Теоретическое обоснование и экспериментальная разработка высокоэффективных буферных жидкостей, тампонажных растворов и понизителей фильтратоотдачи, обеспечивающих повышение качества крепления скважин

• Автор: Ахрименко, Вячеслав Ефимович
• Шифр специальности: 25.00.15
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Краснодар
• Количество страниц: 415 с. : ил.

I. АНАЛИЗ ЛИТЕРАТУРНЫХ И ПАТЕНТНЫХ ИСТОЧНИКОВ ПО

ПОВЫШЕНИЮ КАЧЕСТВА БУФЕРНЫХ ЖИДКОСТЕЙ И ТАМПОНАЖНЫХ РАСТВОРОВ. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Исследование и анализ влияния фильтрации буровых и

тампонажных растворов на продуктивность скважин.

1.2. Анализ причин некачественного цементирования скважин и выбор 21 путей совершенствования рецептур тампонажных растворов.

1.2.1. Исследования в области разработок облегченных тампонажных

растворов, методов повышения их седиментационной

устойчивости и изолирующей способности.

1.3. Исследование и анализ контактных зон смешения различных

систем буровых и тампонажных растворов

1.3.1. Буферные жидкости и материалы для их приготовления

1.3.2. Оценка эффективности низковязких моющих буферных жидкостей
на водной основе
1.3.3. Утяжелённые буферные жидкости на основе буровых растворов
1.3.4. Полимерные и вязкоупругие буферные жидкости
1.3.5. Адгезионно-активные и аэрированные буферные жидкости
1.4. Понизители водоотдачи тампонажных растворов
1.4.1. Нормирование водоотдачи тампонажных растворов
1.4.2. Понизители водоотдачи - тонкодисперсные добавки
1.4.3. Понизители водоотдачи - маловязкие водорастворимые олигомеры
и полимеры
1.4.4. Понизители водоотдачи - высокомолекулярные вещества и их
композиции
Выводы к первой главе

II. МАТЕРИАЛЫ, МЕТОДИКА И УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ
ЭКСПЕРИМЕНТА. ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА РЕЦЕПТУР БУФЕРНЫХ ЖИДКОСТЕЙ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ СИСТЕМ И УСЛОВИЙ ПРИМЕНЕНИЯ ПРОДАВОЧНЫХ И ТАМПОНАЖНЫХ РАСТВОРОВ
2.1. Основные принципы выбора буферных жидкостей
2.1.1. Требования к низковязким буферным жидкостям на пресной воде
2.1.2. Разработка методики оценки эффективности моющих свойств
буферных жидкостей
2.1.3. Утяжелённые буферные жидкости на пресной воде и технические 71 требования, предъявляемые к ним
2.1.4. Оценка индифферентности буферной жидкости к буровым и 73 тампонажным растворам
2.1.5. Оценка влияния буферной жидкости на время загустевания
тампонажных растворов
2.1.6 Определение седиментационной устойчивости и водоотдачи
буферной жидкости
2.1.7. Определение коррозионной активности буферной жидкости
2.2. Исследование и подбор основы для рецептур буферных жидкостей
2.2.1. Разработка рецептуры буферной жидкости на основе шламлигнина
2.2.2. Разработка рецептуры буферной жидкости на основе гидролизных
лигнинов
2.3. Разработка оптимальной рецептуры буферного порошкообразного
материала и исследование технологических свойств буферных жидкостей на его основе
2.3.1. Результаты лабораторных испытаний буферной жидкости
2.3.2. Разработка технической документации и организация опытного
производства буферного порошкообразного материала БП
2.3.3. Влияние поверхностно-активных веществ на растворимость БП- 106

2.4. Разработка рецептуры буферной жидкости с регулируемой 109 плотностью для вытеснения высокоминерализованных буровых растворов
2.4.1. Разработка основных требований, предъявляемых к солестойкой 109 буферной жидкости
2.4.2. Подбор компонентов для приготовления буферной жидкости
2.4.3. Разработка оптимальной рецептуры солестойкой буферной 114 жидкости
2.4.4. Проведение лабораторных испытаний солестойкой буферной 115 жидкости
2.4.5. Термостойкая буферная жидкость
2.4.6. Термосолестойкая буферная жидкость
2.4.7. Кольматирующая буферная жидкость
Выводы ко второй главе
III. РАЗРАБОТКА РЕЦЕПТУР ТАМПОНАЖНЫХ РАСТВОРОВ С 138 ПРИМЕНЕНИЕМ КРЕМНЕГЕЛЬСОДЕРЖАЩЕЙ ДОБАВКИ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ УСЛОВИЙ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ
3.1. Методика проведения эксперимента
3.2. Разработка рецептуры облегченного седиментационно - 139 устойчивого тампонажного раствора для скважин с умеренными температурами
3.3. Разработка рецептуры облегчённого тампонажного раствора для 145 скважин с высокими температурами
3.4. Разработка и исследование рецептур облегченных тампонажных 147 растворов для крепления низкотемпературных скважин
3.5. Разработка и исследование рецептуры тампонажного раствора для 156 низкотемпературных скважин с высоким пластовым давлением
3.6. Исследование влияния кремнегельсодержащей добавки на поровую 160 структуру тампонажного раствора и камня
3.7. Исследование влияния двойных солей на технологические свойства
повышает их водопотребность. В связи с этим эффект снижения водоотдачи может быть достигнут за счет уменьшения текучести тампонажных растворов, что часто неприемлемо. Для устранения этого недостатка на практике приходится увеличивать водоцементное отношение, что приводит к повышению водоотдачи, седиментационной неустойчивости и к снижению прочностных характеристик тампонажного камня.
Для снижения фильтроотдачи тампонажных растворов и повышения их седиментационной устойчивости авторы предлагают использовать мелкодисперсный порошок двуокиси кремния - кремнегель [270, 277] и порошок сополимера стирола и дивинилбензола [286].
Преимуществом такого метода стабилизации тампонажных растворов является то, что гидросил, обладающий значительной поверхностью, иммобилизуют часть жидкости затворения, в результате в цементной суспензии увеличивается концентрация прореагировавших зёрен вяжущего, что приводит к образованию тиксотропной структуры. При продолжительном времени гидратации кремнегель, представляющий собой гидратированную двуокись кремния (т8Ю2-пН20), вступает в химическое взаимодействие с оксидом кальция, приводящее к уплотнению и упрочнению структуры цементного теста и камня.
На стабилизацию тампонажного раствора и снижение его фильтроотдачи существенное влияние оказывают шлам-лигнин[88] и гидролизный лигнин [348-350], которые предлагают авторы для использования стабилизации тампонажных растворов, применяющихся при креплении высокотемпературных скважин, т.к. указанные реагенты являются эффективными замедлителями сроков схватывания тампонажных растворов.
1.4.3. Понизители водоотдачи - маловязкие водорастворимые олигомеры
и полимеры
Одним из эффективных приемов снижения водоотдачи тампонажных растворов является повышение вязкости их жидкой фазы. Некоторые реагенты,