Spis treści

• Płuczki wiertniczeDsnY79O6qPłuczki wiertnicze

• Ciecze roboczeDM8tETQWBCiecze robocze

• Ciecze przemywająceDfkH6gkPiCiecze przemywające

• Ciecze buforoweDaagyI1viCiecze buforowe

• Zaczyny uszczelniające

• Ciecze przybitkiDexYPIDpSCiecze przybitki

• Ciecze szczelinująceDajhud2L0Ciecze szczelinujące

• Ciecze kwasująceDxCSARowoCiecze kwasujące

• Netografia i bibliografiaD13buP6IANetografia i bibliografia

Proces cementowania kolumn rur okładzinowych polega na wtłoczeniu zaczynu cementowego w przestrzeń pierścieniową, pomiędzy kolumnę rur stalowych, a skałę. Podstawowym celem zabiegu jest odizolowanie i zapewnienie kontroli przepływu płynu złożowego (wody, solanki, gazu ziemnego, ropy naftowej). Stąd płyn używany do tego procesu nazywany jest zaczynem uszczelniającym. W praktyce przemysłowej jako zaczyn uszczelniający stosuje się zaczyny sporządzone na osnowie spoiw hydraulicznych (wiążących w środowisku wodnym), w tym cementu. Nazwa zaczyn uszczelniający jest szerszym pojęciem niż zaczyn cementowy, gdyż obejmuje zaczyn sporządzane również w oparciu o inne spoiwa, niekoniecznie cementowe. Nie mniej w literaturze fachowej dotyczącej uszczelniania głębokich otworów wiertniczych, te dwa terminy traktowane są często jako synonimy.

Zabieg cementowania przestrzeni pierścieniowej otworu wiertniczego wykonuje się w celu:

• uszczelnienia i ochrony skał zbiornikowych,

• połączenia kolumny rur okładzinowych ze skałą,

• ochrony przed zanieczyszczeniami przestrzeni wodonośnej skały zbiornikowej,

• przeciwdziałaniem poza rurowym przepływom gazu ziemnego i innych płynów,

• ochrony przed korozją siarczanową i złożowymi wodami agresywnymi,

• wzmocnienia stabilności rur okładzinowych,

• uszczelnienia stref ucieczek płuczki.

Wykorzystywane w przemyśle wiertniczym zaczyny uszczelniające są najczęściej mieszaniną kilku składników (typowo $4-10$), z czego do głównych należą:

• spoiwo hydrauliczne – cement,

• rozpuszczalnik – woda słodka lub woda zmineralizowana (woda złożowa).

oraz do drugorzędnych:

• domieszki stanowiące do $5\%$ masy suchego cementu (upłynniacze, odpieniacze, regulatory czasu wiązania, dyspersanty, aktywatory, inne),

• dodatki stanowiące powyżej $5\%$ masy suchego cementu (materiały regulujące gęstość, wypełniacze, materiały wpływające na poprawę wytrzymałości i szczelności, inne).

Przez zmieszanie dwóch składników głównych zaczynu cementowego powstaje plastyczna, półpłynna lub płynna masa, nazywana świeżym zaczynem cementowym lub świeżym zaczynem uszczelniającym. W tym przypadku płynność sporządzonej mieszaniny zależy od proporcji zastosowanej wody względem cementu oraz od rodzaju użytego cementu.

Iloraz (stosunek) określający masę wody do masy cementu w mieszaninie nazywany jest ilorazem wodno‑cementowym lub stosunkiem wodno‑cementowym (w/c).

Sporządzona mieszanina od chwili połączenia składników ulega hydrolizie, czyli przechodzeniu składników w fazie stałej do roztworu zaczynu oraz hydratacji, czyli budowaniu nowych produktów w formie kryształów, które finalnie powodują powstanie stwardniałego zaczynu cementowego. Stwardniały zaczyn cementowy nazywany jest również kamieniem cementowym lub stwardniałym kamieniem cementowym.

Zgodnie z normą PN‑EN $197$-$1$, powszechnie używane cementy dzieli się na pięć podstawowych grup, są to:

• CEM I – cement portlandzki,

• CEM II – cement portlandzki wieloskładnikowy,

• CEM III – cement hutniczy,

• CEM IV – cement pucolanowy,

• CEM V – cement wieloskładnikowy.

Cementy wiertnicze, stosowane w pracach wiertniczych określa norma wydana przez Amerykański Instytut Naftowy (API 10B). Dzieli ona cementy wiertnicze na $8$ klas i $3$ odmiany.

• Klasa A. Cementy portlandzkie stosowane do uszczelniania otworów wiertniczych o głębokości do $1830\mathrm{m}$, przy jednoczesnym braku specjalnych wymagań. Produkowane jako typ I według klasyfikacji ASTM C 150,

• Klasa B. Cement stosowany w głębokościach do $1830\mathrm{m}$, według ASTM C 150 jest to cement portlandzki typu II. Produkowany w dwóch odmianach, średnio oraz wysoko odporny na korozję siarczanową (MSR oraz HSR),

• Klasa C. Cement do uszczelniania kolumn rur okładzinowych do głębokości $1830\mathrm{m}$ w warunkach średnich ciśnień oraz temperatur. Cement portlandzki typu III, produkowany w odmianie z zmniejszoną lub zwiększoną odpornością na korozję siarczanową (odmiana O, MSR oraz HSR),

• Klasa D. Cement stosowany na głębokościach w przedziale od $1830$ do $3050\mathrm{m}$, w warunkach wysokich ciśnień oraz temperatur,

