с повышенной деформативной способностью и предназначенные для цементирования различных обсадных колонн, приведены в таблицах.

Технологические свойства растворов и физико-механические параметры образующихся тампонажных камней для цементирования различных обсадных колонн

Показатели растворов и камней

Значения показателей растворов и камней

эрозионного буферного

облегченного тампонажного

базовой плотности

аэрированного

базовой плотности

аэрированного

базовой плотности

аэрированного

базовой плотности

аэрированного

Жидкость затворения

вода пресная

вода пресная

вода пресная

вода пресная

Водосмесевое отношение, м3/т

0,65

0,6

0,65

0,6

Перемешивание растворов

ручное

мешалка

ручное

мешалка

ручное

мешалка

ручное

мешалка

Время перемешивания растворов, мин

3

3

3

3

Плотность растворов, кг/м3

1520

1330

1660

1440

1640

1380

1650

1400

Изменение плотности в результате аэрации, кг/м3

-

190

-

220

-

260

-

250

Водоотделение растворов, мл

2

0

3,5

0

0

0

3

0

Растекаемость, мм

250

240

240

230

250

240

250

220

Температура твердения, °С

-

20

50

75

Время начала загустевания растворов при Р=0,1МПа, ч-мин

-

>7-00

>8-00

3-55

5-10

6-10

7-30

Плотность образующихся камней за 1сут/2сут/5сут твердения при Р=0,1МПа, кг/м3

-

-/1640/1650

-/1510/1520

1600/1600/1600

1350/1350/1340

1640/1640/1640

1310/1330/1330

Прочность камней на изгиб за 1сут/2сут/5сут твердения при Р=0,1МПа, МПа

-

-/1,12/1,57

-/1,22/1,42

1,6/2,02/2,84

1,04/1,47/1,81

2,35/3,0/3,14

1,3/1,71/1,8

Расширение камней за 1сут/2сут/5сут твердения при Р=0,1МПа, %

-

-/6,75/6,75

-/6,0/6,25

7,25/7,25/7,25

7,93/8,25/8,25

6,25/6,75/6,75

5,75/5,75/5,75



Показатели растворов и камней

Значения показателей растворов и камней

эрозионного буферного

облегченного тампонажного

базовой плотности

аэрированного

базовой плотности

аэрированного

базовой плотности

аэрированного

Жидкость затворения

вода слабосоленая 1030 кг/м3

вода слабосоленая 1030 кг/м3

вода слабосоленая 1030 кг/м3

Водосмесевое отношение, м3/т

0,7

0,65

0,65

Перемешивание растворов

ручное

мешалка

ручное

мешалка

ручное

мешалка

Время перемешивания растворов, мин

3

3

3

Плотность растворов, кг/м3

1560

1460

1680

1500

1660

1400

Изменение плотности в результате аэрации, кг/м3

-

100

-

180

-

260

Водоотделение растворов, мл

1,5

0,5

1,5

1,5

0

0

Растекаемость, мм

245

225

250

240

245

250

Температура твердения, °С

-

20

50

Время начала загустевания растворов при Р=0,1МПа, ч-мин

-

>7-00

>6-30

2-45

7-10

Плотность образующихся камней за 1сут/2сут/5сут твердения при Р=0,1МПа, кг/м3

-

1680/1680/1690

1500/1500/1510

1640/1650/1650

