Результаты исследования зоны контакта «цементный камень – горная порода»
- 1 — Санкт-Петербургский горный университет
- 2 — Цзилиньский университет
Аннотация
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.
Литература
- Бобров Б.С. Гидратация алюмоферрита кальция в растворах сульфатов натрия и магния / Б.С.Бобров, В.В.Лесун // Гидратация и твердение цементов. Челябинск: УралНИИстромпроект, 1974. С. 46-54.
- Исследование кинетики гидратации минералов портландцементного клинкера при гидротермальной обработке / П.П.Будников, С.М.Рояк, Ю.С.Малинин, М.М.Маянц // ДАН СССР. 1963. Т. 148. Вып. 1. С. 59-62.
- Литвиненко В.С. Математическая модель цементирования обсадных колонн при строительстве и капитальном ремонте нефтяных и газовых скважин / В.С.Литвиненко, Н.И.Николаев // Записки Горного института. 2012. Т. 197. С. 9-14.
- Литвиненко В.С. Технологические жидкости для повышения эффективности строительства и эксплуатации нефтяных и газовых скважин / В.С.Литвиненко, Н.И.Николаев // Записки Горного института. 2011. Т. 194. С. 84-90.
- Лю Хаоя. Исследование влияния глинистой корки на качество сцепления цементного камня с породой / Лю Хаоя, Табатабаи Моради Сейед Шахаб, Н.И.Николаев // Инженер-нефтяник. 2015. № 2. С. 22-25.
- Лю Хаоя. Исследование свойств полимерной буферной жидкости для повышения качества крепи скважин / Лю Хаоя, Н.И.Николаев, Е.В.Кожевников // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. 2015. № 6. С. 38-41.
- Накамото К. ИК-спектры и спектры КР неорганических и координационных соединений: Пер. с англ. М.: Мир, 1991. 536 с.
- Николаев Н.И. Исследование влияния полимерных буферных жидкостей на прочность контакта цементного камня с породой / Н.И.Николаев, Лю Хаоя, Е.В.Кожевников // Вестник ПНИПУ. Геология. Нефтегазовое и горное дело. 2016. Т. 15. № 18. С. 16-22.
- Плюснина И.И. Инфракрасные спектры силикатов. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1976. 192 с.
- Bezjak A. Kinetics analysis of cement hydration including various mechanistic concepts. Theoretical development //Cem. and Concr. Res. 1983. N 3. P. 308-318.
- Bish D.L. Rietveld refinement of the kaolinite structure at 1.5 K // Clays and Clay Minerals. 1993. Vоl. 41. Iss. 6. P. 738-744.
- Cardnо D.G. The use оf silicate WBM facilitates successful primary cementation operations on the BHP Petroleum Liverpool Bay Development / D.G. Cardno, D.B. Riptey, J.W. Crawfоrd // SPE/IADC Drilling Conference, 4-6 March, Amsterdam, Netherlands Publication Date. 1997. P. 32-37.
- Haut R.C. Laboratory Investigation of Light Weight, Low-Viscosity Cementing Spacer Fluids / R.C.Haut, R.J.Crооt // Journal оf Petroleum Technology. 1982. P. 1828-1834.
- Nelsоn. E.B. Well cementing / E.B.Nelsоn, D.Guillоt. Texas: Schlumberger, 2006. 773 p.
- Tabatabaee Mоradi S.S. Developing high resistant cement systems for high-pressure, high-temperature applications / Mоradi S.S. Tabatabaee, N.I. Nikоlaev, Y.Naseri // SPE Russian Petroleum Technology Conference, Moscow, Russia, 26-28 October 2015. N.Y.: Curran Associates, 2016. Vоl. 1. P. 475-481.
- Tabatabaee Mоradi S.S. Considerations of cementing directional wells in high-pressure, high-temperature conditions / Mоradi S.S. Tabatabaee, N.I.Nikоlaev // 7th EAGE Saint-Petersburg International Conference and Exhibition: Understanding the Harmony оf the Earth's Resources through Integration of Geosciences, Saint-Petersburg, Russia, 11-14 April 2016. N.Y.: Curran Associates, 2016. P. 11-15.
- Tabatabaee Mоradi S.S. Optimization of Cement Spacer Rheology Model Using Genetic Algorithm / Mоradi S.S. Tabatabaee, N.I.Nikоlaev // International Journal of Engineering, Transactions A: Basics. 2016. Vol. 29. N 1. P. 127-131.
- First High-Temperature Applications of Anti-Gas Migration Slag Cement and Settable Oil-Mud Removal Spacers in Deep South Texas Gas Wells / R.E.Sweatman, J.J.Nahm, D.A.Lоeb, D.S.Pоrter // SPE Annual Technical Conference and Exhibition, 22-25 October, Dallas, Texas. 1995. P. 45-48.
- Указатели цитирований: 12
- Читатели: 3
