автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.10, диссертация на тему:Предупреждение заколонных флюидопроявлений при строительстве и капитальном ремонте скважин

Р Г Б ОД

^ 2 СЕН да^ПОЛЬСКИЙПОЛИТВХНИЧВСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи Для служебного пользования Экз. /,\02

ГАСУМОВ Рамиз Алиджавад оглы

УДК 622.245.422.2

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ ЗАКОЛОННЫХ ФЛЮИДОПРОЯВЛЕНИЙ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ И КАПИТАЛЬНОМ РЕМОНТЕ СКВАЖИН

Специальность 05.15.10 - Бурение скважин

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ставрополь - 1994

Работа выполнена 'в Северо-Кавказском научко-исследователь ском и проектном институте природных газов (СевКавНИПИгаз).

Научный руководитель -Научный консультант -

доктор технических наук Тагиров K.M.

кандидат технических наук Мосиенко В.Г.

Официальные оппоненты - доктор технических наук,професс<

Агзамов i.A.

кандидат технических наук Лышко Г.Н.

Ведущее предприятие - ПО "Ставропольнефтегаз"

Защита состоится "£9" (fö IS94 г. в час на за седании совета К С64.11.04 по защите диссертаций на соискани ученой степени кандидата наук в Ставропольском политехническом институте по адресу: 355038, г.Ставрополь, пр.Кулакова,2.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ставрополь ского политехнического института.

Автореферат разослан "£6" 0% IS94 г.

Ученый секретарь специализированного совета, к.г.-м;н.

В.А.Гридин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В настоящее время одной из важных задач строительства и капитального ремонта скважин является предупреждение возникновения заколеиных флюидопроявлений. Поэтому для успешной и длительной эксплуатации нефтяных и газовых скважик предъявляются особые требования к качеству их цементирования. Эта проблема стала особенно актуальной в связи с вводом в разработку месторождений с наличием близко расположенных разнонапорных нефтегазоводсносных горизонтов и бурением скважин на 11ХГ. Применяемые в настоящее время для цементирования скважин тампонажные материалы и технологические приемы с целью предотвращения заколенных фтоидопроявле -ний зачастую не отвечают предъявляемым к ним требованиям. Одним из основных направлений научных исследований в нашей стране и за рубежом является целенаправленное управление физико-химическими и механическими свойствами тампонажных материалов. Свойства тампонажных материалов изменяются в широких пределах в зависимости от состава, условий формирования структуры раствора и камня и условий работы цементного камня.

Для улучшения физико-механических свойств.тампонажных цементных растворов с целью предупреждения заколонных флюкдопро -явлений применяются добаади к тампонажным цементам и различные методы управления процессами структурообразования и твердения. Ассортимент существующих реагентов и используемых технологических приемов не обеспечивает возросших за последние годы требо -ваний к качеству строительства скважин. Поэтому особую актуальность приобрела проблема создания комплексных структурирую -щих добавок и разработки технических средств воздействия на да-

ментные растворы для придания им высоких изоляционных свойств.

Цель работы. Предупреждение заколонных флюкдо-проявлений при строительстве и капитальном ремонте скважин с нормальными и умеренными пластовыми температурами путем физико-химических и физико-механических методов воздействия на тампо -нажный раствор.

Основные задачи работы.

• I. Исследование влияния реагентов-структурообразователей на свойства тампонажных растворов и камня из портландцементного и плакопортландцементного вяжущих.

2. Разработка комплексных структурирующих добавок для регулирования технологических характеристик тампонажных растворов, технологии их приготовления и применения.

3. Исследование влияния виброобработки на физико-механические свойства тампонажных растворов и цементного камня.

4. Разработка устройств и технологии применения вибраторов для обработки тампонажных растворов.

5. Разработка рекомендаций по применению тампонажных растворов с комплексными добавками.

5. Оценка эффективности использования и промышленное внедрение разработанных мероприятий.

Научную, новизну работы составляют:

- результаты исследований тампонажных растворов с комплексными добавками, на основе которых уточнен механизм влияния ани -онактивных полимеров на реологические и физико-механические свойства цементных растворов;

- разработанные многокомпонентные добавки для тампонажных растворов, применение которых уменьшает вероятность заколонных флюидопроявлений в скважинах;

- разработанные технические средства для вибрационной обработки цементного раствора с целью улучшения его тампонирующих свойств.

