TEHNOLOGIJA IZRADE BUŠOTINA I

INŽENJERSTVO NAFTE I GASA

RGF

2

CEMENTACIJCEMENTACIJAA ZAZAŠŠTITNIH CEVITITNIH CEVI

1010

3

Cementacija zaštitnih cevi

Cementacija zaštitnih cevi je postupak utiskivanja cementne kaše u prstenasti prostor između zaštitnih cevi i zida kanala bušotine.

Niz zaštitnih cevi (kolona) spušten u kanal bušotine može se cementirati po celoj dužini, ili samo u jednom delu, zavisno od uslova u bušotini i o nameni zaštitne kolone u bušotini.

Osnovna namena cementacije zaštitnih cevi je sledeća:

-Odvajanje pojedinih probušenih slojeva, i sprečavanje proticanja slojnih fluida prstenastim prostorom iza zaštitnih cevi. Pri tome je od izuzetnog značaja da cementni prsten odvoji proizvodne slojeve od zavodnjenih slojeva koji su iznad ili ispod njih;

-Sprečavanje korozivnog delovanja slojnih fluida na ugrađene zaštitne cevi;

-Učvršćenje kolone zaštitnih cevi u kanalu bušotine;

-U fazi izrade bušotine sprečavanje dodotka slojnih fluida u bušotinu, ili gubitak isplake u probušene slojeve.

4

Proces planiranja izbora cementacije zaštitnih cevi obuhvata sledeća razmatranja:

- Uslove u kanalu bušotine kao što su: temperatura, prečnik kanala bušotine, stabilnost zidova bušotine i drugo

- Tip i karakteristike, tj. osobine isplake

- Projektovanje cementne kaše (mešavine)

- Proračun cementacije

- Tehniku i tehnologiju potiskivanja cementne kaše

- Opremanje niza zaštitnih cevi

- Sredstva za obavljanje cementacije

Cementacija u naftim i gasnim bušotinama, se deli na:

1. Primarnu cementacija

2. Cementaciju pod pritiskom

3. Postavljanje cementnih mostova i čepova

5

1. Primarna cementacija

Pod primarnom cementacijom se podrazumeva cementacija ugrađenog niza zaštitnih cevi u bušotini po celoj dužini ugradnje, ili samo u jednom delu, zavisno od uslova u bušotini i nameni zaštitnih cevi.

Osnovna namena kod primarne cementacije je:

-Izolacija problematičnih zona (sa gubicima isplake, obrušavanjima ili bubrenjima stenske mase) iza zaštitnih cevi da bi se moglo nastaviti bušenje dubljih formacija (Sl.1),

-Izolacija zona sa normalnim pornim pritiskom neposredno pre ulaska u zonu sa povišenim pornim pritiskom (Sl.2),

-Izolacija, cementnim kamenom, zavodnjenih slojeva koji se nalaze iznad ili ispod proizvodnih (Sl.3.),

-Sprečavanje korodirajućeg delovanja slojnih fluida na ugrađene zaštitne cevi

-Učvršćivanje kolone zaštitnih cevi u kanalu bušotine

6

Sl. 1. Izolacija problematičnih zona u kanalu bušotine

Sl. 2. Izolacija zona sa normalnim pornim pritiskom

Sl. 3. Izolacija proizvodnih formacija od zavodnjavanja.

7

Za primarnu cementaciju neophodno je raspolagati sledećom opremom:

-cementacionim agregatom

-cementacionom glavom

-kolonom zaštitnih cevi ugrađenom u bušotinu i opremljenom sa: cementacionom petom i protivpovratnim ventilom (P.P.V), udarnom pločom sa P.P.V, centralizerima i grebačima

Primarna cementacija može biti:

a) Jednostepena cementacija

b) Dvostepena cementacija

c) Cementacija izgubljene kolone zaštitnih cevi («Liner»)

8

a) Jednostepena cementacija:

Jednostepena cementacija predstavlja podizanje cementne kaše na planiranu visinu u međuprostoru zaštitnih cevi i zida bušotine jednom operacijom, sledećim redosledom postupaka:

