Cimentarea Sondelor

Introducere

Cimentarea sondelor de petrol dar şi a celor de gaze se execută în următoarele scopuri: îmbunătăţirea consolidării prin tubare; împiedicarea circulaţiei nedorite a fluidelor prin spatele coloanei; transmiterea sarcinilor axiale ale coloanei masivului de roci, în urma aderenţei coloană-ciment-strat etc.

Altfel spus, o bună cimentare înseamnă o bună rezistenţă mecanică a pietrei de ciment şi o bună etanşare de aceasta, a spaţiului inelar. Dar aceste obiective nu au întotdeauna aceeaşi importanţă. De cele mai multe ori este necesară o bună etanşare a spaţiului inelar; alteori se cere o rezistenţă ridicată a pietrei formate, determinante fiind condiţiile geologice, rolul coloanei tubate, scopul sondei etc.

În general, natura şi proprietăţile fluidelor de foraj folosite influenţează într-un mod hotărîtor reuşita unei sonde şi costul ei. Printr-o alegere adecvată, în concordanţă cu rocile, fluidele, presiunea întâlnie, se scurtează durata forajului, sunt prevenite numeroase dificultăţi şi accidente acre pot compromite sonda(prinderi de garnitură sau coloană, erupţii libere etc.) se micşorează numărul de coloane tubate, se preîntâmpină scăderea permeabilităţii şi a productivităţii stratelor productive. De remarcat că 70-80% din energia consumată l ao sondă de foraj este cheltuită pentru pomparea fluidului de foraj. Am amintit aici şi de fluidele de foraj deoarece, chiar dacă rolul lor în foraj nu este acelaşi, totuşi ele au unele puncte de convergenţă cu pastele de ciment: ambele sunt pompate în sondă, au o structură complexă, uneori asemănătoare, reclamă unele cunoştinţe de chimie şi de reologie, de comportare la temperaturi şi presiuni ridicate, necesită unii aditivi li materiale comune.

În acelaşi timp, pastele de ciment sunt folosite de regulă pentru fixarea coloanelor de burlane de pereţii sondei şi etanşarea spaţiului dintre burlane şi roci, dar şi în alte situaţii, tot pentru etanşare. Sunt necesare paste pompabile, dar stabile, cu densităţi variind în limite largi în funcţie de presiunea fluidelor din pori sau fisuri, care să nu prizeze înainte de încheierea operaţiei de cimentare şi să formeze pietre impermeabile şi rezistente. Aceste deziderate impun anumite condiţii cimenturilor de sondă, aditivilor şi pastelor preparate cu ele. Altminteri, întreaga operaţie poate fi o nereuşită.

Aşadar reuşita unei cimentări este deplină dacă inelul de ciment din spaţiul inelar este etanş, rezistent şi aderent la roci şi la burlane. Factorii de care depinde reuşita unei cimentări sunt:naturali, tehnici şi tehnologici.

Dintre factorii naturali cităm: natura fluidelor cantonate în formaţiunile traversate; mineralizaţia apelor subterane; condiţiile de temperatură şi presiune. Referitor la efectul exotermiei cimentului, trebuie specificat că, în perioada prizării are loc un proces de dilatare-contracţie a coloanei, în cursul căruia deformaţiile pot influenţa decisiv calitatea cimentării.

Factorii tehnici se referă atât la geometria spaţiului inelar(mărimea jocului radial coloană-sondă, excentricitatea coloanei, prezenţa găurilor de cheie, înclinarea sondei) cât şi la echiparea coloanei de burlane(utilizarea centrorilor, scarificatorilor, etc.)

Factorii tehnologici se referă la natura şi proprietăţile fluidului de foraj dezlocuit şi ale pastei de ciment, natura fluidului de separare, regimul de curgere în spaţiul inelar, metoda şi tehnologia de cimentare etc. Ca idee generală, se admite că o bună dezlocuire a noroiului de către pasta de ciment în spaţiul inelar, se obţine cu ajutorul regimului de curgere turbulent, iar evaluarea eficienţei cimentării se face în principal prin carotaj termic, carotaj acustic, carotaj radiactiv şi probe de etanşeitate.

1. Descrierea geologică a structurii

1.1. Cadrul geologic natural

Depresiunea Transilvaniei s-a individualizat şi a evoluat ca atare după paroxismul laramic (începutul Paleogenului). După mişcările stirice, apele mării badeniene s-au întins peste zonele marginale mai afundate, transformându-le în arii de acumulare.

Formaţiunile geologice ale Depresiunii Transilvaniei sunt reprezentate prin: fundamentul cristalino-mezozoic (alcătuit dintr-un fundament cristalin şi un înveliş sedimentar prelaramic) şi formaţiunile proprii depresiuni, Paleogen(reprezentat prin Eocen şi Oligocen) şi Neogen (Miocen şi Pliocen).

Structura Nadeş-Prod-Seleuş este situată în unitatea tectonică majoră Bazinul Transilvaniei şi face parte din grupul central al structurilor gazeifere. Se învecinează cu structurile: Deleni-Haranglab, Filitelnic, Laslău, Şoimuş şi Eliseni.

1.2. Stratigrafia zăcămintelor

Cercetarea prin lucrări de foraj începută în 1929 a permis punerea în evidenţă a succesiunii sedimentare mio-pliocene, având numeroase colectoare saturate cu gaze în zona boltirii Nadeş.

Prin prospecţiunile seismice executate în perioada 1960-1969, completate cu lucrări de foraj s-a pus în evidenţă la nivelul Buglovianului şi Badenianului din zona Prod-Seleuş existenţa unei boltiri anticlinale de adâncime, având de asemenea numeroase zăcăminte de gaze libere.

Succesiunea stratigrafică şi litologică, prezenta în zona Nadeş-Prod-Seleuş este următoarea:

Pliocenul – cu grosimi de 500-600m, acoperă în totalitate regiunea, fiind dispus discordant peste Sarmaţian, caracterizat prin prezenţa formaţiunilor nisipoase, cu intercalaţii subordonate de marne şi argile.

Sarmaţianul – având grosimi de 1400-1600m, este constituit dintr-o alternanţă de nisipuri argiloase, marne nisipoase şi rare intercalaţii de gresii. În Sarmaţian sunt prezente numeroase colectoare saturate cu gaze care au fost grupate în 15 complexe gazeifere (II’-XV).

Buglovianul – are o grosime de cca. 400m şi este alcătuit din nisipuri, marne nisipoase şi gresii. Colectoarele saturate cu gaze au fost departajate în 4 complexe gazeifere (XV-XVI; XVI; XVII şi XVIII).

Badenianul – investigarea întregii cuverturi sedimentare până la formaţiunea cu sare(3494m în sonda 100 Nadeş), a permis deschiderea Badenianului pe o grosime de cca. 1100m. Este alcătuit din marne compacte, marne grezoase, cu frecvente intercalaţii de gresii şi nisipuri argiloase, bine presate. La nivelul colectoarelor grezoase şi nisipoase saturate cu gaze s-au departajat 3 complexe gazeifere (XIX; XX; XXI).