• Klasa E. Cement stosowany do uszczelniania rur okładzinowych na głębokości od $1830\mathrm{m}$ do $4270\mathrm{m}$, przy wysokich ciśnieniu i temperaturze. Występuje w odmianie, o zwiększonej oraz zmniejszonej odporności na korozję siarczanową (odmiana O, MSR oraz HSR),

• Klasa F. Cement produkowany w odmianach, o zmniejszonej oraz podwyższonej odporności na korozję siarczanową (odmiana O, MSR oraz HSR). Stosowany na głębokościach $3050-4880\mathrm{m}$, w warunkach wysokich ciśnienia oraz temperatury,

• Klasa G. Często używany cement wiertniczy, stosowany na głębokości do $2440\mathrm{m}$. Produkowany w odmianach odporności na korozję siarczanową (odmiana O, MSR oraz HSR),

• Klasa H. Podstawowy cement, używany do głębokości $2440\mathrm{m}$ z dodatkami regulującymi czas wiązania. Stosowany w szerokim zakresie ciśnień oraz temperatur. Posiada średnią odporność na korozję siarczanową (odmiana MSR).

Oprócz składników głównych do zaczynów cementowych wprowadza się domieszki i dodatki. Wśród najczęściej stosowanych dodatków i domieszek do zaczynów uszczelniających można zaliczyć:

• przyśpieszacze czasu wiązania lub gęstnienia zaczynu, np.: gips, chlorek wapnia, szkło wodne, węglan sodowy, chlorek sodu, węglan potasowy, siarczan sodowy,

• opóźniacze początku wiązania oraz czasu wiązania, np.: chlorki (w dużych stężeniach), cukry, skrobie, materiały celulozowe, kwasy i sole kwasów zawierające grupy hydroksylowe np. kwas winowy, PSP 013,

• środki dyspergujące, np.: akryloalkilosulfoniany, polimery, sulfoniany, wodorotlenki polisacharydów, bentonit,

• regulatory filtracji, np.: kwasy sulfonowe oraz ich sole, kwasy hydroksykarboskylowe wraz z solami, związki karbaminowe, PSP 031,

• wypełniacze obniżające gęstość, np.: ił, bentonit, krzemian sodu, puzzolany, diatomit, gilsonity, mikrosfery, popioły wielkopiecowe,

• materiały obciążające, np. ilmenit, hematyt, baryt,

• materiały zwiększające szczelność kamienia cementowego, np.: lateksy (PSP 102 lub PSP 104) wraz z stabilizatorem (PSP 103), bentonit,

• blokatory, np.: gilsonit, węgiel granulowany, celofan, płatki, łupiny orzechów, gips, bentonit, rozpuszczalne sole sulfonowe, polimery celulozowe,

• cementy specjalne, np.: szybkowiążące, smołowcowe, gipsowe, glinowe, wapniowo‑glinowe,

• materiały odpieniające, np.: defpol, PSP 061, poliglikole, silikon,

• dodatki radioaktywne, np.: jodyna Indeks dolny 53₅₃IIndeks górny 131¹³¹, iryd Indeks dolny 77₇₇IrIndeks górny 192¹⁹²,

• środki upłynniające: np.: PSP 042, PSP 046,

• środki zwiększające wytrzymałość cementu, np.: materiały włókniste, włókna nylonu, mielona guma, lateksy,

• środki zwiększające przyczepność stwardniałego kamienia cementowego do stali i powodujące spęczenie kamienia cementowego, np.: gips, cement wapniowo‑glinowy, PSP Q1,

• superplastyfikatory znacznie zmniejszające ilość potrzebnej wody zarobowej, np.: polikarboksylanynaftalenowo‑formaldehydowe oraz melaminono‑formaldehydowe.

Sporządzanie zaczynów uszczelniających podczas przemysłowego procesu cementowania otworów jest poprzedzone opracowaniem receptury w warunkach laboratoryjnych. Aby jednoznacznie określić ilość wszystkich zastosowanych składników przyjmuje się skrótowe oznaczenia, które informują względem jakiej wartości określono ilość domieszki lub dodatku. Najczęściej w recepturach zaczynów można spotkać określenia:

• BWOC –ilość odczynnika określona względem masy suchego cementu,

• BWOW – ilość odczynnika określona względem masy cieczy zarobowej (wody),

• BWOM – ilość odczynnika określona względem masy suchych składników wiążących (np.: łącznie masy cementu i mielonego żużla wielkopiecowego),

• BVOW  – ilość odczynnika określona względem objętości cieczy zarobowej (wody).

W tabeli poniżej podano przykładowe receptury sporządzanych zaczynów cementowych stosowanych do cementowania kolumn rur okładzinowych w otworach wiertniczych.

Powrót do spisu treści1Powrót do spisu treści

Powiązane materiały multimedialne

• Obsługa maszyn i urządzeń stosowanych w procesie sporządzania i oczyszczania płuczki wiertniczejDPHLR5iQ5Obsługa maszyn i urządzeń stosowanych w procesie sporządzania i oczyszczania płuczki wiertniczej

• Wykonywanie pomiarów podstawowych parametrów fizycznych i reologicznych płuczki wiertniczejDmhO1hZNbWykonywanie pomiarów podstawowych parametrów fizycznych i reologicznych płuczki wiertniczej

• Pomiar poziomu płuczki w zbiornikach płuczkowychD5Txu8FlpPomiar poziomu płuczki w zbiornikach płuczkowych

• Sporządzanie i zastosowanie płynów wiertniczych i zaczynów uszczelniającychDVkFwvjwxSporządzanie i zastosowanie płynów wiertniczych i zaczynów uszczelniających