Требования к тампонажным материалам, обусловленные горно-геологическими условиями в скважине

Лекция 6. Условия цементирования. Требования к качеству тампонажного раствора и тампонажного камня

В строительстве подземных сооружений часто возникает необходимость заполнения твердым материалом пустот, недоступных для непосредственной заделки, закладки, засыпки. Если в такие пустоты можно закачать жидкость, то их можно заполнить затвердевающими жидкостями с помощью тампонирования. В строительстве скважин этот процесс получил название цементирования в связи с использованием для крепления скважин цемента. В связи с различным назначением имеется много видов и составов тампонажных материалов: твердеющие смолы, вязко-упругие смеси и др. Наиболее широкое применение они нашли в строительстве нефтяных и газовых скважин.

Требования к тампонажным материалам, обусловленные горно-геологическими условиями в скважине

Эти условия непрерывно усложняются в связи с увеличением глубин и совершенствованием технологий строительства скважин. Главным требованием является возможность регулирования свойств тампонажного материала в достаточно широких пределах.

1) Температура – перепад температур между нижней и верхней отметками глубины расположения тампонажного раствора (ТР). Температура окружающей среды определяет выбор того или иного типа тампонажного материала, а перепад температур определяет выбор рецептуры ТР, т.к. рецептура постоянного состава ориентирована, как правило, на максимальную статическую температуру, а тампонажный раствор из-за разности температур затвердевает не в одно и то же время: при низких температурах (верхние интервалы – направление, кондуктор) тампонажный раствор может затвердевать несколько суток.

2) Важное значение как для технологии тампонажных работ, так и для процессов затвердевания тампонажного раствора имеет давление. Встречаются пласты с АНПД (давление флюидов <Р_пласт) и с АВПД с коэффициентом аномальности 1,3 – 2,0. Технологическое давление при тампонировании может превышать Р_пласт, а также прочность горных пород.

На процесс твердения и долговечность тампонажного материала значительное влияние оказывает перепад давления между отдельными частями сооружения, вызывающий движение тампонажного раствора, а также вдоль поверхности контакта с окружающей средой.

3) Фильтрация жидкости или газов через малопрочный тампонажный материал приводит к его размыву, а в прочном тампонажном камне может вызвать коррозионные процессы.

4) Затвердевший тампонажный материал может испытывать статические нагрузки (например, при перепаде температур), а также динамические, особенно при перфорации.

5) Химический состав окружающей среды: наличие солей, кислых газов (CO₂, H₂S).

6) Конфигурация заколонного пространства: чем неправильнее пространство (наличие каверн), тем сложнее обеспечить полное вытеснение бурового раствора, а, следовательно, контакт тампонажного материала со стволом скважины, что приведёт к негерметичности заколонного пространства.

По виду тампонирование можно разделить на:

1) технологическое, выполняемое в процессе строительства скважины;

2) ликвидационное, проводимое для ликвидации скважины, выполнившей своё назначение.