ГЕОСИНТЕЗ ІНЖЕНІРІНГ

Розробка і сервіс бурових промивальних рідин

Після кількох десятиліть перерви, в Україні знову впроваджений цементний розчин на вуглеводневій основі. На одній із свердловин ДТЕК Нафтогаз, пробурених на інвертному емульсйному буровому розчині Witer II, в інтервалі 5238 – 5472 м, при температурі 147 °С, успішно встановлений цементний міст для ізоляції водонасиченого пласта. Параметри цементного розчину на вуглеводневій основі, відібраного при установці цементного моста, і каменю, отриманого з нього, представлені в таблиці:

Tab 1

Встановлений в свердловині цементний міст мав достатню міцність і високі ізолюючі властивості. Випробування нової тампонажної системи були визнані успішними.

По суті, це відродження технології, розробленої в 70-х роках Лубаном В.З. і Оголіхіним Е.А. під керівництвом проф. Мухіна Л.К. в МІНХ і ГП ім. І.М. Губкіна, але на основі принципово нової рецептури.

Потреба у відновленні даної технології обумовлена поширенням в Україні бурових розчинів на вуглеводневій основі та їх несумісністю із звичайними цементними розчинами на водній основі. Суміш водного і вуглеводневого фільтратів бурових і цементних розчинів утворює надв’язкі емульсії, які здатні суттєво погіршити колекторські властивості пластів. Відповідно для цементування продуктивних інтервалів, розкритих буровими розчинами на вуглеводневій основі, застосування звичайного водного цементного розчину є неприпустимим. Для цементування таких продуктивних пластів потрібний цементний розчин, що має вуглеводневий тип фільтрату та параметри, подібні до вуглеводневого бурового розчину.

Нова тампонажна система ОНЕЦР-2 розроблена нашим підприємством у співпраці з ТОВ «Техкор». Основним замовником робіт виступив ДТЕК Нафтогаз, з метою застосування їх результатів в умовах своїх глибокозалягаючих горизонтів з аномальними тисками і температурами.

Згідно існуючих літературних джерел, сьогодні в світі не існує аналогів тампонажної системи ОНЕЦР-2, які спроможні утворювати цементний камінь без обернення фаз емульсії і при цьому відповідати термобаричним умовам України.

ОБЕРНЕНИЙ НАФТОЕМУЛЬСІЙНИЙ ЦЕМЕНТНИЙ РОЗЧИН (ОНЕЦР-2)

Загальні відомості

  1. Обернений нафтоемульсійний цементний розчин призначений для цементування обсадних колон і встановлення цементних мостів в інтервалах, пробурених із використанням бурових розчинів на вуглеводневій основі, в тому числі в зонах АВПТ.
  2. Обернений нафтоемульсійний цементний розчин являє собою емульсію другого роду, зовнішньою фазою якої є вуглеводнева рідина.
  3. Утворення цементного каменю на всіх етапах твердіння нафтоемульсійного цементного розчину в умовах свердловини відбувається без зміни роду емульсії і обернення її фаз.
  4. Обернений нафтоемульсійний цементний розчин характеризується вкрай низькими фільтраційними втратами, які можна співставити з фільтрацією бурових розчинів на вуглеводневій основі.
  5. Фільтрат оберненого нафтоемульсійного цементного розчину представлений вуглеводневої рідиною. Присутність води в фільтраті є недопустимою. Це вказує на руйнування емульсії і обернення її фаз.
  6. Тужавіння проб оберненого нафтоемульсійного цементного розчину відбувається в середовищі вуглеводневої рідини. Контакт проб з водою на всіх етапах тужавіння і твердіння цементного каменю є неприпустимим.
  7. Формування цементного каменю проводять в автоклаві протягом 3-х діб, при постійній температурі і тиску, які відповідають термобаричним умовам в свердловині. Мінімальна температура – 100 ° С, мінімальний тиск – 2,0 МПа.
  8. З метою унеможливлення контакту сформованого цементного каменю з вологою повітря, відразу після вилучення з автоклаву зразки поміщають в вуглеводневу рідину, де зберігають до проведення подальших випробувань. Термін зберігання сформованого цементного каменю у вуглеводневому середовищі не обмежуються.

ONECR2Зовнішній вигляд тампонажної системи ОНЕЦР-2

Технічні вимоги до тампонажного розчину і каменю

Для забезпечення надійної ізоляції і збереження продуктивних характеристик пластів-колекторів тампонажний розчин на вуглеводневій основі і камінь, отриманий з нього, повинні відповідати наступним технічним вимогам:

  • густина тампонажного розчину – визначається програмою по цементуванню, кг/м3;
  • електростабільність тампонажного розчину після приготування – не менше 150 В;
  • фільтрація тампонажного розчину при температурі 20 ± 5 оС і перепаді тиску 0,7 МПа – не більше 6 см3/30 хв;
  • НРНТ фільтрація тампонажного розчину при пластовій температурі і перепаді тиску 3,5 МПа – не більше 50 см3/30 хв;
  • тип фільтрату – вуглеводнева рідина без ознак наявності води;
  • електростабільність фільтрату тампонажного розчину – не менше 1500 В;
  • початок тужавіння – визначається програмою по цементуванню, час-хв;
  • кінець тужавіння – визначається програмою по цементуванню, час-хв;
  • електростабільність тампонажного розчину після проведення консистометрії при термобаричних умовах – не менше 150 В;
  • міцність цементного каменю на згин – не менше 1,5 МПа (формування каменю протягом 3-х діб при температурі не менше 110 оС та тиску не менше 2 МПа);
  • міцність цементного каменю на стиск – не менше 5 МПа (формування каменю протягом 3-х діб при температурі не менше 110 оС та тиску не менше 2 МПа).