-Nakon ugradnje zaštitnih cevi u bušotinu, ispiranjem se očisti kanal bušotine, tj. iznese se glinena obloga koja je sa zidova bušotine skinuta grebačima i centralizerima, a u cilju ostvarivanja boljeg kontakta cement-zid bušotine,

-Na cementacionoj glavi se oslobađa prvi donji čep i utiskuje se cementna kaša koja potiskuje taj čep sve do udarne ploče na kojoj se čep zaustavlja. Tada dolazi do porasta pritiska koji probija membranu na čepu i cementna kaša prolazi kroz čep, udarnu ploču, petu kolone i ulazi u međuprostor,

-Na cementacionoj glavi se oslobađa drugi gornji čep, koji se sa isplakom ili vodom potiskuje do prvog čepa,

-Drugi čep čisti unutrašnjost zaštitnih cevi od zaostale cementne kaše i kad nasedne na prvi čep sprečava dalje utiskuvanje isplake unutar kolone. Porast pritiska na površini označava da je drugi čep naseo na prvi, što ujedno i predstavlja kraj cementacije.

9

Sl. 4. Šema izvođenja jednostepene cementacije

10

b) Dvostepena cementacija

Dvostepena cementacija primenjuje se u slučajevima kada se planirana visina podizanja cementne kaše (prisustvo formacija sa niskim gradijentom frakturiranja, zone u kojima su mogući gubici cementne kaše, visoke temperature ili povišeni porni pritisci u gasnom sloju) ne može obaviti jednom operacijom. Sastoji se u tome da se u neprekidnom procesu prvo cementira jedan interval prstenastog prostora, a onda se iznad tog intervala cementira drugi (gornji) interval.

Dvostepena cementacija izvodi se pomoću posebnog, tzv. ''DV''- uređaja (''Diferential Valve Multiple Stage Cementer'') koji se ugrađuje na određeno (proračunato) mesto u nizu zaštitnih cevi. On se sastoji od tela, koje na sebi ima otvore i sedišta sa cilindrima za otvaranje i zatvaranje tih otvora.

Kod cementacije se primenjuju čepovi specijalne konstrukcije i to za svaki stepen po dva čepa. Redosled postupaka kod dvostepene cementacije je sledeći:

11

-Iza donjeg čepa prvog stepena utiskuje se cementna kaša u cilju cementacije zaštitnih cevi od pete kolone do određene visine ispod ''DV''- uređaja,

-Nakon utiskivanja cementne kaše, na cementacionoj glavi oslobađa se drugi-mimohodni čep, koji potiskivan isplakom dostiže do udarne ploče čime je i završena cementacije prvog stepena,

-U kolonu zaštitnih cevi se tada spušta i potiskuje isplakom specijalni čep «otvarač». Taj čep služi kao otvarač i zaustavlja se na obruču donjeg cilindra ''DV''-uređaja,

-Pritiskom isplake donji cilindar se potisne na dole i oslobode otvori na ''DV''-uređaju, tako da se ostvari cirkulacija isplake kroz ''DV''-uređaj,

-Izvrši se kompletna cirkulacije isplakom, u cilju ispiranja cementa koji se eventualno digao iznad ''DV''-uređaja,

-Utisne se u kolonu cementna kaša drugog stepena, koja se potiskuje (kroz ''DV''-uređaj) pomoću čepa zatvarača,

-Kada čep zatvarač stigne na obruč gornjeg cilindra ''DV''-uređaja, on sa pritiskom isplake potisne prema dole gornji cilindar koji zatvara otvore, čime je cementacija drugog stepena završena.

12

Sl.5. Šema izvođenja dvostepene cementacije

Sl.6. Šematski prikaz ''DV''- uređaja

13

c) Cementacija izgubljene kolone zaštitnih cevi (''Liner''-a)

Izgubljena kolona zaštitnih cevi donjim delom dopire do dna bušotine ili nešto iznad, a gornjim se nalazi 90-150 m unutar prethodne kolone zaštitnih cevi.