По результатам исследований, положенных в основу диссерта -ционной работы, получено 5 авторских свидетельств на изобретения

На защиту выносятся:

- обоснование применения физико-химических и физико-механических методов обработки тампонажных растворов для предупрежде -ния заколонных флюидопроявлений;

- составы комплексных структурирующих добавок в тампонакные растворы и технология их приготовления;

- конструкции устройств для виброобработки тампонажных растворов;

- технология цементирования скважин с применением разрабо -тайных реагентов и вибраторов;

- технико-экономическое обоснование применения комплексных добавок и виброобработки тампонажьих растворов для ликвидации заколонных флюидопроявлений.

Реализация работы в промышленности . Разработанные комплексные структурообразующие добавки "гипан - ОСК - сульфат железа", "гипан - сульфат железа" и "Д-1 - замедлитель" внедрены на скважинах Северо-Ставропольского ПХГ Кавказтрансгаза при цементировании эксплуатационных колонн. Экономический эффект составил 100,694 тыс.руб. в год (в ценах 1990 г.).

Практическое значение работы состоит в том,, что применение научно обоснованной технологии регулирования физико-химических и механических свойств тампонажных растворов и камня путем введения домплексных реагентов и либровоздей -

.•вин уменьшает вероятность заколоиных флкидопроявлений, увеличила время безремонтной эксплуатации скважин.

В соответствии с разработанными техническими условиями про-оведен выпуск опытных партий комплексных реагентов. Разработаны рекомендации по их приготовлению и применению.

Изготовлены и внедрены опытные образцы устройств для вибро -обработки тампонаякых растворов.

Основные выводы, положения и рекомендации диссертации могут быть использованы при цементировании скважин, проведении ремонт -них, ликвидационных работ и консервации скваяин.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы долоаены и обсуждены на 'заседаниях ученых советов СевКаБНИПИгаза, УзбекНШИнефтегаэа, ТуркменНИПИгаза, техническом совете треста "ТУркменбургаз".

Публикации. По теме диссертации имеется 10 пуб -хикаций, в том число 5 изобретений.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, основных выводов, рекомендаций и приложения. Работа содержит /&/ стр.мадинописного текста, включапцзго 12 рисунков, 30 таблиц и список использованной литературы из 1&6 наименований.

СОдайШИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность теш диссертации, сформулированы цель и задачи исследований, дана общая характеристика работы.

Первая глава посвящена анализу современного состояния исследований причин ¡заколоиных фтоидопроявлений и техно -

логических методов их предупреждения. Рассмотрено влияние используемых добавок, реагентов и виброобработки на технологические характеристики цементных растворов в плане улучшения их структурно-реологических и физико-механических свойств.

Этой проблеме посвящены работы отечественных ученых: О.К.Ан-гелопуло, М.О.Ашрафьяна, А.И.Булатова, А.А.Гайворонского, В.С.Д»-ншевского, Б.И.Есьмана, У.Д.Мамаджанова, В.Д.Малэванского, М.Р.Мавлютова, Н.А.Мариампольского, А.К.Мирзаджанзаде, Н.К.Кари -мора, А.К.Куксова, Д.Ф.Новохатского, Н.А.Сидорова, Е.М.Соловьева, Р.И.Шищенко, А.В.Черненко, В.Г.Цейтлина и др., а также ряда зарубежных исследователей.

Анализ работ отечественных и зарубежных ученых по проблеме заколоиных флюидопроявлений показал, что существуют различные точки зрения на механизм их- возникновения. Отмечается, что на образование флпидопроводящих каналов влияют следующие факторы: геологические, технические, технологические, физико-технические и механические.

Обобщая действующие мнения и г.шотезы о путях движения газа в затрубном пространстве скважин, можно выделить следующие:

- каналы, образованные поднимающимся по цементному раствору газом;

- каналы, образовавшиеся в цементном растворе в результате эодоотделения на контакте"с другими поверхностями;

- трещины и перемятости породы;

- участки, заполненные невытеснекным глинистым раствором;

- участки стенок скважины, где осталась сформированная гли -нистая корка;

- зазоры, возникающие на границах обсадная колонна - цементный камень — стенка скважины в результате воздействия выделившей-

ся из цементного раствора- воды;

- щели, заполненные водой на границе между глинистой коркой и цементным раствором;

- капилляры, пронизывающие схватывающийся, но еще не за -твердевший цементный раствор и образованные в результате наличия в нем избыточной воды.

