Технология за Круглым Столом: Цементирование скважин
1. Как вы производите измерения и рассчитываете оптимальные свойства цементного раствора/шлама, заканчиваемого в забой?
«Везерфорд»: Проектирование рецептуры цемента осуществляется на основании параметров скважины, включающих динамическую и статическую температуры на забое скважины, поровое давление, градиент гидроразрыва. Также необходимо знать о наличии осложнений в скважине, таких как обвалы ствола скважины и интервалы с потенциальным поглощением, активные водоносные пласты и пласты с потенциальными нефте- и газопроявлениями. Немаловажно понимать, как конкретная скважина будет в дальнейшем использоваться, имея в виду различные технологии заканчивания на этапе ее эксплуатации. Все вышеизложенные факторы в совокупности с опытом цементирования на конкретном месторождении или участке позволяют оптимально подобрать необходимые свойства цементного раствора и цементного камня. Для измерения и подбора свойств цемента нами используется современное лабораторное оборудование, которое сертифицировано по стандартам ISO 10426 и ANSI/API10, а также квалифицированный персонал. Производятся лабораторные испытания для определения реологических свойств растворов, времени загустевания, фильтрационных характеристик, прочности цементного камня, а также пластических, расширяющих, самозаживляющих и газоблокирующих свойств цемента.
«Шлюмберже»: Все начинается с должного планирования; закачка цементного раствора в затрубное пространство — это только финальный этап в процессе, который начинается задолго до начала бурения скважины. Как только требуемые свойства цементного раствора и цементного камня получены, используется программное обеспечение для моделирования процесса цементирования и свойств цементного камня в долгосрочной перспективе.
Следующий шаг — воспроизведение требуемых свойств цементного раствора в лаборатории с использованием репрезентативных проб, а также добавок, подобранных для модификации свойств цементного раствора; рецептура раствора модифицируется для получения оптимальных результатов времени загустевания, вязкости, реологических параметров, стабильности, контроля водоотдачи, объема свободной воды и т.д. Каждый из этих показателей проверяется независимо друг от друга, используя специальное, разработанное для этих целей оборудование.
Halliburton: Есть два основных пути разработки рецептуры цементного раствора. Первый — изменение параметров раствора с целью успешного его закачивания в скважину, обеспечивая эффективное вытеснение бурового раствора и недопущение проявления из скважины из-за недостаточного гидростатического давления или потерь циркуляции из-за чрезмерного гидростатического давления. Второй — разработка цементного раствора, выдерживающего нагрузки в течение всего жизненного цикла скважины без нарушения целостности барьера. Очевидно, что для второго пути требуется, в первую очередь, успешное размещение цементного раствора.
Свойства цементного раствора определяют лабораторными испытаниями, отвечающими требованиям стандартов ISO-10426 и ANSI/API 10 и технических документаций с аналогичными требованиями. Такими лабораторными испытаниями определяются время прокачиваемости (время, когда цементный раствор сохраняет способность быть закачанным в скважину), реологические свойства (поведение гидравлического потока жидкостей), фильтрационные свойства(степень потери воды затворения, находясь в пористой среде под давлением), свободная вода и седиментация, характеризующие стабильность цементной системы и динамику набора прочности на сжатие.
Свойства раствора портланд-цемента, являющегося природным продуктом, значительно отличаются у разных производителей, и даже в разных партиях из одной цементной печи. Поэтому, как правило, испытаниям подвергают все рецептуры цементного раствора, в состав которого входят фактически используемые на месторождении цемент и химреагенты для получения оптимальных свойств.
Для определения механических свойств цементного камня применяются методы определения физико-механических свойств горных пород с одновременным использованием моделей анализа напряжений, которые передают рабочие нагрузки в скважине в для фактических испытаний цементных камней. Параметры цементного камня определяют на пробе, которая подвергается одно- и трехосным напряжениям.
2. Расскажите о критичных моментах и свойствах скважин, которые следует учитывать при пректировании цементирования?
