Исследование и разработка тампонажных составов для разобщения пластов с сероводородной и углекислой агрессией

• Автор: Харитонова, Татьяна Александровна
• Шифр специальности: 25.00.15
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Тюмень
• Количество страниц: 145 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СОСТОЯНИЯ РАБОТ ПО ЦЕМЕНТИРОВАНИЮ ГАЗОВЫХ И ГАЗОКОНДЕНСАТНЫХ СКВАЖИН, СОДЕРЖАЩИХ В СОСТАВЕ ПЛАСТОВЫХ ФЛЮИДОВ УГЛЕКИСЛЫЙ И СЕРОВОДОРОДНЫЙ ГАЗЫ (НА ПРИМЕРЕ ОРЕНБУРГСКОГО ГАЗОКОНДЕНСТАТНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ (ОНГКМ))
1.1 Характеристика пород, слагающих разрез Оренбургского нефтегазоконденсатного месторождения

1.2 Характеристика коллекторов-объектов разработки

1.3 Краткая характеристика газов - углекислого газа и сероводорода

2 ОБЗОР ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ИЗУЧЕНИЮ МЕХАНИЗМА КОРРОЗИОННОГО ПОРАЖЕНИЯ ЦЕМЕНТНОГО КАМНЯ В УСЛОВИЯХ СЕРОВОДОРОДНОЙ, УГЛЕКИСЛОТНОЙ И СОВМЕСТНОЙ (СЕРОВОДОРОДОУГЛЕКИСЛОТНОЙ) АГРЕССИИ

2.1 Анализ результатов исследований коррозионной стойкости

2.2 Объяснение механизма коррозионного поражения цементного камня в условиях сероводородного воздействия

2.3 Деструкция цементного камня от воздействия углекислого газа

2.4 Объяснение механизма процесса коррозии при сероводородо-углекислом воздействии
2.5 Обоснование требований к тампонажным материалам для разобщения пластов, содержащих сероводородный и углекислый газы
2.6 Теоретические предпосылки создания коррозионностойких тампонажных материалов
2.6.1 Теоретические предпосылки к разработке тампонажных материалов для крепления интервалов содержащих сероводород и углекислый газ с температурами 20 -100 °С.
2.6.2 Теоретические предпосылки к разработке тампонажных материалов для разобщения интервалов, содержащих сероводородные и углекислотные газы с температурами более 100 °С.
ВЫВОДЫ ПО РАЗДЕЛУ
3 МЕТОДЫ И МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРЕМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1 Методы измерения свойств тампонажных составов
3.2 Методика изучения процесса коррозионного поражения образцов цементного камня
3.3 Методика обработки результатов экспериментальных исследований

4 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ТАМПОНАЖНЫХ РАСТВОРОВ, КАМНЯ
4 Л Результаты экспериментальных исследований физико-механических свойств тампонажного раствора, камня для температур 20-100 °С
4 Л Л. Обоснование состава тампонажной композиции и результаты исследования физико-механических свойств раствора, камня на ее основе
4 Л .2 Результаты исследований тампонажного камня на коррозионную стойкость
4.2 Результаты экспериментальных исследований физико-механических свойств тампонажного раствора, камня для температур более 100 °С
4.2.1. Обоснование состава тампонажного материала
4.2.1.2 Результаты исследований влияния удельной поверхности на оптимальное соотношение сырьевых компонентов и прочность камня
4.2.1.3 Обоснование состава белито-кремнеземистого тампонажного материала
4.2.1.4 Результаты исследований по изучению процесса твердения белито-кремнеземистого тампонажного раствора
4.2.1.5 Результаты исследований процессов седиментации и деформационных явлений
ВЫВОДЫ ПО РАЗДЕЛУ
5 ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ТАМПОНАЖНЫХ КОМПОЗИЦИЙ, РЕЗУЛЬТАТЫ АПРОБАЦИИ
5.1 Технология производства белито-кремнеземистого тампонажного материала и цементно-зольной композиции
5.2 Результаты оценки достоверности экспериментальных исследований
5.2.1 Белитокремнеземистого вяжущего
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ:
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы
Достижение необходимого уровня темпов добычи углеводородного сырья обеспечивается, в частности, за счет эксплуатации месторождений с агрессивными компонентами. Такими месторождениями являются Оренбургское и Астраханское, в состав пластового флюида которых входит значительное количество сероводорода и углекислого газа. Дальнейшее развитие ресурсной базы нашей страны приурочено к месторождениям Восточной Сибири, в составе пластовых флюидов также отмечается их присутствие. Во многих случаях они являются причиной коррозионного разрушения цементного камня, следствием которого является возникновение тяжелых осложнений таких как, разрушение крепи скважин, загрязнение окружающей среды, а в некоторых случаях человеческих жертв.
Проблема крепления скважин, в этих условиях, является не до конца решена и актуальна на современном этапе развития науки и технологии.
Для ряда крупных газоконденсатных месторождений, таких как Астраханское, Оренбургское и других решение указанной проблемы имеет свои специфические особенности. Помимо высокого содержания в добываемом продукте сероводорода и углекислого газа (до и более 8 %) они характеризуются повышенной температурой в интервале продуктивного пласта, пониженным и повышенным пластовыми давлениями. Вводимые для регулирования плотности тампонажных растворов добавки (облегчающие, утяжеляющие) в большинстве своем являются инертными, в отношении формирования структуры цементного камня, и оказывают негативное влияние на его показатели - проницаемость, прочность. Несмотря на актуальность проблемы, наличия большого количества технологий и технических средств, направленных на обеспечение герметичности

Количество газа (сероводорода), которое растворяется в пластовом флюиде, во многих случаях больше содержания гидрооксида кальция, растворенного в поровой жидкости. Поэтому газ присутствует в промежуточной зоне, которая возникает в процессе его взаимодействия с кристаллогидратами вяжущего. Не исключается и поступление сероводорода внутрь цементного камня [11, 56].
Так как реакция: 2Н28 + Са(ОН)2 Са(Н8)2 + 2Н20 обратима, то имеется возможность возникновения равновесного состояния между такими соединениями, как Н28, Са(ОН)2 и Са(Н8)2. Учитывая их растворимость в поровой жидкости, можно предполагать, что наиболее вероятен процесс удаления в большем количестве лишь Са(Н8)2. В результате, разрушение цементного камня будет определяться этим процессом, значит деструкция камня происходит послойно [12]. Лимитирующая стадия процесса коррозии - диффузионный отвод продуктов коррозии.
Уравнение прогнозирования глубины поражения для этого случая имеет
где - Сз - концентрация Са(Н8)2в зоне взаимодействия цементного камня и
Из выражения 2.3 следует: повышение содержания Н28 способствует повышению количества Са(Н8)2 следовательно темп деструкции возрастает [8].
Возникновение малопроницаемого участка в цементном камне тормозит процессы коррозии. Величина этого участка зависит от концентрации агрессивного соединения и времени взаимодействия [12].
При увеличение содержания Н28 в флюиде пласта область пониженной проницаемости сокращается т.к. область повышенной щелочности будет
вид [8, 12]:
(2.3)
буферного слоя.