Применяемые в настоящее время для крепления скважин тампо -кажные материалы и технологические приемы с целью предотвращения заколонных флюидопроявлений зачастую не отвечают предъявляемым к ним требованиям.

Поэтому для улучшения физико-химических и механических свойств тампонажных растворов применяются добавки к тампонажным цементам и различные методы активного управления процессами структурообразования и твердения.

Применительно к практике крепления скважин интерес представляют следующие эффективные методы предотвращения миграции . газа:

- регулирование времени загустевания цементного раствора;

- применение специальных цементных растворов, обладающих свойством сохранять градиент гидростатического давления близким к его начальному значению;

- улучшение свойств тампонажного раствора и камня за счет достижения полноты гидратации частиц цемента и равномерного распределения воды затворения;

- увеличение степени замещения промывочной жидкости тампо -нажным раствором за счет снижения вязкости раствора и достижения ранней турбулизации потока;

- улучшение состояния контакта тампонажного камня "пюодг* и обсадной колонной путем размыва корки на стенках пульсирующим

потоком и уплотнение оставшейся части корки под действием вибрации, искусственной кольматации пристенной зоны.

С учетом этого к тампонажным растворам должны предъявляться дополнительные специальные требования:

- низкая водоотдача;

- быстрый рост структурной прочности; *

- высокая седиментационная устойчивость;

- безусадочность цементного камня.

Для снижения водоотдачи и регулирования реологических свойств тампонажных растворов широко используются, анионактивные высокомолекулярные поверхностно-активные вещества (ПАВ): карбо -ксиметилцеллюлоза (КМЦ), гипзн, полиакриламид и др. В цементном растворе эти добавки хорошо адсорбируются на катионах поливалентных металлов и др.). Поэтому для достижения положительного эффекта приходится увеличивать Дозировку этих добавок, что приводит к ухудшению других показателей. Этот недос -татон можно уменьшить или совсем исключить, если в состав комп -лексной добавки ввести компонент, блокирующий катионы поливалентных металлов от адсорбции анионактивного полимерного ПАВ.

Экспериментальные исследования, проведенные в У^НИ, ИФИНГ, БашНИПИнефть и др..показали, что применение вибровоздейстзия при цементировании скважин представляет возможность регулирования одновременно нескольких ¿войств тампонажного раствора и цементного камня.

Вибровоздействие разрушает структуру тампонажного раствора и буровой жидкости. Поэтому они ведут себя как истинно ньютоновские жидкости. В несколько раз снижается их вязкость и гидравлические сопротивления при прокачивании в заколонном пространстве. Это обеспечивает более полное замещение промывочной жидкости там-

понажным раствором.

Однако существующие тампонажные материалы и технологические приемы для управления физико-механическими свойствами тампонаяс -иых растворов с целью предотвращения заколонных флюидопроявлений при цементировании скважин или не в полной мере отвечают поставленным задачам, или их применение не исключает осложнений при работе.

Во второй главе описываются методы исследований, характеристики применяемых материалов, математические методы планирования эксперимента и обработки результатов исследо -ваний. Исследования тампонаяных растворов к цементного камня выполнены по стандартным негодикам.

Для исследований применен тампонапный портландцемент Новороссийского цементного завода (ГОСТ. 1581-85) и влаущее ШПЦС-120 Константиновского цементного завода "Утяжелитель" (ОСТ 39-017-85).

Примененные химические реагенты: конденсированная сульфит-спиртовая барда (КССБ), сульфитно-дрожжевая бражка (СДБ), три -дон-Б, кальцинированная сода, сульфат железа, гипан, триэтанол -смин, отход производства себациновэй кислоты (ОСК), КМЦ-700, нитрилотриыетилфосфоновая кислота (НТФ), "Саикелос", натриевая соль продукта конденсации нафталинсульфокислот и формальдегида, пластификаторы марки "Сепакол",' тетранатриевая соль 2-окси-1,3-пропилендиаминтетраметиленфосфоновой кислоты (ДПФ-Ш).