«Везерфорд»: При планировании работы по цементированию необходимо принимать во внимание все возможные критические факторы и осложнения в скважине для того, чтобы минимизировать риски и продумать пути и способы реагирования в случае возникновения нештатных ситуаций и отклонений от проектного плана работ. К ним относятся: наличие обвалов стенки скважины, зон поглощения, активное нефте- и газопроявление пластов, высокие температуры на забое скважины, плотность бурового раствора. Необходимо также ограничить скорость закачки при цементировании и подобрать оптимальное время загустевания цементного раствора при определённых температурах на забое скважины. Ограничения скорости закачки могут быть связаны с высокой эквивалентной циркуляционной плотностью бурового раствора и низкими значениями градиента гидравлического разрыва пласта. Кроме того, важно предусмотреть применение кольматирующих добавок в цементный раствор при наличии потенциальных зон поглощения и возможной потери циркуляции во время цементирования.
«Шлюмберже»: При оценке состояния скважины необходимо учитывать два главных аспекта: свойства жидкого цементного раствора необходимые для эффективной и безопасной закачки и показатели цементного камня в долгосрочной перспективе.
Важно понимать литологию породы в том участке открытого ствола, где планируется размещение цементного раствора, так как это имеет большое влияние на форму скважины, стабильность ее стенок, наличие проницаемых зон, так же наличие зон с пониженными давлениями пласта или зон с АВПД.
Жидкости для цементирования подбираются таким образом, чтобы заместить буровой раствор, сохраняя при этом контроль над скважиной относительно гидростатического давления, реологических параметров, водоотдачи, стабильности, а также для предотвращения возможной миграции любого пластового флюида, включая газ. После затвердевания, цементный камень должен быть устойчивым к нагрузке вызванной последующими операциями такими как введение скважины в эксплуатацию путем перфораций, интенсификации добычи нефти и на протяжении всей жизни скважины.
Halliburton: Во-первых, при разработке дизайна работ по цементированию необходимо определить, что мы хотим получить в результате. Так мы сможем понять, какие именно требуются свойства цементного раствора и, какой способ его закачки необходим.
Свойства цементного раствора (реологические свойства, время сохранения прокачиваемости, время набора прочности) сильно зависят от температуры раствора. Поэтому важно определить температурный режим в скважине в статических условиях и при закачивании раствора в скважину.
Реакцию скважины (проявление или начало приемистости) можно установить по литологическим данным, определяющим типы пород и возможные пластовые флюиды, по профилям давления разрыва пласта, а также геометрии ствола и обсадной колонны.
3. Почему разброс между циркуляционной температурой и статической забойной температурой является таким важным фактором при оптимизации расходов на цементирование и управлении скважиной?
«Везерфорд»: При проектировании цементирования и разработке рецептуры цемента необходимо разделять динамический (закачка цементного раствора) и статический (набор прочности цементного камня) этапы.
Динамическая температура используется при создании рецептуры цементного раствора с оптимальными характеристиками, такими как время загустевания, реология и фильтрация, которые важно контролировать при закачке цементного раствора.
Статическая температура важна на этапе набора прочности цементного камня и далее. Необходимо подобрать такую рецептуру цемента, который не будет терять прочностные характеристики длительное время и на всех этапах жизни скважины. Статическая температура зачастую используется при проектировании цемента для скважин с длинным горизонтальным участком и высокой температурой на забое, поскольку происходит увеличение циркуляционной температуры за счет нагрева растворов во время прохождения по горизонтальному участку с одним показателем градиента температуры.
Температура представляет собой один из ключевых параметров скважины, который нужно обязательно учитывать при проектировании цементирования. От нее зависит время затвердевания цементного раствора и прочность цементного камня. Цементирование при несоответствующем температурном режиме может осложниться из-за рисков, связанных с потерей скважины или контроля за ней. Цемент может загустеть до завершения его закачки в скважину, и в этом случае он может остаться в обсадной колонне. Кроме того, если загустевание цемента происходит слишком долго, это может спровоцировать риски проникновения пластового газа или флюида в структуру цемента, и в результате приведет к возникновению перетоков в затрубном пространстве.
