12.2 Цементування свердловин

Цементуванням називають процес заповнення заданого інтервалу свердловини суспензією в’яжучих матеріалів, здатної загустівати у стані спокою і перетворюватися в тверде, практично непроникне тіло.

При будівництві свердловини цементування проводять з такою метою:

1 Ізоляції проникних горизонтів один від одного після первинного розкриття і попередження перетоків пластових флюїдів по заколонному простору;

2 Утримання у підвішеному стані обсадної колони;

3 Захисту обсадної колони від дії агресивних пластових флюїдів, здатних кородувати її зовнішню поверхню;

4 Ліквідації дефектів у кріпленні свердловини;

5 Створення розмежувальних екранів, які перешкоджають обводненню свердловини;

6 Створення високоміцних мостів у свердловині, здатних сприймати великі осьові навантаження;

7 Ізоляції поглинальних горизонтів;

8 Закріплення стінок свердловини в породах, що осипаються;

9 Зменшення передачі тепла від потоку, що рухається колоною труб у свердловині, до навколишніх порід;

10 Герметизації устя у випадку ліквідації свердловини.

Способи цементування поділяють на три групи:

• первинне цементування;

• вторинне (ремонтно-виправне) цементування;

• установка розділювальних цементних мостів.

Первинне цементування здійснюється безпосередньо після спуску у свердловину обсадної колони і проводиться з метою розмежування проникних пластів один від одного і захисту зовнішньої поверхні обсадної колони від корозії, а також підвищення стійкості стінок свердловини.

Існує декілька способів первинного цементування:

• одноступінчастий;

• ступінчастий;

• зворотний;

• манжетний;

• цементування потайних колон та секцій обсадних колон.

Тампонажний розчин закачують в об’ємі, необхідному для заповнення заданого інтервалу кільцевого простору свердловини і ділянки обсадної колони нижче зворотного клапана (кільця “стоп”), а протискувальну рідину - в об’ємі, необхідному для заповнення внутрішньої порожнини колони вище зворотного клапана. Тампонажний розчин готують з допомогою спеціальних машин.

Існує два різновиди ступінчастого цементування:

а) з розривом в часі;

б) без розриву в часі (послідовне).

Тампонажними називають матеріали, які при змішуванні з водою або водними розчинами солей, утворюють суспензії, здатні в умовах свердловини з часом перетворюватися в практично непроникне тверде тіло.

Як тампонажні матеріали в даний час найширше застосовують мінеральні в’яжучі речовини – спеціальні марки цементів (порошкоподібні продукти). Природа процесів тужавіння і твердіння цементу складна, різноманітна і остаточно ще не з’ясована. Існує дві основні гіпотези, які пояснюють перехід рідкого цементного розчину у твердий стан.

За особливими властивостями тампонажні матеріали класифікуються на:

1 Швидкотужавіючі;

2 Повільнотужавіючі;

3 Корозійно стійкі до певних середовищ;

4 Розширювальні;

5 Із закупорювальними властивостями;

6 З особливо високою рухомістю (текучістю);

7 З низькою водовіддачею;

8 Армовані волокнами.

Більшість з відомих мінеральних в’яжучих речовин може бути використана в якості базових тампонажних матеріалів.

Тампонажні цементи поділяють за такими ознаками.

За речовинним складом тампонажні цементи розділяють на такі групи:

1 Портландцементи (без домішок, крім гіпсу);

2 Портландцементи з мінеральними домішками не більше 20%;

3 Портландцементи зі спеціальними домішками 20-80%;

4 Цементи на основі глиноземистого клінкера;

5 Безклінкерні цементи на основі вапняково-кремнеземистих в’яжучих, доменних шлаків та інших відходів металургійної промисловості, а також цементи полімерні, на основі гіпсу і композиції декількох в’яжучих речовин.

За температурою застосування тампонажні цементи діляться на:

1 Для низьких температур (15°С);

2 Для нормальних температур (15-50°С);

3 Для помірних температур (50-100°С);

4 Для підвищених температур (100-150°С);

5 Для високих температур (150-250°С);

6 Для надвисоких температур (250°С);

7 Для циклічно-змінних температур.

За густиною одержаного тампонажного розчину тампонажні цементи поділяють на:

1 Легкі - 1400 кг/м³;

2 Полегшені - 1400-1650 кг/м³;

3 Нормальні - 1650-1950 кг/м³;

4 Обважнені - 1950-2300 кг/м³;

5 Важкі - 2300 кг/м³.