Реологические характеристики разрабатываемых тампонажных растворов исследовали на ротационном вискозиметре " ^апп " по известной методике. Определяли следующие параметры: пластичес -кую вязкость, динамическое напряжение сдвига, статическое напря-кение сдвига и коэффициент тиксотропии.

При разработке комплексных структурирующих добавок применяв ли ортогональные планы полного факторного эксперимента. Переменными факторами являлись дозировки исходных.компонентов Ыасс.% от цемента). Остальные факторы (характеристика тампонажного раствора, условия твердения и др.) закрепляли на одном уровне. Параметрами оптимизации служили водоотдача и тиксотропия тампо -нажного раствора.

Уравнения рзгрессии имеют следующий вид:

- при двухфакторном эксперименте:

- при трехфакторном эксперименте:

у = ¿л +

Ч,хл Ч,V,* ,

Параметры оптимизации определяются по коэффициентам регрессии указанных уровнений, соответствующим конкретному компоненту разрабатываемой комплексной добавки. Это позволяет установить рациональное содержание компонентов в добавке с учетом их комплексного влияния на свойства тампонажного раствора и цементного камня.

В третьей главе приведен ряд разработанных рецептур комплексных реагентов. Представлена зависимость изменения реологических свойств'тампонажных растворов и физико-механических показателей цементного камня от количества и вида приме -няемой структурирующей добавки. Показано, что степень неадекватности действия комплексных реагентов изменяется с количеством добавки и от вида используемого тампонажного цемента.

Руководствуясь предпосылками целенаправленного регулирова -ния параметров тампонажного раствора в соответствии с решаемой

проблемой, установлено, что в состав комплексной добавки должен входить водорастворимый полимер и компонент, взаимодействующий с ионами поливалентных металлов новообразований цементного раствора и блокирующий их от преждевременной адсорбции макромолекул полимера. Третьим компонентом могут быть регуляторы схватывания и твердения цемента. •

Для тампонажных растворов на основе портландцемента иссле -дования влияния на их свойства комплексной добавки "гипан - карбонат натрия" показали, что увеличение дозировок гипана и карбоната натрия эффективно снижает водоотдачу (до 7,7 см3 за 30 мин) и увеличивает коэффициент тиксотропии ( Кт ) тампонаж -ного раствора (до 4,1). Установлено, что эта добавка разжижает тампонажный раствор. Рациональный состав добавки, масс.% от портландцемента: гипан 0,3 - 0,7; карбонат натрия 0,8 - 1,0.

Исследование влияния комплексной добавки "гипан - 0СК" показало, что гипан и 0СК эффективно снижают водоотдачу ( до 23,6 см3 за 30 мин ) и повышают Кт (до 4,8) тампонажных раст -воров. При этом прочность при изгибе через 2 суток твердения при 7о°С и давлении 20 МПа составляет 5,0 - 7,5 Ша. Время загусте -вания в этих условиях - 190 - 300 мин.

Комплексная добавка "гипан - сульфат железа" менее эффек -тивно влияет на водоотдачу и тиксотропга тампонажных растворов, чем "гипан - карбонат натрия" и "гипан - 0СК". Основные физико-г.еханичэские свойства тампонажных растворов с этой добавкой сле-дулщие: пластифицирование раствора несколько ниже, чем от применения "гипан - 0СК", плотность тампонажного раствора возрастает с 1о40 до 1950 кг/м3, Кт увеличивается с 1,4 до 3,8. Остальные реологические характеристики изменяются незначительно.

положительный эффект отмечен при исследовании комплексной

добавки "гипан - ОСК - сульфат железа". Установлено, что добавка пластифицирует тампоняжный раствор, несколько снижает водопо-требность, повышает плотность (до i960 кг/и ) и Кт (до 5,5), снижает динамическое напряжение сдвига в зависимости от дозировки практически до нуля. ДобаЕка существенно снижает водоотдачу тампонажных растворов (до 7 см за 30 мин ) и увеличивает время загустевания (до 395 мин.). Прочность цементного камня зависит от количества комплексной добавки, соотношения ее компонентов п находится в пределах 3,00 - 6,35 Ша. Рациональные дозировки компонентов добавки, масс.% от цемента: гипан 0,3 - 0,5; ОСК 0,6 - 1,0; сульфат железа 0,05 - 0,10.