«Шлюмберже»: Для изменения времени, в течении которого цементный раствор затвердевает и развивает прочность, используются химические добавки. Время загустевания должно быть достаточно длинным для надлежащего размещения цементного раствора в затрубном пространстве, но в тоже время как можно более коротким для наискорейшего набора прочности цементного камня. Затвердевший цементный раствор должен предотвращать миграцию пластовых флюидов, обеспечивать поддержку обсадных труб и позволять возобновить бурение последующих ниже секций.
Расчет времени загустевания основывается на циркуляционной забойной температуре, которая ниже статической из-за постоянной циркуляции жидкостей в скважине и других взаимообменных процессов между пластом и жидкостями. Температура чрезвычайно важна при планировании цементной работы; в том случае если температура занижена, цементный раствор может затвердеть в обсадной колонне во время закачки, что приведет к большим расходам на разбуривание цементного камня и на исправление неудачного цементирования. С другой стороны, если температура завышена, то понадобится гораздо большее время для затвердевания цементного раствора; пластовые флюиды, включая газ, могут мигрировать через раствор, создавая опасность потерять контроль над скважиной, не говоря о времени простоя перед продолжением последующих операций.
Halliburton: Циркуляционная температура — это температура, которой цементный раствор будет подвергаться во время его закачки в скважину. Определяются время сохранения прокачиваемости и реологические свойства цементного раствора. Однако циркуляционная температура зависит от программы закачки и теплообменных процессов в скважине.
По завершении цементирования температура в скважине вернется на статический уровень в течение одних-двух суток. По этой температуре определяют, насколько быстро цемент достигнет своей прочности и, следовательно, как долго буровая установка будет находиться в ожидании, прежде чем продолжить бурение.
С точки зрения снижения расходов, свойства цементного раствора необходимо оптимизировать таким образом, чтобы получить достаточное время прокачиваемости, уменьшив при этом расходы на химреагенты и в то же время сводя к минимуму требуемое время ожидания затвердения цемента и предельно уменьшая время ожидания буровой установки. Эти два аспекта взаимосвязаны.
При оптимизации важно помнить, что расходы, понесенные в результате плохого цементирования, в несколько раз больше стоимости самих цементационных работ, учитывая возможные простой буровой установки, поглощения, задержку или отсутствие добычи.
4. Какова основная стратегия испытания сцепления цемента и каковы недостатки применяемых методов?
«Везерфорд»: К определению качества сцепления цемента стоит подходить комплексно. В первую очередь необходимо обеспечить эффективное замещение бурового раствора во время цементирования. Для этого подбираются оптимальные реологические параметры буферных и цементных растворов, а также выбирается скорость закачки растворов и продавки для создания турбулентного потока в затрубном пространстве. Кроме того, нужно обеспечить качественное центрирование колонны, которое также влияет на качество замещения бурового раствора и, следовательно, на качество сцепления цемента. Важно подобрать специальные цементные рецептуры, которые обладают расширяющими и эластичными свойствами, для лучшего заполнения затрубного пространства и предотвращения разрушения цемента на других этапах эксплуатации скважины, включая освоение. Все эти методы учитываются при расчетах в специализированной программе CemPRO+, которая способна провести симуляцию цементирования и определить качество замещения бурового раствора. Недостаток же перечисленных методов состоит в том, что невозможно учесть и спроектировать реальные условия в скважине во время цементирования (размеры и форма каверн, режим потока в затрубном пространстве), а также реальные нагрузки на цементный камень во время испытаний давлением затрубного пространства на этапе освоения.
«Шлюмберже»: Оценка качества цемента в затрубном пространстве может быть проведена разными способами, выбор которых зависит от желаемой степени точности. Подтверждение герметичности затрубного пространства проводится путем опрессовки снижением уровня. Изрядную информацию о предполагаемом качестве цементного раствора можно получить при обратном воспроизведении моделирования с помощью программного обеспечения, но самым информативным способом является проведение акустического каротажа.
Существуют случаи отсоединения цементного камня от обсадной колонны в следствии разных причин и это мешает провести адекватную оценку качества сцепления. В некоторых случаях рекомендуется провести повторный каротаж зоны интереса, нагнетая давление в обсадную колонну и тем самым пытаясь закрыть возможные микрозазоры существующие между обсадной колонной и цементным камнем.
