Совершенствование фиброармированных тампонажных материалов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.15, кандидат технических наук Тихонов, Михаил Алексеевич

• Тихонов, Михаил Алексеевич
• кандидат технических наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат технических наук Тихонов, Михаил Алексеевич

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИЗ КАЧЕСТВА КРЕПЛЕНИЯ СКВАЖИН И ОСНОВНЫЕ ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА КАЧЕСТВО КРЕПИ

1.1 Анализ промысловой информации

1.2 Влияние некоторых технологических факторов процесса крепления на первичное качество крепи скважины

1.3 Влияние свойств тампонажного материала на качество крепи скважины

1.4 Влияние свойств цементного камня на качество крепи скважины

1.5 Стойкость цементного камня к динамическим воздействиям

1.6 Влияние технологических операций, проводимых в скважине, на состояние крепи

1.7 Перспективные направления повышения устойчивости крепи скважин к действию ударных нагрузок

1.8 Выводы по главе 1. Определение цели и задачи работы

2 РАБОТА КРЕПИ СКВАЖИНЫ В ДИНАМИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ НАГРУЖЕНИЯ

2.1 Нагрузки, действующие на крепь скважины

2.2 Моделирование динамических воздействий на крепь скважины

на основе метода конечных элементов

2.3 Теоретические предпосылки исследования механических свойств цементного камня на основе фрактально-синергетической концепции механического поведения твердых

тел

2.4 Теоретическое рассмотрение механизма взаимодействия армирующей добавки и цементной матрицы при разрушении

2.5 Анализ свойств тампонажных материалов для обеспечения герметичности крепи скважины

2.6 Обоснование и выбор фибры для армирования тампонажных материалов

2.7 Определение количества фибры в тампонажном материале

Выводы по главе 2

3 МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ И ОБРАБОТКИ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ

3.1 Исследования свойств тампонажных растворов

3.1.1 Методика исследований фильтрационных свойств цементного раствора

3.1.2 Определение реологических свойств тампонажных растворов

3.2 Исследование свойств цементного камня

3.2.1 Определение прочности и деформации цементного камня при разрушении цементного камня

3.2.2 Методика определения ударной выносливости цементного камня

3.2.3 Методика определения объемных изменений цементного камня

3.2.4 Оценка герметизирующих свойств фиброармированных цементов

3.3 Методика планирования и математическая обработка экспериментальных данных

3.4 Обоснование применения дезинтеграторной технологии при получении фиброармированных цементов

3.5 Обоснование технологии получения фиброармированных тампонажных материалов

Выводы по главе 3

4 ВЛИЯНИЕ ФИБРОАРМИРОВАНИЯ НА СВОЙСТВА ЦЕМЕНТНЫХ РАСТВОРОВ И КАМНЯ

4.1 Влияние армирования на водоотдачу тампонажных растворов

4.2 Влияние армирования на водоотделение тампонажных

растворов

4.3 Влияние фибры на реологические свойства тампонажных растворов

4.4 Влияние фибры на контракцию при твердении цементов

4.5 Влияние фибры на прочность и деформационные свойства цементного камня

4.6 Влияние фибры на удароустойчивость цементного камня

4.7 Влияние фибры на проницаемость цементного камня

4.8 Влияние фибры на герметизирующую способность цементного камня

4.9 Влияние фибры на расширение цементного камня при твердении

4.10 Исследование взаимодействия фибры с цементной матрицей

Выводы по главе 4

5 АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ И РЕАЛИЗАЦИЯ ЕЕ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ

5.1 Перспективные разработки

5.1.1 Совершенствование и модификация армирующих добавок (фибры)

5.1.2 Комбинирование фибр

5.1.3 Разработка центраторов с изменяемой геометрией

5.2 Выпуск тампонажных материалов

5.3 Внедрение разработок при креплении обсадных колонн

5.3.1 Внедрение тампонажных материалов на Комсомольском месторождении

5.3.2 Результаты крепления скважины 41Р Комсомольского месторождения

5.3.3 Результаты крепления скважины на других месторождениях

Выводы по главе 5

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

Литература

Приложения

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование фиброармированных тампонажных материалов»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследований. Крепление скважин остается важнейшим фактором, определяющим ее качество, как инженерного сооружения. При этом значительная роль отводится тампонажным портландцементам, которые, несмотря на активные работы в области поиска новых материалов для цементирования обсадных колонн, будут еще длительное время оставаться основным материалом для крепления скважин.

Портландцементы, обладая несомненными преимуществами перед другими тампонажными материалами, имеют существенные недостатки, которые снижают качество крепи. Прежде всего, это относится к изоляционным свойствам цементного камня, на которые значительное влияние оказывают его деформационные характеристики.

Напряжения изгиба и растяжения, имеющие, как правило, импульсный характер, приводят к разрушению цементного камня за обсадной колонной и потере герметичности крепи скважин.

Один из аспектов совершенствования тампонажных материалов на порт-ландцементной основе предусматривает применение дисперсного армирования вяжущих, в конечном счете повышающего сопротивляемость тампонажного камня динамическим нагрузкам, за счет того, что цементная матрица обеспечивает сопротивление сжимающим напряжениям, а армирующий волокнистый компонент (фибра) - растягивающим и изгибающим напряжениям.

Цель работы. Разработка фиброармированных тампонажных материалов для повышения качества заканчивания скважин.

Основные задачи исследований

1. Анализ качества крепления скважин и оценка роли динамических воздействий на герметичность и состояние крепи.

2. Анализ напряжений, возникающих в крепи скважины при работах внутри обсадных колонн.

3. Анализ механизма разрушения тампонажного камня из фиброармированных цементов.

4. Исследование влияния фибры на свойства тампонажного раствора и камня.

5. Модификация фибр и совершенствование тампонажных составов.

6. Выпуск фиброармированных тампонажных материалов и их применение при креплении скважин.

Научная новизна

1. Обосновано и предложено объяснение механизма кратного усиления эффекта расширения в фиброармированных расширяющихся тампонажных материалах, обусловленного передачей кристаллизационного давления расширяющей добавки на структурный каркас, образованный фиброй.

2. Впервые оценены продольная и поперечная деформации цементного камня при разрушении на сжатие, а также возможная деформация цементного кольца в скважине в зависимости от расстояния от точки приложения нагрузки, и показана возможность сохранения целостности крепи во время проведения технологических операций внутри обсадной колонны, путем соответствующей модификации цементов с помощью фибры.

