автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.10, диссертация на тему:Регулирование процессов структурообразования тампонажных растворов при креплении обсадных колонн в интервалах низких положительных и отрицательных температур



государственный комитет российской федерации

по высшему образованию

тюменский государственный нефтегазовый университет

Для служебного пользования экземпляр

ВЯХИРЕВ ВИКТОР ИВАНОВИЧ

РЕГУЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЯ ТАМПОНАЖНЫХ РАСТВОРОВ ПРИ КРЕПЛЕНИИ ОБСАДНЫХ КОЛОНН В ИНТЕРВАЛАХ НИЗКИХ ПОЛОЖИТЕЛЬНЫХ И ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ ТЕМПЕРАТУР

Специальность 05.15.10 - Бурение скважин

А В Т О Р Е Ф Е Р А Т

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Тюмень 1995 /г'/ ( • ' ' / V..,/ У

■ /

Работа выполнена в Буровом предприятии "Тюменбургаз" РАО Газпрома.

Научный руководитель: д.т.н.. профессор Ю.С-Кузнецов.

Научный консультант: д.т.н..профессор В.П.Овчинников.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки и техники РСФСР, Академик РАЕН

М .Р .Мавлютов

кандидат технических наук, доцент Г.П.Зозуля

Ведущее предприятие: ТюменНИИГИПРОГАЗ

Защита состоится "3" июля 1995 г. в 14-00 часов на заседании специализированного Совета К 064.07.01 при Тюменском государственном нефтегазовом университете по адресу: 625000, г.Тюмень, ул.Володарского. 38.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тюменского государственного нефтегазового университета.

Автореферат разослан "3" июня 1995г.

Ученый секретарь

специализированного Совета.

доктор технических наук, х";

профессор В.П.Овчинников

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Освоение нефтяных и газовых месторождений шельфа Арктических морей и севера Тюменской области, с учетом наличия горизонтов низких положительных и отрица тельных температур, требует решения ряда проблем по обеспечению их качественного разобщения и в первую очередь по ускорению процессов твердения применяемых тампонажных растворов. Твердение цементной суспензии в таких условиях происходит с резким замедлением процессов гидратации и структурообразова ния, в результате формируется цементный камень низкой прочности с высокой проницаемостью, который не обеспечивает достаточной надежности разобщения вскрываемых пластов. Возможные при этом фазовые переходы поровой жидкости в льдообразное состояние приводят к таким нежелательным явлениям, как "кристаллизационное давление", которое становится причиной образования трешин и каналов в цементном камне, а в некоторых случаях приводит к смятию обсадных колонн (месторождения Медвежье, Бованенковское и др., Уренгойское).

В настоящее время в качестве ускорителей сроков схватывания цементных суспензий используются различные реагенты; щелочи, силикаты и фторсиликаты. тиосульфат и нитрат кальция, поташ, хлориды калия, кальция, натрия и многие другие. Наиболее широко, вследствие доступности и низкой, по сравнению с другими стоимости, изученности, токсичности и ряду других показателей применяются хлориды кальция и натрия. Так например из 16 выпускаемых фирмами Великобритании композиций - ускорителей сроков твердения в 12 присутствует хлорид кальция. Аналогичная ситуация и у нас в стране. Получают его в основном как побочный продукт при

производстве кальцинированной соды по аммиачному способу (способ Сольвея).

В связи с выделением России в отдельное государство предприятия содовой промышленности большей своей частью оказались в странах ближнего зарубежья. В России осталось лишь Стерлитамахсхое акционерное общество "Сода" (Башкортостан) , на котором имеются трудности. сдерживающие объемы его производства. В целом по стране производство кальцинированной соды сократилось в 2 и более раза. Таким образом актуальным становится задача разработки заменителя хлористого кальция и поиск-дополнительных источников сырья для его производства .

Цель работы. Повышение надежности разобщения горизонтов с низкими положительными и отрицательными температурами путем разработки и внедрения новых видов ускорителей сроков твердения и расширением сырьевой базы их производству.

Основные задачи работы:

1. Обобщение существующих теоретических представлений, результатов эспериментальных исследований о процессах твердения тампонажных растворов и механизмах их регулирования.

