Russians study annulus cement in Arctic wells: Fid-Bau Portal

Russians study annulus cement in Arctic wells

Klyusov, Anatoly A. / Klyusov, Igor A. / Frolov, Andrey A.

Russland führt viele Bohrungen im Permafrostböden durch. Die Permafrostzonen sind 380 bis 600 m mächtig, mit Temperaturen von bis zu - 6 Grad C. Die vereisten Gesteine bestehen aus sandigen und sandig-tonigen Ablagerungen, darunter liegen fast-gefrorene Gesteine mit niedrigen Temperaturen. Durch die Umgebung kann es beim Bohren zu Instabilitäten, Kollaps der Verschalung, starken Aushöhlungen, Verlust von Preisexplosion und Bildung von Trichtern kommen. Der Zement muss sowohl diese Probleme berücksichtigen als auch spezielle Anforderungen erfüllen. Wichtig sind ein geringes Wasser-Zement-Verhältnis, Wärmeisolierungsadditive und Quellen des Vermiculits, um Defekte im Zement zu verhindern. In einer Studie wurde in Russland der Einsatz von Zement in verschiedener Zusammensetzung untersucht. Damit die Bohrlochzementierung in guter Qualität ausgeführt wird, muss ein Auftauen des Bodens verhindert werden und eine feste Zementhülle gebildet werden. Es wird die Hydratation, die Aushärtung und der Einfluss des Temperaturgradienten auf die Zementbildung erläutert. Auf jeden Fall sollte der Einsatz von Wärme zur Verstärkung der Zementhärtung vermieden werden, damit der Boden nicht auftaut. Die verschiedenen Zementschlammzusammensetzung, die bei der Studie eingesetzt wurden, werden vorgestellt und die Tests beschrieben. Die Ergebnisse zeigen Folgendes: Um eine Zerstörung der Zementhülle zu verhindern, ist ein minimaler Temperaturgradient zwischen interner und externer Exothermzone nötig. Dies kann wie folgt erreicht werden: Zementhärtung unter absoluten Werten einer negativen Temperatur, die gleich oder größer ist als die Temperatur des Permafrostbodens. Die Mischung des Zements sollte mit Eiswasser ohne Erwärmung Verdrängungsflüssigkeiten erfolgen. Das Wasser-Zement-Verhältnis sollte reduziert und Wärmeisolierungsadditive eingesetzt werden. Damit soll eine Wärmeübertragung und -stau der Hydratationswärme in dem Schlamm verhindert werden.