инструмент и оборудование Применение буферных композиций при цементировании нефтяных и газовых скважин Т.Д. МУХАМАДУЛИН, заместитель генерального директора по общим вопросам Е.К. КАЛУЖИН, Химик-технолог ООО «ОТЭКС» г. Москва, 129085, РФ В статье затрагивается тема повышения качества цементирования скважин. Приведены факторы, влияющие на полноту изоляции пластов при цементировании. Показано, что использование специально разработанных буферных жидкостей эффективно для полноценного вытеснения бурового раствора из затрубного пространства. В заключение представлены результаты промышленного применения моющей буферной композиции «МБК» марок А и Б компании ООО «ОТЭКС». Ключевые слова: цементирование обсадных колонн, цементирование скважин, удаление бурового раствора, вытеснение бурового раствора, буферная жидкость, моющая буферная композиция USE OF BUFFER COMPOSITIONS IN OIL AND GAS WELL CEMENTING [email protected] KRYLOV E. V.1, MUKHAMADULIN T.D.1, KALUZHIN E.K.1, OTEX LLC Moscow, 129085, Russian Federation 1 The authors touch on the topic of improving the quality of cementing wells. The factors affecting the completeness of isolation of the layers during cementing are given. It is shown that the use of specially designed buffer fluids is effective for the complete displacement of drilling mud from the annulus. In conclusion, the results of the industrial application of the washing buffer composition «MBK» of grades A and B of the company OTEX LLC are presented. Keywords: casing cementing, well cementing, drilling mud removal, drilling mud displacement, buffer fluid, wash buffer composition, spacer, pre-flush П 52 овышение качества цементирования обсадных колонн является одним из важнейших вопросов в технологии бурения и строительства скважин. Процесс цементирования скважины может быть разделен на два этапа: удаление бурового раствора и закачка цемента, причем оба зависят от степени вытеснения жидкости. В качестве буферной жидкости компания ООО «ОТЭКС» рекомендует использовать моющие буферные композиции «МБК» марок А и Б. При подборе рецептуры моющего буфера необходимо выполнять условие, при котором плотность и вязкость буфера должны быть между значений плотности и вязкости бурового и тампонажного растворов. Важно, чтобы моющий буфер не оказывал влияния на их свойства и не смешивался с ними. В качестве буферной жидкости компания ООО «ОТЭКС» рекомендует использовать моющие буферные композиции «МБК» марок А и Б. Тампонажный раствор и буферная жидкость созданы для работы по пути «наверх» в затрубном пространстве – для удаления бурового раствора и размещения цемента. С другой стороны, когда жидкости закачиваются по трубам «вниз», правильно подобранные плотность и реологические свойства позволяют не допустить смешения растворов. Объем загрязнения и смешения жидкостей зависит от множества факторов, главные из которых – свойства жидкостей, длина и диаметр труб. БУРЕНИЕ И НЕФТЬ 4/2019 УДК 622.245.4 Е.В. КРЫЛОВ, генеральный директор инструмент и оборудование Использование буферной жидкости позволяет качественно очистить ствол скважины: полноценно удалить фильтрационную корку, а также частицы породы и бурового раствора — что улучшает качество цементирования обсадных колонн. Главные последствия смешивания жидкостей: • уменьшение степени вытеснения бурового раствора. Загрязнение фронта жидкости приводит к частичной потере ее индивидуальных свойств, что угрожает процессу вытеснения бурового раствора (а также приводит к байпасированию одной жидкости сквозь другую); • уменьшение прочностных характеристик цементного камня. В зависимости от степени загрязнения тампонажного раствора снижается прочность цементного камня и увеличивается время затвердевания. В некоторых случаях при сильном загрязнении тампонажный раствор может подвергаться сегрегации, прежде чем затвердеет; • увеличение вязкости и прочности геля, что увеличивает нагрузку на насосы. А в отдельных случаях при экстремально высоких значениях вязкости смесь может стать не прокачиваемой; • более высокая плотность в скважине из-за увеличенного давления может привести к потерям в процессе цементирования (увеличение водоотдачи и фильтрации в пласт, а в худших случаях – разрыву пласта и поглощению цемента). Все вышеперечисленное, как правило, является причиной плохой изоляции пластов. Главные функции буферного раствора: • разделение жидкостей для того, чтобы избежать проблем их несовместимости; • обеспечение режима течения – ламинарного или турбулентного – для сохранения контроля над гидростатическим режимом скважины; • очистка ствола скважины от бурового раствора. Использование моющих буферных композиций «МБК» увеличивает адгезию тампонажного раствора с породой и колонной, обеспечивая надежное сцепление цементного камня. Моющий буфер позволяет обеспечить подъем тампонажного раствора до проектной высоты, уменьшая риск возникновения заколонных перетоков. Удаление бурового раствора буферной жидкостью в турбулентном режиме — одна из самых эффективных и распространенных технологий цементирования. Степень замещения – это очень важный показатель при удалении бурового раствора. Использование буферной жидкости позволяет качественно очистить ствол скважины: полноценно удалить фильтрационную корку, а также частицы породы и бурового раствора — что улучшает качество цементирования обсадных колонн. В результате применения буферной композиции «МБК» на Яро-Яхинском, Самбургском, Уренгойском и Тайлаковском месторождениях показатели АКЦ увеличились на 20 – 30 %, что позволило заказчикам и подрядчикам по услугам цементирования скважин выполнить работы качественно и безаварийно. Турбулентный режим течения – не единственный вариант. Правильно подобранный буровой раствор можно вытеснить буферной жидкостью и в ламинарном режиме течения. Однако для эффективного замещения требуется разница в плотности не менее 10 %. Положительный дифференциал плотностей помогает образовать плоскую, стабильную поверхность раздела жидкостей. Разница между давлениями, которые создают жидкости, должна быть не менее 20 % – для обеспечения межфазной стабильности, иначе замещаемая жидкость будет стремиться байпасировать сквозь жидкость впереди. При ламинарном режиме течения буферные жидкости более густые или вязкие, чем буровой раствор, – наиболее эффективны. Эффективность буферной жидкости определяется следующими показателями: • стабильностью ее реологических характеристик при различных температурах; • совместимостью с контактирующими растворами; • качеством очистки ствола скважины. Использование моющих буферных композиций «МБК» увеличивает адгезию тампонажного раствора с породой и колонной, обеспечивая надежное сцепление цементного камня. Моющий буфер позволяет обеспечить подъем тампонажного раствора до проектной высоты, уменьшая риск возникновения заколонных перетоков. В результате применения буферной композиции «МБК» на Яро-Яхинском, Самбургском, Уренгойском и Тайлаковском месторождениях показатели АКЦ увеличились на 20 – 30 %, что позволило заказчикам и подрядчикам по услугам цементирования скважин выполнить работы качественно и безаварийно. 53 БУРЕНИЕ И НЕФТЬ 4/2019