2. Анализ применяемых реагентов для регулирования процессов твердения тампонажных растворов, технологии их производства, сырьевых ресурсов.

3. Разработка теоретических предпосылок создания специальны? солевых композиций - ускорителей сроков схватыванш тампонажных растворов, отвечающих требованиям применения и: для разобщения интервалов с низкими положительными и отриц; тельными температурами.

4. Иссследование физико-механических свойств разработанной реагента и его влияние на кинетику и механизм твердения, свойств тампонажных растворов, формирующегося из него камня.

5. Разработка технологии изготовления и применения реагента, перспективных направлений его использования.

6. Апробация результатов исследований, разработка нормативно-технической документации, внедрение разработанных рекомендаций.

Научная новизна.

1. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена целесообразность применения дистиллярной жидкости, являющейся отходом производства кальцинированной соды, в качестве сырьевой базы для производства реагента - ускорителя сроков схватывания тампонажных растворов, компонента полимерной композиции для предупреждения водогазонефтепроявлений и селективного разобщения сложнопостроенных залежей при приготовлении перфорационных сред для вторичного вскрытия.

2. Доказано, что при термообработке дистиллярной жидкости через распылительную сушилку в среде проточных газов идет образование двойной комплексной соли на основе хлоридов кальция и натрия. Изучены физико-механические свойства продукта обжига, выявлены специфические его особенности.

3. Объяснен механизм объемного расширения и повышения седиментационной устойчивости тампонажных растворов с добавкой предлагаемой солевой композицией.

4. Теоретически обосновано перспективное направление использования солевой композиции для ликвидации поглощений при борьбе с газоводонефтепроявлениями и для вторичного вскрытия продуктивных пластов.

Основные защищаемые положения.

1. Целесообразность, область и технологии применения продукта термообработки дистиллерной жидкости - солевой композиции.

2. Результаты теоретических и экспериментальных исследований физико-механических свойств солевой композиции, растворов на ее основе, воздействие на процессы гидратации и твердения тампонажных растворов.

3. Рецептуры полимерной композиции и перфорационной среды.

Практическая ценность.

1. Разработана технология утилизации жидких отходов производства кальцинированной соды, способствующая решению проблемы создания малоотходных производств.

2. Разработан реагент-ускоритель сроков схватывания тампонажных растворов, позволяющий обеспечить надежное разобщение горизонтов с низкими положительными и отрицательными температурами.

3. Показано, что применение солевой композиции в сочетании с акриловыми полимерами позволяет селективно разобщать сложнопостроенные залежи с близкорасположенными водами, предупреждать водогазонефтепроявления и разрабатывать мероприятия по ликвидации зон поглощений.

4. Предложено применять водный раствор на основе солевой композиции в качестве перфорационной среды при вторичном вскрытии. Степень загрязнения пласта (снижение проницаемости) при его применениии в 1.5 раза ниже по сравнению с применяемыми водными растворами хлоридов кальция и натрия.

Реализация работы в промышленности.

Основные положения, результаты теоретических и экспериментальных исследований, предложенные выводы и рекомендации работы реализованы:

- при выпуске опытно-промышленных партий солевой композиции общим количеством 2000 т Стерлитамакским акционерным обществом "Сода", которые были внедрены на

предприятиях "Тюменбургаз". "Пурнефтегаз", "Ноябрьскнефтегаз":

- при разработке нормативно-технической документации для проектирования строительства в Стерлитамакском АО "Сода" производства по переработке дисгиллярной жидкости;

- при разработке соответствующих нормативных документов (руководств, технических условий, " стандартов предприятий, технических проектов) на выпуск и последующее внедрение разработанной продукции.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на : Международной конференции, посвященной 30 летаю Тюменского индустриального института - Тюмень, 1993 г.. научно-технической конференции посвященной 15 летнему юбилею БП "Тюменбургаз" - Н.Уренгой 1994 г.; международной конференции РАОгазпром-95. посвященной освоению месторождений шельфа Арктики - С.Петербург 1995 г.; научно-технической конференции по разработке месторождений юга Тюменской области - Тюмень 1995 г.: Международной научно-технической конференции, посвященной 50-летию кафедры бурения Ивано-Франковского университета нефти и газа - Ивано-Франковск 1995г.; ежегодных научно-технических Советах "Газпром" и БП "Тюменбургаз"; заседаниях семинара кафедры бурения нефтяных и газовых скважин Тюменского государственного нефтегазового университета - Тюмень, 1992-1995 г.г.