Halliburton: Самое простое испытание цемента после набора прочности — провести испытание под давлением, чтобы определить образует ли цементный камень надежную изоляцию заколонного пространства. Это можно сделать либо путем увеличения давления в скважине (испытание избыточным давлением или на разрыв), либо уменьшить давление, путем уменьшения гидростатического давления, используя раствор с меньшей плотностью (испытание на приток). Во время этих испытаний под давлением будут смоделированы ожидаемые нагрузки, но получить полную картину механизма возможного разрушения мы не сможем.
Другой способ — диагностировать кровлю цементного моста в скважине. Самый простой способ — это механическое определение «головы» цементного камня с помощью бурильной колонны или кабеля, однако, здесь требуется доступ к кровле цементного моста. Как альтернативный вариант, можно выполнить анализ динамики давления, зарегистрированной во время закачивания, и определить гидростатическое давление, создаваемое цементным стаканом. Помимо этого, повышение температуры в результате гидратации цемента в скважине можно измерить каротажной диаграммой, указывающей на места, где есть цемент, и где он отсутствует.
Для анализа сцепления цемента в скважине используется акустический каротаж сцепления цемента. Существуют акустические и ультразвуковые тросовые инструменты, которые помогают получить информацию о состоянии затрубного пространства в скважине при анализе поведения акустических волн, проходящих через колонну и в заколонном пространстве. Затухание волн и измеренная проводимость материала за колонной позволяют определить разграничение между твердыми и жидкими фазами вещества. В последних разработках также используются электромагнитные волны с последующим статистическим анализом волн для уточнения результатов. Однако все методы каротажа не дают количественных характеристик, а также зависят от окружающих факторов, таких как толщина стенки трубы.
5. Каким образом вы решаете проблему с неровными или искривленными стволами скважинам, и как определяете необходимый объем затрубного пространства?
«Везерфорд»: Проблему обеспечения необходимых параметров скважины следует решать совместно со службами, отвечающими за буровые растворы и буровые сервисы. Важно качественно подготовить ствол скважины путем дополнительных проходок долотом и циркуляции заранее оптимально подобранным буровым раствором во время спуска колонны и до цементирования. Наши подразделения по цементированию скважин и оснастке обсадных колонн, в свою очередь, обеспечивают качественное центрирование колонны в стволе путем индивидуального подбора центраторов и определения мест их установки в зависимости от данных инклинометра и кавернометрии.
Все требования, предъявляемые к центраторам, сведены в стандарт Американского нефтяного института API 10D, согласно которому коэффициент центрации должен составлять 67%. Показатели Weatherford достигают 80–90% в зависимости от сложности конструкции скважины.
«Шлюмберже»: Один из наиважнейших аспектов в планировании цементной работы является достижение надлежащего вытеснения бурового раствора для того чтобы цементный раствор равномерно заполнил затрубное пространство, поэтому важен подбор типа и количества центраторов и их установка на обсадные трубы и/или зоны интереса, где гидравлическая изоляция наиболее необходима.
Когда подобран оптимальный вариант центрации обсадной колонны, дело остается за соблюдением стратегии замещения бурового раствора, которая основывается на реологических параметрах и плотностях в комбинации со скоростью продавки, сохраняя иерархию реологий между вытесняющими и вытесняемым растворами.
Halliburton: Степень центрирования, то есть, насколько труба отклонилась от стенки открытого ствола, является критическим моментом, поскольку эксцентриситет приводит к тому, что поток жидкости проходит по более широкой стороне затрубного пространства, при этом, канал загущенного бурового раствора остается на месте на узкой стороне затрубного пространства. Это приводит к тому, что не весь ствол заполняется цементом, и могут остаться каналы, по которым после цементирования будет проходить или уходить раствор.
