В процессе цементирования одним из негативных факторов влияющих на качество крепления скважин, является наличие фильтрационной корки не только на стенках скважины, но и на поверхности труб в межтрубном пространстве.

В процессе ОЗЦ происходит обезвоживания оставшейся фильтрационной корки, в результате чего контактное давление между цементным кольцом и стенкой скважины значительно снижается.

Для изучения влияния расширения на герметичность зоны контакта с ограничивающей поверхностью при различной степени глинизации стенки трубы, на экспериментальной установке были проведены опыты по газопрорыву через зацементированный расширяющимся тампонажным цементом участок трубы.

 Схема установки приведена на рисунке. 1

 Рис. 1. Описание экспериментальной установки:

1 – Баллон со сжатым азотом; 2 – редуктор; 3,4,7,9 – манометры;

5 – верхняя, нижняя заглушки; 6 – участок трубы; 8 – соединительная муфта.

В опытах по газопрорыву через зацементированный участок колонны состав расширяющейся тампонажной смеси был следующим: ПЦТ-90%, ДР-50 -10%; жидкость затворения: раствор NaCl – 14 % (плотность 1,08 г/см³), ВПК – 3 % к массе смеси В/Ц=0,525

В первом опыте трубы перед заполнением тампонажным материалом с внутренней стороны были тщательно зачищены. При подаче давления газа 0,6 МПа, газопрорыва через зацементированный участок ни на одном из манометров, находящихся в области зацементированных участков давление в течении 4 часов не наблюдалось. В качестве испытательного газа применялся азот, находящийся в баллоне под давлением более 9 МПа. Как показал данный эксперимент при «чистом» контакте цементного камня с поверхность труб, цементный камень высотой 0,8 м оказался устойчив к газопрорыву при перепаде давления 0,6 МПа в течение 4-х часов.

В скважине одним из основных факторов влияющих на герметичность крепи скважины является наличие глинистой корки, которая при контакте с цементным раствором усыхает и тем самым способствует возникновению неплотного контакта цементного кольца со стенкой скважины. Некачественный отмыв глинистой корки со стенок скважины и ограничивающих поверхностей может привести к перетокам и газопрорыву, и негативно сказывается на долговечности скважины в целом.

Применение расширяющихся цементов позволяет компенсировать усадку глинистой корки. Для исследования влияние толщины глинистой корки на герметичность скважины при применении тампонажных цементов с расширяющими свойствами была проведена серия опытов в которых на внутреннюю поверхность трубы наносилась глинистая корки путем заполнения трубы глинистым раствором с последующим замещением промывочной жидкости и тампонажным раствором.

Различная степень глинизации стенок скважины имитировалась путем варьирования количества замещении промывочной жидкостью. Данные результатов экспериментов приведены в рисунке 2:

Рис. 2. Влияние глинистой корки на герметичность межтрубного пространства

 Как видно из приведенных данных наличие глинистой корки и ее толщина оказывает существенное влияние на герметичность скважины. Без отмыва глинистой корки даже применение расширяющейся добавки в количестве 10% не позволяет обеспечить герметичность. Качество отмыва оказывает существенное влияние на герметичность зацементированного участка.

 Проведенные исследования показывают, что герметичность крепи скважины при применении тампонажного цемента с расширяющейся добавкой существенно выше, чем при цементировании обыкновенным тампонажным цементом. Герметичность тампонажного раствора без добавки даже при отсутствии глинистой корки оказалась ниже чем у состава с ДР-50 даже при наличии глинистой корки.

 Для предотвращения перетоков и газопрорыва в процессе ОЗЦ и после цементирования скважины между цементным кольцом и стенкой скважины должно сохраняться контактное давление. Одним из вариантов решения данного вопроса является применения расширяющегося тампонажного цемента.

Рис.3. Проницаемость цементного камня с расширяющей добавкой

Из полученных результатов исследований следует, что проницаемость цементного камня из тампонажного материала с расширяющимися свойствами снижается кратно, при твердении в условиях всестороннего сжатия, предотвращающих его свободное расширение, что больше соответствует условиям твердения цемента в скважине.

Применение расширяющихся добавок позволяет сформировать цементный камень с низкой проницаемостью, хорошим контактом цементного кольца с горной породой и колонной, что значительно снижает вероятность газопроявлений и перетоков и повышает долговечность крепи скважины.