Публикации.Основное содержание диссертационной работы опубликовано в 13 научных работах, в том числе в двух научно-технических обзорах, 3 статьях, 7 тезисах, материалы диссертационной работы вошли разделом в подготовленную к изданию монографию, по результатам исследований имеется один автопатент России.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения. 4 глав, заключения, библиографии (130 наименований и

приложений. Изложена на 219 стр. машинописного текста, в т.ч. 26 рис., 25 табл., приложения даны на 16 стрг Большую и неоценимую помошь в организации проведения исследований, постановки экспериментов и объяснении, полученных результатов оказывал кандидат технических наук, Шатов A.A., за что автор высказывает ему искреннюю благодарность.

содержание работы

Во введении обоснована актуальнрсть проблемы, показаны основные направления и пути ее решения с учетом геологических условий проводки скважины и наличия сырьевых ресурсов, дана краткая характеристика диссертационной работы.

В первой главе приведен анализ геолого-технологических условий бурения скважин на месторождениях, разбуриваемых БП "Тюменбургаз": сделана оценка качества цементирования скважин этих месторождений; выявлены причины, вызывающие снижение качества крепи скважины: поставлена цель и задачи исследований.

Буровое предприятие "Тюменбургуз" осуществляет строительство скважин на месторождениях севера Тюменской области: Юбилейном. Ямсовейском, Уренгойском, Ямбургском. Ен-Яхинском. Медвежьем и др. С 1995 года буровые работы начаты и на полуострове Ямал. Геологический разрез в литологическом отношении в основном аналогичен и представлен в верхней части торфяником, суглинками, глинами. Ниже залегают пески; глины - алевритисные, опоковидные, аргиллитоподобные; чередование песчаников, глин, алевролитов, аргиллитов. Тип коллекторов в основном терригенный и представлен переслаиванием песчаников, алевролитов с глинистыми отложениями. Песчаники-среднезернистые с глинистым, чаше карбонатным цементом. Глубины залегания продуктивных

горизонтов различны. что и обуславливает различные температурные условия формирования цементного камня в затрубном пространстве. Четко прослеживается присутствие пород с низкими положительными и отрицательными температурами. Их толщина на некоторых месторождениях составляет 1000-1200 м. Наличие аномально высоких давлений не отмечено, зато повсеместно имеются интервалы с низкими давлениями гидроразрыва. В особенности этому виду осложнений подвержена покурская свита. Сеноманский горизонт на многих месторождениях газонасышен. Геологические условия бурения обусловили применения двух и одноколонных конструкций. Диаметр эксплуатационной колонны в основном 168 мм, но иногда спускают 140,146 мм колонны. Бурение осуществляется 215.9 мм шарошечным долотом. Профиль скважины вертикальный. В последнее время объединение переходи! на строительство наклонно-направленных скважин, начинается бурение горизонтальных скважин..

Цементирование осуществляется одноступенчатым способом. Используется и метод встречных заливок. В качестве тампонажного материала используются портландцементы Коркинского. Пашийского и Чернореченского заводов изготовителей. Интервал продуктивного горизонта цементируется тампонажным портландцементом, вышележащие интервалы - облегченным тампонажным раствором. В качестве облегчающей добавки чаше применяют вермикулит. Анализ результатов лабораторных исследований показывает, что растворы на основе применяемых вяжущих, даже при положительной температуре окружающей среды, имеют увеличенные сроки схватывания - начало схватывания более 4 часов. Понижение температуры таердения еще больше их увеличивают.