3. Обоснована методология и реализовано техническое обеспечение исследования деформационных и изоляционных свойств фиброармированных тампонажных материалов, позволяющие определять различные деформации цементного камня при разрушении, удельную ударную вязкость его разрушения и сопротивляемость газопрорыву.

Основные защищаемые положения

1 Методика и результаты расчета напряжений, возникающих при динамических и ударных нагрузках в обсадной колонне и цементном кольце.

2 Результаты экспериментальных исследований рецептур тампонажных смесей на основе портландцемента с различными видами фибры.

3 Составы фиброармированных тампонажных материалов с технологическими свойствами, регулируемыми в широких пределах.

4 Технология получения, испытания и применения фиброармированных тампонажных материалов и растворов, а также результаты их промышленных испытаний.

Практическая ценность

1. Подтверждена эффективность фиброармирования тампонажных материалов для повышения физико-механических свойств тампонажных растворов и камня, полученного из них.

2. Обоснованы рациональные концентрации фибры для модификации тампонажных материалов и разработаны их рецептуры.

3. Обоснована технология получения фиброармированных тампонажных материалов и проведено внедрение разработок при креплении скважин.

Реализация работы в промышленности

1. Усовершенствованные рецептуры фиброармированных тампонажных материалов изготовлены по дезинтеграторной технологии в ООО «Цементные Технологии» и использованы при креплении разведочных скважин на Комсомольском, Ячиндинском, Ичеминском и Северо-Туколандском месторождениях.

2. Результаты исследования фиброармированных тампонажных материалов и методы их испытаний используются в УГНТУ при изучении дисциплин «Заканчивание и крепление скважин в сложных горно-геологических условиях» и «Регулирование свойств тампонажных материалов для цементирования скважин в осложненных условиях» магистрантами, обучающимися по направлению подготовки «Нефтегазовое дело».

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на:

- 57, 59 - 63 конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых УГНТУ в 2007 - 2012 годах;

- Международном научном семинаре-совещании «Актуальные проблемы предупреждения чрезвычайных ситуаций техногенного характера при разра-

ботке углеводородных месторождений Северо-Восточного Каспия» г. Атырау, 2010 г;

- Международной научно-технической конференции «Повышение качества строительства скважин», посвященной памяти Мавлютова М.Р.,Уфа, 20Юг;

- Международных научных семинарах «Развитие инновационной инфраструктуры университета», Уфа, 2011, 2012 г.г;

- Научно-технической конференции «Проблемы прочности и долговечности бетона и железобетона», посвященной 100-летию со дня рождения профессора Полака А.Ф., Уфа, БашНИИстрой, 2011.

- VI Международной научно-технической конференции «Китайско-российское научно-техническое сотрудничество. Наука-образование-инновации». КНР, Санья, 2011.

- Всероссийской научно-технической конференции «Инновационные решения в строительстве скважин», посвященной 100-летию акад. Трофимука A.A., Уфа, 2011.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 21 научная работы, в том числе 4 статьи, 16 материалов и тезисов конференций и 2 патента. В изданиях, рекомендованных ВАК для публикации материалов докторских и кандидатских диссертаций, опубликовано 3 работы.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, выводов и рекомендаций. Работа изложена на / страницах, включает 49 рисунков, 42 таблицы и 4 приложения. Список использованной литературы состоит из 143 наименований.

ГЛАВА 1 АНАЛИЗ КАЧЕСТВА КРЕПЛЕНИЯ СКВАЖИН И ОСНОВНЫЕ ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА КАЧЕСТВО КРЕПИ 1.1 Анализ промысловой информации

Качество крепления скважин всегда было «болевой» точкой для всех нефтедобывающих предприятий. Об этой проблеме начали говорить практически с первых работ по строительству скважин. Во второй половине прошлого века, когда объемы буровых работ в бывшем СССР были очень большими, и ежегодно в эксплуатацию вводились тысячи скважин, проблема повышения качества заканчивания скважин стала особенно острой. Именно в этот период был создан институт ВНИИКРнефть (ныне НПО «Бурение»), ставший головной организацией по решению проблем, возникающих на заключительных этапах строительства скважин [1].

Именно ВНИИКРнефть под руководством Булатова А.И. впервые начал системную работу по повышению качества крепления скважин. Сотрудниками данного института был проведен анализ качества крепления обсадных колонн по многим нефтяным и газовым месторождениям, и выявлены основные факторы, влияющие на него [2, 3, 4]. Следует отметить, что уже более ста лет основным и практически единственным тампонирующим материалом при строительстве скважин остается портландцемент, являющийся искусственным минеральным вяжущим веществом, свойства которого регламентированы ГОСТ [5,6].

На нынешнем этапе развития нефтегазовой промышленности требования к качеству крепи скважины существенно ужесточились.

При этом следует отметить, что несмотря на общие задачи, критерии оценки качества крепи на разных предприятиях несколько отличаются друг от друга.

В большинстве нефтяных компаний в качестве показателей качественного крепления скважин при первичном цементировании принято:

- заполнение затрубного пространства скважин тампонажным раствором;

- сцепление цементного камня с обсадной колонной;

- сцепление цементного камня с горной породой;

- наличие перетоков по затрубному пространству после цементирования.

В то же время, по объединению «Татнефть» для оценки качества крепления скважин используется разработанный в ТатНИПИнефть комплексный показатель [7], включающий кроме указанных характеристик и другие критерии.

Мы полагаем, что при оценке качества крепи скважины целесообразно выделить качество крепи на первом этапе или «первичное», и качество крепи на втором этапе или «вторичное».

На первом этапе качество крепи оценивается только по результатам работ по цементированию обсадных колонн.

На втором этапе качество крепи оценивается позже после проведения в скважине различных технологических операций.

Факторами, влияющими на качество первичного крепления, являются технология крепления, свойства применяемых тампонажных материалов и их растворов. При этом большинство применяемых на этой стадии технологических приемов ведет к повышению качества крепи скважины.

Технологические операции, проводимые в зацементированных скважинах, влияют на вторичное качество крепления, и, как правило, ухудшают его. Поскольку применение различных технологических операций после ОЗЦ часто является неизбежным, то задача состоит в том, чтобы еще на этапе крепления минимизировать последующие повреждения крепи.

Поскольку на любом этапе жизни скважины качество крепи зависит от множества факторов, более подробно рассмотрим основные из них.

1.2 Влияние некоторых технологических факторов процесса крепления на первичное качество крепи скважины

Данный вопрос детально рассмотрен во многих работах отечественных и зарубежных ученых, поэтому ограничимся их кратким анализом.