Исследования показали, что для снижения Бодоотдачи тампонажных растворов на основе портландцемента и повышения их тиксо-тропии эффективной является-комплексная добавка, включающая гипан, фосфоновый комплексон Д1Ф-1Н и триэтаноламин. Из результа -тов исследований установлен рациональный состав комплексной добавки, масс.% от ПЦТ-ЮО: гипан 0,4 - 0,5; ДПФ-1Н 0,20 - 0,25; триэтаноламин 0,1-0,2.

Аналогичные исследования проведены с тампонажными растворами на основе шлакопесчаных смесей ШПЦС-120. При этом установлено, что влияние однокомпонентных добавок не всегда обеспечивает ре -шение поставленной задачи.

-Введение добавок "гипан - ОСК" и "гипан - сульфат же^за" в тампонажные растворы на основе ШПЦС-120 эффективно влияет на их водоотдачу и тиксотропию.

Результаты экспериментальных исследований комплексного влияния добавки "гипан - ОСК - -сульфат железа" показали, что все компоненты этой добавки эффективно снижают водоотдачу (до 12,6 си" за 30 мин К динамическое напряжение сдвига (до 5 дПа) и увели -

чивают (до 4,62) тампон&жных растворов.

Построены диаграммы "состав - свойства" для всех разрабо -танных комплексных структурирующих добавок, где можно выделить диапазон рациональных дозировок компонентов комплексной добавки, при которых получается максимальный эффект.

Исследованиями установлено, что уменьшение водоцементного отношения тампонажного раствора без использования пластификато -ров приводит к резкой потере подвижности и к повышению его плотности. При этом водоотдача снижается незначительно.

Лабораторные исследования показали, что для скважинных условий в интервале температур.20 - 160°С наиболее перспективными являются пластификаторы на основе соли продукта конденсации наф-талинсульфокислот с формальдегидом. Для экспериментальных исследований использовался пластификатор Д-1. В тампонажном растворе он работает аналогично зарубежным пластификаторам марки "Сепа-кол". Введение добавки Д-1 до 1,0 масс.% от цемента эффективно пластифицирует тампонажный раствор, что позволяет снизить его водопотребность при сохранении требуемой консистенции. Для там -пон&жных растворов на основе ПДТ-100 при введении добавки до 1,0 масс.% от цемента водоцементное отношение снижается с 0,5 до 0,3, а на основе ШПЦС-120 - с 0,45 до 0,3. Снижение водопо -

требности обеспечивает повышение плотности тампонажных растворов

3 3

с 1840 до 2020 кг/м для портландцемента и с 1780 до 1960 кг/м

для шлаковых смесей. Вместе с этим в 2 - 3 раза снижается водо -отдача, Кт возрастает с 1,4 - 1,6 до 3,4 - 3,6 соответственно. Снижение водопотребности приводит к заметному повышению прочности цементного камня в ранние сроки твердения, при этом не изме -няется время загустевания. Для регулирования этой характеристики необходимо вводить замедлители схватывания цемента.

Проведенными исследованиями влияния комплексных добавок "Д-1 - КССЕ-2", "Д-1 - НТФ", "Д-1 - Трияон-Б" на свойства цементных суспензий определено, что комплексная добавка "Д-1 -НТФ" является эффективной для тампонажных растворов на осноье планового вяжущего ШПЦС-120, г. остальные добавки хорошо работают з тампонажных растворах на основе портландцемента.

Для получения тампонзжного раствора с заданными свойствами соотношение между компонентами комплексных добавок "Д-1 - Три -лон-Б", "Д-1 - КССБ-2", "Д-1 - НТФ" определяют по составленным диаграммам "состав - свойства".

В четвертой главе описаны результаты разработки технологии и технических средств для крепления скважин с целью предупреждения заколонных флюидопролвлений.

Разработанные комплексные добавки и реагенты типа "гипан -ОСК - сульфат железа" и "гипан - ДПФ - 1Н - триэтаноламин" предназначены для снижения водоотдачи и повышения тиксотропии портлакдцементных растворов.