Если учесть, что на начальной стадии твердения в цементоводной суспензии будет содержаться значительное количество свободной несвязанной жидкости затворения, то при обратном

промерзании это может явиться причиной смятия колонны (работы Кузнецова В.Г., Овчинникова В.П. и др.).а при отсутствии явления обратного промерзания - причиной усиления седиментаиионных процессов, приводящих к образованию каналов в самом цементном камне, в контактах цементный камень обсадная колонна, цементный камень горная порода. Подтверждением этому служат данные анализа состояния качества цементирования скважин по многим месторождениям, проведенным по данным акустической цементометрии. Показано, что процент "качественного" сцепленш (сюда отнесли следующие категории интерпритации данных АКЦ "жесткое" сцепление. "частичное" сцепление. чередованш "жесткого" и "частичного" сцепления) составляет .74%, отмечаетсз недоподъем тампонажного раствора практически за всеми видам! колонн на всех взятых для анализа скважин (всего взято 76 скважин).

Для ускорения процессов струкгурообразования в практик! цементирования используют ускорители сроков схватывания более 31 наименований, многие из которых токсичны по отношению ] человеческому организму, другие отрицательно сказываются н; физико-механических свойствах формирующегося цементного камн: прочностные свойства, структуру порового пространства реологические параметры раствора и т.д. Практически безвредны 1 доступны хлориды кальция и натрия. Последние эффективны н только в отношении влияния на процессы сгруктурообразования. н и на сохранение коллекторских свойств продуктивных пластов. Эт обусловлено снижением объема пленки связанной глинистым минералами воды.

Кроме того, применение в качестве перфорационной сред] водных растворов хлористого кальция создает значительный перепа давления между призабойной зоной и стволом скважины, вследстви чего начнется отток проникшего в процессе бурения и креплени

скважины фильтратов бурового и тампонажного растворов и осушка призабойной зоны, которые протекают тем интенсивнее, чем выше гидрофильность коллектора. Применение минерализованных сред снижает и набухаемость глинистых минералов коллектора. Кроме того бурение скважин зачастую сопровождается предупреждением осложнений, связанных с поглошениями бурового и тампонажного растворов, для профилактики которых перспективны полимерные композиции. При этом для сшивки мономеров требуется применение электролитов, в частности хлорида кальция или натрия. Изложенное свидетельствует^ обШ эффективности и необходимости их более широкого производства. Получают последние в основном методом выпаривания и при производстве кальцинированной соды (по методу- Сольвея). Производство их осуществляют большей частью на Украине. Учитывая сложившуюся ситуацию необходим поиск новых дополнительных источников сырья и технологических решений по наращиванию их производства. Все это явилось основанием для постановки цели и задач данной работы, изложенные в разделе "обшая характеристика работы".

Вторая глава посвящена разработке теоретических предпосылок регулирования процессов струк-прообразования тампонажных растворов при низких положительных и отрицательных температурах.. В ней сделан анализ применяемых добавок ускорителей сроков схватывания, изучен механизм их воздействия на процессы гидратации и структурообразования, приводится обоснование возможности получения солевой композиции хлоридов кальция и натрия из жидких отходов производства кальцинированной соды, описываются методы и методики исследований.

Показано, что наиболее распространенным технологическим приемом ускорения процессов структурообразования является применение ускорителей сроков схватывания. Рассмотрение кинетики

процесса гидратации и твердения тампонажных растворов позволяет разделить его условно на следующие отдельные этапы: растворение твердой фазы и образование пересыщенного раствора: образование из пересыщенного раствора зародышей новой фазы-кристаллогидратов; образование коагуляционной и кристаллизационной структуры. Наиболее медленной стадией всего суммарного процесса твердения цементо-водных суспензий является первая-растворение твердой фазы и именно она определяет суммарную скорость процесса твердения. Скорость растворения клинкерных минералов, а следовательно, и скорость процесса твердения зависят от следующих факторов: удельной поверхности цемента, его фазового состава, водотвердого отношения, температуры окружающей среды, вида и количества вводимых добавок. Все перечисленные факторы, за исключением последнего, являются фиксированными и определяются либо технологическими условиями производства вяжущего, либо геологическими условиями в интервале цементирования. Таким образом, наиболее приемлемый технологический прием регулирования скорости твердения тампонажных растворов это ввод добавок. Их действие основано на снижении энергии активации, т.е. энергии, которую следует затратить для того, чтобы реакция самопроизвольно началась. Механизм действия добавок весьма сложен, отдельные его аспекты еще полностью не выяснены. Попытки объяснения влияния различных добавок зачастую противоречат друг другу и не раскрывают природы процесса.