Обычно трубу удерживают по центру открытого ствола с помощью центраторов, которые устанавливают на тело трубы и фиксируют стопорными кольцами. Существуют различные модели и разработки, но все они попадают в две категории. У жестких центраторов наружный диаметр фиксированный и не зависит от прилагаемых нагрузок. Однако, этот наружный диаметр должен быть меньше диаметра долота, иначе центратор будет препятствовать спуску обсадной колонны до забоя. Это ограничивает максимально достигаемую степень центрирования, особенно, если фактический размер ствола больше номинального из-за кавернозности и других проблем, связанных с устойчивостью ствола. У пружинных центраторов внешний диаметр может превышать номинальный диаметр открытого ствола. Пружинный центратор можно спускать через сужения ствола, сжимая упругие пружины. Однако прогиб пружин также зависит от нагрузки, передаваемой обсадной колонной, и увеличивается в искривленных скважинах, где вес трубы полностью или частично передается на центратор.
Современные системы моделирования цементирования, например, Halliburton iCem®, могут рассчитать степень центрации и эффективность закачки цемента с учетом свойств, используемых при цементировании жидкостей, рабочих характеристик и схемы размещения центраторов, а также фактической геометрии ствола, измеренной LWD- или иным тросовым кавернометром. С помощью этих инструментов можно оценить степень влияния ствола скважины, а так же правильно подобрать тип центратора и интервал между ними, чтобы обеспечить изоляцию критичных зон цементом.
6. Какие системы и технологии вы используете, чтобы помочь оператору добиться качественного цементирования на весь срок службы скважины?
«Везерфорд»: Подбор технологии или рецептуры тампонажных растворов индивидуален и зависит от региона, скважинных условий и нагрузок на колонну и цементный камень при эксплуатации
скважины. Weatherford предлагает различные технологические решения, которые удовлетворяют требованиям разных компаний-операторов.
Сейчас особенно востребованы:
• Газоблокирующие системы CemTiteTM для скважин с газоносными пластами, которые предотвращают миграцию газа в структуру цемента при переходе его из жидкого в твердое состояние. Такие характеристики достигаются за счет химических веществ, которые обеспечивают качественный контроль потерь флюида и создают плотную пленку на поверхности раствора.
• Облегченные цементные растворы CemLiteTM для скважин с низкими показателями градиента гидроразрыва пласта и возможными поглощениями.
• Эластичные и расширяющие цементные системы, такие как CemPlyTM и CemPandTM, которые актуальны для горизонтальных скважин с многостадийным ГРП во время освоения.
• Самозаживляющиеся системы CemHeelTM, которые эффективно работают в скважинах с аномально высоком пластовым давлением (АВПД) и высокими рисками появления межколонных перетоков (такие системы используются в верхней части затрубного пространства, и в их составе работают специальные добавки, которые расширяются при прохождении флюида через микротрещины в структуре цемента и тем самым перекрывают их, предотвращая межколонные перетоки).
Немаловажным аспектом выступает и эффективное замещение бурового раствора в затрубном пространстве. Мы предлагаем комплексный подход к реализации задачи качественного цементирования, включающий в себя подбор рецептур буферных и цементных растворов, подбор качественной оснастки, в том числе центраторов, а также обеспечиваем возможность вращения и расхаживания обсадной колонны до и во время цементирования. Кроме того, специалисты нашей компании выполняют расчет и проектирование цементирования при вращении и расхаживании, используя специальные программные продукты, такие как CemPRO+, для определения оптимальных режимов закачки цементных растворов с целью более эффективного замещения бурового раствора и надежности сцепления цемента с обсадной колонной и стволом скважины в затрубном пространстве.
Weatherford — единственная сервисная компания, которая применяет интегрированный подход, предлагая услуги по закачке цемента, оборудование для оснастки и цементирования, а также инструменты для вращения и расхаживания обсадных колонн для обеспечения надежности и качества цементирования.
«Шлюмберже»: Нефтедобывающая промышленность переместилась из легкодоступной в область представляющую сложность в плане глубины, давления, толщины слоя воды и свойств пород. Самое передовое решение в цементировании скважин – само заживляющаяся система, которая восстанавливает целостность цементного камня при контакте с углеводородами, в том случае если она по каким-то причинам была утеряна. Так же существует эластичная цементная система, способная выдержать экстремальные условия на протяжении всей жизни скважины включая перфорации, работы по стимуляции пласта, изменения в температуре и давлении во время эксплуатации и даже некоторые природные явления.
