«Onshore and offshore oil and gas well construction»

SELF-HEALING GROUTING MATERIALS TO ENSURE THE DURABILITY OF WELLS SUPPORT

UDC: 622.245.422
DOI: 10.33285/0130-3872-2021-6(342)-40-46

Authors:

¹ Perm National Research Polytechnic University, Perm, Russian Federation

Keywords: plugging stone, well cementing, longevity of the support, tightness of the cement ring, self-healing grouting compound, well support loads, behind the casing flows, water cut reduction

Annotation:

The analysis of the factors that lead to a breach of the tightness of the well lining, presented in the paper, indicates the relevance of the development and study of a promising technology for ensuring the integrity of the cement ring through the use of self-healing cements (SC).Prospective technologies that have passed field tests and are being developed to ensure the durability of well support with self-healing plugging materials are reviewed. Based on the results of the analysis of the types of dynamic influences on the well support and their impact on the state of the support, the main requirements for the SC and modifying additives were formulated and substantiated. The tasks for the development of SC recipes are defined, taking into account the specifics of the conditions for conducting work at the fields of the Perm Territory. For subsequent laboratory tests, promising mechanisms of self-healing were determined, provided by introducing the following modifying additives into the grouting materials: particles of insoluble water-swelling polymers - super-absorbents; waterproofing additives, based on a mineral binder, causing recrystallization in the cement stone; elastomers.

Bibliography:

1. New Materials and Technologies for Life-Lasting Cement Sheath: A Review of Recent Advances / N. Jafariesfad, S. Sangesland, K. Gawel, M. Torsæter // SPE Drilling & Completion. - 2020. - Vol. 35, Issue 02. - P. 262-278. - DOI: 10.2118/199885-PA
2. Обеспечение эффективного разобщения пластов после окончания эксплуатации скважины / М. Беллабарба, Э. Бюльте-Лойе, Б. Фрелиш [и др.] // Нефтегазовое обозрение. - 2008. - Весна. - С. 22-37.
3. New Cement Systems for Durable Zonal Isolation / S. Le Roy-Delage, C. Baumgarte, M. Thiercelin, B. Vidick // IADC/SPE Drilling Conf., New Orleans, Louisiana, Feb. 23-25. - 2000. - DOI: 10.2118/59132-MS
4. Салихов Р.Г., Крапивина Т.Н., Крысин Н.И. Применение щелевой гидропескоструйной перфорации при вторичном вскрытии продуктивных пластов. - СПб.: Недра, 2005. - 179 с.
5. Efficiency improvement of abrasive jet perforation / S.E. Chernyshov, S.V. Galkin, N.I. Krisin [et al.] // SPE Annual Caspian Technical Conf. & Exhibition, Baku, Azerbaijan, Nov. 4-6. - 2015. - DOI: 10.2118/177375-MS
6. Изменение контакта цементного камня с металлом обсадных труб при различных механических воздействиях / Д.А. Крылов, Н.А. Марабаев, Е.Н. Таламанов [и др.] // Бурение. - 1981. - № 7. - С. 50-53.
7. Рябоконь С.А., Новохатский Д.Ф. Влияние опрессовки обсадных колонн на качество цементирования скважин // Нефт. хоз-во. - 2003. - № 9. - С. 41-43.
8. Обоснование требований к прочности цементного камня для крепления нефтяных и газовых скважин / Д.Л. Бакиров, А.О. Белоусов, В.А. Бурдыга, С.С. Святухова // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. - 2017. - № 11. - С. 43-46.
9. Моделирование динамических воздействий на крепь скважины с применением метода конечных элементов / Ф.А. Агзамов, А.В. Самсыкин, И.М. Губайдуллин [и др.] // Нефтегазовое дело. - 2011. - Т. 9, № 4. - С. 18-24.
10. Янтурин А.Ш., Рекин С.А. Устойчивость, упругая деформация, износ и эксплуатация бурильных и обсадных колонн. - СПб.: Недра, 2005. - 460 с.
11. Антониади Д.Г., Бекух И.И., Гарушев А.Р. Проектирование и строительство скважин для термических методов добычи нефти. - М.: Недра, 1996. - 112 с.
12. Повышение устойчивости крепи скважины динамическому воздействию / Д.Л. Бакиров, В.А. Бурдыга, М.М. Фаттахов [и др.] // Нефтепромысловое дело. - 2020. - № 1 (613). - С. 65-70. - DOI: 10.30713/0207-2351-2020-1(613)-65-70
13. Evaluation of Cement Systems for Oil and Gas Well Zonal Isolation in a Full-Scale Annular Geometry / L. Boukhelifa, N. Moroni, S.G. James [et al.] // IADC/SPE Drilling Conf., Dallas, Texas, March 2-4. - 2004. - DOI: 10.2523/87195-MS
14. Изучение механизма восстановления герметичности газовой скважины, имеющей МКД / М.М.Р. Гайдаров, А.М. Лихушин, В.Ф. Янкевич [и др.] // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. - 2010. - № 7. - С. 35-42.
15. Бакиров Д.Л., Бурдыга В.А., Ковалев В.Н. Предупреждение возникновения водоперетоков применением самовосстанавливающихся составов для крепления скважин // Нефт. хоз-во. - 2016. - № 8. - С. 36-39.
16. Innovative Hydraulic Isolation Material Preserves Well Integrity / J. Roth, C.J. Reeves, C.R. Johnson [et al.] // IADC/SPE Drilling Conf., Orlando, Florida, March 4-6. - 2008. - DOI: 10.2118/112715-MS
17. Self-Healing Cement System - A Step Forward in Reducing Long-Term Environmental Impact / S. Le Roy-Delage, A. Comet, A. Garnier [et al.] // IADC/SPE Drilling Conf. and Exhibition, New Orleans, Louisiana, Feb. 2-4. - 2010. - DOI: 10.2118/128226-MS
18. Development and Application of a Self-Sealing, Corrosion Tolerant, and Resilient Cementing System for Long-Term Zonal Isolation / A. Brandl, S.C. Charan, M.A.R. Mohd [et al.] // Int. Petroleum Technology Conf., Bangkok, Thailand, Nov. 14-16. - 2016. - DOI: 10.2523/IPTC-18749-MS
19. Self-Sealing Resilient Cementing System Enables Zonal Isolation in Challenging Injector Well: A Case History in the UAE / Y. Saeed, A. Bottiglieri, A. Brandl [et al.] // Offshore Mediterranean Conf. and Exhibition, Ravenna, Italy, March 29-31. - 2017. - Paper Number: OMC-2017-799
20. Пат. 2539054 Рос. Федерация, МПК C09K 8/467. Самовосстанавливающиеся цементы / С. Ле Руа-Делаж, Л. Мартэн-Аль-Катиб; патентообладатель Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. - № 2013111848/03; заявл. 05.07.2011; опубл. 10.01.2015, Бюл. № 1.
21. Self-Healing Cement - Novel Technology To Achieve Leak-Free Wells / P. Cavanagh, C.R. Johnson, S. Le Roy-Delage [et al.] // SPE/IADC Drilling Conf., Amsterdam, The Netherlands, Feb. 20-22. - 2007. - DOI: 10.2118/105781-MS
22. Effectiveness of Self-Healing Cement Additives Based on Test Methodology Using Simulated Cement Sheath Cracks / R. Browning, M. Duffy, D. Gaugler, P. Jones // SPE Eastern Regional Meeting, Lexington, Kentucky, Oct. 3-5. - 2012. - DOI: 10.2118/161028-MS
23. CO2 Self-Healing and Resistant Cement Technology From Laboratory to the Field / B. Engelke, C.R. de Miranda, F. Daou [et al.] // SPE/IADC Drilling Conf. and Exhibition, The Hague, The Netherlands, March 14-16. - 2017. - DOI: 10.2118/184641-MS
24. CO2-Resistant and Self-Healing Cement: Prior Art and New Concept Validation / F. Daou, B.S. Engelke, C.R. de Miranda [et al.] // Int. Petroleum Technology Conf., Kuala Lumpur, Malaysia, Dec. 10-12. - 2014. - DOI: 10.2523/IPTC-18019-MS
25. Агзамов Ф.А., Маскенов А.С., Шантасов Н.Н. Исследование добавок для восстановления герметичности крепи скважины // Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов. - 2019. - № 2 (118). - С. 30-38. - DOI: 10.17122/ntj-oil-2019-2-30-38
26. Агзамов Ф.А., Исмагилова Э.Р., Оздоев З.И. Анализ материалов для залечивания водопроводящих каналов цементного камня // Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов. - 2019. - № 5 (121). - С. 11-27. - DOI: 10.17122/ntj-oil-2019-5-11-27
27. Reddy B.R., Feng Liang, Fitzgerald R. Self-Healing Cements that Heal without Dependence on Fluid Contact: A Laboratory Study // SPE Drilling & Completion. - 2010. - Vol. 25, Issue 03. - P. 309-313. - DOI: 10.2118/121555-PA
28. Noshi C.I., Schubert J.J. Self-Healing Biocement and Its Potential Applications in Cementing and Sand-Consolidation Jobs: A Review Targeted at the Oil and Gas Industry // SPE Liquids-Rich Basins Conf. - North America, Midland, Texas, Sept. 5-6. - 2018. - DOI: 10.2118/191778-MS
29. Дьяконов Д.И., Леонтьев Е.И., Кузнецов Г.С. Общий курс геофизических исследований скважин. - Изд. 2-е, перераб. - М.: Недра, 1984. - 432 с.
30. Кармаенков М.С., Дерендяев В.В. Разработка методики определения способности тампонажных материалов к самовосстановлению // Проблемы разработки месторождений углеводородных и рудных полезных ископаемых. - 2020. - Т. 2. - С. 189-198. - [Материалы XIII Всероссийской науч.-техн. конф.].