Ukoliko se izgubljena kolona oslanja na dno bušotine, u zavisnosti od uslova u kanalu bušotine, vrh izgubljene kolone opremljen je spojnicama, prelazima i pakerima različitih konstrukcija. Ako se izgubljena kolona veša o donji deo prethodno ugrađene kolone upotrebljavaju se uređaji za vešanje kolone (''Liner hanger'') različitih konstrukcija, ali svi imaju prihvatne klinove sa čeljustima za vešanje izgubljene kolone. Spojnica za ugradnju izgubljene kolone se pomoću levog trapeznog navoja navrće na prelaz, ili uređaj za vešanje. Nakon cementacije izgubljene kolone spojnica se odvrće okretanjem bušaćih šipki u desno.

Redosled postupaka kod cementacije izgubljene kolone zaštitnih cevi je sledeći:

14

-Izgubljena kolona se spušta na bušaćim šipkama. Bušaće šipke i izgubljena kolona spajaju se preko spojnice sa levim trapeznim navojem,

-Cementacija se vrši preko dva čepa. Prvi je ugrađen na vrhu izgubljene kolone (šuplji čep) i sa kolonom se spušta u bušotinu, a drugi (puni čep) se nalazi u cementacionoj glavi,

-Nakon vešanja izgubljene kolone, aktiviranjem prihvatnih klinova, na vrh bušaćih šipki navrće se cementaciona glava, utiskuje se cementna kaša u bušaće šipke koja se zatim punim čepom i isplakom potiskuje,

-Cementna kaša prolazi kroz šuplji čep, i u trenutku kada puni čep nasedne na šuplji čep pritisak se povećava. Taj pritisak oslobađa šuplji čep i oba čepa, međusobno, spojena istiskuju cementnu kašu iz izgubljene kolone.

-U trenutku kada čepovi nasednu na udarnu ploču potiskivanje, tj. cementacija je završena,

-Nakon cementacije se aktivira paker na vrhu izgubljene kolone i vrši se odvajanje bušaćih šipki preko spojnice za ugradnju izgubljene kolone.

15

Sl.7. Šematski prikaz opremanja izgubljenekolone zaštitnih cevi (''Liner'')

Sl.8. Čepovi za cementacijuizgubljene kolone zaštitnih cevi

16

2. Proračun cementacije

Proračunom cementacije potrebno je ustanoviti:

Potrebnu količinu cementaPotrebnu zapreminu vodePotrebnu zapreminu fluida za potiskivanje cementne kašePritisak cementacije na površini

17

2.1. Zapremina cementne kaše koju treba utisnuti u bušotinu

Pod uslovom da nisu mereni ostvareni prečnici u kanalu bušotine, potrebna zapremina cementne kaše izračunava se prema jednačini:

gde su:Vck - zapremina cementne kaše koju treba utisnuti u bušotinu (m3)Dd - nominalni prečnik dleta (m)ODk – spoljašnji prečnik zaštitnih cevi koje se cementiraju (m)IDk - unutrašnji prečnik zaštitnih cevi koje se cementiraju (m)hk - dužina kolone koja se cementira (m)h0 - dužina od dna bušotine do pete koloneh1 - dužina zaštitnih cevi od pete kolone do udarne ploče (m)K - faktor korekcije, zavisi od proširenja kanala bušotine, praktično se računa sa proširenjima 5-20% (K = 1,05-1,20)

( )[ ] 12

0222 785,0785,0785,0 hIDhDhODDKV kdkkdck ⋅⋅+⋅⋅+⋅⋅−⋅=

18

2.2. Količina suvog cementa

Količina suvog cementa računa se prema jednačinama:

gde je:

gc - količina suvog cementa po 1 m3 vode u tonama (t/m3 vode)

Qc - ukupno potrebna količina suvog cementa (tona)

W/C - vodocementni faktor (za različite tipove bušotinskog cementa 0,4 - 0,65)

ρsc - gustina suvog cementa, tj. cementa u prahu (3,2 kg/dm3)

ρv - gustina vode (1,00-1,02 kg/dm3)

( )ckcc

vsc

vscc

VqQCW

q

⋅=

ρ+ρ⋅ρ⋅ρ

=/

19

2.3. Potrebna količina vode za izradu cementne mešavine

Potrebna količina vode dobija se na osnovu jednačine:

(m3)( )v

cv

QCWV

ρ⋅

=/

2.4. Potrebna gustina cementne kaše:

Potrebna gustina cementne kaše dobija se slededećom jednačinom:

gde su:

ρc - gustina cementne kaše (kg/dm3)

ρsc - gustina suvog cementa, tj. cementa u prahu (3,2 kg/dm3)

ρv - gustina vode (1,00-1,02 kg/dm3)

( )scv

vscc CW

CWρ⋅+ρρ⋅ρ⋅+

=ρ)/(

/1

20

2.5. Količina isplake za potiskivanje cementne kaše

Potrebna količina isplake za potiskivanje cementne kaše dobija se iz jednačine:

gde su:hk - dužina kolone koja se cementira (m)Vp - zapremina površinskih vodova (m3)

( ) pkkis VhhIDV +⋅−= 785,012

2.6. Maksimalni pritisak u toku cementacije

gde su:p1 - pritisak ostvaren usled razlike gustine stuba cementne kaše i isplake u zaštitnim cevima i prstenastom prostoru (bar) prema jednačini:

p2 - hidraulički gubici pritiska usled trenja u z. c. i prstenastom prostoru

21max ppp +=

( ) ( ) 0981,001 ⋅ρ−ρ⋅−= ischZp

21

3. Oprema niza zaštitnih cevi

Oprema niza zaštitnih cevi, koje se spuštaju u kanal bušotine, sastoji se iz sledećih elemenata:

-cementacione pete

-zaustavne (udarne) ploče ili kolčaka

-centralizera

-grebača ili strugača

-zaustavnog prstena

-“šešira” za cementaciju

Spoljna oprema zaštitnih cevi

22

3.1. Cementaciona peta

Cementaciona peta ili peta zaštitnih cevi, postavlja se na prvu cev pri ugradnji, tj. na najniže mesto u nizu zaštitnih cevi. Potrebno je da peta obavi sledeće funkcije:

-olakša ugradnju i spuštanje kolone zaštitnih cevi;

-omogući cementaciju zaštitnih cevi;

-bude pogodna, tj. relativno laka za bušenje.

Sl. 9. Cementacione pete A) Obična peta; B) Peta sa ventilom; B) Peta sa bočnim otvorima;D) Samodopunjavajuća peta

23

Obična petaObična peta, sastoji se od metalnog tela i betonske vodilice. Vodilica olakšava prolaz niza zaštitnih cevi kroz neravna mesta u kanalu bušotine, a otvor koji ima u sredini služi za prolaz isplake i cementne kaše. Peta sa ventilomOvaj tip pete u vodilici ima ugrađen protupovratni ventil (PPV). PPV omogućava izlaz isplake i cementne kaše iz niza zaštitnih cevi, a sprečava njihov povratak, što je veoma važno na kraju cementacije, zbog velikih hidrostatičkih pritisaka u prstenastom prostoru iza zaštinih cevi.Peta sa bočnim otvorimaPeta sa bočnim otvorima u betonskoj vodilici ima još i bočne otvore, koji omogućavaju bolje ispiranje bušotine na kojoj god dubini je to potrebno. Na taj način se mogućnost prihvata zaštitnih cevi svodi na minimum.Samodopunjavajuća peta (“Fill-up”)Samodopunjavajuća peta se uglavnom upotrebljava u dubokim bušotinama, sa zadatkom da:- automatski dopunjava i održava stalni nivo isplake u nizu zaštitnih cevi, prilikom njihove ugradnje- zaštiti slojeve od visokog pritiska pulsiranja isplake, tokom spuštanja zaštitnih cevi, koji može prouzrokovati frakturu stena

24

3.2. Zaustavna (udarna) ploča ili kolčak

Zaustavna ploča ili kolčak obično se ugrađuje između prve ili druge zaštitne cevi, a može i negde više u nizu zaštitnih cevi. Ima telo sa muškim i ženskim navojem, a unutrašnjost joj je ispunjena betonom. Osnovni zadatak, zaustavne ploče ili kolčaka, je da zaustavi donji i gornji čep u toku cementacije. Upotrebljavaju se sledeće zaustavne ploče :

Obična zaustavna ploča

Obična zaustavna ploča ima samo otvor u betonu za prolaz isplake i cementne kaše.

