Управление тиксотропными свойствами тампонажных растворов с помощью реагентов, способствующих предотвращению заколонных проявлений

• Автор: Мягкий, Ян Борисович
• Шифр специальности: 25.00.15
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Краснодар
• Количество страниц: 124 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава 1 Анализ состояния изученности вопроса по причинам и факторам возникновения флюидопроявлений и заколонных перетоков при цементировании скважин
1.1 Причины возникновения флюидопроявлений и межколонных перетоков
1.2 Анализ состава и свойств тампонажных растворов, влияющих на их изолирующую способность
1.3 Реагенты-понизители водоотдачи тампонажных растворов Выводы по 1 -й главе
Глава 2 Теоретические основы выбора эффективных реагентов-регуляторов тампонажных растворов, повышающих герметичность цементного кольца скважины
2.1 Способы механизмов стабилизации дисперсных систем в жидкой дисперсионной среде
2.2 Совмещение способов механизма стабилизации с целью объединения их достоинств
2.3 Структурообразователи для тампонажных растворов
2.4 Требования к тампонажным растворам и реагентам для герметичного цементирования скважин
Выводы по 2-й главе
Глава 3 Разработка рецептур тиксотропных тампонажных растворов (ТТР) на основе комплексных реагентов
3.1 Методика проведения исследований
3.2 Исследование и оценка эффективности композиций химреагентов как основы для ТТР
3.3 Разработка рецептур ТТР для условий умеренных и повышенных

температур
3.4 Разработка рецептур ТТР для условий высоких температур
Выводы по 3-й главе
Глава 4 Технологические приемы, обеспечивающие герметичность це- 73 ментного кольца
4.1 Определение взаимосвязи между параметрами противодавления и 74 объемом тампонажного раствора
Выводы по 4-й главе
Глава 5 Промысловые испытания и внедрение предложенных разрабо- 79 ток
5.1 Опыт цементирования экплуатационной колонны на скважине №259 79 куст 19 Северо-Островного месторождения
5.2 Опыт внедрения высокотемпературных тиксотропных составов на 83 основе спеццементов в скважинах с АВПД на Прибрежной группе месторождений
5.3 Выявление возможности и информативность акустических методов 89 контроля качества цементирования скважин
Выводы по 5-й главе
Основные выводы и рекомендации
Список литературы
Приложения

ВВЕДЕНИЕ
Анализ проблемы повышения качества крепления скважин крупнейших месторождений России, стран СНГ и дальнего зарубежья показывает, что качественное разобщение пластов остается одной из важнейших и сложнейших проблем.
В Западной Сибири из-за нарушения герметичности крепи вышли из строя тысячи скважин, которые сегодня требуют капитального ремонта вследствие межпластовых перетоков и обводнения. Многие из них ликвидированы.
Особое значение в проблеме цементирования скважин имеет создание надежной крепи, которая отвечала бы поставленным требованиям применительно к конкретным условиям и исключала бы возникновение осложнений, ставящих под сомнение целесообразность проведенных работ.
Об актуальности задачи получения герметичного заколонного пространства после цементирования свидетельствуют многочисленные публикации отечественных и зарубежных авторов, как по изучению отдельных процессов, так и по созданию новых технологий и технологических средств. В последние годы достигнуты успехи в совершенствовании технологических процессов, создании программ цементирования, тампонажных растворов и реагентов.
Данной проблеме посвящены исследования ведущих ученых страны: Данюшевского B.C., Гайворонского В.А., Куксова А.К., Черненко A.B., Но-вохатского Д.Ф., Ашрафьяна М.О., Агзамова Ф.А., Соловьева Е.М., Рябовой Л.И., Булатова А.И. и др
Предлагаемые различными исследователями пути решения проблемы предотвращения заколонных проявлений носят в основном частный характер. Огромное влияние на формирование надежной и герметичной крепи в заколонном пространстве оказывает полнота вытеснения бурового раствора тампонажным. Эксцентричное расположение колонны, наличие каверн при-

плексов, достичь высокую степень водоудержания, связанную как с сильной химической гидратированностью катиона, так и с повышенной структурномеханической гидратацией, обеспечить ускорение процессов гидратации цемента (в результате многоточечного контакта гидрогеля, имеющего повышенную удельную поверхность и высокоразвитую структуру, с поверхностью частиц цемента), а также улучшить реологические свойства за счет тик-сотропии гелей, образующихся в среде тампонажного раствора.
Перспективны в настоящее время цементные растворы с резким сокращением времени гелеобразования, так называемых структурообразовате-лей - тиксотропиков [62, 63].
Гелеобразование в таких системах можно достичь в первые же минуты приготовления тампонажного раствора. При цементировании скважин, когда нарушается баланс гидростатического давления столба цементного раствора и столба жидкости выше его за колонной, тиксотропик переходит в «полуже-стке» состояние, которое противодействует перемещению жидкости между пластами.
При формировании пространственной надмолекулярной структуры в растворах без разделения на фазы обеспечены условия для сохранения растворимости микрогелей до образования пространственного каркаса. При этом в растворах параллельно химическим реакциям, приводя их к образованию сетки, протекает целый ряд физико-химических и физических явлений. Пространственная структура растущих или имеющихся макромолекул является определяющим фактором, обеспечивающим однородность цементного камня.
Для получения равновесной жидконаполненной сетки с химическими узлами в исходной реакционной системе создается теневая сетка с топологическими узлами, без которой неизбежно возникает контракция. Скорость диффузии структурирующего агента определяет возможность получить изотропную сетку с равномерным распределением узлов. Поэтому необходима