В результате исследований, направленных на поиск гидравлического цемента, который мог бы использоваться под водой, ученые обнаружили, что известковый раствор из загрязненных известняков превосходит по свойствам растворы из чистых известняков. На основании этого открытия проводился обжиг смесей известковых и глиноземистых материалов. Так был разработан запатентованный процесс получения материала, известного под названием портландцемент и напоминающего бетон, производимый на острове Портланд у берегов Англии.
Портланд-цементы, используемые для цементирования нефтяных скважин, характеризуются классом по API. Нормальным градиентом температур по API считается 1,5°F на 100 фут. (0,8°С на 30 м) глубины.
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 схваты-вания;
• 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 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 загустевания 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.
Поможем написать любую работу на аналогичную тему