Снижение проницаемости при спуске и цементировании обсадной эксплуатационной колонны
Конструкция скважины определяется количеством, диаметром и глубиной спуска обсадных колонн, диаметрами ствола скважины для каждой из обсадных колонн, интервалами цементирования обсадных колонн. В большинстве скважин продуктивные толщи перекрываются обсадной колонной. Заколонное пространство обсадных колонн заполняется специальными цементными растворами, которые со временем затвердевают, чтобы обеспечить герметичное и прочное крепление. Стенки скважины становятся устойчивыми, перетоки флюидов из одних пластов или пропластков в другие предотвращаются, если качество цементирования высокое.
При спуске обсадных колонн в скважину за счет поршневого эффекта забойное давление возрастает и раствор, заполняющий скважину, будет более интенсивно фильтроваться в пласт. Степень увеличения забойного давления определяется скоростью спуска и компоновкой низа движущейся обсадной колонны (конструкция башмака, наличие или отсутствие обратного клапана).
Для приготовления цементных растворов применяются так называемые тампонажные материалы, из водных суспензий которых при затвердевании образуется практически непроницаемое твердое тело.
Прокачка цементных растворов по обсадным трубам и продавка по затрубному пространству сопряжены с очень большими затратами давления на трение. Это связано с большой плотностью необлегченных цементных растворов (от 1800 до 2000 кг/м3), получаемых из базовых тампонажных материалов, и их низкой подвижностью. Причем подвижность цементных растворов со временем быстро уменьшается. Возникающие очень большие давления при продавке цементных растворов могут приводить к раскрытию существующих трещин или разрыву продуктивных толщ по наиболее проницаемым слоям и уходу цементных растворов в пласт. В результате наиболее продуктивные интервалы пласта цементируются и совершенно исключаются из числа продуктивных, т.к. восстановить их проницаемость в дальнейшем не представляется возможным. Застывание или твердение цементного раствора сопровождается отфильтровыванием из него лишней воды, которая не участвует в гидратации. Количество этой воды может превышать 20 % от массы используемой твердой фазы (цементного порошка). Эта лишняя жидкость полностью уходит в проницаемые толщи, еще больше увеличивая водонасыщенность породы призабойной зоны. Растворенные в фильтрате цементных растворов вещества при определенных условиях могут выпадать в осадок или кристаллизоваться в поровом пространстве пласта.