В статье представлены технические особенности и преимущества технологии цементирования с использованием пенокерамических микросфер Kerwood^® или сокращённо — пенокерамики

Обеспечение подъёма цемента за эксплуатационной колонной с целью перекрытия проницаемых, поглощающих пластов, продуктивных пластов с обеспечением нормативной прочности тампонажного цемента и снижение затрат и времени при изоляции зон поглощений является актуальной задачей при строительстве скважин.

Облегчение тампонажных растворов возможно по четырем основным направлениям:

• Увеличение водоцементного отношения
• Аэрирование тампонажного раствора газовоздушными смесями
• Использование облегчающих добавок [1], [2]
• Химическая реакция и воздухововлечение компонентов при цементировании.

В качестве облегченного наполнителя используются легкие мелкопористые пенокерамические микросферы заданного заданного размера от 0,1 до 0,6 мм с цельной и прочной оболочкой.

Многофункциональные пенокерамические микросферы производятся ООО «СТЭП-Инвест» в городе Копейск Челябинской области, из природных опал-кристобалитовых пород по уникальной запатентованной технологии.

Внешний вид пенокерамики Kerwood^®

Наполнитель представляет собой легкие сферические гранулы с плотной оболочкой внутренним строением напоминающей твердую мыльную пену. Такая форма позволяет гранулам максимально эффективно работать в составе конечных материалов

.

Размер пенокерамики Kerwood варьируется от 0,04 мм до 5 мм и делится на семь стандартно выпускаемых фракций.

Применение пенокерамики в качестве инертной облегчающей добавки обеспечивает ряд преимуществ:

• цементирование в одну ступень взамен двухступенчатого цементирования;
• снижение удельного веса цементного раствора до 1500 кг/м³ (в сравнении с облегченным гельцементным раствором 1650 кг/м³ и тампонажным раствором для продуктивного горизонта 1850 кг/м³) с обеспечением заданной высоты подъема раствора.

Результаты проведенных в институте ТатНИПИнефть лабораторных исследований облегченного тампонажного цемента с добавлением пенокерамики представлены в таблице 1.

Таблица 1. Физико-механические параметры тампонажного раствора с добавлением пенокерамики

Состав тампонажного раствора	Определяемый параметр, единица измерения	Условия проведения испытания	Значение	ТТ ПАО «ТН» для тампонажного раствора, облегченного пенокерамикой для продуктивного и непродуктивного интервалов
Облегченная гранулированным пенокерамическим материалом тампонажная смесь	Плотность, кг/м3	атм. условия	1470	в пределах 1250–1600
	Растекаемость, мм	атм. условия	232	не менее 200 мм
	Водоотделение, мл	атм. условия	1.1	не более 5 мл
	Прочность камня на изгиб/сжатие через 48 часов, МПа	атм. условия	1.7/4.6	не менее 1,4/4,0 МПа
	Консистенция, мин-Вс	T = 30 °C, P = 30 МПа	204–30 225–45	Не менее 225 при Т = 30 °С, P = 25 МПа
	Сроки схватывания, начало/конец, час-мин	атм. условия	7:00–10:20	—
	Консистенция, мин-Вс	атм. условия	312–7	—

Тампонажный раствор, получаемый с добавлением пенокерамики, позволяет повысить качество крепления и эксплуатационную надёжность скважин. Подтверждена возможность проведения качественного процесса цементирования со стеклопластиковой эксплуатационной колонной.

По программе проведения опытно-промышленных работ при цементировании эксплуатационных колонн в ПАО «Татнефть» произведено цементирование четырех скважин с применением облегченного тампонажного цемента с добавлением пенокерамики (таблица 2).

Таблица 2. Результаты опытно-промышленных работ по применению тампонажного раствора с добавлением пенокерамики

№ скважины Дата цементирования	Компания	Глубина, м/Ø э.к., мм	Информация по результатам цементирования скважины	Плотность облегченного тампонажного цемента, кг/м3
№ 1 06.06.17	«Ямашнефть» ЛПБР (Лениногорск)	1468/114	Скважины сданы в эксплуатацию с получением запланированной продукции. Качество цементирования соответствует нормативным показателям в ПАО «Татнефть»	1570
№ 2 13.09.17	«Прикамнефть» ЛПБР (Лениногорск)	1577/168		1510
№ 3 27.08.17	«Ямашнефть» БПБР (Бавлы)	892,5/90,2 стеклопластиковые обсадные трубы		1570
№ 4 28.10.17	«Ямашнефть» НПБР (Нурлат)	932/90,2 стеклопластиковые обсадные трубы		1540

Средняя плотность облегченного тампонажного раствора по результатам цементирования 4 скважин составила 1550 кг/м³.