Режим течения тампонажного раствора в затрубном пространстве. Еще в 1948 году Говардом и Кларком [8] было показано, что при турбулентном течении обеспечивается максимальное (близкое к 100%) вытеснение промы-

вочной жидкости цементным раствором, тогда как при ламинарном режиме степень вытеснения минимальна и редко превышает 50%. Позднее аналогичные результаты были получены и другими исследователями [9].

Анализ режимов цементирования показывает, что, к сожалению, чаще всего закачка и продавка цементного раствора проводится с расходами, обеспечивающими именно ламинарный режим течения.

Поэтому для его реализации при цементировании обсадных колонн применяют турбулизаторы или реагенты, изменяющие реологические свойства тампонажного раствора [10, 11].

Был успешный опыт применения вибрационной технологии для получения ранней турбулентности тампонажных растворов и улучшения степени вытеснения растворов [12].

Положение обсадной колонны в стволе скважины. Многочисленные исследования [1,2, 13, 14 и др.] показали, что эксцентричное положение обсадной колонны в скважине не позволяет равномерно заполнить затрубное пространство скважины, и поэтому в ней образуются защемленные зоны с не вытесненным буровым раствором, существенно ухудшающие качество крепи.

Увеличение скоростей продавки цементного раствора для вымыва глинистого раствора из защемленных зон требует больших расходов жидкости, что резко увеличивает гидродинамическую составляющую давления на пласты,и повышает риск поглощения цементного раствора при цементировании.

Применение различного типа центраторов позволяет центрировать обсадную колонну, однако, для этого необходимо применить их достаточно большое количество. Более эффективным является применение жестких центраторов, использование которых значительно усложняет процесс спуска обсадной колонны.

Состояние обсадной колонны в скважине. При традиционном цементировании обсадная колонна находится в неподвижном состоянии, и поэтому в местах ее прилегания к стенке скважины или в суженных кольцевых зазорах образуются застойные зоны, ухудшающие качество крепления. В середине

прошлого века Ахуновым С.М. [15] была предложена технология цементирования обсадных колонн с их вращением. Позднее в НПО «Бурение» была разработана технология цементирования с расхаживанием обсадных колонн [16].

Обе технологии позволяют существенно повысить качество крепления скважин, однако, ее нельзя использовать в наклонно направленных скважинах и скважинах с низким качеством буровых растворов.

Роль буферных жидкостей в обеспечении качественного цементирования не подлежит сомнению. Основное назначение буферных жидкостей помимо разделения потоков цементного и бурового раствора - повышение степени заполнения затрубного пространства, удаление глинистой корки и повышение сцепления цементного камня со стенками скважины [17, 18].

1.3 Влияние свойств тампонажного материала на качество крепи скважины

Влияние данного показателя проявляется в том, что тампонажный материал должен соответствовать геолого-техническим условиям строительства скважин по температуре применения, соответствовать виду и составу пластовых флюидов.

К основным свойствам тампонажного материала относятся гранулометрический состав; удельная поверхность; плотность; насыпная плотность [19, 20].

Влияние этих показателей на качество первичного цементирования проявляется, главным образом, через свойства раствора, получаемого из данного цемента.

Свойства тампонажного раствора имеют важнейшее влияние на качество крепления скважин. В частности, неправильно подобранная плотность может привести к поглощениям цементного раствора или нефте, газопроявлениям при цементировании или недоподъему тампонажного раствора до проектной высоты.

К свойствам цементного раствора, влияющим на качество крепления, относятся водоцементное отношение (В/Ц); подвижность; сроки схватывания; peo-

логические характеристики; плотность; фильтрационные характеристики [3, 4, 5,20,21].

Особо отметим реологические свойства тампонажного раствора [11, 20, 21]. Они определяют гидродинамические давления на пласты, давления на цементировочных агрегатах. Цементные растворы относятся к неньютоновским жидкостям, и их течение может описываться несколькими моделями, чаще — вязкопластичной моделью Шведова-Бингама.

Основной особенностью реологических параметров цементных растворов является их непрерывное изменение во времени, поскольку время жизни цементного раствора небольшое и определяется несколькими часами: от затворе-ния до превращения суспензии в твердое тело. Темп и характер изменения реологических свойств цементных растворов зависят от минералогического состава цемента, тонкости его помола, количества воды затворения, температуры, давления и многих других факторов.

Важнейший показатель свойств буровых растворов - его фильтрационные характеристики [19, 20, 21]. Цементные растворы обладают плохой водоудер-живающей способностью, и способны отфильтровывать свободную воду в течение первых 2—3 минут, поэтому большая водоотдача цементных растворов оказывает существенное влияние на технологические операции при цементировании и на их результаты. Следствием большой водоотдачи является значительное снижение водоцементного отношения.

Высокая водоотдача тампонажных растворов наносит большой (и часто непоправимый) вред продуктивным пластам, которые загрязняются большим количеством фильтрата, в результате чего сильно ухудшаются продуктивные свойства пластов.

Водоотделение цементных растворов является другим показателем фильтрационных свойств, характеризующим их водоудерживающую способность или седгшентационную устойчивость. К основным видам нарушения качества крепи скважины в результате седиментации относится изменение плотности

камня по высоте, повышенная его проницаемость и образование водных поясов и каналов в затвердевшем тампонажном камне.

1.4 Влияние свойств цементного камня на качество крепи скважины

К основным свойствам цементного камня относятся пористость, предел прочности, проницаемость, объемные изменения при твердении [3, 4, 5, 19, 20].

Механическая прочность цементного камня является основной оценочной характеристикой цементного камня. Несмотря на это, влияние данного показателя на качество крепи скважины вызывает достаточно большие споры. Действительно, прочность цементного камня, являясь интегральным показателем, косвенно характеризует и некоторые показатели, отражающиеся на качестве крепи.

Ранее считалось, что цементное кольцо повышает сопротивляемость обсадной колонны к действию наружных избыточных давлений. Однако это не соответствует действительности, поскольку прочность металла и цементного камня к действию сжимающих напряжений отличается на несколько порядков, и естественно, роль цементного камня в сохранении устойчивости обсадной колонны незначительна.

Прочностные показатели цементного камня могут играть определенную роль при подвешивании на нем обсадных колонн, например, кондукторов, потайных колонн и др.

В общем случае прочность цементного камня определяется уравнением

а = а0(1-П)п,

где а — прочность;

оо - прочность камня при нулевой пористости, т.е. прочность отдельных кристаллов (продуктов твердения);

П — пористость;

п - эмпирический коэффициент ( п = 2,5-3,5 ).

