«Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений»

Тампонажный раствор с регулируемыми физико-механическими свойствами для крепления слабоконсолидированных пластов

УДК: 622.245.422
DOI: 10.33285/2413-5011-2023-9(381)-62-67

Авторы:

¹ Азербайджанский государственный университет нефти и промышленности, Баку, Азербайджан
² Государственная нефтяная компания Азербайджанской Республики (Socar), Баку, Азербайджан

Ключевые слова: песок, призабойная зона, тампонажный цемент, расширяющая добавка, динамическая нагрузка, деформация, сжатие, изгиб, проницаемость, кислота, пластификатор

Аннотация:

При разработке нефтяных и газовых месторождений, сложенных неустойчивыми коллекторами, возникают различные осложнения, ухудшающие технико-экономические показатели добычи нефти и газа. Слабая консолидация приводит к интенсивному выносу песка, для ограничения которого требуется крепление призабойной зоны и ограничение притока пластовых вод, активизирующих разрушение пород в околоскважинном пространстве. Вынос из скважины с добываемой продукцией песка осложняет работу насосного оборудования, что приводит к увеличению себестоимости добываемой продукции и повышению частоты ремонтов в будущем. В данной ситуации требуется применение облегчённых тампонажных растворов. Практика крепления призабойной зоны показывает, что цементный барьер, создающий препятствие поступлению песка из пласта в скважину, является наиболее слабым звеном и может легко разрушаться под воздействием различных нагрузок. В наибольшей степени нарушение целостности проявляется в процессе динамических нагрузок. Наиболее существенными динамическими нагрузками, приводящими к разрушению цементного барьера в околоскважинной зоне, являются нагрузки при кумулятивной перфорации, гидравлическом разрыве пласта (ГРП), опрессовке обсадных колонн и т. д. Для решения данной проблемы применяются различные пластифицирующие добавки.

Список литературы:

1. Nelson E., Guillot D. Well cementing. 2nd Ed. – Schlumberger, 2006. – 799 p.

2. Sevim O., Demir I. Optimization of fly ash particle size distribution for cementitious systems with high compactness // Construction and Building Materials. – 2019. – Vol. 195. – Pp. 104–114. – DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2018.11.080

3. Design optimization of cement grouting material based on adaptive boosting algorithm and simplicial homology global optimization / Jiaolong Ren, Hongbo Zhao, Lin Zhang [et al.] // Journal of Building Engineering. – 2022. – DOI: 10.1016/j.jobe.2022.104049

4. Case Study Using Hollow Glass Microspheres to Reduce the Density of Drilling Fluids in the Mumbai High, India and Subsequent Field Trial at GTI Catoosa Test Facility / B.A. Thyagaraju, K.K. Pratap, K.S. Pangtey [et al.] // Middle East Drilling Technology Conference & Exhibition. – Manama, Bahrain, October 2009. – SPE-125702-MS. – DOI: 10.2118/125702-MS

5. Croce P., Flora A. Jet Grouting. Technology, Design and Control. – CRC Press, 2017.

6. Novel Expandable Cement System for Prevention of Sustained Casing Pressure and Minimization of Lost Circulation / Mobeen Murtaza, Zeeshan Tariq, Muhammad Kalimur Rahman [et al.] // Saudi Arabia: College of Petroleum Engineering & Geosciences, King Fahd University of Petroleum & Mineral. – 2021. – Vol. 6. – № 7. – Pp. 4950–4957. – DOI: 10.1021/acsomega.0c05999

7. Improved Zonal Isolation in High-Temperature Offshore Wells with an Advanced Lightweight Cement Design – Gulf of Thailand Case Histories / Brandl Andreas, Valentino Vincentius, Fauchille Guillaume [et al.] // Offshore Technology Conference Asia. – Kuala Lumpur, 2014.

8. Dai C., Zhao F. Drilling Fluid Chemistry // Oilfield Chemistry. – Singapore: Springer, 2019. – DOI: 10.1007/978-981-13-2950-0_2

9. Doran D., Cather B. Construction Materials Reference Book. – Routledge, 2013. – 488 p.

10. Khoshvatan M., Pouraminian M. Original research article the effects of additives to lightweight aggregate on the mechanical properties of structural lightweight aggregate concrete // Civil and Environmental Engineering reports. – 2021. – Vol. 31(1). – Pp. 139–160. – DOI: 10.2478/ceer-2021-0010

11. A comparison study of the fresh and hardened properties of normal weight and lightweight aggregate concretes / P. Shafigh, L.J. Chai, H.B. Mahmud, Nomeli // Journal of building Engineering. – 2018. – Vol. 15. – Pp. 252–260.

