Научно-технический журнал

«Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море»

ISSN 0130-3872

САМОВОССТАНАВЛИВАЮЩИЕСЯ ТАМПОНАЖНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДОЛГОВЕЧНОСТИ КРЕПИ СКВАЖИН

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

Авторы:

ЧЕРНЫШОВ СЕРГЕЙ ЕВГЕНЬЕВИЧ 1,
КАРМАЕНКОВ МИХАИЛ СЕРГЕЕВИЧ 1
1 Пермский национальный исследовательский политехнический университет, г. Пермь, Россия

Ключевые слова: тампонажный камень; цементирование скважин; долговечность крепи; герметичность цементного кольца; самовосстанавливающийся тампонажный состав; нагрузки на крепь скважины; заколонные перетоки; снижение обводненности.

Аннотация:

Представленный в статье анализ факторов, приводящих к нарушению герметичности крепи скважин, указывает на актуальность развития и изучения перспективной технологии обеспечения целостности цементного кольца путем применения самовосстанавливающихся цементов (СЦ). Проведен обзор прошедших промысловые испытания и разрабатываемых перспективных технологий по обеспечению долговечности крепи скважин самовосстанавливающимися тампонажными материалами. По результатам анализа видов динамических воздействий на крепь скважины, а также их влияния на состояние крепи сформулированы и обоснованы основные требования к СЦ и модифицирующим добавкам. Определены задачи по разработке рецептур СЦ с учетом особенностей условий ведения работ на месторождениях Пермского края. Для последующих лабораторных испытаний были установлены перспективные механизмы самовосстановления, обеспечиваемого за счет ввода в состав тампонажных материалов следующих модифицирующих добавок: частиц нерастворимых водонабухающих полимеров – суперабсорбентов; гидроизолирующих добавок, на основе минерального вяжущего, вызывающих повторную кристаллизацию в цементном камне; эластомеров.

Список литературы:

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.].