«Onshore and offshore oil and gas well construction»

EXPERIMENTAL STUDY OF THE ANNULUS TIGHTNESS VIOLATION WHEN DRILLING OUT CEMENT STONE AND CASING STRINGS EQUIPPING

UDC: 622.24(031)
DOI: 10.33285/0130-3872-2021-3(339)-10-14

Authors:

¹ Saint Petersburg Mining University, St. Petersburg, Russian Federation

Keywords: cement mortar, vibration, casing string, impact strength of the cement stone

Annotation:

During the entire operational life-time of a well, the reliability of the support plays an important role in ensuring the normal production of hydrocarbons. Violation of the cement stone integrity can manifest itself both during the operation of a well and at the stages of its construction. At the moment, there are several ways of wells rotary drilling, depending on their purpose, geological conditions and technical and technological means used in the process of drilling. For example, rotary drilling accounts for over than 50 % of the total well construction. As you know, it is carried out by a drill string rotation, the load transfer to the bit with the subsequent destruction of the rock. It should be noted that in most cases, the tightness of the support is violated as a result of the impact of critical transverse shock pulses of a drill string (DS) arising in case of its misaligned rotation against the inner cavity of the casing pipes. As a result of a drill string’s torsional vibrations occurrence and the dynamics of the rock-cutting tool operation, local shock loads arise, causing a breach of the casing strings’ threaded connections tightness and the integrity of the cement stone. The destruction of the support is one of the reasons for the occurrence of inter-strata cross-flows and the formation of inter-annular pressures, resulting in a reduction of the well operational life-time. The paper discusses the problem of impact of lateral beats of the BHA on the cement stone state. A stand is presented that allows determining the critical range of vibration accelerations due to the dynamic contact of the drilling tool with the casing string, leading to a violation of the well support tightness.

Bibliography:

1. Агзамов Ф.А., Белоусов А.О., Комлев Я.К. Определение динамической прочности цементного камня в условиях близких к всестороннему сжатию // Нефтяная провинция. - 2020. - № 1 (21). - С. 83-96. - DOI: 10.25689/NP.2020.1.83-96
2. Агзамов Ф.А., Белоусов А.О. Результаты расчета нагрузок, возникающих при динамическом и ударном воздействии в обсадной колонне, как обоснование требований к прочности цементного камня // Нефть. Газ. Новации. - 2017. - № 10. - С. 60-64.
3. Снижение вибрационной нагрузки на породоразрущающий инструмент и элементы КНБК путем применения демпфирующего переводника / Т.В. Бадретдинов, Г.Г. Ишбаев, А.Г. Балута [и др.] // Бурение и нефть. - 2017. - № 6. - С. 44-48.
4. Бадретдинов Т.В., Ямалиев В.У. Анализ колебаний бурильной колонны и применения демпфирующих устройств // Электрон. науч. журн. "Нефтегазовое дело". - 2016. - № 6. - С. 5-22.
5. Заляев М.Ф. Исследование вибрации при бурении скважин на Термокарстовом газоконденсатном месторождении // Нефтегазовое дело. - 2015. - Т. 13, № 4. - С. 36-40.
6. Игошева А.А. Обзор динамики и структуры фонда нефтяных скважин в России // Инновационная наука. - 2018. - № 11. - С. 71-74.
7. Формирование структуры цементного камня и его разрушение в зависимости от условий бурения и эксплуатации скважин / Е.Г. Казаков, Н.С. Карнеева, Ю.В. Пахаруков, Г.П. Зозуля // Бурение и нефть. - 2008. - № 1. - С. 36-37.
8. Рост горизонтального бурения - технологический прорыв / ЦДУ ТЭК. - URL: https://www.cdu.ru/tek_russia/issue/2019/12/694/ (дата обращения 17.02.2020).
9. Самсыкин А.В. Разработка композиционных тампонажных составов повышенной сопротивляемости динамическим воздействиям для сохранения герметичности крепи скважин: дис. … канд. техн. наук: 25.00.15. - Уфа, 2010. - 247 с.
10. Тихонов М.А. Совершенствование фиброармированных тампонажных материалов: автореф. дис. … канд. техн. наук: 25.00.15. - Уфа, 2013. - 24 с.
11. 2020 oil, gas drilling to hit at least 20-year low. - URL: https://www.ogj.com/drilling-production/drilling-operations/article/14179504/2020-oil-gas-drilling-to-hit-at-least-20year-low (дата обращения 14.07.2020).
12. Цянь Г. Разработка лабораторных и полевых буровых инструментов для измерения рабочих условий долота и бурильной колонны: магист. дис. - Сент-Джонс, Канада, 2015. - С. 51-52.