OFITE
Результати консистометрії ОНЕЦР-2 протягом 4-х годин (150 оС і 80 МПа)

Промислове застосування тампонажного розчину на вуглеводневій основі можливо тільки за умови відповідності його характеристик таким технічним вимогам. ВІДХИЛЕННЯ ВІД ВКАЗАНИХ ТЕХНІЧНИХ ВИМОГ НЕПРИПУСТИМО.

Приготування, контроль і застосування в умовах бурової

  1. Обернений нафтоемульсійний цементний розчин готується на поверхні в повному об´ємі, що потрібен для проведення операції з цементування.
  2. Для приготування може використовуватися будь-яке змішувальне обладнання, що забезпечує отримання стабільної цементної емульсії другого роду.
  3. Вимірювання технологічних параметрів проводять після закінчення приготування оберненого нафтоемульсійного цементного розчину.
  4. Відібрана проба оберненого нафтоемульсійного цементного розчину перевозиться в лабораторію, де ділиться на 4 частини:
    • Перша частина використовується для оцінки рухливості цементного розчину на консистометрі при термобаричних умовах, які моделюють вибійні.
    • Друга – завантажується в установку УС-1-М1 (або аналог) для визначення початку і кінця тужавіння.
    • Третя – встановлюється в автоклав для формування зразків-балочок з цементного каменю, де залишається протягом 3-х діб при термобаричних умовах, що моделюють вибійні. Після вилучення з автоклава зразки-балочки використовуються для визначення межі міцності цементного каменю при згині/стисненні.
    • Четверта частина проби цементного розчину використовується для проведення комплексу випробувань при нормальній температурі (20 ± 5 °С) та визначення НРНТ фільтрації при умовах, що моделюють вибійні.
  5. Результати випробувань цементного розчину і каменю оформляються актом.
  6. Тривалість ОТЦ при використанні оберненого нафтоемульсійного цементного розчину для цементування свердловин становить не менше 3-х діб.

SilВідсутність розчинення взірця солі при формуванні каменю з ОНЕЦР-2

Вимірювання параметрів

  1. Густина оберненого нафтоемульсійного цементного розчину.
    • Вимірювальні прилади: ареометр АГ-1, ваги важільні або ваги важільні для визначення густини під тиском (OFI TE код 115-00 або 100-60-Х).
    • Порядок проведення вимірювань відповідно до РД 39-00147001-773-2004, при температурі 20 ± 5 °С.
  2. Електростабільність оберненого нафтоемульсійного цементного розчину
    • Вимірювальні прилади: тестер електростабільності емульсії (OFI TE код 131-50).
    • Порядок проведення вимірювань відповідно до РД 39-00147001-773-2004.
    • Температура проведення вимірювання 20 ± 5 °С.
  3. Електростабільність фільтрату оберненого нафтоемульсійного цементного розчину.
    • Вимірювальні прилади: тестер електростабільності емульсії (OFI TE код 131-50)
    • Порядок проведення вимірювань: відібрати не менше 50 мл фільтрату, провести вимірювання відповідно до РД 39-00147001-773-2004.
    • Вимірювання проводиться при температурі 20 ± 5 °С.
  4. Фільтрація цементного розчину при температурі 20 ± 5 °С і перепаді тиску 0,7 МПа.
    • Вимірювальні прилади: фільтр-прес низького тиску (OFI TE код 140-31).
    • Вимірювання проводиться відповідно до РД 39-00147001-773-2004.
  5. Визначення початку і кінця тужавіння цементного каменю.
    • Вимірювальні прилади: установка для визначення термінів тужавіння тампонажних розчинів УС-1-М1.
    • 5.2 Вимірювання проводиться при температурі і тиску, що визначаються програмою з цементування, але не менше 110 °С і 2 МПа.
  6. Визначення міцності цементного каменю на згин і стиск після 3-х діб формування.
    • Сформувати зразки-балочки 100х20х20 мм з цементного каменю після 3-х діб формування при постійному тиску і температурі, які визначаються програмою з цементування і відповідають вибійним умовам свердловини, але не менше 110 °С і 2,0 МПа.
    • Провести вимірювання міцності зразків на згин і стиск.
    • Вимірювальні прилади: випробувальне пресове обладнання для визначення міцності матеріалів при згині/стисненні.

    cementВисока міцність адгезії ОНЕЦР-2 до металу. Руйнування взірця відбувається не на контакті з пластиною , а по тампонажному каменю

    Подальше впровадження системи ОНЕЦР-2 при цементуванні обсадних колон дозволить забезпечити надійну ізоляцію і збереження продуктивних характеристик колекторів, розкритя яких здійснювалося на бурових розчинах на вуглеводневій основі, що в свою чергу створює основу для збільшення глибини буріння для пошуку нафтогазових покладів на великих глибинах.