трууг. Анализ применяемых технологий для восстановления

• Название: Анализ применяемых технологий для восстановления
• Анкор: трууг
• Дата: 03.04.2023
• Размер: 3.73 Mb.
• Имя файла: TPU942698.doc
• Тип: Документы; #1035187
• страница: 8 из 18

2.3 Обзор технологических операций для восстановления

герметичности эксплуатационной колонны

Среди существующих способов РИР по восстановлению герметичности ЭК в наибольшем количестве представлены методы закачки тампонажных растворов. Выбор того или иного состава зависит от различных факторов: характера нарушения ЭК, протяженности дефектов, приемистости в данном интервале, температурных условий и так далее.

Основные требования, предъявляемые к тампонажным составам при РИР:

• 
  тампонажный раствор должен обладать достаточными для проведения работ временем загустевания и сроками схватывания, определенной водоудерживающей способностью и не расслаиваться в состоянии покоя на жидкую и твердую фазы, а также низкой водоотдачей, которая позволяет уменьшить загрязнение породы фильтратом раствора;
  
• 
  создаваемый цементный камень должен быть коррозионно-устойчивым в агрессивных пластовых средах;
  
• 
  время схватывания должно быть регулируемым, а срок между началом загустевания и затвердеванием должен быть коротким;
  
• 
  цементный камень должен иметь высокие прочностные характеристики на сжатие, изгиб и растяжение.
  

В разных кругах тампонажные растворы классифицируют по-разному. После проведенного анализа, авторы статьи [24] разделили все технологические жидкости, используемые в процессе РИР, в зависимости от их состава на 3 группы, которые включают в себя еще несколько подгрупп:

1. 
   материалы на углеводородной основе:
   
   1. 
      гидрофобизирующий и эмульгирующий раствор ПАВ;
      
   2. 
      эмульсионный тампонажный раствор на углеводородной основе (ЭТРУО);
      
   3. 
      селективная гелеобразующая жидкость «БОНПАК»;
      
   4. 
      безводный тампонажный раствор;
      
2. 
   материалы на водной основе:
   
   1. 
      полимерные системы;
      
   2. 
      осадкообразующие системы;
      
   3. 
      цементные растворы:
      
3. 
   смолы.
   

Тампонирование является самым распространенным и часто используемым методом, в связи с чем существует огромное множество растворов с различными составами. Практика демонстрирует, что основными при восстановлении герметичности ЭК, являются: цементные растворы, смолы, полимеры и их производные, в том числе смеси друг с другом.

Многолетний опыт показал, что использование жидкостей на основе стандартного цемента считается малоэффективным, так как положительные результаты достигаются лишь многократным повторением операции. В связи с этим разработаны модификации с применением различных добавок и реагентов, а также материалы на основе других композиций.

Довольно широко при РИР и, в частности, ЛНЭК используются смолы. Смолы представляют собой гомогенный раствор средней или низкой вязкости, содержащий соединение, способное при контакте с отвердителем образовывать прочный и упругий тампонажный камень, не уступающий по своим свойствам цементному. Отверждение происходит за счет реакции конденсации. Широко используются ацетоно-формальдегидные смолы (АЦФ).

Так, синтетическая смола АЦФ-75 является продуктом конденсации ацетона с формальдегидом концентрацией 75%, плотность 1200 кг/м³. Состав рекомендуется к применению при величине удельной приемистости от 15 до 240 м³/сут*МПа. Время отверждения смолы регулируется в широких пределах количеством вводимого в состав щелочного катализатора и добавками. Наиболее качественные композиции получаются при добавлении воды не более 50%. С ростом температуры время отверждения уменьшается.

На основе смолы АЦФ-75 создан состав «Тотал», который рекомендован к применению в интервалах с низкой удельной приемистостью. В качестве отвердителя используется неорганическая соль, а в качестве катализатора реакции – каустическая сода. Преимуществами данного тампонажного состава являются: малая вязкость, хорошая фильтруемость в нарушение, возможность применения при отсутствии непрерывной приемистости. Главный недостаток – это многокомпонентность. Состав «Тотал» опробован на шести скважинах, его эффективность составила 83%, при этом на одну скважину приходилось в среднем 2 операции [25].

Хорошее качество имеет гидрофобный тампонажный материал (ГТМС). Его состав основан на алкилрезорциновой эпоксифенольной смоле (АЭФС), отвердителем выступает полиэтиленполиамин (ПЭПА). ГТМС используют при восстановлении герметичности в местах образования трещин, перфорационных отверстий, в резьбовых соединениях, а также для наращивания цементного кольца.

Особенности ГТМС в том, что он гидрофобен до и после отверждения, обладает нулевой водоотдачей, способен отверждаться в пресной и пластовой водах, нефти и органических жидкостях (бензол, ацетон, толуол и т.д.) при температуре от минус 5°С до плюс 80°С. Состав АЭФС с цементом имеет повышенную стойкость к агрессивным высокоминерализованным водам и концентрированным кислотам во времени, а также обладает антикоррозионными свойствами. Физико-механические параметры образцов из АЭФС и цемента обладают лучшими адгезионными свойствами (в 3-5 раз) и повышенной прочностью по сравнению с цементными.

