Дисперсноармированные портландцементные и шлакошелочные системы для крепления скважин в осложненных условиях Курбанов, Абдуманнон

Введение к работе

Актуальность темы. С целью ускорения темпов разведки и разработки нефтяных и газовых месторождений в Советском Союзе большое внимание уделяется повышению качества строительства скважин.

Перед буровыми предприятиями поставлена задача выполнить не менее 80% прироста буровых работ за счет повышения производительности труда и снизить стоимость ыетра проходки не менее чем на 6%. В этих условиях особое значение приобретает задача совершенствования крепления скважин -завершающего этапа их строительства, от качества которого зависит успешность эксплуатации продуктивных объектов.

Серьезным резервом ускорения сдачи скважин в эксплуатацию, исключения ремонтных работ, связанных с недоподьемами цемента в затрубном пространстве, является предупреждение поглощений тампонажного раствора. В ряде районов страны, в частности на плошадях Средней Азии, где отмечаются проявления сероводородных вод, также необходимо обеспечить коррозионную стойкость цемента, не допускать поступления пластовых флюидов,связанного с АВПД.

Повышение эффективности борьбы с поглощением тампонажного раствора, разрушением цементного камня под воздействием сероводородных вод и предупреждением водопроявления - проблема сложная и актуальная. Ее решению посвящена насгояшая работа, которая соответствует научно-техническим программам отрасли, в частности НТП 017/0.02.02 "Разработать и внедрить прогрессивные технологии и технические средства, обеспечивающие повышение технико-экономических показателей при строительстве нефтяных и газовых скважин", утвержденной постановлением ГКНТ от 30.10.85 № 555.

Цель работы. Исследование, разработка и внедрение рецептур дисперсноармированных портландцементных и шлакошелочных систем, повышающих эффективность борьбы с поглощениями тампонажного раствора и с сероводородной коррозией камня при креплении глубоких скважин в диапазоне температур от 30 до 200С.

Основные задачи исследований

1. Анализ крепления скважин в условиях поглощений тампонаи-ного раствора и воздействия на цементный камень сероводородных вод при температуре от 30 до 200С.

2. Разработка рецептур облегченных, нормальных и утяжеленных тампонаЕных портяандцементных растворов, в которых для предупреждения поглощений используются значительные (до ZOfo) добавки асбеста.

3. Разработка дисперсноармированных шлакошелочных цементов для использования в условиях сероводородной агрессии.

4. Исследование дисперсноармированных (содержащих до 20 асбеста) пластифицированных портландцементных растворов и активированных илаковых систем для использования в широком диапазоне температур (от 30 до 200С).

5. Разработка технологии производства цементировочных работ длсперсноармировэнными тампонажными растворами. Подготовка руководящей документации.

6. Промышленное внедрение дисперсноармированных портландцементных и шлакошелочных систем.

Научная новизна

Обоснована целесообразность использования для борьбы с поглощениями пластифицированных дисперсноармированных портландце-монтных тампонажних растворов, содержащих в качестве волокнистой

добавки до 20% хризотил-асбеста.

Показана перспективность применения в условиях сероводородной коррозии камня шлакошелочного цемента. Обоснованы требования к технологическим показателям указанного материала.

Установлено, что цементный камень дисперсноармированных шлакошелочных тампонажних растворов обладает повышенными прочностью .газонепроницаемостью и коррозионной стойкостью. Изучение деформативности тампонажного камня показало возможность придания ему вязкоупругих свойств за счет микроармирования.

Получена модель изменения параметров дисперсноармированного тампонажного раствора - камня в зависимости от его компонентного состава.

Разработаны методы регулирования технологических свойств шлакошелочных цементов в широких пределах путем изменения состава вяжущего материала, а также добавками соответстгутапих реагентов.

Показана возможность применения порошков сульфокарбонатных отходов в качестве щелочных активаторов дисперсноармированных шлакошелочных тампонажных растворов.

Определены пути получения тампонажного материала из золы -уноса путем их щелочной активации. Снижение плотности раствора до 1250...1500 кг/м³ из таких составов достигается вводом асбеста.

Практическая ценность

Разработан состав пластифицированного дисперсноармированного тампонажного портландцемента, отличающийся повышенной механической прочностью и трещиноватостью (а.с. СССР № 773251).

Установлено, что совместное применение пластификатора и асбеста обеспечивает повышение показателей физико-механических

свойств образующегося камня, а также увеличивает прочность его контакта с колонной и породой стенки скважины. В качестве пластификатора рекомендован разработанный нами реагент KCT-I (а.с. СССР №968049).

Показано, что достигаемая при использовании предложенного дисперсноарнированного материала кольматация- асбестовым волокном пористых и трешиноватых пластов снижает вероятность поглощения тампонажного раствора.

Разработаны ряд шлакошелочных цементов и методы регулирования их свойств для использования в широком диапазоне температур 30...200С в условиях сероводородной агрессии (а.с. СССР 977708; & 1062375; К> ІІ39827; № І5466ІЗ; заявка на изобретение J? 4624658/24-03 от 24.11.68, полож.реш. от 06.07.89).

Разработан способ приготовления дисперсноарыированных тампонажних растворов в производственных условиях (а.с. СССР J? ІІ37І83).

Подготовлено "Временное руководство по применении дисперсно-армированных портландцеменгных и шлакошелочных тампонажних растворов для цементирования в осложненных условиях скважины" (утверждено в ПО "Узбекнефгь" 15 февраля 1982 г.).

Экспериментальные исследования, результаты которых изложены в работе, выполнялись в соответствии с договорами за 1979 ... 1990 гг. с ПО "Узбекнефть", "Таджикнефть" и "Киргизнефть" по теме "Разработка и внедрение научно обоснованных регламентов и рецептур тампонажних растворов".

Реализация работы в промышленности

Дисперсноармированные портландцементные тампонажные растворы успешно используются в производственных объединениях "Узбек-нефть" (с 1979 г.), "Таджикнефть" и "Киргизнефть" (с 1981 г.).

Указанные составы внедрены более чем в 130 скважинах.

Шлакошелочные тампонажные растворы применяются с 1982 г. в производственных объединениях "Узбекнефть" и "Таджикнефть". Ими зацементировано более 20 скважин.

Применение дисперсноармированных портландцементных и шлако-шелочных тампонажных систем позволило ликвидировать осложнения, связанные с поглощением тампонажного раствора и сероводородной коррозией цементного камня. Обший экономический эффект составил I млн. 100 тыс.рублей.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были доложены и обсуждены на Международном симпозиуме "Формирование бетонных камней" (май 1982 г., г. Киев), Республиканском совещании молодых ученых Узбекистана в честь ознаменования 2000-летия г.Ташкента (май 1985 г., г.Ташкент), Всесоюзной конференции-дискуссии "Формирование и работа тампонажного камня в скважине" (май 1984 г., 1985г., 1986 г., г.Дивноыорск), Всесоюзной конференции "Пути развития научно-технического прогресса в нефтяной и газовой промышленности" (август 1986 г., г.Грозный), Всесоюзной конференции по проблемам строительства нефтяных и газовых скважин, посвяшенной 20-летию Всесоюзного научно-исследовательского и проектного института по креплению скважин и буровым растворам (октябрь 1990 г., г. Краснодар) и на семинарах во ВНИИКРнефти в 1986, 1987, 1988 и 1989 гг.

Публикации. Основное содержание диссертационной работы опубликовано в 33 печатных работах, в том числе в двух обзорах. Новизна теоретических и практических разработок подтверждена восемью авторскими свидетельствами.