Наиболее изучено влияние реагентов хлоридов натрия и кальция, они доступны и широко используются. Их производство по многим причинам сократилось. Требуется поиск его заменителя, либо расширения сырьевой базы.

В последние годы эффективными и целесообразными являются технологические решения.связанные с использованием вторичных

ресурсов-отходов химических производств.Нами совместно с сотрудниками Стерлитамакского АО "Сода" (Шатовым A.A., Ворониным A.B.) было предложено осуществлять производство солевой композиции из жидких отходов, получаемых при изготовлении кальцинированной соды.

В третьей главе сделан анализ производства кальцинированной соды, обоснована возможность ее переработки в твердый продукт путем термообработки в распылительной сушилке, изучены физико-механические свойства и влияние на процессы твердения тампонажных и полимерных композиций.

При производстве кальцинированной соды после отделения бикарбоната из нижней части дистиллеров отводится раствор в шламовые бассейны в виде сточных вод (на 1 т кальцинированной соды приходится до 9 м3 раствора). По своему составу он представлен на 95-98% растворенными хлоридами кальция и натрия . На некоторых производствах этот отход используется для производства сажи, асбоцементных изделей. хлорида кальция. При этом технология переработки основана на дополнительной карбонизации и последующей обработке сульфатом кальция, либо добавлением хлористого кальция с обязательным последующим выпариванием. Все эти способы в основном преследуют цель раздельного получения хлористого кальция. В нефтегазодобывающей промышленности зачастую требуется совместное использование хлористого кальция и хлористого натрия. Анализ технологических приемов обезвоживания растворов показал перспективность сушки двух-трехкомпонентаых растворов в кипящем слое при нагревании. Метод распылительной сушилки заключается в диспергировании раствора при помощи специальных приспособлений и сушки в потоке сушильного агента. При высокой степени дисперсности процесс протекает практически мгновенно, благодаря чему можно

использовать высокие температуры, не опасаясь ухудшения качества продукта. Время пребывания материала б сушилке, в зависимости от степени его дисперсности, скорости потока газа и объема камеры составляет 15-40 с. Безводную солевую композицию можно получить при температуре порядка 260 °С. Дальнейшее нагревание может привести к плавлению соли и получению двойной соли. Химический, минералогический и гранулометрический составы продукта термообработки представлены в таблице.

Химический состав. % Минералогический состав. % Гранулометрический состав, %

Са-* 18...22 СаС1г 52...62 частицы размером, мм

Т^а* 12...24 КаС1 34...36 более 0.1 -0.9

С1- 51...62 | СаБОч 0.4...2.5 0.1...0.05 - 42.0

БО-*-- 0,30... 1.80 Са(ОН): 0.08...0.36 0.05...0.04 - 55.2

СаО 0.05...0.30 РегОз, АЬОз 0.007...0,1 менее 0,04 - 1.9

ЯОг 0.03...1.90 ао: 0.03... 1.90 1

Методами рентгеноструктурного и термографического анализов получаемого продукта показано отсутствие в нем свободной и кристаллогидратной воды и наличие двойного комплекса. Дальнейшее нагревание не приводит к изменению ее массы. Присутсвие пика при температуре 485 °С подтверждает высказанное ранее предположение об образовании двойной комплексной соли. Основываясь на работах Кравцова В.М., Полака А.Ф. нами по данным термографически* анализов были рассчитаны константы скорости гидратации для различных компонентов портландцемента-трехкальциевого силиката, трехкальциевого алюмината.« в целом для портландцемента тампонажного ПЦТ-Д20-50.