Так как комплексные структурирующие добавки типа "гипан -ОСК - сульфат железа" и "гипан - сульфат железа", предназначен -ные для повышения тиксотропии тампоналных растворов и снижения их водоотдачи, - жидкие, га целесообразно готовить непосредственно на буровой. При этом компоненты добавок последовательно растворяются в воде затворения до получения реагентов заданного состава.

Дозировка добавок в рекомендуемом интервале назначается из условия получения необходимого времени загустевания, показателей тиксотропии и водоотдачи тампонажных растворов.

При выборе вида добавки следуеа' учитывать, что температур -ный интервал выше у тех добавок, которые включают гипан (до

200°С).

Подбор рецептуры тампонажного раствора.начинают с выбора оптимального количества пластификатора, обеспечивающего растека-емость тампонажного раствора в пределах 18 - 20 см. Затем выби -рапт вид и количество регулятора сроков схватывания цементного раствора.

Разработанные тамлонажные материалы с добавкой ш^стифика -тора и регулятора схватывания и твердения цементов рекомендуется . применять для установки цементных мостов при ремонте скважин, применение добавки в сочетании с ускорителем схватывания и ? дения цемента позволяет рекомендовать эти тамлонажные растворы для цементирования в зоне пониженных положительных температур vot 0 до 15°С), где" обычные тампонажные растворы имеют длительные сроки схватывания.

Проведены исследования и описаны результаты разработки технических средств для виброобработки тампонажного раствора. Целью применения разработанных устройств является повышение качества цементирования скважин путем виброобработки тампонажного раствора увеличенной амплитудой создаваемых импульсов. Общими конструктивными элементами этих устройств являются вращаемая потоком раствора турбина и вал, на котором закреплены основные элементы, создающие при вращении гидравлические импульсы.

В первом устройстве гидроимпульсы образуются при радиальном перемещении в циркуляционных отверстиях подпружиненных прерыва -телей в результате их скольжения по ребристой поверхности корпуса. Направление колебаний устройства и распространения гидравлических импульсов совпадает с осью скважины, что приводит к воз -никновению в потоке цементного раствора высокочастотных гидрав -лических импульсов большой интенсивности, которые приводят час -

тицы цемента в колебательное движение. Гидравлический вибратор включается в технологическую оснастку низа обсадной колонны.

Во втором вибраторе установленная на валу турбина вращает зубчатые колеса. Последние, прокатываясь по стенке корпуса, возбуждают в ней упругие колебания, которые передаются восходящему за колонной цементному раствору. Устройство имеет камеру со сжатым воздухом, заполненную под давлением. При подходе продавочной пробки к камере диафрагма разрывается, освободившийся сжатый воздух поднимается вверх к устью, возбуждая в растворе дополни -тельные вибрации. Регулируя объем сжатого воздуха,•можно увели -чить или сократить время дополнительной виброобработки.

Работа этих устройств основана на преобразовании энергии потока в энергию механической обработки тампонажного раствора.

В пятой главе приведены результаты промысло -вых испытаний и внедрения тампонажного раствора" с комплексными структурирующими добавками и гидроимпульсного вибратора при цементировании ряда скваяин треста "ЧУркменбургаз" и объединения "Кавказтрансгаз".

Разработаны "Рекомендации по приготовлению и применению тампонажных растворов с комплексными структурирующими добавками для цементирования обсадных колонн и установки цементных мостов в скважинах при КРС". Предлагается комплексные структурирующие добавки "гипан - ОСИ - сульфат железа" и "гипан - ДПФ-Ш - три-этаноламин" использовать при применении портландцемента, "гипан - ОСК - сульфат железа" и "гипан - сульфат железа" - для тампонажных цементов ШПЦС-120 с температурой применения до 200°С. В качестве пластификаторов рекомендуются "Д-1 - НТФ", "Д-1 -КССБ-2", "Д-1 - Трилон-Б". Количество жидкости затворения под -бирается экспериментальным путем из условия получения тампонаж -

ного раствора требуемой растекаемости. Добавки рекомендуется готовить на буровой. Приготовление тампонажного раствора на буро -вой и его откачка в скважину производился с использованием осреднительной емкости.