Отсюда следует, что одним из важнейших факторов, определяющим прочность камня, является его пористость, зависящая, главным образом, от водоце-ментного отношения цементного раствора.

Пористость цементного камня зависит от времени твердения, водоце-ментного отношения, удельной поверхности цемента, температуры твердения и др. Характер образования пор и их размеры подробно рассмотрены в литературе [19, 20, 22]. С точки зрения обеспечения герметичности крепи скважины, наибольшую опасность представляет открытая пористость, при которой сквозные поры могут служить каналами для движения пластовых флюидов.

Проницаемость цементного камня зависит от ряда факторов, среди которых наиболее важными являются природа цемента и наполнителей, водоце-ментное отношение, температура и сроки твердения, т.е. проницаемость зависит от тех же показателей, что и прочность цементного камня.

На практике водоцементное отношение растворов может изменяться в широких пределах, оказывая значительное влияние на изменение проницаемости цементного камня. Проведенные исследования показывают, что через 7 сут.

твердения при нормальной температуре проницаемость цементного камня из

2 1 2

раствора с водоцементным отношением 0,5 составляет 10" -10* мкм [20, 22].

Объемные изменения при твердении цементного раствора. При твердении в воде цементный камень несколько увеличивается в объеме, при твердении на воздухе или в другой среде пониженной относительной влажности дает усадку. Усадка цементного камня может привести к образованию канала между обсадной колонной и цементным камнем, цементным камнем и горной породой. Причиной усадки цементного камня является контракция, которую, к сожалению, нельзя исключить, поскольку она является неизбежным явлением при физико-химических процессах гидратации цементов.

Применение расширяющихся цементов, в определенных условиях, повышает герметичность крепи скважины, однако при этом возникает ряд негативных моментов, подробно рассмотренных в работе Агзамова Ф.А., Бабкова В.В.

и Каримова И.Н. [23]. В первую очередь это относится к кинетике и величине расширения, прочностным и деформационным свойствам полученного камня.

1.5 Стойкость цементного камня к динамическим воздействиям

Ранее рассмотренные показатели, в основном, влияют на качество первичного цементирования, и мало влияют на качество крепи на поздних этапах жизни скважин, или на «вторичное» качество крепи.

Далее будет показано, что в процессе эксплуатации крепь скважины подвергается, главным образом, динамическим воздействиям, поэтому имеет смысл рассмотреть свойства цементного камня, определяющие его стойкость к данным видам воздействий. Ни один из этих показателей не нашел своего отражения в ГОСТ, и поэтому производители цемента, тампонажные предприятия и нефтяные компании не обращают на них никакого внимания. Поэтому воспользуемся работами строителей, имеющих большой опыт в проведении данных исследований [24-28]. Основными показателями, характеризующими стойкость материалов к динамическим воздействиям, являются:

- прочность на осевое растяжение, МПа;

- прочность на срез, МПа;

- хрупкость разрушения;

- ударная прочность, кг/м;

- трещиностойкость;

- прочность при раскалывании;

- усталостная прочность;

- вязкость разрушения;

- отношения пределов прочности при растяжении и сжатии (араст/ (7СЖ);

- энергия, затраченная на разрушение;

- деформация образца при разрушении;

- остаточная деформация после снятия нагрузки.

Анализ этих характеристик показывает, что ни одна из них не присутствует в стандарте на тампонажные материалы, и даже отсутствует в технических

условиях на тампонажные материалы, выпускаемых различными производителями.

Мы полагаем, что для тампонажного камня наиболее важными должны быть следующие характеристики.

Прочность на осевое растяжение — в настоящее время практически не применяется из-за сложности проведения испытаний. Ранее она определялась с помощью образцов - восьмерок, растягиваемых на специальных прессах. Далее будет показано, что растягивающие нагрузки являются одним из доминирующих видов нагружения крепи скважины.

Прочность на срез - иногда применяется при исследовании горных пород согласно разработанным методикам. В то же время, сдвиговые нагрузки, приводящие к срезу цементного камня, имеют место в затрубном пространстве.

Ударная прочность - по нашему мнению, должна быть одной из основных характеристик тампонажного камня, используемого при креплении интервалов перфорации, нижней части промежуточных колонн и кондукторов, т.е. интервалов крепи наиболее подверженных динамическим воздействиям.

Трещиностойкость (вязкость разрушения) материала - это способность материала сопротивляться началу движения и развитию трещин при механических и других воздействиях, и поэтому она имеет большое значение для цементного камня, работающего в интервалах, имеющих динамический характер нагружения.

Цементный камень из-за плохой сопротивляемости знакопеременным нагрузкам имеет низкую усталостную прочность, поэтому повышение данного показателя является очень важным.

1.6 Влияние технологических операций, проводимых в скважине, на состояние крепи

Ранее отмечалось, что на «вторичное» качество крепи существенное влияние оказывают различные работы, проводимые в скважинах.

К таким видам работ относятся:

- углубление ствола скважины;

- разбуривание цементных стаканов и мостов;

- спускоподъемные операции внутри зацементированных обсадных колонн;

- проведение работ по капитальному ремонту скважин;

- опрессовка обсадных колонн;

- перфорация обсадных колонн;

- гидроразрыв пластов;

Последствиями этих операций и процессов становятся:

- ухудшение контакта цементного камня и обсадной колонны;

- растрескивание цементного камня и его разрушение за обсадной колонной.

В конечном итоге, крепь скважины теряет свою герметичность и перестает выполнять свою основную функцию. В этом плане, важным становится выбор тампонажного материала, где обязательно должны учитываться нагрузки, которые будут действовать на крепь на различных этапах жизни скважины

В качестве примера отметим работы некоторых авторов, уделивших особое внимание поражению крепи скважины при механических воздействиях.

В частности, Крыловым Д.А. и др. в работе [29] приводится информация о снижении коэффициента качества цементирования, полученного с помощью акустической цементометрии, с 89,1% до 47,8% после разбуривания цементного стакана и пакера. Этот факт явно показывает значительное ухудшение сцепления цементного кольца с обсадной колонной и стенками скважины.

В работе [30] было показано, что при углублении скважины долотом диаметром 190 мм с бурильным инструментом 127 мм ударные нагрузки на внешнюю обсадную колонну могут превышать 10 т.

Проведенные нами расчеты показали, что опрессовка обсадной колонны диаметром 168 мм и толщиной стенки 10 мм при давлении 15 МПа приводит к увеличению ее диаметра на 0,1 мм, что вполне достаточно для появления зазора на контактных зонах цементного камня и ухудшения показателей качества це-

ментирования по АКЦ.

