Цементирование — одна из самых важных операций, выполняемых в скважине. Этап цементирования отвечает за изоляцию скважины от поверхности между обсадной трубой и пробуренными горными породами. Это, пожалуй, самая важная операция при разработке нефтяной или газовой скважины, где изоляция, создаваемая цементным кольцом, должна обеспечивать целостность скважины (с точки зрения утечек и механических нагрузок) и пластов в периоды разведки углеводородов и закачки CO 2 , а также гарантировать долгосрочное хранение. Поэтому для обеспечения идеальной изоляции необходимо полностью удалить буровой раствор из затрубного пространства, заполнив его цементным раствором, так как неполная зональная изоляция может привести к проблемам загрязнения окружающей среды или снижению ожидаемых показателей добычи. Цементные растворы представляют собой жидкую смесь цемента, воды и дополнительных наполнителей.
Ключевые слова: цементирование,скважина, изоляция.
Процедура первичного цементирования, которая осуществляется сразу после погружения каждой обсадной колонны в скважину, предусмотрена в программе бурения скважин и ориентирована на приоритетную реализацию. Основная цель состоит в том, чтобы ввести безупречные и цементную пасту в затрубную область между пластом и обсадной колонной, что приведет к эффективной и длительной фиксации и герметизации затрубного пространства.
Основными задачами первичной цементации являются: механическое сцепление с покрытием и пластом, изоляция пересекаемых пластов и защита покрытия от коррозии и динамических нагрузок, возникающих при операциях внутри него. В зависимости от типа цементируемой обсадной колонны или особых условий скважины существуют конкретные цели.
— Токопроводящее покрытие: предотвращает эрозию обычно неконсолидированных поверхностных слоев;
— Поверхностная обсадная колонна: предназначена для защиты пресноводных пластов, поддержки оборудования, обеспечивающего безопасность скважины; а также для поддержки других обсадных колонн. На данном этапе цементирование по всей обсадной колонне обязательно;
— Промежуточная прокладка: обеспечивает изоляцию пластов с аномально низким или высоким давлением и изолирует некомпетентные пласты, чувствительные к контакту с буровым раствором;
— Продуктивная прокладка: предоставляет защиту углеводородосодержащих зон, направленную на предотвращение снижения производительности, которое может произойти из-за возможной чувствительности пласта к жидкостям, содержащимся в скважине; кроме того, обеспечивает изоляцию зон для селективной разработки различных интервалов.
— Многоступенчатость: позволяет проводить цементирование обсадной колонны в несколько этапов в случаях, когда колонна очень длинная или когда пересекаются пласты с различными характеристиками. Такая процедура снижает риск загрязнения, буровым раствором, а также уменьшает вероятность гидроразрыва пласта.
Первичное цементирование заключается в помещении цементной пасты в кольцевое пространство, образованное обсадной колонной и стенками скважины, которая после схватывания должна обеспечить:
- Механическое сцепление с обсадной колонной;
- Изоляцию пластов;
- Защиту обсадной колонны от коррозии и динамических нагрузок, возникающих при проведении работ внутри нее.
При проектировании и проведении первичного цементирования необходимо соблюдать определенные меры предосторожности, чтобы обеспечить выполнение вышеуказанных требований.
Первичное цементирование чрезвычайно важно для жизненного цикла скважины, поэтому недостаток изоляции потребует проведения корректирующих операций, что приведет к дополнительным затратам в процессе строительства скважины. В основном это активные операции, которые включают в себя исправление дефектов первичного цементирования, устранение попадания воды из нежелательной зоны, снижение соотношения газ/нефть путем изоляции газовой зоны, прилегающей к нефтяной зоне, ликвидацию истощенных зон или устранение утечек в обсадной колонне [1].
Цементирование играет важную роль в строительстве скважин. При бурении определенного участка скважины необходимо организовать его изоляцию непроницаемым материалом (цементом), чтобы не допустить сообщения между различными фазами скважины или между проницаемыми пластами с различными флюидами или градиентами давления, что чревато проблемами при бурении и эксплуатации скважины. Цементирование также отвечает за обеспечение гидравлической изоляции проницаемых пластов от поверхности. Отсутствие такой изоляции может привести к попаданию нефти на морское дно или на поверхность земли, что приведет к загрязнению окружающей среды. Ряд производственных неудач, связанных с нарушением гидравлической изоляции от поверхности, может привести к катастрофическим авариям. Это означает, что при реализации проекта или программы цементирования необходимо всегда учитывать риски, особенно с точки зрения безопасности, используя передовые методы и соответствующие технологии, рекомендованные промышленностью в соответствии с установленными стандартами.
Таким образом, приняв во внимание разнообразие исследований, связанных с цементированием нефтяных скважин, и соотнеся их цели повышения эффективности в нефтяном секторе, необходимо заключить, что, благодаря технологическим исследованиям, было разработано много устойчивых проектов, направленных на соблюдение стандартов безопасности и охраны окружающей среды; проведено углубленное изучение паст с использованием полимеров или биоразлагаемых материалов; а также удалось значительно снизить скорость разрушения при цементировании по сравнению с предыдущими годами.
Литература:
- Nunes, E. R. D. Influence of expanded vermiculite in the formulation of light pastes to prevent gas migration in oil well cementing. 2014. 186 f. Thesis (Doctorate in Materials Science and Engineering) — Postgraduate Program in Materials Science and Engineering, Center for Exact and Earth Sciences, Federal University of Rio Grande do Norte, Natal, 2020.