Halliburton: Как уже говорилось, закачка цементного раствора в скважину — это всего лишь первый шаг. Чтобы цемент продолжал выполнять свою функцию в течение всего жизненного цикла скважины, механические свойства цементного камня подбирают таким образом, чтобы он выдерживал нагрузки.
Существуют программы расчета нагрузок, например, Halliburton WellLife™, которая может переводить запланированные рабочие операции в напряжения, испытываемые цементным кольцом, на различных этапах: испытания под давлением при вводе в эксплуатацию, заканчивание скважины с облегченными растворами, работа по интенсификации притока и т.д.. При этом, для достижения требуемой изоляции можно подобрать такие свойства цемента, как модуль Юнга, коэффициент Пуассона, сопротивление на сжатие, сопротивление разрыву, расширение/усадка. Зная требуемые свойства, цементные системы можно подбирать, испытывать и аттестовывать в интерактивном режиме, чтобы обеспечить надежный заколонный барьер в запланированных условиях скважины.
Требуемые ресурсы для определения механических свойств цемента доступны в Технологических центрах компании Halliburton, которые предлагают устройства определения нагрузки на сжатие и иные специализированные испытательные стенды.
Химически активные тампонажные смеси, такие как Halliburton LifeCem™, могут дать дополнительные гарантии там, где в условиях скважины, выходящих за запланированные границы, цемент обычно дает трещины. Эти смеси, взаимодействуя с углеводородами, герметизируют трещины и останавливают поток углеводородов, сохраняя целостность цементного кольца.
7. Какие конкретно решения вы предлагаете для высокотемпературных скважин, скважин высокого давления, а также скважин с агрессивной средой?
«Везерфорд»: Основной задачей при проектировании рецептуры цемента для высокотемпературных скважин и скважин с высоким давлением является решение проблемы потери прочности цементного камня при высоких температурах и пониженная фильтрация цементных растворов для предотвращения проникновения пластовых газов и флюидов в структуру цемента. Это достигается путем применения микро-кремнезёма и кварцевой муки с различными размерами частиц и определенной концентрации, а также пластификаторов и понизителей водоотдачи (фильтрации). Мы предлагаем и особые рецептуры утяжеленных цементных растворов CemRockTM плотностью 2,3 г/см3, применяемых для скважин с АВПД.
«Шлюмберже»: Наша линейка продуктов включает в себя системы, специально разработанные для выдерживания высоких температур в геотермальных скважинах нагнетания; мы также предлагаем системы способные сохранять цельность цементного камня при воздействии агрессивных пластовых флюидов таких как С02 и H2S. Эти системы основываются на спроектированных смесях из специальных добавок, которые тщательно скомбинированы и обладают свойствами, превосходящими обычный цементный раствор.
Halliburton: Портланд-цемент склонен терять прочность в случае изменений в фазах при температуре выше 110 оС и подвержен воздействию СО2 в жидком виде, а при процессах улавливания и хранения CO2, а так же нагнетании воды, обычно имеет место первичная коррозия. Другая проблема — сульфатная коррозия, но классификация цементов для нефтяных месторождений учитывает это при определении различных технических требований к сопротивлению воздействия сульфатов для основных классов цемента. Сульфатостойкий цемент поможет предотвратить подобные проблемы.
Потерю термической прочности можно контролировать, если добавить в цементную смесь компоненты кремния, которые не допустят фазы дестабилизации при температуре вплоть до 300 оС.
Но увеличив долю кремния, можно ухудшить свойства цемента, поэтому приходится рассматривать варианты без использования портланд-цемента.
Компания Halliburton предлагает два главных продукта для высоких температур без необходимости в портланд-цементе. Это цемент Thermalock™, не содержащий портланд-цемент, и раствор Thermatek, температурно-активируемый уплотнитель, разработанный, в первую очередь, для изоляции водоносных горизонтов и установки цементных мостов.
