Качественное цементирование и герметичность цементной крепи могут быть достигнуты в случае полноценного замещения бурового раствора тампонажным. При строительстве наклонно направленных и горизонтальных скважин наличие зон защемления бурового раствора между обсадной колонной и стенкой скважины снижает вероятность получения качественной крепи. Наиболее действенным мероприятием, направленным на разрушение зон защемления бурового раствора, является перемещения (вращение, расхаживание) обсадной колонны в процессе выхода цементного раствора в заколонное пространство. Выполнение расхаживания сопряжено с геологическими и технологическими ограничениями. Вращение же не оказывает гидродинамического воздействия на пласт, при этом создает дополнительную турбулизацию потока тампонажного раствора и открывает застойные зоны бурового раствора потоку буферной жидкости и тампонажного раствора. Многочисленными стендовыми и модельными исследованиями подтверждено, что вращение колонны позволяет существенно повысить степень замещения бурового раствора тампонажным. Однако на практике вращательные операции при цементировании проводятся редко. В первую очередь это связано с отсутствием специального устьевого оборудования и ограничением нагрузки на резьбовые соединения обсадных труб.
В статье рассмотрено развитие вращательного цементирования обсадных колонн в ПАО «Татнефть». Первые вращательные операции были проведены в горизонтальных скважинах месторождения сверхвязкой нефти при креплении 245-мм эксплуатационных колонн с премиум резьбами с мобильных буровых наклонных мачт. Применение вращающей цементировочной головки позволило проводить вращение без остановок для продавки разделительной пробки и значительно улучшить качество крепи эксплуатационных колонн. Для крепления хвостовиков в горизонтальных скважинах на девонские отложения разработан и испытан уникальный комплекс оборудования, включающий цементировочный вертлюг и разъединительное устройство. Для масштабного применения вращательных операций изготовлена универсальная вращающаяся цементировочная головка для крепления эксплуатационных колонн диаметром 102-168 мм на буровых установках, оборудованных верхним силовым приводом или ротором. Опыт вращательных операций показал, что основным фактором, не позволяющим вращать обсадную колонну на всем протяжении процесса цементирования, является ограничение по крутящему моменту на резьбовые соединения типа ОТТМ. Как правило, критический момент достигается в процессе закачки тампонажных цементов при выходе за обсадную колонну, при этом возникают сопротивления вращению из-за планетарного режима вращения обсадной колонны. Выявлен также другой ограничивающий фактор – эффект скручивания и стягивания колонны, при этом увеличивается осевая нагрузка на крюке и вращение останавливается. Несмотря на это, исследования методами акустической и гамма-гамма цементометрии подтверждают положительный эффект в достижении гомогенной цементной крепи за обсадной колонной.
Список литературы
1. Effect of casing rotation on displacement efficiency of cement slurry in highly deviated wells / Yuhuan Bu [et al.] // Journal of Natural Gas Science and Engineering. – 2018. – V. 52 (April). – P. 317–324. –
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1875510018300544.
2. Investigating the Benefits of Rotating Liner Cementing and Impact Factors / Quek Khang Song [et al.] // SPE-180578-MS. – 2016.
3. Рябоконь С.А., Мильштейн В.М., Лазаренко А.В. Устройство для вращения обсадной колонны в процессе ее цементирования // Нефтяное хозяйство. – 2006. – № 5. – С. 72–73.
4. Разработка устройства для вращения эксплуатационной колонны при ее цементировании / Ф.Ф. Ахмадишин, А.В. Киршин, А.Р. Исхаков [и др.] // Тр. ин-та / ТатНИПИнефть. – 2016. – Вып. 84. – С. 120–122.
5. Крепление обсадных хвостовиков с вращением в горизонтальных стволах / Ф.Ф. Ахмадишин, А.В. Киршин, И.М. Зарипов, А.Р. Исхаков // Материалы Международной научно-практической конференции, посвященной основателю горизонтального бурения – А.М. Григоряну, Казань, 6–7 сент. 2017 г. – Казань : Слово, 2017. – С. 117–120.
6. Универсальная цементировочная головка / Р.И. Шафигуллин, Ф.Ф. Ахмадишин, И.М. Зарипов [и др.] // Тр. ин-та / ТатНИПИнефть. – 2018. – Вып. 86. – С. 233–237.
7. Разработка оборудования с беспроводными регистраторами момента вращения и осевой нагрузки для цементирования обсадной колонны с одновременным ее вращением / И.М. Зарипов, А.Р. Исхаков, А.М. Зарипов [и др.] // Тр. ин-та / ТатНИПИнефть. – 2018. – Вып. 86. – С. 215–219.