Kolčak sa ugrađenim protivpovratnim ventilom (PPV)

Kolčak sa ugrađenim PPV, sem što služi za zaustavljanje donjeg i gornjeg čepa, ima istu ulogu kao i PPV u peti kolone. PPV u kolčaku omogućuje “plivanje” zaštitnih cevi, a time prima i deo pritiska od PPV ugrađenog u peti kolone. Ako se tokom spuštanja kolone ošteti PPV u peti, onda PPV u kolčaku prima sav pritisak i u tom pogledu služi kao rezerva.

25

Samodopunjavajući kolčakNa dubokim bušotinama uobičajeno se u niz zaštitnih cevi ugrađuje samodopunjavajući kolčak zajedno sa samodopunjavajućom petom.

Sl.10. Zaustavne ploče:A) Obična zaustavna ploča; B) Kolčak sa PPV; C) Samodopunjavajući kolčak

A) B) C)

26

3.3. Centralizeri

Glavna svrha centralizera je da drži niz zaštitnih cevi odmaknut od zidova bušotine, tako da cementna kaša pojednako popuni prstenasti prostor. Pored toga namena centralizera je i da:

- spreči prihvat zaštitnih cevi uslovljen diferencijalnim pritiskom;

- smanji trenje niza zaštitnih cevi pri spuštanju;

- štiti grebače ili strugače.

27

3.4 Strugači ili grebači

Za opremanje niza zaštitnih cevi u upotrebi su dva osnovna tipa strugača: klizeći i rotirajući. Osnovni zadatak strugača je da:

-skidaju glineni oblog sa zidova bušotine i time čiste zidove kanala bušotine;

-čiste zidove niza zaštitnih cevi;

-omogućuju postepenu zamenu isplake cementnom kašom u toku cementacije, tj. sprečavaju prodore cementne kaše u obliku kanala u isplaku.

28

3.5. Zaustavni prstenovi

Zaustavni prstenovi zaustavljaju, tj. ograničavaju kretanje centralizera i strugača u određenim granicama. Oni omogućavaju uobičajeno kretanje gore-dole («šetnju») sa nizom zaštitnih cevi u toku među cirkulacije isplakom i pri istiskivanju cementne kaše u međuprostor bušotine. Osnovna «šetnja», tj. kretanje sa nizom zaštitnih cevi iznosi oko 1,5 m.

29

3.6 «Šešir» za cementaciju

«Šešir» za cementaciju najčešće se primenjuje kod dvostepene cementacije. Postavlja se ispod «DV»-uređaja da zadrži cementnu kašu iznad «DV»-uređaja i zaštiti propusne formacije, u donjem delu bušotine, od velikog pritiska. Napravljen je od fleksibilnih traka visoko kvalitetnog čelika, pričvršćenih na čelični prsten i čvrste gume pričvršćene na trake.

30

4. Sredstva za cementaciju

U sredstva za cementaciju spadaju:

-Cementacioni agregat

-Glava za cementaciju

-Čepovi za cementaciju

4.1. Cementacioni agregat

Cementacioni agregat predstavlja posebno vozilo za izradu i utiskivanje cementne kaše u bušotinu. Opremljen je sa dve pumpe visokog pritiska, rezervoarima i mlaznom mešalicom sa levkom. Jedna pumpa agregata crpi vodu iz rezervoara i potiskuje je u mlaznu mešalicu levkom u koji se istovremeno dodaje suvi cement i mešanjem stvara cementna kaša. Druga pumpa cementacionog agregata utiskuje cementnu kašu u bušotinu. Za vreme cementacije potrebno je stalno proveravati (meriti) gustinu cementne kaše,.

Mlazne mešalice omogućuju jednomerno i stalno mešanje suvog cementa sa vodom. Kada se to postigne dobija se cementna kaša predviđenih karakteristika.

