«Onshore and offshore oil and gas well construction»

SUBSTANTIATION OF RESINS USE TO IMPROVE THE ELASTIC-STRENGTH PROPERTIES OF CEMENT STONE AND A COMPARATIVE ASSESSMENT WITH THE EXISTING TECHNOLOGICAL SOLUTIONS

UDC: 622.245.422.2
DOI: 10.33285/0130-3872-2021-9(345)-31-36

Authors:

¹ St. Petersburg Mining University, St. Petersburg, Russian Federation
² Ukhta State Technical University, Ukhta, Russian Federation
³ FC Halliburton International GmbH, Moscow, Russian Federation
⁴ JSC "Zarubezhneft", Moscow, Russian Federation

Keywords: cement mortar, plugging mixture, cement stone, cement, strength, young's modulus, properties of cement, resin

Annotation:

The paper is devoted to the peculiarities of the elastic-strength properties of the cement stone, which contains resins, as well as the comparative assessment of epoxy resins use with the applied technologies. Within the framework of this paper, tests were carried out to study the compressive strength of cement stone and the calculation of Young's modulus. A study of using different classes of resins was carried out in order to assess the possibility of their applicability in production. Class "G" cement is considered as a control sample, an elastomer of 10-30 mesh grinding - as an elastomeric additive, a mixture of 10% butyl glycidyl ether, epichlorohydrin and bisphenol A with the addition of diethyltoluenediamine like a hardener - as an epoxy resin, an expansion additive - as expanding additive based on aluminum oxide. The main conclusions of the work include an effective increase in compressive strength and a significant decrease in Young's modulus when using epoxy resin in the composition of the cement mortar.

Bibliography:

