К МЕТОДИКЕ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА ЦЕМЕНТНОГО КАМНЯ В ПАРОНАГНЕТАТЕЛЬНЫХ СКВАЖИНАХ

А. Антонов, А. Н. Закхеев, С. В. Логвиненко.
Донецкий национальный технический университет


Источник: Нефтегазовая геология, геофизика и бурение.Выпуск 10 Москва 1985.



      При цементировании скважин тампонажный раствор и формируемый из него цемент¬ный камень довольно быстро прогреваются до температуры окружающих пород, нарастающей от устья к забою (200—250 °С), причем гидростатическое давление на таких глубинах всегда выше давления парообразования, а тепловой режим работы цементного камня в процессе последующей эксплуатации скважин, как правило, не претерпевает резких изменений. При цементировании паронагнетательных скважин цементный камень в течение време¬ни, необходимого для подготовки к закачке теплоносителя, твердеет при геостатической температуре, которая при небольшой глубине залегания пластов, содержащих высоковязкие нефти, не превышает на забое 20—40°С. При закачке пара с температурой 250—375°С цементный камень в зоне перфорации подвергается непосредственному воздействию теплоносителя и при отсутствии средств снижения теплопередачи от нагнетательных труб к обсадным может прогреваться по всей длине эксплуатационной колонны до высоких температур. При остановках процесса нагнетания происходит охлаждение крепи до геостатической температуры. Таким образом, работа цементного камня в паронагнетательных скважинах характеризуется очень сложными условиями, чем, вероятно, вызвано то разнообразие методических подходов к оценке термостойкости тампонажных материалов, которые существуют в отечественной и зарубежной практике. Все это приводит к тому, что результаты исследований оказываются практически несопоставимыми и по ним трудно дать однозначное заключение о пригодности тех или иных тампонажных материалов для цементирования паронагнетательных скважин, объем строительства которых в нашей стране возрастает с каждым годом. В связи с этим назрела необходимость в выборе единой для отрасли методики испытания, в наибольшей степени отражающей условия формирования ности нарушения структуры твердею] ментного камня при нагнетании в пара. В настоящее время многие несла связывают возникновение деструктш цессов с температурным расширением, ста и газа в цементном камне. Однако относительно того, какие им« ния вызывают формирование дефектна тур, единого мнения нет. В условиях пробуренных для нагнетания пара, ло с затвердевшим цементным камнем ставляющим собой капиллярнопорнс обладающее значительной структура ностью. Когда приступают к заканачинает повышаться температура, г: заполненных паровоздушной смеем стает как парциальное давление и давление воздуха. При наличии воды в порах давление в них во увеличивается, так как вода имеет I но больший коэффициент объемного ния, чем твердый материал. Давлеы кающее при нагреве воды в замкн еме, при повышении температуры 175 °С увеличивается до 192 МПа. i малвное растягивающее напряжен больше. Следует отметить также, что п пара в скважине начинает дово;. подниматься температура и в цемег не создается температурный градие^ провождается перемещением воды под действием термодиффузии. С самого начала нагрева под действием болыших локальных градиентов температуры вода перемещается по направлению теплового потока из более «горячей» зоны к «холодной». Кроме того в цементном камне в результате концентрации системы «цемент—вода» и образования более мелких контракционных пор происходит: перемещение влаги. При этом в поверхностных слоях цементного камня создаются значительныеные градиенты влагосодержания, что приводит к появлению напряженного состояния и, как следствие, к образованию трещин и снижению прочности камня.