Наиболее сильные нагрузки на крепь скважины возникают при перфорации обсадных колонн.

В Уфимском государственном нефтяном техническом университете был большой опыт исследования состояния цементного камня в скважинах с помощью сверлящих керноотботников [31]. На рисунке 1.1 представлены фото образцов цементного камня, отобранных в интервале пулевой перфорации.

Как видно из рисунка 1.2 (а), в интервале пулевой перфорации образуется отверстие с сильно деформированными рваными краями.

Ж'

ШШтт.. ___ ши^тшй ¡¡а&.

Рисунок 1.1 — Образцы цементного камня из-за обсадной колонны после пулевой перфорации

При кумулятивной перфорации в обсадной колонне и цементном камне прожигаются небольшие отверстия площадью около 1 см" (рисунок 1.2). Высокие давления внутри обсадной колонны в интервале перфорации передаются цементному камню, и не проходят для него бесследно, поскольку способность к деформации металла и цементного камня различна, и поэтому говорить о хорошем контакте цементного камня с такой колонной и герметичности цементного кольца не приходится.

а - образцы обсадной колонны после пулевой б - образец обсадной ко-перфорации (вид с боку и сверху) лонны после кумулятив-

ной перфорации

Рисунок 1.2 - Образцы обсадной колонны после различных видов перфорации

В работах [31, 32] были показаны преимущества применения сверлящей перфорации, обеспечивающей максимальное качество крепи.

По данным специалистов компании Шлюмберже при использовании кумулятивного перфоратора давление в интервале перфорации может достигать 300 МПа [33]. Естественно, что это давление передается на колонну на другие интервалы, расположенные значительно выше интервала перфорации.

По данным [34] при использовании перфораторов типа ПКС-80, по данным ПО «Ноябрьскнефтегеофизика», давление, замеренное на расстоянии 1 м от нижнего заряда, составляло 78...102 МПа, а давление, замеренное на расстоянии 0,8 м от верхнего заряда, составляет 82... 102 МПа. При использовании перфораторов типа ПК-105 скачок давления составляет 59,5 МПа, а ПКО-73 - 53,5 МПа.

В процессе перфорации часть энергии воспринимается цементным камнем. Мамедов A.A. в работе [30] показал, что более 20% внутреннего давления, возникающего во время перфорации, воспринимается цементным камнем и окружающими горными породами. Естественно, что при указанных давлениях обязательно должно происходить как разрушение самого цементного камня, так и нарушение герметичности контактов между цементным камнем и обсадной колонной.

В [33-39] приводится информация о том, что при взрыве перфорационных зарядов, динамические нагрузки на обсадные трубы и затрубное цементное кольцо в зоне перфорации достигают в среднем 200-300 МПа, при этом на 10-

15 мм увеличивается диаметр обсадных труб. При этом в цементном камне, плохо работающем на растяжение, обязательно должны появиться трещины, которые не закрываются даже после снятия напряжения. Указанные явления создают условия для межпластовых перетоков и преждевременного обводнения скважины. Несмотря на применение компенсаторов давления при перфорации, гасящих взрывные давления в 2 раза, при освоении скважины обводненность скважины часто составляет 96-99%.

Даже краткий анализ представленных материалов убедительно показывает, что крепь скважины весьма уязвима и легко теряет свою герметичность при большинстве работ, проводимых внутри обсадной колонны.

При сравнении нагрузок, возникающих при технологических операциях, с характеристиками цементного камня легко видеть, что он неизбежно должен разрушиться, а поскольку динамические нагрузки значительно превышают статические, то вероятность разрушения должна быть выше.

Для оценки влияния данного вида работ на состояние крепи нами были проанализированы скважины на Комсомольском месторождении.

Анализ проводился по скважинам, пробуренным в 2008-2010 годах. Общее число скважин, включенных в анализ, составило 118, причем практически у всех скважин качество цементирования продуктивного интервала и интервалов, расположенных выше и ниже интервала перфорации характеризовалось как хорошее.

При этом было выявлено, что в 75 % скважин имелось поступление посторонней воды в зону перфорации по заколонному пространству. Графическая интерпретация результатов показана на рисунке 1.3.

Из рисунка видно, что только 25 % скважин не имеют поступления воды в зону перфорации. В 31 % скважин посторонние воды поступают, как с верхних, так и с нижних водоносных горизонтов. Столько же скважин имеет приток воды из нижележащих горизонтов, а в 13 % скважин вода поступает из верхних пластов.

Рисунок 1.3 - Поступление воды с интервала перфорации по Комсомольскому месторождению

Поскольку значительная часть скважин имеет одновременный приток воды, как сверху, так и снизу, можно говорить, что в 62 % скважин нарушилась герметичность крепи скважины ниже интервала перфорации, а в 44 % нарушилась герметичность крепи выше интервала перфорации.

Естественно, что такие показатели негерметичности нельзя объяснить плохим креплением, тем более что по результатам геофизических исследований оно было хорошим.

Для примера данные по нескольким скважинам приведены в таблице 1.1.

Геологическая характеристика скважин показывает, что продуктивный горизонт имеет толщину от 3 до 5 м. Верхний водоносный горизонт отделен от продуктивного пласта перемычкой, имеющей толщину 4-6 м. Продуктивный пласт имеет водонефтяной контакт, располагающийся на 1-3 м ниже интервала перфорации.

Поскольку расстояние до водоносного горизонта составляло всего несколько м, то, естественно, что при ударных нагрузках, возникающих во время перфорации, цементный камень легко разрушался.

Таблица 1.1- Сведения о межпластовых перетоках

Куст № скв Интервал перфорации, м Переток с глубины, м

сверху снизу

4 104 1644-1653 1626 1659,4

1 136 2290-2293 - 2338

6 154 1633-1635 1736-1739 1742.5

158Р 2388-2392 2383.5 2409

И 163 1774-1778,5 1731 1837

10 215 2237,5-2240,5 2345-2349 2224

5 245 2072-2076 2028 ниже тек. забоя

9 254 2366-2368 2370-2374 2490,2-2497 1887

5 255 1528- 1532 1504.5

К сожалению, цементный камень, основой которого является традиционный тампонажный портландцемент, по мере твердения увеличивает прочность и повышает хрупкость, что, в свою очередь, снижает его удароустойчивость, а также повышает вероятность трещинообразования под действием динамических и ударных нагрузок.