31

4.2. Glava za cementaciju

Glava za cementaciju postavlja se na vrh kolone zaštitnih cevi kada su spuštene u bušotinu. Glava služi kao držač čepova za cementaciju i priključena je na potisne vodove pumpi cementacionog agregata.

U najširoj upotrebi je cementaciona glava sa dva ugrađena čepa. Pravilnim manipulisanjem ventilima i vijcima koji drže čepove u cementacionoj glavi, puštaju se čepovi u kolonu zaštitnih cevi i to prvi ispred, a drugi odmah iza cementne kaše. Bitno je naznačiti da tada u zaštitnim cevima vlada vakuum, zbog veće gustine cementne kaše, tako da cementaciona glava sprečava ulazak vazduha i stvaranje mehurića u cementu.

Sl.11. Šema cementacione glave sa dva čepa

32

4.3. Čepovi za cementaciju

Primarna cementacija se uglavnom izvodi pomoću dva čepa,donjeg i gornjeg, izrađenih od gume pojačane sa livenim aluminijumom (Sl.6.5.16). Osnovna namena im je da:

-odvajaju isplaku od cementne kaše

-čiste unutrašnje zidove zaštitnih cevi

-zajedno sa PPV, u zaustavnoj ploči i peti kolone, sprečavaju povratak cementne kaše natrag u zaštitne cevi

Donji čepDonji čep se spušta u bušotinu ispred cementne kaše. Nije punog profila i ima ugrađenu dijafragmu na vrhu koja je dizajnirana tako da puca kod povećanog pritiska. Kada čep stigne do udarne ploče (kolčaka) sa povećanjem pritiska od oko 15 bar dolazi do pucanja dijafragme i cementna kaša prolazi kroz čep.

33

Gornji čep

Gornji čep je punog profila i spušta se u zaštitne cevi iza cementne mešavine. Potiskuje se, uglavnom, isplakom i njegovim nasedanjem na udarnu ploču tj. prvi čep, cementacija je završena.

Sl.12. Čepovi za cementaciju

Gornji čep Donji čep

Dijafragma

34

5. Bušotinski cementi

Osnovni materijali za izradu bušotinskih cemenata je Portland cement. Cementna kaša izrađena na osnovu Portland cementa mora zadovoljiti sledeće uslove:

-vreme od početka mešanja cementa sa vodom do početka njegovog zgušnjavanja mora biti dovoljno da se cementna kaša sa sigurnošću utisne i potisne na određeno mesto u bušotini;

-vreme zgušnjavanja (povećanja viskoziteta) mora teći brzo;

-vreme stvrdnjavanja cementne kaše, tj. vreme u kojem cementna kaša prelazi u cementni kamen određene čvrtoće, mora biti kratko;

-cementni kamen mora biti otporan na naprezanja na sabijanje (pritisak) i istezanje (kidanje), kao i na delovanje agresivnih fluida;

-cementni kamen ne sme se drobiti ili pucati pod udarcima metaka tokom napucavanja zaštitnih cevi.

U naftnoj industriji prema API standardu, upotrebljavaju se zavisno od dubine bušotine sledeće klase cementa:

35

Vrste cementa

Klasa “A” Upotrebljava se u bušotinama do dubine od 1830 m, kada se ne zahtevaju posebni uslovi

Klasa “B” Upotrebljava se u bušotinama do 1830 m, kada se traži otpornost na sulfate

Klasa “C” Upotrebljava se u bušotinama do 1830 m, kada uslovi zahtevaju brzo stvrdnjavanje, visoku čvrstoću i veliku otpornost na sulfate

Klasa “D” Upotrebljava se u bušotinama dubine od 1830 m do 3050 m, u uslovima umereno visokih temperatura i pritiska, ili kada se zahteva visoka otpornost cementa na sulfate

36

Vrste cementa

Klasa “E” Primenjuje se u bušotinama od 3000 do 4270 m dubine, u uslovima visokih pritisaka i temperature i kada se zahteva visoka otpornost na sulfate

Klasa “F” Upotrebljava se u bušotinama od 3050 do 4900 m dubine, u kojima vladaju ekstremno visoke temperature i pritisci i gde se zahteva visoka otpornost na sulfate i fosfate

