Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 [ 96 ] 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225

лением, большим давления столба раствора. В процессе твердения раствора и после него газ не проходил через столб смеси.

Газопроявления не могут объясняться седиментационными процессами, так как они в тампонажных растворах слабо проявляются вследствие возникновения структуры раствора, не способствуют образованию каналов и не являются причиной понижения противодавления на пласты, если используются цементы с высокой удельной поверхностью (типа новороссийского цемента). Однако цементы относительно более грубого помола приводят к возникновению каналов, часто значительных.

В цилиндрах на контакте цементного раствора со стенкой сосуда и в массе раствора могут образоваться вертикальные каналы.

Внешняя сторона явления заключается в том, что через некоторое время в сосуде, в который помещен цементный раствор, начинается восходящее движение воды цементного раствора, которая закачивается в относительно короткие сроки. Результатом такого движения является образование по всей высоте сосуда в основном вертикальных каналов, более проницаемых, чем окружающая масса цементного раствора, не участвовавшая в таком движении. Это седиментация твердой фазы раствора, которая происходит не отдельными зернами цемента, а их скоплениями - флокулами.

Время формирования канала в цементном растворе исчисляется от нескольких минут до нескольких десятков минут. Оно зависит от угла наклона сосуда, его диаметров, времени перемешивания (движения), количества раствора, его свойств. Данное явление присуще и другим вяжущим материалам (например, нефелинопесчаному), и оно тесно связано с вязкостью (текучестью) и водоотдачей (водоудерживающей способностью) цементного раствора.

После окончания затворения возникает ранняя структура цементного раствора, имеющая незначительную прочность, что является первым фактором, обусловливающим начало процесса образования каналов.

Итак, можно сделать следующие выводы.

1. Процесс образования каналов в цементном растворе, залитом в наклонные трубки, в некоторых случаях проявляется. Если удельная поверхность цемента менее 2500 см2/г, каналообразование резко возрастает (В/Ц = 0,5).

2. Более часто этот процесс проявляется при использовании цементно-песчаных смесей.

3. Не происходит образования каналов при углах наклона трубок 15 - 25°, если в цементный раствор добавляется некоторое количество бентонита (глины). Однако, как показывает практика, и в случае применения цементно-бентонитовых растворов происходят газопроявления.

4.2.5. ПРОНИЦАЕМОСТЬ

ЦЕМЕНТНОГО РАСТВОРА

Одной из многочисленных гипотез, объясняющих причину возникновения газопроявлений, считают большое водоцементное отношение.

При этом проницаемость жидкого раствора в период гидратации бесконечно большая. Через раствор может свободно фильтроваться газ.

Однако для прохождения газа через цементный раствор, точнее - для вытеснения уменьшающейся по объему свободной воды из него газом необходимо значительное избыточное давление, которое не может выражаться превышением давления, характерным для газовых пластов с "аномально высоким давлением". За редким исключением, оно превышает гидростатическое (водяное) всего на 15 - 20 %. Тем не менее высокая водоотдача способствует продвижению любого флюида, в первую очередь газа, через цементный раствор, который может перемещаться в близлежащие коллекторы, что подтверждено экспериментально.

Расчеты показывают, что при проницаемости твердеющего цементного раствора (камня) до 1000 мД для прохождения через него газа (разумеется, поры при этом должны быть свободны от воды) потребуется несколько суток. За это время цементный раствор превращается в камень, проницаемость которого при температуре 40 - 100 °С уменьшается до 5-10 мД. При качественно новом состоянии камня на перемещение газа потребуется значительно большее время. Следовательно, газопроявления и выбросы в процессе ОЗЦ нельзя объяснять большой "проницаемостью" твердеющего цементного раствора (камня) вследствие присутствия "избыточной" воды.

4.2.6. ИЗМЕНЕНИЕ ДАВЛЕНИЯ НА ПЛАСТ И ФЛЮИД ПЛАСТА ПРИ ТВЕРДЕНИИ

ЦЕМЕНТНОГО РАСТВОРА

Возникновение газопроявлений и фонтанов в процессе ОЗЦ часто объясняют снижением гидростатического давления на пласт при загустевании и твердении тампонажного раствора вследствие "зависания" цементного раствора.

При рассмотрении изменения давления у забоя скважины применительно к газопроявлениям следует учитывать, что цементный раствор практически не проникает в пористый пласт без гидроразрыва, фильтроваться может только вода раствора; цементный раствор проходит только в трещины и каналы. Поэтому следует различать два давления: давление на скелет (каркас) пласта и давление на флюид. Эти давления будут различными в зависимости от времени ОЗЦ.

Что следует понимать под давлением на пласт. При заполнении буровым раствором скважины давление в точке А определится высотой столба и плотностью бурового раствора

(рис. 4.11 ).

Когда скважина заполнена буровым или цементным раствором (коллоидным раствором или суспензией), активное давление передается на пласт (опору) и флюид пласта. Пласт как опора воспринимает давление всей своей поверхностью, и, естественно, чем выше взята рассматриваемая точка на его поверхности, тем ниже давление.

В случае замещения бурового раствора цементным давление в точке А изменяется (как правило, возрастает) вследствие того, что изменяется удельный вес жидкости, составляющий столб

p = p1 + p2 = (h1Y 1 + h2Y 2 ), МПа. (4.41)

Это давление на пласт и флюид пласта будет активным. Цементный скелет еще не схватившегося раствора фильтрует через себя воду, создавая указанное активное давление. Флюид не сможет найти "каналов" в столбе жидкости для выхода и продвижения вверх. Проникновение газа ограничится диффузией его в жидкость.

Давление на скелет пласта остается почти постоянным, так как цементный раствор затвердевает практически без изменения объема. С течением времени давление в точке А может повыситься за счет релаксации напряжений в массиве горных пород.