1.7 Перспективные направления повышения устойчивости крепи скважин к действию ударных нагрузок

Если рассматривать «первичное» качество крепления скважин, то следует отметить, что все технико-технологические мероприятия, направленные на повышение степени заполнения затрубного пространства скважин цементным раствором, на повышение адгезии цементного камня с обсадной колонной и горными породами, являются эффективными, и их целесообразно применять.

Естественно, надо учитывать, что ни одно, даже самое лучшее мероприятие не даст эффекта, если оно не будет применяться совместно с другими. Специалисты, занимающиеся вопросами крепления скважин, знают, что проблема повышения качества цементирования является комплексной.

То же самое можно говорить и о «вторичном» качестве крепления, когда речь идет о сохранности крепи скважины. При этом наибольшее внимание необходимо уделить «слабому звену» крепи, а именно цементному камню.

Поскольку на этом этапе жизни скважины основными факторами, снижающими целостность цементного камня, являются ударные (динамические) воздействия, рассмотрим пути повышения сопротивляемости (повышения удароустойчивости) цементного камня именно этим нагрузкам.

Технологии повышения герметичности крепи скважин, нарушенные при действии динамических нагрузок, разделим на две группы:

- технологии, предупреждающие возникновение и развитие трещин;

- технологии, направленные на восстановление герметичности крепи, нарушенной при действии различных нагрузок.

К первой группе, по данным [24, 27, 40 - 43], наиболее перспективными направлениями, предупреждающими возникновение и развитие трещин или, иначе говоря, повышающими удароустойчивость материалов, являются:

- армирование [44 - 51];

- применение высокопористых материалов;

- добавление эластомеров (латекс, полимерцемент).

Для тампонажных материалов предпочтительным является дисперсное армирование, при котором волокна армирующей добавки (фибры), равномерно распределяясь в матрице, и имея различное направление, могут воспринимать усилия в любом направлении, препятствуя образованию и развитию трещин в композиции. Кроме того, волокна фибры тормозят движение микродефектов, а после образования трещины в матрице волокна препятствуют ее развитию и росту за счет блокировки возникших трещин.

В то же время, по данным [43], в процессе нагружения композита эффективно работает только около 20% волокон, хотя хаотичное распределение фибры более эффективно, чем направленное, так как позволяет лучше использовать прочность волокон, особенно при воздействии разносторонних переменных нагрузок на композиционный материал.

Анализируя другие технологические приемы, отметим, что применение высокопористых материалов в строительной практике [43], является одним из эффективных приемов повышения удароустойчивости материалов. Суть данного метода состоит в том, что пористые добавки являются демпферами напряжений, и гасят их, предупреждая дальнейшее развитие трещин. В скважинных условиях данный эффект может иметь место при использовании аэрированных цементных растворов или цементов, содержащих некоторые виды микросфер, однако, эти материалы образуют цементный камень с очень низкой прочностью и высокой проницаемостью.

Добавление эластомеров также имеет место в строительной практике и основано на том, что обладая высокоэластичными свойствами, эластомеры «гасят» динамические нагрузки в цементном камне [52].

В последние годы некоторые зарубежные фирмы начали развивать технологию крепления скважин с помощью водо- или нефтенабухающих полимеров [53]. В этом случае в некоторых интервалах скважины вокруг обсадной колонны размещается полимерное кольцо, которое, имея небольшой диаметр в транспортном положении, при контакте с соответствующей жидкостью набухает, заполняя затрубное пространство и герметизируя его. По сути, идет отказ от применения традиционного портландцемента при креплении скважин из-за его неудовлетворительной работы в интервалах перфорации.

Среди технологий, направленных на восстановление герметичности крепи, нарушенной при действии различных нагрузок, можно выделить несколько.

Технология ремонтного цементирования, суть которой состоит в закачке в интервал негерметичности тампонажного материала [54, 55], которая имеет невысокую эффективность, поскольку размеры каналов в поврежденном цементном камне малы, и герметизирующий тампонажный раствор плохо продавливается в них. Более того, образование свода из частиц цемента на входе в трещину, может дополнительно приводить к обезвоживанию тампонирующего раствора, снижая эффективность его применения.

Интересным представляется использование вязкоупругих пакеров, эффективно заполняющих затрубное пространство и предупреждающих миграцию пластовых флюидов [56]. При этом способе нет изменения свойств цементного камня, но имеется достаточно эффективная борьба с последствиями его разрушения.

На борьбу с последствиями разрушения цементного камня направлена и технология применения «самозалечивающихся» цементов. Суть данной технологии состоит в том, что в цементном камне после затворения и затвердевания остаются добавки, введенные в цемент на этапе его приготовления. Эти добавки, начиная реагировать с жидкостью, мигрирующей через трещины цементного камня, набухают (увеличиваются в объеме), заполняют трещины, восстанавливая целостность цементного камня [57]. Идея представляется весьма интересной и перспективной.

Анализ приведенных выше технологических приемов позволяет сделать вывод о том, что для обеспечения герметичности крепи следует отдать предпочтение технологиям, предупреждающим возникновение трещин в цементном камне, т.е. лучше предупредить возникновение трещин, чем впоследствии бороться с ними.

Поэтому для крепления скважин наиболее приемлемым является армирование цементов с помощью фибры.

Следует отметить, что эта идея не нова, и к настоящему времени имеется определенный опыт использования армирующих добавок в тампонажных материалах.

Наиболее активно разработка армированных тампонажных материалов проводилась в ВНИИКрнефть (ныне НПО «Бурение») под руководством А.И.Булатова и Д.Ф.Новохатского.

В частности, Левшиным В.А., Новохатским Д.Ф. и Париновым П.Ф. в качестве фибры рассматривались асбестовое волокно 6 и 7 сорта, а также стекловолокно и базальтовое волокно [45, 47]. Проведенные ими исследования впервые в буровой практике показали применимость дисперсного армирования в

тампонажных материалах и улучшение основных характеристик полученного цементного камня. Во ВНИИКрнефть был в свое время организован выпуск армированных цементов. К сожалению, работы в данном направлении, в последние 30 лет, активно никем не проводятся.

Применение асбеста в качестве добавки для повышения седиментационной устойчивости тампонажных растворов было апробировано в

ВолгоУралНИПИгазе П.Ф.Цицимушкиным [58].

Также асбест в тампонажных цементах использовался АО КазНИГРИ (Финогенов И.С.), СредАзНИПИнефть (Баш С.М.), МИНХ и ГП им. И.М.Губкина (Титков Н.И., Бакшутов B.C., Тангалычев Е.С. и др.) [59-61]. В УГТУ (Ухта) Михеевым М.А и Уляшовой Н.М. и др. был получен патент [62] на дисперсноармированный материал с добавкой асбеста.