Для проверки эффективности вибрРобработки тампонажного раствора разработанными устройствамй изготовлен гидроимпульсный вибратор. Вибратор после испытания его пугем прокачки через него промывочной жидкости был внедрен на пл.Саман-Тепе треста "Турк -менбургаз". Испытания показали, что время нахождения раствора в зоне действия гидроимпульсов имеет большое значение. После пер -вого цикла водоотделение снизилось на 35 %, после второго -на 48 %, сроки схватывания сократились, соответственно, на 10 и 15 %, Результаты АКЦ подтверждают, что качество цементного кольца за обсадной колонной повышается на 45 %.

Ожидаемый годовой экономический эффект от предложенных разработок составляет 100694 руб. в ценах 1390 г.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И ШОМЕНДАЦИИ

1. Показана возможность применения комплексных структурирующих добавок и вибрационной обработки тампонажных растворов для улучшения их технологических характеристик с целью предупрежде -ния заколонных флсидопроявлений.

2. Теоретически обосновано и экспериментально подтверждено направление исследований по созданию комплексных реагентов на основе водорастворимых полимеров с введением компонентов, блокирующих катионы поливалентных металлов новообразований цементного раствора от взаимодействия с полимерным ПАВ, что повышает эффективность действия комплексной добавки.

3. На уровне изобретений разработаны комплексные добавки, целенаправленно улучшающие физико-химические и физико-механические свойства тампснажных растворов и камня.

4. С применением двух- и трехфакторного экспериментов и критериев оптимизации по водоотдаче к тиксотропии установлены рациональные дозировки этих добавок, масс.55 от цемента: пгипан -карбонат натрия" - (0,3 - 0,7):(0,8 - 1,0); "гипан - ОСК" -(0,3 - 0,5):(0,6?- 1,0); "гипан - ОСК - сульфат железа" - (0,3 -0,5):(0,6 - 1,0):(0,05 - 0,10); "гипан - ДОФ-1Н - триэтаноламин"-(0,4 - 0,5):(0,20 - 0,25):(0,1 - 0,2); "Д-1 - замедлитель" -(0,5 - 1,0):<0,1 - 1,0).

5. Рациональная дозировка разработанных комплексных добавок зависит от вида тампонажного цемента и условий твердения.

6. Выявлено, что комплексная добавка "гипан - карбонат натрия" в оптимальных количествах снижает водоотдйчу с 246 до

16,4 см за 30 мин , повышает коэффициент тиксотропии с 1,4 до 4,8, разжижает тампонажный раствор "и снижает динамическое напряжение сдвига практически до нуля.

7. Установлено, что■комплексная добавка "гипан - ОСК" в оптимальных количествах снижает водоцементное отношение тампонажного раствора с 0,5 до 0,35, повышает плотность с 1840 до

3

2020 кг/м , улучшает реологические показатели, снижает водоотдачу

3

с 246 до 23,6 см за 30" мин , повышает время загустевания с IÍ0 мин до 340 мин при 75°С и увеличивает прочность цементного камня при изгибе с 5,26 до 7,50 Ша.

8. Экспериментально установлено, что комплексная добавка "гипан - ОСК - сульфат железа" при рациональных дозировках компонентов снижает водоотдачу с 246 до 7 см за 30 мин , повышает динамическое напряжение сдвига, несколько повышает прочность це -

ментного камня и обеспечивает его безусадочность.

9. Комплексная добавка "гипан - Д1Ф-1Н - тризтаноламин" эффективно снижает, водоотдачу тампонажных растворов и их водопо-требность, повышает коэффициент тиксотропии до 3,25, замедляет сроки схватывания и несколько снижает прочность цементного кам -ня. Эта добавка рекомендуется для тампонажных растворов на основе портландцементов.

10. Установлено, что применение суперпластификатора Д-1 в тампонажных растворах обеспечивает снижение в/ц с 0,5 до 0,35,

3

повышение плотности с 1840 до 2020 кг/м , снижение водоотдачи до 3

88,5 см за 30 мин и повышение прочности цементного камня пои изгибе с 6,70 до 8,25 МСа. Эта добавка эффективно сочетается с регуляторами схватывания и твердения цемента: КССБ-2, Н'ГФ, "Три-лон-Б" и др,

11. На уровне изобретений разработано устройства для виброобработки тампонажных растворов путем преобразования эн.ргии потока в энергию механического воздейетви-.