У цемента Тhermalock™ есть дополнительное преимущество — он не подвержен воздействию СО2 и подходит для агрессивных сред.
8. Учитывая, что в России бурят все больше наклонно-направленных скважин, расскажите, какие трудности возникают при выполнении работ, и каким образом вы их преодолеваете?
«Везерфорд»: Как уже говорилось ранее, необходим комплексный подход к цементированию наклонно-направленных и горизонтальных скважин. Зачастую заказчик требует качественное цементирование от тампонажных подрядчиков, но при этом применяет некачественное центрирование и наоборот. Для решения проблем и выполнения качественного цементирования Weatherford всегда рекомендует подрядчикам по бурению и буровым растворам правильно готовить ствол скважины. Вращение до и во время цементирования также цементного камня в затрубном пространстве при невозможности обеспечения высоких показателей центрирования. Кроме того, нами проводится подбор рецептур цементных растворов с пониженной реологией, а также оптимальных по характеристикам буферных растворов, чтобы обеспечить цементирование в узких зонах затрубного пространства и интервалах наибольшего искривления без существенного повышения давления при закачке за счет трения цементного раствора.
«Шлюмберже»: Процессы замещения бурового раствора и очищения скважины представляют одну из самых сложных задач в наклонных скважинах. Очень важно заострить внимание на необходимости надлежащего планирования, а также на положительном влиянии совместной с оператором работы для достижения задачи по гидравлической изоляции.
Выбор бурового раствора, надлежащая центровка обсадной колонны и возможность ее вращения, подготовка бурового раствора перед цементной работой, очищение ствола скважины, правильно подобранные тампонажные жидкости, способность контролировать иерархию реологий, скорость потока в затрубном пространстве, правильное моделирование температуры — все это должно быть под пристальным контролем.
Halliburton: Что касается цементирования, большие отклонения чреваты проблемами двух типов. Во-первых, установленным у горизонтального разреза центраторам приходится принимать на себя весь вес трубы, иначе труба будет прижата к стенке ствола. В результате центрирование будет недостаточным, чтобы заполнить все затрубное пространство цементом. Потребуются жесткие центраторы или высокопрочные пружинные центраторы, чтобы получить степень центрирования, требуемую для успешной закачки цементного раствора. Другим эффективным средством является вращение трубы, разрушающее гелиевую структуру бурового раствора на узкой стороне затрубного пространства и распределяющее цемент по всей окружности. Здесь возникают побочные проблемы – как спустить обсадную колонну до забоя скважины при отсутствии увеличения собственного веса в горизонтальных интервалах, и повышенное трение о стенку ствола трубы или центратора. Композитные центраторы Protech™ с низким коэффициентом трения, отливаемые непосредственно на тело трубы, могут помочь удержать ее подальше от стенки и уменьшить трение. Смоделировав вращающий момент и сопротивление на трение в программе iCem™ и DecisionSpace™ компании Halliburton, можно предсказать, достигнет ли обсадная колонна планируемой глубины или же она преждевременно застрянет.
Во-вторых, при цементировании принцип иерархии плотности (более тяжелые растворы вытесняют вверх более легкие флюиды) не работает, если направление бурения не вертикальное, а горизонтальное. Реологические свойства раствора следует исследовать особенно тщательно, чтобы гарантировать эффективное вытеснение, когда более тяжелые флюиды вытесняют менее плотные по потоку независимо от направления действия силы тяжести.
9. Российские месторождения располагаются на обширной территории, в удаленных регионах с неблагоприятным климатом, что напрямую влияет на выполнение работ по цементированию. Каким образом вы контролируете и обеспечиваете качество раствора и работу оборудования в регионах с неблагоприятным климатом?
«Везерфорд»: В удаленных регионах с аномально низкими температурами используем химические добавки только в сухом виде для приготовления цементных и буферных растворов. Что касается техники, то в нашей компании разработаны специальные перед- и послеоперационные процедуры подготовки оборудования. Необходимо заблаговременно готовить все системы к каждому выезду и работе. Немаловажно использовать и проводить контроль жидкости для затворения цементных и буферных растворов. Температура такой жидкости должна соответствовать температуре, при которой были спроектированы конкретные цементные и буферные растворы для сохранения их характеристик согласно лабораторным испытаниям. Также существуют рекомендации по проведению испытаний давлением нагнетальных линий цементировочного комплекса перед цементированием солевыми растворами для предотвращения замерзания.