Екшибаровым B.C. [63] было предложено применение в тампонажных материалах капроновых волокон, причем для повышения адгезии цементной матрицы с волокнами последние подвергались специальной обработке. При этом имелся опыт единичных испытаний разработки на практике.

Агзамовым Ф.А. и др. в патенте [64] предлагалось в качестве фибры использовать продукты твердения цементов, имеющие волокнистое строение и образующие «взаимно прорастающие» структуры. Идея была очень интересной, но практической реализации не нашла.

Самсыкиным A.B. [65] рассматривалось армирование тампонажных цементов стекловолокном (стеклонитом) и асбестовым волокном. Им впервые была сделана попытка составления паспорта прочности цементного камня, который должен учитывать нагрузки, воздействующие на цементный камень на более поздних этапах жизни скважины. Промыслового внедрения данная разработка не получила.

Лушпеевой O.A. с соавторами (Сургутнефтегаз) [66] получен патент на армированный высокотемпературный тампонажный материал, в котором одним из ингредиентов, является фиброволокно длиной 6 мм в количестве ,025-0,30%.

В самое последнее время был опубликован еще один патент на фиброармированный тампонажный материал [67].

В зарубежной практике также наблюдается возрастание интереса к фиброармированным цементам, что можно отметить по патентной активности США, Китая и Японии [68, 69, 70, 71].

Небольшой опыт применения фиброармированных тампонажных материалов при строительстве скважин во многом объясняется отсутствием научно-методической основы их получения и применения, сложностью приготовления таких смесей, а также определенными проблемами при их применении на производстве.

1.8 Выводы по главе 1. Определение цели и задач работы

1. Анализ литературных и промысловых материалов показывает, что одной из основных причин нарушения герметичности крепи скважин после затвердевания тампонажного раствора является повреждение цементного камня нагрузками, возникающими при проведении различных технологических операций внутри зацементированной обсадной колонны.

2. Повреждению цементного камня способствуют низкая прочность на разрыв, плохие деформационные свойства и низкая ударостойчивость цементного камня, которые характерны для большинства применяемых в настоящее время тампонажных материалов.

3. Традиционно применяемые в строительной практике методы повышения удароустойчивости тампонажного камня не всегда применимы при креплении скважин из-за специфических требований к тампонажным цементам и возникающих при этом сложностей при приготовлении тампонажных растворов.

4. Наиболее перспективным методом повышения удароустойчивости тампонажного камня является его армирование фиброй (волокнистыми добавками).

5. Имеющийся практический опыт получения и применения фиброармированных тампонажных материалов, наряду с определенными преимуществами

перед традиционными цементами, выявил их слабые места в выборе вида армирующей добавки, обосновании ее количества, оценке характеристик получаемого тампонажного камня, технологии получения и применения армированных цементов.

Исходя из изложенного, были сформулированы цель работы и задачи исследований.

Цель работы. Разработка фиброармированных тампонажных материалов для повышения качества заканчивания скважин.

Основные задачи исследований

1. Анализ качества крепления скважин и оценка роли динамических воздействий на герметичность и состояние крепи.

2. Анализ напряжений, возникающих в крепи скважины при работах внутри обсадных колонн.

3. Анализ механизма разрушения тампонажного камня из фиброармированных цементов.

4. Исследование влияния фибры на свойства тампонажного раствора и камня.

5. Модификация фибр и совершенствование тампонажных составов.

6. Выпуск фиброармированных тампонажных материалов и их применение при креплении скважин.

Заключение диссертации по теме «Технология бурения и освоения скважин», Тихонов, Михаил Алексеевич

Выводы по главе 4

1. Экспериментально установлено, что фибра, как базальтовая, так и полиамидная, оказывают менее существенное влияние на водоотдачу тампонаж-ных растворов, чем реагенты структурообразователи и понизители водоотдачи, поэтому при приготовлении тампонажных растворов для эффективного регулирования их водоотдачи целесообразно применение специальных реагентов.

2. Все виды фибры, при концентрациях более 0,05 % по массе, способствуют снижению водоотделения тампонажных растворов за счет образования собственной или ускоренного формирования в тампонажном растворе коагу-ляционной структуры, способной удерживать свободную воду в тампонажном растворе.

3. Увеличение длины волокон базальтовой фибры с 3 до 6 мм повысили седиментационную устойчивость тампонажных растворов, измеренную в вертикальных и наклонных цилиндрах.

4. Асбестовая фибра наиболее эффективно повышает седиментационную устойчивость тампонажных растворов благодаря наличию в своем составе оксидов, близких по составу к цементу и продуктам его гидратации и способности к более активному образованию общей структуры с продуктами твердения.

5. Исследования реологии фиброармированных цементных растворов с полиамидной, стеклянной, базальтовой и асбестовой фиброй, показали, что при определении их реологических параметров на вискозиметрах ротационного типа возникают проблемы, связанные с забиванием зазоров между цилиндрами, и появлением сбоев в работе прибора, вероятность которых зависит от концентрации фибры и длины ее волокон.

6. Повышение концентрации базальтовой фибры длиной 3 мм выше 0,1% ведет к резкому завышению реологических параметров или появлению отрицательных показаний прибора. Такие же эффекты наблюдаются и при увеличении длины волокон с 3 до 6 мм, когда концентрация фибры 0,02 % приводит к искажению показаний прибора.

7. Экспериментально доказано, что для разработки гидравлической программы цементирования с использованием тампонажных растворов, полученных из фиброармированных цементов, целесообразно перед проведением реологических испытаний предварительно проводить отсев фибры из цемента.

8. Расчетная оценка гидродинамических сопротивлений при цементировании скважины показала, что предлагаемая схема измерения реологических параметров фиброармированных цементов является вполне оправданной, поскольку в реальных условиях фибра не оказывает существенного влияния на величину гидравлических сопротивлений из-за сравнительно больших размеров кольцевого пространства по сравнению с зазорами вискозиметра.

9. Применение фибры не оказывает существенного влияния на контракцию при твердении тампонажных растворов.

10. Фиброармирование цементов повышает деформацию цементного камня при его разрушении, причем с увеличением концентрации фибры деформационная способность камня возрастает, но с повышением сроков твердения она снижается из-за упрочнения цементной матрицы.