Показано повышение константы скорости гидратации с введением солевой композиции и возрастанием ее содержания. Подтверждением являются данные по изучению ее влияния на сроки твердения и физико-механические свойства раствора (камня) из различных вяжущих материалов. Показано, что сроки схватывания сокращаются на 30...40%, прочностные показатели камня возрастают на 15...25%, уменьшается водоотделение, а процесс твердения сопровождается объемным расширением. Оптимальное содержание реагента составляет 3-10% от массы и вида тампонажного материала,

В работах Полякова В.Н., Жуйкова Е.П. была показана эффективность и перспективность применения для предупреждения осложнений полимерных композиций, обеспечивающих создание высокопрочных гелей за счет сшивания макромолекул полимеров при воздействии солей поливалентных металлов. Подбирая сочетание солей поливалентных металлов с полимерами можно получить "студни", в которых происходит только частичное сшивание макромолекул, в результате чего они могут иметь большую эластичность, механическую прочность, меньшее водосодержание. Результатами экспериментальных исследований подтверждено сшивающее воздействие солевой композиции совместно с гипаном. Установлено, что образуюшайся при взаимодействии-полимера с электролитом гель в определенных средах (водной или углеводородной) ведет себя селективно.т.е. в одних упрочняется, в других наоборот - разупрочняется. Данный результат является перспективным с точки зрения вскрытия и разобщения сложнопостроеннывх залежей с близко расположенными пластовыми водами. Исследования в этом направлении необходимо продолжить.

При проведении перфароционных работ широко испрользуют водные растворы хлоридов кальция и натрия. В этой связи представлял интерес оценить возможность использования солевой

композиции для этих целей. Результаты лабораторных исследований по оценке совместимости водного раствора солевой композиции с пластовыми водами показали что его взаимодействие с ними не вызывает каких либо изменений в системе "скважина-пласт".Изучение влияния на коллекторские свойства пласта (изменение проницаемости) показало, что снижение проницаемости при применений солевой композиции находится в пределах 3-9%, что несколько ниже по сравнению с водными растворами хлористого кальция (8-20%) и хлористого натрия (9-18%).

В четвертой главе приведены результаты опытно-промышленных испытаний. Приводятся результаты контроля технологических параметров при изготовлении опытно-промышленных партий, солевой ~ композиции и результатов внедрения ее при строительстве скважин.

Изготовление опьггно-промышленных партий солевой композиции осуществлялось в условиях Стерлитамакского АО "Сода". Осветленная дистиллерная жидкость из цеха подавалась через емкости на распылительную сушилку. Сушка производилась дымовыми газами, полученными сжиганием природного газа в топке сушилки. Под действием высокой температуры теплоносителя дистиллерная жидкость обезвоживалась, образуя солевую смесь. основной поток которой улавливался на выходе сушилки. Дымовые газы подвергались очистке в батарейных циклонах и трубе Вентури. Готовый продукт, после сушилки и батарейных циклонов упаковывался в разовые контейнеры.

В процессе выпуска контролировались такие показатели как расход, давление и температура топливного газа в топке сушилки, на входе в сушилку и на выходе из сушилки, расход дистиллерной жидкости на мокрую очистку. В процессе выпуска каких-либо осложнений .связанных с технологией не наблюдались. Совместный анализ кривых термографии подтвердил результаты

экспериментальных исследований. Исследовано коррозионное воздействие солевой композиции на ряд металлов, при этом существенного коррозионного воздействия не отмечено.

Таким образом полученные результаты явились основанием для введения солевой композиции в состав тампонажного раствора. Цементирование в основном осуществлялось комбинированным способом : первая ступень тампонажного раствора закачивалась в затрубное пространство через башмак обсадной колонны(прямым способом цементирования), вторая - с устья, непосредственно в затрубное пространство (обратный способ цементирования). Объемы первой и второй ступени определялись в соответствии с глубиной залегания поглощающего горизонта. Оценка качества проводилась по данным акустической цементометрии. Гамма каротаж в ввиду отсутствия интерпретации интервалов цементирования

цементовермикулитовой смесью не использовался. Солевая композиция применялась для приготовления тампонажного раствора второй ступени. Некоторые результаты акустической цементометрии приведены в таблице. Там же для сравнения представлены данные по соседним скважинам, где в качестве ускорителя сроков схватывания использовался хлористый кальций.

