Исследование и разработка облегченных расширяющихся тампонажных растворов для цементирования скважин в криолитозоне

• Автор: Газгиреев, Юшаа Орснакиевич
• Шифр специальности: 25.00.15
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Тюмень
• Количество страниц: 126 с. : ил.

1. Состояние качества крепления скважин в геокриологических условиях Западной Сибири

1.1. Краткая геокриологическая характеристика основных нефтегазодобывающих районов

1.2. Особенности крепления скважин на месторождениях Крайнего Севера

Выводы по разделу

2. Теоретические предпосылки к разработке мероприятий по повышению надежности крепления скважин в криолитозоне
2.1. Анализ представлений об условиях возникновения и величинах сминающих нагрузок на обсадные трубы в интервале мерзлых горных пород

2.2. Анализ способ предотвращения смятия обсадных колонн в криолитозоне

2.3. Анализ свойств тампонажных материалов для низкотемпературных скважин и особенностей их твердения в условиях криолитозоны
2.4. Исследование напряженно-деформированного состояния крепи скважин в криолитозоне
2.5. Обоснование основных требований к свойствам тампонажного материала для низкотемпературных скважин
2.6. Методы и методики исследования физико-механических свойств тампонажных материалов для условий МГП
Выводы по разделу
3. Разработка и исследование облегченного, расширяющегося
тампонажного материала для цементирования скважин в криолитозоне
3.1. Обоснование выбора компонентов облегченного расширяющегося тампонажного материала для цементирования скважин в криолитозоне
3.2. Разработка и оптимизация состава облегченного расширяющегося тампонажного раствора для цементирования скважин в криолитозоне
Выводы по разделу
4. Результаты промышленного внедрения разработанных рекомендаций
4.1. Результаты промышленного внедрения облегченных микросферами расширяющихся тампонажных составов
4.2. Оптимизация конструкции крепи скважин в криолитозоне
Выводы по разделу
Основные выводы и рекомендации
Список использованных источников

Актуальность проблемы
Большинство крупных разведанных и перспективных месторождений природных углеводородов находятся в районах Крайнего Севера Западной Сибири, которые характеризуются повсеместным распространением мерзлых горных пород (МГЦ) и наличием пластов с низкими градиентами гидроразрыва, что значительно усложняет сооружение и эксплуатацию скважин. Отмечаются следующие осложнения: кавернообразование, недоподьем тампонажного раствора до устья, негерметичность крепи скважин, смятие обсадных колонн и др.
Недостаточная эффективность технологии крепления скважин в этих условиях обусловливает применение специальных цементов. Прежде всего, это относится к облегченным тампонажным растворам, которые отечественной промышленностью не выпускаются. Применение же облегчающих добавок требует повышенного водосодержания, что приводит к ухудшению физикомеханических свойств формирующегося камня, большинство из добавок являются инертными при формировании структуры тампонажного камня.
В связи с этим очевидна необходимость разработки специальных тампонажных композиций для качественного цементирования скважин в криолитозоне.
Цель работы
Повышение качества крепления скважин в сложных условиях криолитозоны путем улучшения физико-механических свойств и модификации применяемых тампонажных композиций.
Основные задачи исследований
1 .Обоснование причин возникновения осложнений при креплении скважин в криолитозоне и анализ способов их предупреждения.
2. Исследование процессов твердения тампонажных растворов при низких температурах окружающей среды. Обобщение требований к физико-

В работах [33] показано, что величина давления обратного промерзания на зависит от формы и размера каверн. Рекомендуется оценивать давления по эмпирическим зависимостям.
2.2. Анализ способ предотвращения смятия обсадных колонн в криолитозоне
Для предупреждения смятия обсадных колонн, перекрывающих массив мерзлых пород, имеются различные технические решения и рекомендации [34-47 и др.].
Все они условно могут быть разделены на две группы: решения, предотвращающие возникновение высокого давления обратного промерзания, и решения по упрочнению крепи скважин в интервале МГП.
Одним из направлений среди существующих способов первой группы является направление, основанное на полном вытеснении водосодержащих масс из заколонных пространств скважины и заполнении их безусадочными тампонажными материалами, нормально твердеющими в условиях низких положительных и отрицательных температур [10, 11, 17, 20, 49 и др.]. Это технологически выполнимо при цементировании эксплуатационной и промежуточных обсадных колонн, хотя наличие в геологическом разрезе многих месторождений Крайнего Севера пластов с низкими градиентами гидроразрыва затрудняет подъем тампонажного раствора до устья скважины. Для решения этой проблемы применяют различные способы цементирования и специальные облегченные цементы.
Тем не менее, наличие глубоких каверн в интервале МГП делает проблематичным выполнение данной задачи при цементировании внешних обсадных колонн, что не позволяет достаточно эффективно использовать вышеуказанный способ для предупреждения смятия обсадных колонн.