Замечаний к технологическим параметрам, связанным с самим облегченным цементом, не выявлено.

Подтверждающий результат лабораторных исследований на ультразвуковом анализаторе цемента (УАЦ) и консистометре представлены на диаграммах — рисунках 4 и 5.

Процесс проведения опытно-промышленных работ на 4 скважинах, согласно программе ОПР, прошел успешно. Качество цементирования соответствует нормативным показателям в ПАО «Татнефть».

На двух скважинах произвели цементирование эксплуатационной колонны из стеклопластиковых обсадных труб (СПОТ) производства ООО «Татнефть-Пресскомпозит» [3] облегченным тампонажным цементом плотностью 1540 – 1570 кг/м³ с добавлением пенокерамики, примененной для облегчения тампонажного раствора для предотвращения всплытия эксплуатационной колонны, составленной из СПОТ.

В процессе проведения ОПР и анализа полученных результатов выявлена технологическая и экономическая эффективность технологии.

1. Обеспечение подъема цемента до устья в одну ступень в отличие от базовой технологии цементирования при идентичных горно-геологических условиях.
2. Снижение затрат на ликвидацию зон поглощений:
   • на подготовку ствола скважины к креплению — намыв, в связи со снижением требований к изоляции зон поглощений за счет уменьшения плотности тампонажного цемента;
   • исключение использования муфты ступенчатого цементирования (МСЦ), выдерживания дополнительного времени ожидания затвердевания цемента (ОЗЦ) — 6-8 часов, разбуривания МСЦ и опрессовки эксплуатационной колонны, что увеличивает срок строительства скважины как минимум на 12 часов.
3. Улучшение качества крепления скважин за счет снижения водоотдачи, увеличения прочности цементного камня с пенокерамикой. Увеличение качества крепления снижает риск получения заколонной циркуляции и повышает эксплуатационную надежность скважин.
4. Существует возможность снижения времени ОЗЦ с использованием пенокерамики с 48 часов до 24 часов.
5. Замена двух составов тампонажного цемента — на продуктивный и надпродуктивный горизонты на один состав, соответствующий по прочностным характеристикам нормативным показателям.
6. Проведена апробация цементирования стеклопластиковых обсадных труб с облегченным тампонажным цементом с целью исключения всплытия обсадной колонны и оценки качества крепления стандартными геофизическими методами исследования.
7. Определена эффективная область применения технологии цементирования с использованием пенокерамики и рекомендована к промышленному внедрению в ПАО «Татнефть».

Выводы

• Тампонажный раствор с пенокерамикой Kerwood^® при малой плотности обладает высокой прочностью, низким показателем водоотделения, хорошей прокачиваемостью.
• Стоимость пенокерамики в 3 раза меньше в сравнении с импортными аналогами.
• Тампонажный раствор, получаемый с добавлением пенокерамики, позволяет повысить качество крепления и эксплуатационную надежность скважин.
• Подтверждена возможность проведения качественного процесса цементирования со стеклопластиковой эксплуатационной колонной.

Литература

1. Р. И. Катеев, С. И. Амерханова, А. М. Зарипов, М. Г. Газизов, Д. В. Латыпова. Облегчающая добавка для тампонажных растворов. // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море.  2014. — № 11. — С. 47-49.
2. Р. И. Катеев, С. И. Амерханова, А. М. Зарипов, М. Г. Газизов, Д. В. Латыпова. Пеностекло — облегчающая добавка для тампонажных растворов // Печ. сборник научных трудов ТатНИПИнефть / ОАО «Татнефть».
   М.: Нефтяное хозяйство, 2014. — Вып. 82. — С. 232-234. 3 с.
3. И. М. Зарипов, А. Р. Ишаков, А. М. Зарипов, К. А. Ратников, И. Х. Махмутов. Строительство и ремонт скважин ПАО «Татнефть» с применением обсадных колонн из стеклопластиковых обсадных труб.
   Сборник научных трудов «ТатНИПИнефть» / ПАО «Татнефть».
   М.: Нефтяное хозяйство, 2017. — Вып. 85. — С. 302-307. 3 c.