Рассмотрены проблемы крепления скважин при бурении на нефть и газ. Установлено, что основной причиной возникновения заколонных перетоков пластовых флюидов является некачественная изоляция затрубного пространства обсадных колонн, вызванная неполным удалением глинистой корки с поверхности ствола скважины, что приводит к отсутствию адгезии цементного камня с горной породой. Показано, что использование в составе буферной жидкости полимерной добавки GM-II способствует увеличению контактной прочности цемента с породой в несколько раз. При этом перемешивание буферной жидкости с цементным раствором не ухудшает такие важные показатели, как растекаемость и консистенция. Представлены результаты исследований по разработке составов полимерных буферных жидкостей, повышающих качество крепления обсадных колонн в нефтяных и газовых скважинах. По результатам инфракрасного спектрального и рентгеноструктурного анализа определено влияние фазового состава и минеральной структуры системы «цементный камень – глинистая корка – порода» на повышение герметичности затрубного пространства скважины. Электронно-микроскопические исследования показали, что при использовании полимерных буферных жидкостей между гидратированными минералами цемента и глинистой коркой образуются спутанно-волокнистые сетчатые структуры, которые соединяют цементные зерна и глинистые минералы. С помощью рентгеновского энергодисперсионного микроанализа были проведены исследования состава этих структур. Полученные результаты позволяют сделать вывод о том, что данные структуры в основном состоят из гидросиликата кальция (более 77 % по массе), что согласуется с исследованиями инфракрасного и рентгеноструктурного анализа. Опытно-производственные исследования, проведенные на китайском месторождении нефти Шэнли, подтвердили эффективность применения разработанных буферных жидкостей.

The paper focuses on the problems of oil and gas well cementation. It has been established that the main reason why formation fluids leak behind the casing is due to poor isolation of the annulus caused by incomplete cleaning of the filter cake, which results in weak or absent adhesion between the cement and the rock. The authors demonstrate that adding polymer modifier GM-II to the spacer fluid strengthens the cement-to-rock contact by several times. Moreover, mixing spacer with cement slurry does not degrade such important properties as spreadability and consistency of the latter. The paper contains investigation results on the content of polymer spacers that improve cementation quality of oil and gas wells. Spectral infrared and X-ray analysis allowed to define the impact of phase composition and mineral structure of the system «cement stone-filter cake-formation rock» on improving leak tightness of the annulus. Electron microscopic study showed that the use of polymer spacers facilitates formation of felted net-like structures between hydrated minerals. The composition of these structures, binding cement grains and clay minerals, has been studied by means of energy dispersive X-ray microanalysis. Obtained results allow to come to the conclusion that these structures mostly consist of hydrated calcium silicate (more than 77% by mass), which agrees well with the findings of infrared and X-ray analysis. Pilot tests, performed at the Shengli oil field in China, have confirmed efficiency of developed spacer fluids.