1360/1370/1380

Прочность камней на изгиб за 1сут/2сут/5сут твердения при Р=0,1МПа, МПа

-

1,18/1,65/2,6

1,09/1,56/2,37

2,36/2,54/2,74

1,53/1,64/1,99

Расширение камней за 1сут/2сут/5сут твердения при Р=0,1МПа, %

-

3,5/3,75/3,75

3,75/4,0/4,25

3,35/3,5/3,75

3,0/3,0/3,75


Показатели растворов и камней

Значения показателей растворов и камней

эрозионного буферного

тампонажного нормальной плотности

базовой плотности

аэрированного

Жидкость затворения

вода пресная

вода пресная

вода пресная

вода пресная

Водосмесевое отношение, м3/т

0,65

0,48

0,42

0,42

Перемешивание растворов

ручное

мешалка

мешалка

мешалка

мешалка

Время перемешивания растворов, мин

3

3

3

3

Плотность растворов, кг/м3

1520

1330

1840

1910

1920

Изменение плотности в результате аэрации, кг/м3

-

190

-

-

-

Водоотделение растворов, мл

2

0

0

0

0

Растекаемость, мм

250

240

240

240

230

Температура твердения, °С

-

20

50

75

Время начала загустевания растворов при Р=0,1МПа, ч-мин

-

6-50

6-40

8-10

Плотность образующихся камней за 1сут/2сут/5сут твердения при Р=0,1МПа, кг/м3

-

1830/1830/1830

1820/1840/1840

1910/1920/1920

Прочность камней на изгиб за 1сут/2сут/5сут твердения при Р=0,1МПа, МПа

-

2,12/3,54/5,15

3,14/4,98/5,53

4,9/5,3/6,5

Расширение камней за 1сут/2сут/5сут твердения при Р=0,1МПа, %

-

6,75/6,75/6,75

13,25/13,25/13,25

6,3/6,3/6,45


Показатели растворов и камней

Значения показателей растворов и камней

эрозионного буферного нормальной плотности

тампонажного нормальной плотности

Жидкость затворения

вода соленая 1190 кг/м3

вода соленая 1190 кг/м3

Водосмесевое отношение, м3/т

0,67

0,48

0,48

0,48

Перемешивание растворов

мешалка

мешалка

Время перемешивания растворов, мин

ручное

Плотность растворов, кг/м3

1700

1910

1910

1920

Водоотделение растворов, мл

2

0

0

0

Растекаемость, мм

240

225

230

230

Температура твердения, °С

-

50

60

75

Время начала загустевания растворов при Р=0,1МПа, ч-мин

-

8-00

6-10

5-30

Плотность образующихся камней за 1сут/2сут/5сут твердения при Р=0,1МПа, кг/м3

-

1880/1880/1860

1860/1840/1840

1840/1830/1810

Прочность камней на изгиб за 1сут/2сут/5сут твердения при Р=0,1МПа, МПа

-

3,22/4,82/5,62

4,11/5,02/5,76

3,89/4,55/4,64

Расширение камней за 1сут/2сут/5сут твердения при Р=0,1МПа, %

-

5,3/5,3/5,5

9,5/9,5/9,5

9,5/10,3/10,3


Компоненты, показатели растворов и камней

Порошкообразная расширяющаяся тампонажная смесь (ПРТС), образованная при использовании термостойкой пластифицирующе-расширяющей добавки (ТПРД) к ПЦТ I-G-CC-1 Сухоложского завода

Значения свойств растворов и показателей камней

Жидкость затворения

вода пресная

вода слабосоленая (2% CaCl2)

