Технология пенного цементирования

Технология пенного цементирования

Все чаще скважины бурятся в районах, где слабые пласты не выдерживают гидростатическое давление столба цементного раствора нормальной плотности. На таких скважинах необходимо применять двухступенчатое цементирование или дизайны с облегченными цементными растворами, которые снижают гидростатическое давление столба жидкости цементного раствора. В зависимости от значения градиента разрыва пласта применяются разные варианты облегченных цементных растворов.

тпц1

Использование облегченных цементных систем на базе миркосфер или пенноцемента позволяет выполнять одноступенчатое цементирование и избежать более длительное двухступенчатое цементирование и связанные с ним риски, аварии (неоткрытие МСЦ и т.п.) и длительные простои буровой бригады, обеспеченные технологией двухступенчатого цементирования.
Цементирование с микросферами выполняется с помощью технологии мониторинга твердой фракции (SOLID FRACTION MONITOR), контролирующей процент твердой фракции в растворе, так как при приготовлении ультралегких цементных растворов, по плотности близких к плотности воды, контроль параметров смешивания по измерению плотности приготавливаемого раствора невозможен – плотномер не различает воду и цементный раствор.

Пеноцементный раствор представляет собой гомогенную стабильную систему, состоящую из цементного раствора базовой плотности, вспенивающих добавок и газа (обычно химически инертного азота). На вид стабильный облегченный пеноцементный раствор выглядит как серая пена для бритья. Когда газообразный азот нагнетается в цементный раствор с достаточной энергией, образуются стабильные дискретные газовые ячейки (множество маленьких пузырей в суспензии). Газовые ячейки стабильны, не связаны между собой и не слипаются, в результате получается структура с низкой плотностью, низкой проницаемостью и относительно высокой прочностью.

тпц2

По свойствам пеноцементы отличаются высокой эластичностью, низкой проницаемостью, широким рабочим диапазоном плотностей (0,5-1,9 г\см3) и сравнительно невысокой стоимостью в сравнении с облегченными цементными растворами на базе микросфер.

Приготовление большого объема качественно вспененного цементного раствора в полевых условиях с необходимым набором характеристик и продолжительная закачка пеноцемента в скважину, в соответствии с программой цементирования, является достаточно сложным технологическим процессом. В этот процесс вовлечены: цементировочный агрегат с автоматической системой контроля плотности, установка автоматического дозирования жидких реагентов, криогенная азотная насосная установка, пеногенератор и станция контроля пенного цементирования.

Технология пенного цементирования

Цементировочный агрегат приготавливает цементный раствор базовой плотности. Установка дозирования жидких реагентов в соответствии с производительностью подачи базового цементного раствора в необходимом количестве дозирует жидкие вспенивающие добавки (пенообразователи). Приготовленный базовый цементный раствор уже со вспенивающими добавками нагнетается на пеногенератор, на который с высокой производительностью нагнетается газ (азот) с криогенной азотной насосной установки. Количество подаваемого на пеногенератор газа регулируется станцией контроля пенного цементирования в соответствии с базовой плотностью цементного раствора, производительностью подачи базового цементного раствора и глубиной закачки пеноцемента (многоступенчатое регулирование содержания азота). Увеличения расхода азота по мере нагнетания цементного раствора в скважину необходима, чтобы плотность столба раствора была постоянна сверху донизу.

Автоматизированная станция контроля технологического процесса обеспечивает сетевое управление и взаимодействие между цементировочным агрегатом, криогенной азотной насосной установкой и установкой дозирования жидких реагентов. Качество приготовления пеноцемента и выполнение плановых режимов закачки достигается стабильной синхронной работы всех единиц оборудования, вовлеченного в технологический процесс.