12. Установлено, что гидроимпульл!* в ¡братор создает в тампоналсном растворе высокочастотные гидравлические колебания, способствующие снижению гидравлических сопротивлений, полному замещению промывочной жидкости тампонажным раствором :: повышению качества цементирования.

13. Показано, что применение устройства с регулируемым ежа -тым воздухом временем вибровоздействи* обеспечивает образование качественного цементного кольца в зоне продуктивных пластов.

14. Проведены наследования, опытно-промшленные испытания и внедрение разработанных комплексных структурообразующих добавок ("гипан - ОСК - сульфат железа", ''гипан - сульфат железа") на скважинах Северо-Ставропольского Т1ХГ. Ожидаемый экономический

эффект составляет 100694 руб. (в ценах 1990 г.).

15. На основании исследований и опытно-промышленных испытаний разработаны и утверждены "Рекомендации по применению и при -готовлению тампонажных растворов со структурирующими добавками"< Производственное внедрение комплексных добавок "гипан - ОСК -сульфат железа" и устройства для вибрационной обработки цемент -ного раствора показало их высокую эффективность.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах :

1. A.c. I362II6, СССР, кл. E2IB 33/13. Устройство для виб -рационной обработки цементного раствора./Р.А.Гасумов, Р.А.Абдул-заде, Р.С.Яремийчук, Л.В.Чорненька.-ДСП.- 1989.

2. A.c. I5Ö5I23, СССР, кл. E2IB 33/14. Гидроимпульсный виб -ратор./Р.А.Абдулзаде, Р.А.Гасумов, З.И.Ыевчук, Л.З.Чорненька. ДСП,- 1990.

3. A.c. 1544953, СССР, кл. E2IB 33/14. Способ обратного цементирования скважины./Р.А.Абдулзаде, Р.А.Гасумов, 3.И.Шевчук, Л.З.Чорненька.- ДСП,- 1969.

4. A.c. I83904C, СССР, кл. E2.IB 33/138. Комплексный реагент для томпонаетых растЕоров на основе портландцемента./А.А.Перей;.:а, Ю.И.Петраков, Р.А.Гасумов и др.- ДСП.- 1990.

5. Гасумов P.A., Петраков Ю.И., Мосиенко В.Г. Влияние структурирующих добапок на вод'оотдачу тампонажных растворов./Строи -тельство газовых и газокондексатных скважин: Сборник научных статей ВНШгаза.-М., Ь93.- С.77 - 62.

6. Гасумов P.A., Тагиров К.!.;., Петраков Ю.И. К вопросу о механизм возникновения флюидспроявлений при цементировании сква-

-'Z .:■.г яловых и газоконденсатных скважин: Сборник :........г -V. .г". -.. 1992. - С.73 - 76.

7. Гасуыов P.A. Устройство дг.я виброобработки тампонажных растворов при цементирования зоны продуктивных пластов./ Строи -тельство газовых к газоконденсатных скважин: Сборник научных статей ЗНИИгаза.- М., 1993.- С.17 - 22.

Ь. Положительное решение о вьщаче патента по заявке jJGÖ8C42/03, кл. E2IB 33/133. Пластификатор тампонажных растворов./ А.А.Перейма, Р.А.Гасумов, Ю.И.Петраков, Л.В.Перцева.

9. Тагиров К. 1.5., Гасумов P.A., Мосиенко В.Г. Комплексные пластифицирующие добавки в тампонажный раствор./ Строительства газовых и газоконденсатных скважин: Сборник научных статей ВНИИ-газа.- М.,- 1993.- С.17 - 22.

10. Тампонажные смеси для цементирования горизонтальных наклонно направленных скважин./К.М.Тагиров, Р.А.Гасумов, В.Г.Мосиенко и др.- Строительство газовых и газоконденсатных скважин: Сборник научних статей ВНИИгаза. - М., 1993.-- С. 12-17.

Соискатель 'Р'кс-с," \ Р.А.Гасумов

=s те : «.. * .5 а

■■ "С- . и*п kMi'iI'P'i« Ст-.ь^люль, иг>; 3ov i хч**«-