Отвержденная смола обеспечивает надежное сцепление с поверхностью горных пород, металла труб и старого цементного камня, смоченных пластовой водой или нефтью. Сроки схватывания регулируются от 1,5 до 2,5 часов концентрацией отвердителя. Камень, сформированный из АЭФС или цемента, затворенного на рабочем растворе АЭФС, обладает упруго-пластичными и безусадочными свойствами, газо-, водо- нефтенепроницаем при давлениях до 25 МПа. Плотность раствора АЭФС легко регулируется в пределах 1050-1650 кг/м³ за счет совмещения с разными наполнителями (цементом, песком и др.). Фильтрат раствора АЭФС или цемента, затворенного на АЭФС, не содержит воды, отверждается в порах и трещинах горных пород, заполненных флюидом. При смешении АЭФС с водой состав коагулирует с образованием отверждающейся упругопластичной массы. Для предупреждения преждевременной коагуляции состава АЭФС в процессе его закачивания в зону нарушения необходимо применять органические безводные буферные жидкости (нефть, дизтопливо и др.). Недостатком является дороговизна материалов.

Цементный мост

Цементным мостом называется непроницаемая перемычка для нефти, газа и воды, расположенная внутри скважины. Высота может составлять несколько десятков метров, что является достаточным для надежного разобщения пространства.

В целях устранения негерметичности ЭК цементные мосты могут быть использованы для изоляции зон поглощения или проявления, а также для перехода на вышележащие горизонты.

Существуют следующие способы установки мостов в скважине:

• 
  закачка тампонажного раствора в интервал формирования моста при уравновешивании его столбов в заливочных трубах и кольцевом пространстве (балансовый способ);
  
• 
  закачка раствора с применением двух разделительных пробок;
  
• 
  закачка раствора в интервал установки моста под давлением;
  
• 
  с использованием разделительного пакера;
  
• 
  с использованием цементировочной желонки.
  

Рассмотрим балансовый способ. При установке цементных мостов в непоглощающих скважинах, прежде всего их промывают в течении 1,5-2 циклов для выравнивания плотностей промывочной жидкости в НКТ и в затрубном пространстве. Приготовленный объем цементного раствора закачивают в НКТ и продавливают промывочным раствором до равновесия столбов жидкости в НКТ и затрубном пространстве. Башмак НКТ поднимают до верхней границы устанавливаемого моста и излишки цементного раствора вымывают. Затем НКТ поднимают на 20-30 м и ожидают затвердевание цемента. По истечении времени ожидания затвердевания цемента (ОЗЦ) проверяют глубину расположения моста и его прочность посадкой НКТ, а герметичность моста - опрессовкой.

Перед установкой цементных мостов в поглощающих скважинах (приемистость более 7 м³/(ч*МПа)) необходимо использовать измельченные, закупоривающие материалы с размерами частиц 5-10 мм (древесные опилки, волокно и т.д.) для ограничения поглощения. Закачивание закупоривающего материала продолжают до восстановления полной циркуляции. После этого сразу устанавливают цементный мост.

Определение технологических параметров по установке разделительных цементных мостов проводят по методике ВНИИКР нефти:

1. 
   Высота цементного моста должна удовлетворять условию:
   

𝐻% = ’ ∙&)!∙%" ≥ 𝐻*+,, (2)

где Q – осевая нагрузка на мост от массы труб или перепада давления;

H_min – требуемая минимальная высота моста;

𝜏_- – касательная напряжения при сдвиге моста (таблица 3).

Таблица 3 – Количественные показатели качества мостов

Условия и способ установки моста	В обсаженной скважине		В необсаженной скважине
	grad p, МПа/м	𝝉𝒄, МПа	grad p, МПа/м	𝝉𝒄, МПа
с применением скребков и буферных жидкостей	5,0	1,00	2,0	0,50
с применением буферных жидкостей	2,0	0,50	1,0	0,05
без скребков и буферных жидкостей	1,0	0,05	0,5	0,01

2. 
   Объем цементного раствора рассчитывается по формуле:
   

𝑉 = 𝐻_% ∙ 𝐹 + 𝑉_% ∙ (𝐶_/ + 𝐶₀ + 𝐶₁ + 𝐶₂), (3) где F – площадь сечения скважины;

𝑉_% – объем НКТ или бурильных труб;

С₀ – коэффициент, учитывающий случайные ошибки при продавливании тампонирующей смеси в скважину (если средства контроля за движением жидкостей не используются, то С₀ = 0,02-0,03); С₁, С₂, С₃ – коэффициенты (таблица 4).

Таблица 4 – Расчетные коэффициенты

Название коэффициента	Обозначение	Значения для бурильных труб			Значения для НКТ
		Тип буферной жидкости
		вода	нет	вода		нет
Потери цементного раствора на стенках труб	С1	0,01	0,03	–		0,01
Потери цементного раствора в результате смешения с соседней жидкостью на I границе	С2	0,02	0,04	0,01		0,02
То же на II границе	С3	0,02	0,03	0,01		0,02
Потери буферной жидкости при движении по заливочной колонне	С4	0,02	–	0,02		–
То же при движении по кольцевому пространству	С5	0,40	–	0,40		–

3. 
   Объем продавочной жидкости:
   

𝑉_п 𝐶₀ − 𝐶₂2, (4)

где f – площадь сечения труб.

4. Объемы буферной жидкости, закачиваемой перед цементным раствором V_б1 и после него V_б2 равны:

𝑉_б0 = 𝑉_б1 = 𝐶₈ ∙ 𝑉_% + 𝐶₉ ∙ 𝐻_% ∙ 𝐹, (5) где C₄, C₅ – коэффициенты (таблица 4).

Если цементный мост требуемой высоты установить невозможно, то следует применить тампонажные материалы с более высокими физикомеханическими показателями или использовать технические средства.