Добавки к цементу

Большая часть работ по цементированию скважин выполняется с использованием заранее подготовленных систем силосов, а не перетаскиванием вручную мешков с цементом. Системы с силосами позволяют рабочим готовить и поставлять смеси, специально предназначенные для любых конкретных условий скважины. Это достигается введением добавок в цементы классов А, В, G или Н по API. Одни добавки замедляют, а другие ускоряют схватывание цементного раствора.

Различные добавки могут также выполнять следующие функции:

• сокращать плотность раствора;
• увеличивать объем раствора;
• увеличивать время загустевания и связанное с ним время схватывания;
• сокращать время ожидания затвердевания цементного раствора и увеличивать начальную прочность;
• снижать водопотери;
• предотвращать преждевременное обезвоживание;
• повышать плотность раствора для противодействия давлению.

Цементы для направляющей трубы и кондуктора находятся при более низких температурах и нуждаются в ускорителе, способствующем схватыванию цемента и сокращающем чрезмерное время затвердевания.

Для глубоких скважин замедлители схватывания увеличивают диапазон перекачиваемости цемента. Основным фактором, управляющим использованием дополнительных замедлителей, является температура забойной зоны. По мере повышения температуры реакция между цементом и водой ускоряется. Это сокращает время загусте-вания цемента и снижает перекачиваемость. Некоторое влияние оказывает давление, но повышение температуры на каких-то 10°С может означать переход от успешного к безуспешному проведению цементирования.

Облегчающие добавки снижают плотность раствора. Утяжеляющие добавки применяются, когда ожидаются ненормально высокие давления. Потери бурового раствора — обычное осложнение при бурении, но эта же проблема может возникнуть и при цементировании. Поэтому может оказаться необходимым использовать цементы, содержащие добавки для борьбы с поглощением.

Замешивание добавок для низкой водоотдачи в цементы для нефтяных скважин для снижения скорости фильтрации аналогично технологиям, применяемым в случае буровых растворов. Добавки для снижения потерь флюида иногда используют в цементировании выдавливанием и в цементировании высоких колонн, например глубоко расположенных колонн-хвостовиков.

В отличие от практики закачивания буровых растворов, для достижения более полного вымывания глины из кольцевого зазора поток цемента должен быть турбулентным. Цементные растворы более низкой вязкости переходят в турбулентный режим потока при более низких скоростях закачки. Это сокращает скорости циркуляции и дает возможность подачи турбулентного потока цемента при давлении ниже давления разрушения пласта. Добавки для снижения трения помогают переходу в турбулентный режим на меньших скоростях вытеснения.

Цементы, насыщенные солями, были разработаны для цементирования засоленных участков, так как пресная вода не дает хорошего связывания с засоленными породами. Вода из цементного раствора смывает или растворяет соль на границе раздела фаз, что мешает эффективному прилипанию. Соленые цементные растворы также помогают предохранить участки сланцевых отложений, чувствительные к пресной воде.