Установлено, что процент интервалов с жестким сцеплением в скважинах с применением солевой композиции возрос.

Внедрение солевой композиции в качестве перфаорационной среда проводилось и в АО "Пурнефтегаз". Учитывая, что перфорационные работы принято проводить сразу же посте цементирования и оценки герметичности обсадной колонны, то рекомендовано использование солевого раствора в качестве части продавочной жидкости. Ниже приведены некоторые результаты сравнительных исследований.

11лоща ль Скважина Днамет ры ЗШОДат. КОЛОННЫ долота глубина спуска Сведения о тампонажном растворе Ретультатм оценки качества цементирования поданным акустической цеменгометрип в интервале тампонажиого раствора, обрабо тайною ускорителем сроков схватывания

ЕИД тампонаж матер. % содержания солевой композиции пло тно С1Ь сцепление цементного камня с обсадной колонной

жес1кое жесткое частично частичное частичное, плохое плохое плохое отсутствует отсуг ствуе т

М % М % М Го М % М % М % л м_ 1) ' 0

Пв- Яхинс-кая 152 0.168: 0.216 3450 ЦБР Солев. комн., 8 1520 278 57 170 35 30 6 10 2

154 0.168; 0.216 3360 ЦР Солев. комп., 8 1800 678 48,4 262 18,7 461 32,9

351 0,|()8;0,2|6 3134 ЦР Солев. коми.,'8 1800 717 41,4 352 20,5 325 18,8 338 19,5

343 0.144^0,216 ЗОЮ ЦПР 1510 308 88,3 40 11,7

345 0.168: 0.216 3194 ЦР 1840 334 54,9 189 31 86 14,1

Уренгойское 1580 (),1Г)8;(К2!6 2788 ЦР Солев. коми., 7 1860 1470 93,1 14 0,9 9

| п/п Наименование параметров Раствор хлористого натрия Раствор солевой композиции

1. | Проницаемость, 10'3 мкм3 2.50 - 2,85 2.50 - 2.85

2. Зона проникновения фильтрата (диаметр зоны проникновения) 2,26 Дс 2,10 Дс

3. Начальный дебет, т/сут 17 37.2

4. Удельная продуктивность, т/сут 2,0 3.6

5. Коэффициент^ продуктивности 0,42 0,73

6. Уд. коэффициент продуктивности 0.033 0,059

7. Мощность пласта, м 19 20.2

8. Коэффициент газонасыщенности. % 75,6 57,5

9. Средняя депрессия в процессе испытаний. МПа 4.56 3,87

Анализ данных таблицы показывает, что начальный дебит скважины, удельная продуктивность увеличивается, а зона проникновения фильтрата уменьшается.

общие выводы и рекомендации

1. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность получения солевой композиции на основе хлоридов кальция и натрия из дистиллерной жидкости, являющейся отходом при производстве кальцинированной соды, путем термообработки последней в печи обжига, куда она подается через распылительное

устройство. Рентгенографическими и термографическими методами исследований установлено, что продукт обжига представляет собой двойное комплексное соединение. В его составе отсутсвует свободная и кристаллогидратная вода.

2. Разработана методика оценки скорости гидратации и структурообразования растворов из минеральных тампонажных материалов по значениям энергии активации и энтропии. Показано, что предлагаемая солевая композиция является эффективным реагентом-ускорителем сроков схватывания. Установлено, что введение солевой композиции в тампонажные растворы способствует повышению их седиментационной устойчивости. твердение сопровождается объемным расширением, сформированный камень-повышенной прочностью. Определена оптимальная ее концентрация для тампонажных растворов из портландцемента.

3. Смешение солевой композиции с полимерами, в особенности с полимерами акрилового ряда, вызывает сшивку их макромолекул, сопровождающееся образованием упругого и эластичного геля. Образующийся гель (в зависимости от вида полимера) в одних средах (полярных) упрочняется. в других (неполярных) разупрочняется. Рекомендуется использование- полимерсолевых составов для селективного разобщения пластов, в особенности горизонтов с близкорасположенными пластовыми водами.

