3.8.4 Вытеснение бурового раствора цементным

Одной из причин низкого качества изоляции затрубного пространства можно считать недостаточное вытеснение глинистого раствора из цементируемого интервала.

Исследователи указывают на образование фильтрационных каналов в затрубном пространстве в результате неполного вытеснения бурового раствора тампонажным и их физико-химического взаимодействия.

Как правило, во всех исследованиях процесс замещения одной жидкости другой делится на две фазы: 1) фаза вытеснения, наступающая с момента начала течения жидкости до появления границы раздела в концевом сечении; 2) фаза вымыва, которая начинается сразу же за фазой вытеснения и заканчивается полным освобождением канала от вытесняемой жидкости. Степень вытеснения оценивается коэффициентом вытеснения, представля­ющем собой отношение объема жидкости, вытесненной к концу первой фазы, к объему канала, из которого происходило вытесне­ние. Он высок при структурном и турбулентном режимах течения вытесняющей жидкости и достигает 0,8—0,9, а при лами­нарном режиме равен 0,5.

Коэффицент вытеснения зависит от следующих факторов: средней скорости движения растворов, их реологических свойств, разницы плотностей, режима течения, зазора между обсадной колонной и стенками скважины, эксцентричности колонны, угла наклона скважины.

Основные методы увеличения степени вытеснения сводятся к следующим:

1) Подготовка ствола скважины;

2) Реализация рационального режима течения (турбулентного, пробкового) жидкостей;

3) Применение буферных жидкостей,

4) Применение различного рода разделителей (ВУС).

3.8.5 Нарушение сплошности крепи вследствие проведения технологических операций

Значительная часть исследователей едины в том, что нарушение целостности крепи обусловлены образованием продольного зазора между обсадной колонной и цементным кольцом при проведении технологических операций, в частности, при опрессовке колонны после ОЗЦ и проведения перфорации, и связывают это, в основном, с повышенной хрупкостью тампонажного цементного камня

Величина образующихся зазоров составляет 3-5мкм на 1МПа избыточного давления, в некоторых может достигать 100 и более мкм. В дальнейшем такие зазоры увеличиваются за счет эрозионного разрушения мигрирующими пластовыми флюидами.

Более высокое давление в обсадной колонне имеет место при гидроразрыве пород, что может привести к разрушению цементного кольца. а также при создании избыточного внутреннего давления расширяющийся в радиальном направлении цементный камень сжимает фильтрационную корку, в результате чего она уплотняется и обезвоживается. После снятия давления образуются продольные зазоры между цементным камнем и породами.

Наиболее опасным является проведение кумулятивнои и пулевой перфорации. При этом разрушается цементное кольцо не только в зонах перфорации, но и на прилегающих участках протяженностью до 100м и более

Кроме того, цементное кольцо подвержено растрескиванию и разрушению бурильным инструментом в процессе бурения и СПО [111].Это особенно актуально для глубоких и сверхглубоких скважин.

Следовательно, создание высокопрочного цемента в затрубном пространстве не является панацеей от нарушения герметичности затрубного пространства.

Снизить опасность разрушения цементного камня можно проводя опрессовку во время ОЗЦ, а не после, при проведении перфорации в ранние сроки твердения, использованием щадящих методов перфорации, а также при наличии в заколонном пространстве облегченного цемента, т.е. пониженной прочностью и хрупкостью

Исходя из накопленного опыта отечественные и зарубежные исследователи рекомендуют разнообразные мероприятия по предотвращению затрубных газопроявлений и нефтеводоперетоков. Эти мероприятия позволяют существенно повысить качество разобщения пластов, полностью решить эту проблему не удалось. Причина этого – сложность некоторых из предлагаемых мероприятий, невозможность применения того или иного мероприятия по геолого-техническим причинам, а также применение каждого мероприятии в отдельности, а не в комплексе с остальными. При этом большинство методов, направлены лишь на устранение факторов некачественного крепления, а не на устранение причины. Не возможно получить герметичное заколонное пространство, при существующей гидравлической связи скважины и пластов