Klasa “G” i “H”

Predviđen kao osnovni cement za upotrebu u bušotinama do 2440 m dubine. Tom cementu se mogu dodati ubrzivači i usporivači zgušnjavanja i vezivanja zavisno od dubine i temperature bušotine. Dostupan kao srednje i visoko otporan na sulfate

Klasa “J” Predstavlja osnovni cement do dubine od 4800 m. Predviđen je za ekstra visoke temperature i pritiske, a vreme vezivanja se reguliše dodavanjem ubrzivača i usporivača

37

Pre nego što se cement, u specijalnim kontejnerima za suvi cement, doveze na bušotinu, neophodno je u laboratoriji izraditi planiranu cementnu kašu i sačekati vreme stvrdnjavanja. Laboratorijske analize cementne kaše i cementnog kamena obuhvataju:

-određivanje gustine cementne kaše

-određivanje plastičnog viskoziteta i granice tečenja

-ispitivanje gubitka tečnosti (filtracije)

-određivanje količine normalno potrebne vode

-određivanje sadržaja slobodne vode

-određivanje vremena zgušnjavanja cementne kaše

-ispitivanje cementnog kamena na naprezanja na sabijanje (pritisak) i istezanje (kidanje)

-probe propusnosti cementnog kamena

Sa povećanjem temperature oko 120oC u bušotini smanjuje se čvrstoća cementnog kamena do njegovog razaranja. Dodavanjem 30-40% ferosilicijuma (FeSi) u suvi cement sprečava se neželjeni uticaj temperature.

38

5.1 Dodaci cementu

Zavisno od uslova u bušotini, kao i od ciljeva koji se žele postići cementacijom postoje specijalni dodaci cementu, koji se mogu klasifikovati kao:-ubrzivači zgušnjavanja i vezivanja cementa-usporivači zgušnjavanja, vezivanja i dispergatori cementa-dodaci za smanjenje gustine cementne kaše-dodaci za povećanje gustine cementne kaše-dodaci pri gubicima cirkulacije

Ubrzivači zgušnjavanja i vezivanja cementa:

Ubrzivači zgušnjavanja i vezivanja cementa upotrebljavaju se kada je potrebno smanjiti vreme čekanja stvrdnjavanja cementa. Uobičajeni ubrzivačje kalcijum hlorid (CaCl2), koji se dodaje cementu u količini od ~ 2%. Upotrebljavaju se u sledećim situacijama:-kod cementacija površinskih kolona zaštitnih cevi, kada je potrebno što pre nastaviti bušenje-u svrhu saniranja gubitaka i sprečavanja dotoka slojnih fluida u kanal bušotine

39

Usporivači zgušnjavanja i vezivanja i dispergatori cementa:

Usporivači zgušnjavanja i vezivanja se upotrebljavaju u bušotinama sa visokom temperaturom, a dispergatori u svim slučajevima kada treba smanjiti viskoznost cementne kaše. Uobičajeni usporivači su: polimeri, gips i šećer, a glavni dispergatori su lignosulfonati.

Dodaci za smanjenje gustine cementne kaše:

Dodaci za smanjenje gustine cementne kaše dodaju se cementu u cilju omogučavanja cementiranja zona, tj. slojeva sa smanjenim pornim pritiskom. Na taj način se sprečava prodiranje cementne kaše u formaciju. U tu svrhu upotrebljavaju se sledeći dodaci:

-bentonit (1-25%);

-poculan;

-ekspandirani perlit (vulkanski materijali);

-ugljovodonici.

40

Dodaci za povećanje gustine cementne kaše:

Koriste se kao dodatak cementu za cementaciju u dubokim bušotinama sa visokim pornim pritiscima, gde je potrebno imati cementnu kašu veće gustine. Kao dodaci za povećanje gustine primenjuju se:

-barit;

-ferofosfati.

Dodaci pri gubicima cirkulacije:

Dodaju se cementu da bi se sa tako pripremljenom cementnom kašom sprečili gubici cirkulacije u kavernoznim slojevima sa niskim pornim pritiscima. To su:

-celofanske pahuljice;

-liskunove pahuljice;

-ekspandirani perlit;

-razni drobljeni plastični materijali.