12. Structural lightweight concrete containing recycled lightweight concrete aggregate / A. Wongkvanklom, P. Posi, B. Khotsopha [et al.] // KSCE Journal of Civil Engineering. – 2018. – Vol. 22(8). – Pp. 3077–3084.

13. Caenn Ryen, Darley H.C.H., Gray George R. Composition and Properties of Drilling and Completion Fluids. – Elsevier Inc., 2011. – 729 p. – DOI: 10.1016/C2009-0-64504-9

14. Bogas J.A., Carriсo A., Pontes J. Influence of cracking on the capillary absorption and carbonation of structural lightweight aggregate concrete // Cement and Concrete Composites. – 2019. – Vol. 104.

15. Baumgarte C., Thiercelin M., Klaus, D. Case Studies of Expanding Cement To Prevent Microannular Formation // SPE Annual Conference. – Houston, 1999.

16. Polat R., Demirbog R., Khushefati W.H. Effects of nano and micro size of CaO and MgO, nano-clay and expanded perlite aggregate on the autogenous shrinkage of mortar // Construction and Building Materials. – 2015.

17. Influence of fiber reinforcement on mechanical behavior and microstructural properties of cemented tailings backfill / Gaili Xue, Erol Yilmaz, Weidong Song, Elif Yilmaz // Construction and Building Materials. – 2019. – Vol. 213. – Pp. 275–285. – DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2019.04.080

18. Shunjie Huang, Guangming Zhao, Xiangrui Meng. Development of Cement-Based Grouting Material for Reinforcing Narrow Coal Pillars and Engineering Applications // Processes 2022. – DOI: 10.3390/pr10112292

19. Study of dispersed-reinforced expanding plugging materials to improve the quality of well cementing / E.V. Egorova, Yu.S. Minchenko, U.V. Dolgova, S.V. Selivanov, T.Sh. Salavatov // IOP Publishing LtdIOP Conference Series: Earth and Environmental Science. – 2021. – Vol. 745. – DOI: 10.1088/1755-1315/745/1/012019

20. Naaman A.E. Fiber Reinforced Cement and Concrete Composites Hardcover // Techno Press 3000. – 1st ed. – 2018. – 765 p.

21. Mastali M., Dalvand A., Sattarifard A. The impact resistance and mechanical properties of the reinforced self-compacting concrete incorporating recycled CFRP fiber with different lengths and dosages. Composites Part B: Engineering. – 2017. – Vol. 112. – Pp. 74–92. – DOI: 10.1016/j.compositesb.2016.12.029

22. Mundher A. Abdulridha. Effect polypropylene of fiber on drying shrinkage cracking of concrete pavement using response surface methodology // Journal of Engineering and Sustainable Development. – May 2021. – Vol. 25. – № 3. – DOI: 10.31272/jeasd.25.3.2

23. Broni-Bediako E., Ogbonna F. Joel, Ofori-Sarpong G. Oil Well Cement Additives: A Review of the Common Types // Oil and Gas Research. – 2016. – DOI: 10.4172/ogr.1000112

24. Andrade F.A., Al-Qureshi H.A., Hotza D. Measuring the plasticity of clays: Areview. – DOI: 10.1016/j.clay.2010.10.028

25. Yue Wu [et al.] Research and Application of Fast-Strengthening Environment-Friendly Sulfoaluminate Cement Slurry on Taguchi Method / Yue Wu [et al.]. – 2022. – Vol. 10(5). – DOI: 10.3390/pr10050965

26. Hartono E., Muntohar A.S., Abiyoga N.P. Influence of the Pulverised Method on the Plasticity and Strength Behaviour of Cement Stabilised Clayshale and Sandstone // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. – 2020. – DOI: 10.1088/1757-899X/1144/1/012096

27. Basic Aspects of Deep Soil Mixing Technology Control / A.A. Egorova, J. Rybak, D. Stefaniuk, P. Zajaczkowski // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. – 2017. – Vol. 245.