Badania mikrostruktury stwardniałych zaczynów cementowych stosowanych do uszczelniania głębokich otworów wiertniczych

Abstract

Hardened cement slurry in a well can be affected by a number of factors, e.g. formation waters, high temperature and high pressure. The borehole conditions and also type of the used binder decide about the microstructure of the slurry. The results of analyses of microstructure of hardened slurries used for cementing production pipes in drilling wells are presented. Cement slurries were made on the basis of drilling cement WG and metallurgical cement CEM III/A 32.5. Samples were exposed to the well-like conditions (in static temperatures 95 degree od Celsius and 120 degree of Celsius and at a pressure of 20 MPa). The microstructure was analysed with SEM and X-ray microanalysis. The obtained results enable an evaluation of the sealing properties of specific binder types, and their correct selection in view of the conditions in deep wells.

Stwardniały zaczyn cementowy w otworze wiertniczym narażony jest na działanie szeregu czynników, m.in. wód złożowych, wysokiej temperatury oraz wysokiego ciśnienia. Warunki otworowe, a także rodzaj użytego spoiwa wiążącego w decydującym stopniu kształtują powstającą mikrostrukturę zaczynu. W artykule przedstawiono wyniki badań mikrostruktury stwardniałych zaczynów cementowych używanych do cementowania kolumn rur eksploatacyjnych w otworach wiertniczych. Zaczyny cementowe sporządzano na bazie cementu wiertniczego WG oraz cementu hutniczego CEM III/A 32,5. Próbki eksponowano w warunkach otworopodobnych (w temperaturach statycznych 95 stopni Celsjusza i 120 stopni Celsjusza oraz ciśnieniu 20 MPa). Badania mikrostruktury przeprowadzono metodą elektronowej mikroskopii skaningowej SEM z mikroanalizą rentgenowską. Uzyskane wyniki badań pozwalają na ocenę własności uszczelniających poszczególnych rodzajów spoiw wiążących oraz umożliwiają ich prawidłowy dobór do warunków panujących w głębokich otworach wiertniczych.