1. Табатабаи Моради С.Ш., Николаев Н.И., Николаева Т.Н. Разработка составов буферных жидкостей и тампонажных растворов для крепления скважин в условиях высоких температур // Зап. Горного ин-та. - 2020. - Т. 242. - С. 174-178. - DOI: 10.31897/PMI.2020.2.174
2. Николаев Н.И., Леушева Е.Л. Тампонажные составы пониженной плотности для цементирования скважин в условиях аномально низких пластовых давлений // Зап. Горного ин-та. - 2019. - Т. 236. - С. 194-200. - 10.31897/ PMI.2019.2.194 DOI: 10.31897/PMI.2019.2.194
3. Zimina D.A., Zhapkhandaev C.A., Petrov A.A. Analysis of the effect of nanosilicates on the strength and porosity of cement stone // Key Engineering Materials. - 2020. - Vol. 854. - P. 175-181. - DOI: 10.4028/www.scientific.net/KEM.854.175
4. Нуцкова М.В., Рудяева Е.Ю. Обоснование и разработка составов для оперативной ликвидации поглощений промывочной жидкости // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. - 2018. - № 9. - С. 15-20. - DOI: 10.30713/0130-3872-2018-9-15-20
5. Merzliakov M.Y., Podoliak A.V. Improving the efficiency of well cementing in permafrost regions by using gas-liquid cement mixtures // Int. J. of Applied Engineering Research. - 2017. - Vol. 12, No 9. - P. 1879-1882.
6. Разработка концепции метода ускоренного проведения экспериментов по нахождению состава тампонажных смесей для строительства скважин в условиях вечной мерзлоты / С.В. Ефименко, М.Ю. Мерзляков, А.А. Клавдиев, В.Е. Трушников // Горный информ.-аналит. бюл. (науч.-техн. журн.). - 2016. - № 1. - С. 48-56.
7. Опыт применения искусственных нейронных сетей для прогнозирования оптимальных параметров режима бурения скважин / Г.В. Буслаев, М.М. Павлов, А.А. Куншин [и др.] // Науч. журн. рос. газ. об-ва. - 2019. - № 2(21). - С. 51-55.
8. Kovalchuk V.S., Nikolaev N.I. Carbon additives for high-quality well cementing // IOP Conf. Ser.: Earth and Environmental Science (IV Int. Conf. on Agribusiness, Environmental Engineering And Biotechnologies - AGRITECH-IV, Krasnoyarsk, Nov. 18-20). - 2020. - DOI: 10.1088/1755-1315/677/5/052035
9. Kupavykh K.S., Kupavykh A.S., Morenov V.A. Analysis of Implementation Effectiveness of Two Working Fluids Characterized by Different Viscoelastic Characteristics at Hydrodynamic Impact on the Borehole Bottom Zone // Наука и техника. - 2019. - Т. 18, № 2. - С 164-170. - DOI: 10.21122/2227-1031-2019-18-2-164-170
10. Чудинова И.В., Николаев Н.И. Разработка состава и исследование свойств бурового раствора для бурения скважин в неустойчивых глинистых породах // Успехи современного естествознания. - 2019. - № 8. - С. 85-89.
11. Investigation of thermal operational regimes for diamond bit drilling operations / V.G. Gorelikov, Y.V. Lykov, L.K. Gorshkov, A.M. Uspechov // Int. J. of Engineering, Transactions B: Applications. - 2019. - Vol. 32, Issue 5. - P. 790-793. - DOI: 10.5829/ije.2019.32.05b.21
12. Белей И.И. Методы лабораторных испытаний тампонажных растворов для цементирования обсадных колонн в газовых и газоконденсатных скважинах // Бурение и нефть. - 2008. - № 7-8. - С. 19-22.
13. Измайлов Л.И., Булатов А.И. Крепление нефтяных и газовых скважин. - М.: Недра, 1976. - 199 с.
14. Барановский В.Д., Булатов А.И., Крылов В.И. Крепление и цементирование наклонных скважин. - М.: Недра, 1983. - С. 168-187.
15. Обеспечение эффективного разобщения пласта после окончания эксплуатации скважин / М. Беллабарба, Э. Бюльте-Лойе, Б. Фрёлиш [и др.] // Нефтегазовое обозрение. - 2008. - Весна. - С. 22-37.
16. Исмагилова Э.Р., Агзамов Ф.А. Разработка добавок в "самозалечивающиеся" цементы для восстановления герметичности цементного кольца нефтяных и газовых скважин // Бурение и нефть. - 2016. - № 5. - С. 36-41.
17. Гнибидин В.Н. Результаты исследований в области предотвращения потери герметичности затрубного пространства скважин в результате воздействия статических и динамических нагрузок // Булатовские чтения. - 2017. - Т. 3. - С. 54-59.
18. Булатов А.И. Что представляет собой зацементированное заколонное пространство // Бурение и нефть. - 2016. - № 6. - С. 30-35.