Weatherford предоставляет мобильные лаборатории, которые предназначены для проведения лабораторных испытаний на отдаленных месторождениях. Также мы используем комплексы обогрева для персонала, работающего на буровых в регионах с экстремально низкими температурами.
«Шлюмберже»: Наша организация развернула целый ряд действующих баз по всей территории и в каждом регионе присутствует квалифицированный персонал. Мы очень гордимся высокими стандартами в обучении нашего технического сообщества; все наши инженера задействованы в фиксированной программе развития, включающие технические школы в России и за границей.
Весь рабочий процесс также стандартизирован от момента планирования до полного завершения работы. Качество процесса тщательно отслеживается, чтобы убедиться в степени эффективности добавок, цемента, оборудования, а также компетентности сотрудников. Мы разработали сеть технических структур, которые начинаются на месторождении и в лаборатории, а затем разрастаются до регионального уровня и уровня страны пока не достигнут поддержки мирового сообщества, задействованного в предоставлении поддержки и обмене знаниями во всем мире.
Halliburton: Для цементных операций суровые условия представляют дополнительные трудности. Обычное цементирующее оборудование может не выдержать низких температур, растворы на основе воды могут замерзнуть и повредить оборудование. Выделяемое при гидратации цемента тепло может нарушать устойчивость в зонах вечной мерзлоты у поверхности, а из-за удаленности площадок поставка дополнительных материалов, запчастей и оборудования зависит от времени года.
Компания Halliburton предлагает различное оборудование для неблагоприятных условий, например, цементировочный агрегат повышенной прочности, рассчитанный на температуру от -35 до 45 оС и оборудованный автономными смесительными емкостями и усиленным 8х8 шасси.
Для контроля качества цементного раствора на удаленных площадках компания Halliburton обычно направляет автономный обслуживающий парк, включающий полевую лабораторию для проведения испытаний растворов, используемых на данном месторождении.
Для вечномерзлых грунтов компания Halliburton может предложить различные решения, которые ограничат высвобождение тепла и обеспечат наполнение в рыхлых и верхних участках ствола скважины.
Тимур Оксюковский
Тимур Оксюковский работает менеджером по продажам в департаменте Цементирование скважин компании Weatherford с 2016 года. До этого работал в крупной специализированной сервисной компании на проектах Игл Форд, Хайнесвилл, Файеттевилл, Марцеллус в Северной Америке координатором проектов и инженером в департаменте цементирования на протяжении пяти лет. Выпускник РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина, окончил факультет инженерной механики в 2010 году.
Педро Флорес
Технический инженер «Шлюмберже» в России и Центральной Азии.
Проведя 20 лет в цементировании скважин, Педро накопил опыт работая на нескольких шельфовых проектах в Мексиканском заливе, Персидском заливе, Средиземном море, Черном море, Каспийском море, Охотском море и нескольких наземных проектах в Южной Америке, Мексике и Среднем Востоке.
Среди прочего, на протяжении своей карьеры он был назначен на разнообразные технические позиции включая технического директора по цементированию глубоководных шельфовых проектов в Мексиканском заливе и технического инструктора по цементированию в центре обучения специалистов по цементированию в Северной Америке.
Желимир Екич
Желимир Екич, являясь Главным технологом в регионе Евразия, работает в Halliburton в России с 2015 года. Он имеет более 18 лет опыта работы в цементировании. В 1998 г. он закончил Белградский университет (Сербия) по специальности «Горднодобыча и геология». По окончании он поступил на работу в НИС-Нафтагаз в Сербии, занимал различные должности, вплоть до руководителя отдела по цементированию и кислотной обработке. В 2008 г. он начал работать в департаменте по цементированию скважин в Halliburton в России, работал на стратегически проектах, в том числе на скважине Университетская-1 в Карском море для СП ЭксонМобил и Роснефть.