вода пресная

вода пресная

вода пресная

вода пресная

Дозировка ПЦТ% + ТПРД%

75% + 25%

75% + 25%

75% + 25%

75% + 25%

85% + 15%

80% + 20%

Дозировка замедлителя, %

0

0

0,2

0,23

0,23

0,23

Водосмесевое отношение, м3/т

0,4

0,5

0,44

0,5

0,5

0,5

Перемешивание растворов

мешалка

Время перемешивания растворов, мин

3

Плотность растворов, м3/т

1900

1800

1850

1800

1810

1810

Водоотделение растворов, мл

0

0

0

0

0

0

Растекаемость, мм

250

235

225

250

250

250

Температура динамическая, °С

20-22

40

60

60

75

Время начала загустевания растворов при Р=0,1МПа, ч-мин

>7-00

>6-20

4-10

5-30

>7-00

>7-00

Температура твердения (статическая), °С

20-22

55

75

75

75

Сроки схватывания растворов при Р=0,1МПа, ч-мин

начало

>7-00

5-50

>7-00

>7-00

>7-00

>7-00

конец

>8-00

6-30

>7-00

>7-00

>7-00

>7-00

Плотность образующихся камней за 1сут/2сут/5сут твердения, кг/м3

1910/1930/1940

1810/1830/1840

1780/1780/1790

1730/1730/1730

1840/1840/1840

1780/1790/1790

Прочность камней на изгиб за 1сут/2сут/5сут твердения, МПа

1,97/4/5,97

1,78/2,65/3,4

2,85/4,2/4,91

3,24/4,7/5,2

4,96/6,0/6,7

3,8/5,1/6,0

Расширение камней за 1сут/2сут/5сут твердения при Р=0,1МПа, %

8,7/8,7/8,7

4,3/5,5/6,2

16,3/16,5/16,5

15,0/15,3/15,3

3,3/3,5/3,5

8,7/9,1/9,1


Компоненты, показатели растворов и камней

Порошкообразная расширяющаяся тампонажная смесь (ПРТС), образованная при использовании термостойкой пластифицирующе-расширяющей добавки (ТПРД) к ПЦТ I-G-CC-1 Сухоложского завода

Значения свойств растворов и показателей камней

Жидкость затворения

вода пресная

вода слабосоленая (2% CaCl2)

вода слабосоленая (4% CaCl2)

вода пресная

вода пресная

вода пресная

Дозировка ПЦТ% + ТПРД%

75% + 25%

75% + 25%

75% + 25%

75% + 25%

75% + 25%

75% + 25%

Дозировка замедлителя, %

0

0

0

0

0,1

0,12

Водосмесевое отношение, м3/т

0,63

0,65

0,65

0,63

0,63

0,63

Перемешивание растворов

мешалка

Время перемешивания растворов, мин

3

Плотность растворов, м3/т

1370

1430

1430

1340

1420

1400

Водоотделение растворов, мл

0

0

0

0

0

0

Растекаемость, мм

220

235

235

225

250

250

Температура динамическая, °С

20-22

40

60

75

Время начала загустевания растворов при Р=0,1МПа, ч-мин

>7-00

>7-00

>7-00

6-10

5-05

>7-00

Температура твердения (статическая), °С

20-22

55

75

75

Сроки схватывания растворов при Р=0,1МПа, ч-мин

начало

>7-00

>7-00

5-45

2-55

6-00

7-20

конец

>8-00

>8-00

>7-00

4-20

7-05

8-30

Плотность образующихся камней за 1сут/2сут/5сут твердения, кг/м3

Р=0,1МПа

-/1370/1380

-/1450/1450

-/1440/1450

1320/1330/1320

1400/1430/1430

1380/1390/1390

Р=10МПа

-

-

-/1700/-

1720/-/-

1710/-/-

1700/-/-

Прочность камней на изгиб за 1сут/2сут/5сут твердения, МПа

Р=0,1МПа

-/0,8/1,23

-/0,97/1,57

-/1,24/1,88

0,7/1,0/1,15

1,36/1,7/1,8

1,32/1,6/1,9

Р=10МПа

-

-

-/1,67/-

3,1/-/-

3,92/-/-

3,11/-/-

Расширение камней за 1сут/2сут/5сут твердения при Р=0,1МПа, %

-/10,3/10,3

-/3,8/3,8

-/2,5/2,5

18,0/18,0/18,0

12,8/12,8/13,0

12,3/12,8/12,8


      На фото представлены образцы аэрированных облегченных и нормальной плотности расширяющихся тампонажных камней с низкой пористостью и проницаемостью.

Prod1
Prod2


      Результаты акустической и радиоактивной цементометрии обсадных колонн, зацементированных с использованием аэрированных эрозионного буферного и расширяющихся тампонажных растворов, приведены ниже.

Prod3

Prod4

Prod5

Prod6

Prod7

Prod5

Prod6