19. Булатов А.И. Миф о "расширяющихся цементах" // Бурение и нефть. - 2016. - № 2. - С. 12-17.
20. Агзамов Ф.А., Ахметзянов А.Д., Комлева С.Ф. Опыт исследований тампонажных материалов для крепления паронагнетательных скважин // Нефтегазовое дело. - 2020. - Т. 18, № 3. - С. 22-29. - DOI: 10.17122/ngdelo-2020-3-22-29
21. Агзамов Ф.А., Белоусов А.О., Комлев Я.К. Применение упругого цементного камня для повышения устойчивости крепи скважин при ударных и динамических нагрузках // Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов. - 2020. - № 2(124). - С. 9-19. - DOI: 10.17122/ntj-oil-2020-2-9-19
22. Технологии затворения тампонажного цемента с добавлением фиброволокна / В.П. Овчинников, С.Ю. Рожков, О.В. Рожкова, П.В. Овчинников // Бурение и нефть. - 2021. - № 3. - С. 46-49.
23. Использование армирующих добавок в цементном материале / С.Ю. Рожков, В.П. Овчинников, О.В. Рожкова, П.В. Овчинников // Вестн. Ассоциации буровых подрядчиков. - 2021. - № 1. - С. 33-37.
24. К вопросу разработки рецептур утяжеленных тампонажных растворов / Д.Л. Бакиров, В.П. Овчинников, В.А. Бурдыга [и др.] // Нефтепромысловое дело. - 2019. - № 5(605). - С. 60-63. - DOI: 10.30713/0207-2351-2019-5(605)-60-63
25. Фролов С.Ю., Рожков С.Ю., Рожкова О.В. Добавки к тампонажным растворам для цементирования скважин с повышенными пластовыми давлениями и температурами // Материалы междунар. науч.-практ. конф. молодых исследователей им. Д.И. Менделеева: сб. стат. / отв. ред. А.Н. Халин. - Тюмень: ТИУ, 2020. - С. 313-316.
26. Овчинников В.П., Капустин Е.О. Анализ нагрузок испытываемых элементами бурильного инструмента в процессе бурения // Состояние, тенденции и проблемы развития нефтегазового потенциала Западной Сибири: материалы докл. Междунар. академ. конф., Тюмень, 5 фев. - Тюмень: ТИУ, 2020. - С. 186-191.
27. Булатов А.И. Мифы о сцеплении как факторе обеспечения герметичности крепи скважин // Булатовские чтения. - 2017. - Т. 3. - С. 17-21.
28. Исследования напряжений по крепи скважин при воздействии давления горных пород / Д.С. Герасимов, В.П. Овчинников, В.Г. Кузнецов [и др.] // Изв. вузов. Нефть и газ. - 2018. - № 5. - С. 89-96. - DOI: 10.31660/0445-0108-2018-5-89-96
29. Тампонажные составы с добавкой микросфер для различных термобарических условий / А.А. Фролов, П.В. Овчинников, С.Р. Ганиев [и др.] // Колебания и волны в механических системах: материалы Междунар. науч. конф. - Столица, 2017. - С. 83-84.
30. Седиментационно-устойчивый тампонажный состав / А.Ф. Аржанов, В.Ю. Артамонов, Р.Ю. Кузнецов [и др.] // Колебания и волны в механических системах: материалы Междунар. науч. конф. - Столица, 2017. - С. 77-79.
31. Проблемы и их решения при цементировании эксплуатационных колонн высокотемпературных скважин / В.П. Овчинников, П.В. Овчинников, А.В. Мелехов, О.В. Рожкова // Изв. вузов. Нефть и газ. - 2019. - № 1. - С. 39-46.
32. Карманский Д.А., Петраков Д.Г. Анализ изменения свойств коллекторов нефти и газа на различных этапах разработки нефтяных месторождений // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. - 2020. - № 1(325). - С 46-50. - DOI: 10.33285/0130-3872-2020-01(325)-46-50
33. Петраков Д.Г., Купавых К.С., Купавых А.С. Экспериментальное исследование упруго-пластичных свойств пород нефтяного пласта с учетом насыщенности // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. - 2020. - № 3(327). - С. 33-38. - DOI: 10.33285/0130-3872-2020-3(327)-33-38
34. Barriers to implementation of hydrogen initiatives in the context of global energy sustainable development / V.S. Litvinenko, P.S. Tsvetkov, M.V. Dvoynikov, G.V. Buslaev // J. of Mining Institute. - 2020. - Vol. 244. - P. 428-438. - DOI: 10.31897/PMI.2020.4.5
35. Tcvetkov P.S., Cherepovitsyn A.E., Makhovikov A.B. Economic assessment of heat and power generation from small-scale liquefied natural gas in Russia // Energy Reports. - 2020. - Vol. 6, Supplement 2. - P. 391-402. - (The 6th Int. Conf. on Power and Energy Systems Engineering (CPESE 2019), Sep. 20-23, 2019, Okinawa, Japan). - DOI: 10.1016/j.egyr.2019.11.093