4. Выявлено, что водный раствор солевой композиции вызывает пониженную загрязненность пласта. Степень загрязнения образцов продуктивных пластов (снижение проницаемости) при ее фильтрации через последние составила: для водного раствора солевой композиции - 3...9%, для водного раствора хлористого кальция 8...20% и водного раствора хлористого натрия 9... 18%.

Дано объяснение полученным результатам.

5. Результаты теоретических, экспериментальных и промысловых исследований легли в основу разработки нормативно-технической документации, по которой осуществлено на базе Стерлитамакского АО "Сода" строительство опытно- производственного цеха, выпуск опытно-промышленных партий продукта и его внедрение при проведении цементировочных и перфорационных работ.

Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 13 печатных работах и получено авторское свидетельство, в том числе:

1. Клюсов A.A.. Вяхирев В.И. Стойкость цементной изоляции кацитано-соляно-кислотной обработки продуктивного пласта неокомских скважин //РНТС. Газовая промышленность. 1993,- вып.9. С.19-23.

2. Клюсов A.A., Вяхирев В.И. Тампонажные растворы с компенсированной усадкой //РНТС. Газовая промышленность, 1994,-вып. 7. -С.13-16.

3. Клюсов A.A.. Вяхирев В.И., Зимакова Г.А., Хабибрахманова В.А. Ресурсосберегающая технология получения тампонажного материала в условиях Заполярья //РНТС Газовая промышлен ность 1995,-вып. 5. 1995. С. 14-17.

4. Клюсов A.A., Вяхирев В.И., Свечников A.M. и др. Вяжущее. Патент N 2008290: Заявлено 28.04.91.. Опубл. Бюл.К

5. Вяхирев В.И., Овчинников В.П., Кузнецов Ю.С. Повышение качества вскрытия и разобщения газовых пластов месторождений севера Тюменской области //ОИ. Бурение газовых и газоконденсатных скважин - М.: ИРЦ ГазПром. -вып.7.1993.- 42 с.

6. Тампонажные материалы с использованием отходов производства кальцинированной соды /Овчинников В.П.. Вяхирев В.И., Кузнецов Ю.С.. Шатов A.A. //ОИ. Бурение газовых и газоконденсатных скважин. М.: ИРЦ Газпром. 1994,- 27 с.

7. Вяхирев В.И. Проблемы строительства скважин на месторождениях полуострова Я мал.//Межгосударственная научно-техническая конференция Нефть и газ Западной Сибири. Проблемы добычи и транспортировки. Тез. докл. Тюмень. 1993. 52 с.

8. Овчинников В.П., Вяхирев В.И. Анализ качества цементирование скважин в ПО "Тюменбургаз". Там же. С.66-67.

9. Овчинников В.П., Шатов A.A., Вяхирев В.И. Тампонажные материалы дли крепления скважин. Там же. С. 69-70

10.Совершенствование технологии селективного ограничения водопротоков в добывающие скважины /С.И.Грачев, Ю.С.Кузнецов, Р.З.Магарил. В.И.Вяхирев. Там же. С. 71-72.

11. Реагент для цементирования и вторичного вскрытия " продуктивных пластов / В.П.Овчинников, В.И.Вяхирев, А.А.Шатов. П.В.Овчинников//Межгосударственная научно-техническая конференция по проблемам освоения месторождений юга Тюменской области : Тез. докл. Тюмень, 1995.

12. Овчинников В.П., Вяхирев В.И.. Овчинников П.В. Солевая композиция для строительства нефтяных и газовых скважин // Межгосударственная научно-техническая конференция, посвященная 50 летшо кафедры бурения ИФУНГ : Тез. докл. .Ивано-Франковск. 1995.

13. Солевая композиция для регулирования процессов отвердения тампонажных растворов /В.П.Овчинников, Вяхирев В.И.. Шатов A.A., Овчинников П.В. //Международная научно-техническая конференция по проблемам освоения месторождений шельфа Арктики : Тез. докл. С.Петербург, 1995.

В.И.Вяхирев