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

Управление свойствами цементного раствора-камня для обеспечения герметичности крепи скважин

УДК: 622.245
DOI: 10.33285/0130-3872-2022-3(351)-42-48

Авторы:

¹ Научно-исследовательский институт трубопроводного транспорта, Москва, Россия

Ключевые слова: строительство скважин, цементирование скважин, тампонажные цементы, усадка цементного камня, контракция, расширяющие добавки, механизм расширения, гидратные связи

Аннотация:

Для обеспечения герметичности крепи скважин, кроме решения задач по управлению свойствами цементных растворов в процессе цементирования, необходимо соблюдать и условие сохранения технических свойств цементного камня, таких как его безусадочность, стабильность гидратных структур, слагающих камень. Наличие зазоров между цементным камнем и ограничивающими его поверхностями в за- и межколонном пространствах в значительной степени нарушает устойчивость цементного кольца в за- и межколонном пространствах как элемента инженерного сооружения. Поэтому усадочные деформации цементного теста-камня являются одним из факторов, способствующих формированию негерметичного межколонного пространства скважин. Сохранение стабильности технических свойств цементного камня в за- и межколонном пространстве скважин решается, преимущественно, путем управления составом цементного камня. Это позволяет менять состояние и полярность связей в гидратной структуре цементного камня. Данный технический путь не всегда реализуем вследствие различий в термодинамических условиях формирования и существования цементного камня в скважине. Однако существует возможность управления состоянием связей в цементном камне путем создания соединений включения на основе воды и органических соединений. Усиление неполярности связей в цементном камне, созданное за счет формирования гидратных соединений включения, способно управлять стабильностью связей в соединениях, слагающих цементный камень. Оно, таким образом, позволяет управлять его прочностными свойствами, объемными деформациями, эксплуатационной долговечностью.

Список литературы:

1. Агзамов Ф.А., Измухамбетов Б.С. Долговечность тампонажного камня в коррозионно-активных средах. – СПб.: Недра, 2005. – 317 с.
2. Газопроявления в скважинах и борьба с ними / А.И. Булатов, В.И. Рябченко, И.А. Сибирко, Н.А. Сидоров. – М.: Недра, 1969. – 278 с.
3. Бакшутов В.С. Минерализованные тампонажные растворы для цементирования скважин в сложных условиях. – М.: Недра, 1986. – 272 с.
4. Булатов А.И. Совершенствование гидравлических методов цементирования скважин. – М.: Недра, 1978. – 240 с.
5. Шарафутдинов З.З., Чегодаев Ф.А., Шарафутдинова Р.З. Буровые и тампонажные растворы. Теория и практика: справ. – СПб.: НПО "Профессионал", 2007. – 416 с.
6. Данюшевский В.С. Проектирование оптимальных составов тампонажных цементов. – М.: Недра, 1978. – 293 с.
7. Ратинов В.Б., Розенберг Т.И. Добавки в бетон. – М.: Стройиздат, 1973. – 207 с.
8. Добавки в бетон: справ. пособие / под ред. В.С. Рамачандрана; пер. с англ. Т.И. Розенберг, С.А. Болдырева. – М.: Стройиздат, 1988. – 575 с.
9. Дядин Ю.А., Удачин К.А., Бондарюк И.В. Соединения включения. – Новосибирск: Изд-во Новосиб. гос. ун-та, 1988. – 93 с.
10. Зацепина Г.Н. Физические свойства и структура воды. – 2-е изд., перераб. – М.: Изд-во МГУ, 1987. – 171 с.
11. Клюсов А.А. Частотная зависимость межэлектродной емкости жидкой фазы цементного теста // Изв. АН СССР. Неорганические материалы. – 1983. – Т. 19, № 7. – С. 1196–1198.
12. Крепление высокотемпературных скважин в коррозионно-активных средах / В.М. Кравцов, Ю.С. Кузнецов, М.Р. Мавлютов, Ф.А. Агзамов. – М.: Недра, 1987. – 190 с.
13. Кузнецова Т.В. Алюминатные и сульфоалюминатные цементы. – М.: Стройиздат, 1986. – 208 с.
14. Григулецкий В.Г. Опытно-промышленные работы при цементировании обсадных колонн газовых скважин Песцовой площади Уренгойского месторождения // Нефтегазовые технологии. – 2007. – № 11. – С. 2–14.
15. Патуроев В.В. Полимербетоны. – М.: Стройиздат, 1987. – 286 с.
16. Григулецкий В.Г., Петреску В.И. Повышение эффективности цементирования обсадных колонн Песцовой площади Уренгойского месторождения (часть 1) // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. – 2008. – № 1. – С. 40–50.
17. Булатов А.И., Новохатский Д.Ф. Тампонажные шлаковые цементы и растворы для цементирования глубоких скважин. – М.: Недра, 1975. – 224 с.
18. Бутт Ю.М., Рашкович Л.Н. Твердение вяжущих при повышенных температурах. – М.: Стройиздат, 1965. – 223 с.
19. Тейлор Х.Ф. Химия цемента: пер. с англ. – М.: Мир, 1996. – 560 с.
20. Черкинский Ю.С. Полимерцементный бетон. – М.: Стройиздат, 1984. – 213 с.
21. Шарафутдинов З.З., Ипполитов В.В. Прорыв пластовых флюидов через зацементированное пространство и основные пути его предотвращения: в 4 ч. // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. – 2008. – № 6. – С. 41–46; № 7. – С. 42–49; № 8. – С. 41–44; № 9. – С. 28–31.
22. Шарафутдинов З.З., Крылов В.И., Богданова Ю.М. Управление процессами формирования цементного камня на основе представлений супрамолекулярной химии // Бурение и нефть. – 2009. – № 12. – С. 8–10.
23. Шарафутдинов З.З., Аносов Э.В. Влияние отдельных факторов технологии строительства скважин на прорыв пластовых флюидов по зацементированному пространству // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. – 2013. – № 8. – С. 28–34.
24. Шарафутдинов З.З., Кривобородов Ю.Р. Полимерцементные системы для строительства нефтяных и газовых скважин // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. – 2017. – № 3. – С. 37–50.
25. Эйзенберг Д., Кауцман В. Структура и свойства воды. – Л.: Гидрометеоиздат, 1975. – 280 с.
26. How to prevent annular gas flow following cementing operations / D. Levine, E. Thomas, H. Bezner, G. Tolle // World Oil. – 1980. – Vol. 191, No. 5. – P. 85.
27. Wojtanowicz A., Manowski W., Nishikawa S. Gas Flow in Wells after Cementing: Final report. – Baton Rouge, Louisiana: Louisiana State University, 2000. – II, 58 p.