41

6. Cementacija pod pritiskom

Cementacija pod pritiskom je uobičajena metoda kod sledećih situacija u bušotini:

-otklanjanje greške, tj. korekcija kod neuspelih primarnih cementacija

-zatvaranje oštećenja na koloni zaštitnih cevi (odvojene ili probušene kolone)

-zatvaranje zona sa gubicima isplake

-redukcija, tj. smanjenje odnosa fluida u proizvodnim bušotinama

-izolacija donjih produktivnih slojeva pre napucavanja zaštitnih cevi u cilju proizvodnje iz gornji produktivnih slojeva

-napuštanje iscrpljene produktivne formacije

U slučaju neuspele primarne cementacije, ista mora biti korigovana dodatnim cementom. Generalno, ovaj dodatni cement se utiskuje («squeeze») oko međuprostora zaštitne cevi-kanal bušotine, koristeći visoke pritiske pumpe. Oštećenja na koloni zaštitnih cevi mogu se, ali ne moraju sanirati cementacijom pod pritiskom, jer postoje druge metode i alatke za rešavanje tih problema, kao na primer tzv. «Casing Patch» i dr.

42

Cementacija pod pritiskom

Staricement

Novicement

Šupljina

Gubitak isplake može se rešavati cementacijom pod pritiskom, ali ako su gubici nastali usled frakture (loma) formacije, cementacija pod pritiskom neće dati rezutate.

Redukcija, tj. smanjenje odnosa ležišnih fluida (voda-nafta; voda-gas i gas-nafta) u proizvodnim bušotinama sa cementacijom pod pritiskom je praktična metoda koja se primenjuje na mnogim bušotinama.

Neophodno je istaći da se kod cementacije pod pritiskom mora obratiti pažnja na ostvareni pritisak u unutrašnjosti zaštitnih cevi. Primenjeni pritisak u koloni zaštitnih cevi ne sme preći 80% od dozvoljenog pritiska na pucanje, tj. unutrašnjeg pritiska zaštitnih cevi.

43

Postavljanje cementnih čepova

7. Postavljanje cementnih čepova i mostova

Cementni čepovi se postavljaju u bušotinu sa sledećom namenom:

-za eliminisanje dela bušotine koji predstavlja smetnju;

-kroz i iznad starih iscrpljenih slojeva u cilju njihovog napuštanja;

-zatvaranje zavodnjenih delova slojeva;

-u cilju likvidacije bušotina. Kod likvidacije bušotina obično se postavljaju tri čepa: prvi na dnu bušotine, drugi u peti najdublje kolone zaštitnih cevi i treći u samoj zaštitnoj koloni;

Cementni čep

44

Cementni mostovi postavljaju se u sledećim situacijama:-u kanalu koso-usmerenih bušotina neposredno pre mesta skretanja (KOP);-u vertikalnim bušotinama sa velikim, neželjenim, otklonom od vertikale u cilju ispravljanja kanala bušotine;-u slučaju zaglave i loma bušaćeg alata u cilju njegovog zaobilaženja.

Cementni čepovi i mostovi postavljaju se u bušotinu tehnikom istiskivanja i uravnoteženja cementne kaše iz bušaćeg alata. Da bi se to ostvarilo primenjuju se jednačine za uravnoteženje stuba cementne kaše i diferencijalnog pritisaka između stuba cementne kaše i isplake, koje glase:

gde su:h - visina uravnoteženog stuba cementne kaše (m)Vc - zapremina cementne kaše (l)a - unutrašnja zapremina bušaćeg alata, bušaćih šipki, tubinga (l/m)b - zapremina prstenastog prostora, bušaći alat-zid bušotine (l/m)∆pc - diferencijalni pritisak između stuba cemente kaše i stuba isplake (bar)ρc - gustina cementne kaše (kg/dm3)ρis - gustina isplake (kg/dm3)

( )iscc

c

hpba

Vh

ρρ −⋅=Δ+

=

0981,0

45

KRAJKRAJ