Изучение процесса падения порового давления в цементных растворах при формировании цементного камня

• Автор: Котельников, Сергей Александрович
• Шифр специальности: 25.00.15
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 121 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ОБЗОР ГЕОЛОГИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ОАО «СУРГУТНЕФТЕГАЗ» И ТЕХНОЛОГИЙ КРЕПЛЕНИЯ СКВАЖИН
1.1. Геологические особенности месторождений
ОАО «Сургутнефтегаз», расположенных в Западной Сибири
1.2. Геологические особенности месторождений
ОАО «Сургутнефтегаз» , расположенных в Восточной Сибири
1.3. Обзор конструкций скважин, технологий цементирования и тампонажных материалов, применяемых при строительстве скважин на месторождениях Западной Сибири
1.4. Обзор конструкций скважин, технологий цементирования и тампонажных материалов, применяемых при строительстве скважин на месторождениях Восточной Сибири
1.5. Оценка качества крепления обсадных колонн в ОАО «Сургутнефтегаз»
1.5.1. Результаты акустической цементометрии скважин в
зависимости от применяемой оснастки эксплуатационных колонн и технологии цементирования
1.5.2. Результаты акустической цементометрии скважин в
зависимости от применяемых тампонажных материалов
1.5.3. Результаты акустической цементометрии скважин в
зависимости от технологии затворения тампонажных цементов
1.6. Выводы по главе
2. ПРИЧИНЫ НЕКАЧЕСТВЕННОГО КРЕПЛЕНИЯ СКВАЖИН.
МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА КРЕПЛЕНИЯ. ОБОСНОВАНИЕ ГИПОТЕЗЫ НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ. МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ
2.1. Причины некачественного крепления скважин
2.2. Методы и способы повышения качества крепления
2.3. Процессы, протекающие при гидратации и твердении цементного камня
2.3.1. Гидратация тампонажных портландцементов
2.3.2. Давления, оказываемые цементным раствором и камнем на стенки скважины
2.3.3 Традиционное представление об изменении давления на стенки скважины цементным раствором
2.3.4. Процессы миграции газа и других флюидов через цементный раствор - камень
2.3.4.1. Классическая теория процесса миграции
2.3.4.2. Теория процесса миграции с учетом влияния водоотдачи тампонажных растворов
2.4. Проведение экспериментов
2.4.1. Ультразвуковой метод определения прочности тампонажных

материалов
2.4.2. Методика исследований газопроницаемости цементного
раствора
2.4.3. Методика исследований расширения цементного камня
2.4.4. Методика исследований газопроницаемости цементного
раствора
2.5. Обобщение результатов исследований рецептур тампонажных растворов, применяемых в ОАО «Сургутнефтегаз»
2.6. Выводы по главе
3. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА СТРОИТЕЛЬСТВА СКВАЖИН
3.1. Расчёт показателя отклонения фактического диаметра скважины от номинального
3.2. Расчёт показателя соответствия высоты подъёма цемента за обсадной колонной
3.3. Расчёт показателя сплошности цементного камня
3.4. Расчёт показателя степени центрирования обсадной колонны
3.5. Расчёт показателя качества сцепления цементного камня с обсадной колонной
3.6. Расчёт показателя герметичности обсадной колонны
3.7. Расчёт показателя герметичности межколонного пространства
3.8. Расчёт обобщённого показателя качества и-ой обсадной колонны
3.9. Расчёт обобщённого показателя качества для всей конструкции скважины
3.10. Качественная оценка для всей конструкции скважины
3.11. Выводы по главе
4. РЕЗУЛЬТАТЫ ОПЫТНО-ПРОМЫСЛОВЫХ РАБОТ
4.1. Результаты акустической цементометрии по скважинам, зацементированным с применением газоблокирующих добавок
4.2. Апробирование методики оценки качества крепления обсадных колонн
4.3. Выводы по главе
Заключение
Приложение
Список литературы

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
ОАО «СНГ» - открытое акционерное общество «Сургутнефтегаз»
АКЦ - акустическая цементометрия ТТМ - цементометрия
СГДТ - гамма-гамма плотностная цементометрия
ПГИ - промыслово-геофизические исследования
ГРП - гидроразрыв пласта
СКО - солянокислотная обработка
ГКО - глинокислотная обработка
СТО - стандарт общества
АВПД - аномально высокие пластовые давления
АНПД - аномально низкие пластовые давления
ГОСТ - Государственный стандарт
ТУ - технические условия
ТТТТТ - портландцемент тампонажный
В/Ц - водоцементное отношение
ЦТТС - цемент тампонажный термосолестойкий
ЦТВА - цемент тампонажный высокотемпературостойкий армированный
ШПЦС - шлако-песчано-цементная смесь
НТФ - нитрилотриметилфосфоновая кислота
СКУПЦ - станция контроля управления цементирования
ГИС - геофизические исследования скважин
МКР - мягкий контейнер
ПБ НГП - правила безопасности нефтяной и газовой промышленности
ОЗЦ - ожидания затвердевания цемента
ЦТ - центратор турбулизатор
ЦТЖ - жёсткий центратор турбулизатор
СНС - статическое напряжение сдвига
UCA - ультразвуковой анализатор цемента
УБР - управление буровых работ
НГДУ - нефтегазодобывающее управление
БД - бездобавочный

работах [21, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36], авторы считают, что в результате взаимодействия пластовых флюидов с глинистой коркой и остатками невытесненного бурового раствора происходит уменьшение их объемов с резким падением гидростатического давления столба цементного раствора, в результате чего в буровой раствор начинает диффундировать газ, происходит быстрое газирование жидкости, и возникают заколонные перетоки.
2. Причиной низкого качества крепления обсадных колонн является наличие рыхлой глинистой корки на стенках скважины [22, 23, 24, 25, 38]. В результате наличия рыхлой глинистой корки отсутствует напряженный контакт цементный камень-порода, а при физико-химическом взаимодействии твердеющего тампонажного раствора с глинистой коркой происходит «усадка» цементного камня при твердении и образовании на границе их контакта флюидопроводящих каналов.
3. Причинами низкого качества крепления обсадных колонн являются кавернозность, ствола скважины, наличие поглощающих горизонтов, трещиноватость пород, неустойчивость стенок скважины и профиль ствола скважины [49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 71, 72, 73, 74]. При увеличении максимального зенитного угла от 15 до 48° срок службы скважин снижается в среднем в 1,9 раза.
4 Причиной низкого качества крепления обсадных колонн является несоответствие применяемых тампонажных материалов горно-геологическим условиям [25, 35, 39, 40, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68]. В частности, явление усадки, контракции тампонажного материала при твердении, высокая водоотдача применяемых тампонажных растворов, их седиментационная неустойчивость, пористость цементного камня, хрупкость цементного камня, низкая коррозионная стойкость цементного камня - всё это является причиной некачественного крепления обсадных колонн.
5. Причиной низкого качества крепления обсадных колонн является снижение гидростатического давления (порового давления) столба твердеющего тампонажного раствора на пласт ниже пластового, с резким