11. До двухнедельного срока твердения тампонажных материалов при нормальных условиях применение фибры при концентрации до 2,0% несущественно влияет на прочность получаемого камня при всех видах разрушения. При меньших сроках твердения влияние фибры наиболее заметно для прочности камня на растяжение, в меньшей степени для прочности на изгиб и сжатие. Увеличение длины волокон фибры повышает прочность камня, особенно значимо на растяжение и изгиб.

12. Проведенные эксперименты подтвердили многоранговый механизм разрушения армированного цементного камня, включающий разрушение матрицы с возникновением трещин и последующее разрушение камня, сопровождающееся разрывом фибры или ее вырывом из цементной матрицы.

13. Экспериментами показано, что добавка фибры, независимо от ее вида, повышает абсолютные значения удельной ударной вязкости разрушения, причем с увеличением концентрации фибры данный показатель повышается более значительно. Значения прироста удельной ударной вязкости разрушения с аналогичным показателем для камня из бездобавочного портландцемента в 7 и 28-суточном возрасте близки между собой, хотя по абсолютным значениям ударо-устойчивость камня из армированных цементов на 15-25 % выше.

14. Добавка базальтовой фибры при концентрациях более 0,01%, снижает проницаемость цементного камня, причем с увеличением концентрации фибры, ее влияние на проницаемость цементного камня усиливается, благодаря способности образования замкнутых пор, наиболее активно проявляющегося с ранние сроки твердения.

15. Добавка базальтовой фибры в цемент привела к снижению начальной газопроницаемости крепи скважины, а также к повышению сопротивления цементного камня газопрорыву даже после воздействий, имитирующих работу инструмента при углублении скважины. Причем, повторные воздействия не привели к дополнительному нарушению герметичности крепи, что может свидетельствовать и о некотором эффекте «самозалечивания» цементного камня.

16. Экспериментально установлено, что, несмотря на отсутствие химического взаимодействия фибры и продуктов гидратации цементов, повышение концентрации фибры способствует повышению коэффициента линейного расширения при применении добавок, имеющих оксидное расширение.

17. Электронно-микроскопические исследования камня из фиброармиро-ванных цементов показали, что базальтовая фибра имеет высокую адгезию с цементной матрицей и на снимках видна плотная область контакта между фиброй и матрицей без зазоров и каких-либо трещин.

18. Полиамидная фибра характеризуется низкой адгезией и легко вырывается из матрицы, а между цементной матрицей и фиброй наблюдается микрозазор, хотя на поверхности фибры наблюдаются продукты твердения.

19. Изучение фибры из стекловолокна показало, что некоторые волокна сохранили свою форму, хотя основная часть была разрушена, в цементной матрице просматривались обломки фибры, и кроме того, между фиброй и цементной матрицей наблюдается микрозазор, образование которого, возможно, связано со щелочной коррозией стеклянного волокна.

20. Спектры химических элементов, снятых на поверхности различных видов фибры и представленных кальцием, кремнием, алюминием и кислородом и соответствующих химическому составу продуктов твердения портландцемента, доказывают отсутствие химического взаимодействия между фиброй и продуктами твердения или поровой жидкостью цементного камня.

5 АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ И РЕАЛИЗАЦИЯ ЕЕ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ

5.1 Перспективные разработки

5.1.1 Совершенствование и модификация армирующих добавок (фибры)

Приведенные выше результаты исследований убедительно показали, что фиброармированные цементы имеют существенные преимущества перед традиционными тампонажными цементами. Причем эффективность применения фибры, независимо от ее типа, возрастает с увеличением ее количества в цементе и увеличением длины волокон. В то же время, опыт промышленного применения показал, что при концентрации фибры более 0,5% и длине волокон более 3-4 мм появляются серьезные трудности при приготовлении тампонаж-ных растворов. В частности, из-за забивания отверстий и образования сводов в бункерах смесительных машин, ухудшается качество приготавливаемых растворов, которое не всегда удается восстановить даже при длительном кондиционировании в осреднительных емкостях. Также ухудшается прокачка тампонажного раствора в трубах и затрубном пространстве и т.д.

В этой связи нами разработан способ получения тампонажного материала [141], суть которого состоит в том, что каждое волокно модифицирующей добавки свернуто в клубок. Это достигается специальной химической обработкой модифицирующей добавки или добавка может иметь особый химико-минералогический состав, обеспечивающий ее сворачивание в клубок в сухом виде.

При смешении с жидкостью затворения под действием расклинивающего действия молекул воды, силы адгезии, удерживающие волокнистую добавку в свернутом состоянии, ослабляются, и добавка, расправляясь, принимает форму нитей или волокон. Поскольку расправление нитей происходит уже после приготовления тампонажного раствора, в период его закачки и продавки, то волокна добавки не будут мешать процессу приготовления раствора. Важным является и то, что в процессе закачки цементного раствора добавка равномерно распределяется по объему раствора, обеспечивая его повышенные физико-механические свойства, важнейшими из которых, как было показано ранее, являются трещиностойкость и упругость.

Возможность практической реализации данного изобретения была проверена экспериментально с модельными системами.

При промышленном изготовлении данной добавки возможно использование полиамидных волокон, которые являются менее хрупкими по сравнению с базальтовой фиброй, легко могут быть скручены в клубки. При этом появляется возможность увеличения количества добавляемой фибры, что должно положительно сказаться на качестве получаемого цементного камня.

Другая модификация фибры, так называемая фибра с усиленной анкеров-кой, отличается от описанной выше тем, что каждое волокно модифицирующей добавки имеет на концах утолщения гантельного типа, или к ее концам под углом 30-90 град присоединены волокна длиной до 1/3 длины основной добавки.

5.1.2 Комбинирование фибр

Поскольку, кроме необходимой прочности на растяжение тампонажный материал должен хорошо противостоять ударным нагрузкам и должен иметь высокие упруго-деформационные характеристики, одним из перспективных путей выполнения вышеуказанных условий является применение комбинации фибр, обладающих различными упругопластичными свойствами. При этом фиброармированные материалы должны содержать как низкомодульную, так и высокомодульную фибру в различных сочетаниях. Идея комбинирования фибр состоит в том, что низкомодульная увеличивает сопротивление ударным нагрузкам, а высокомодульная увеличивает прочность цементного камня на растяжение и изгиб.

Поскольку полиамидная, или иная полимерная фибра, имеет значительно большее удлинение до разрыва, чем базальтовая фибра, и это удлинение может превысить допустимую деформацию цементного камня на разрыв, то целесообразно комбинировать в составе цемента два типа фибры. Это могут быть полиамидная фибра в виде клубков и базальтовая фибра в виде волокон или волокон с анкерующими элементами. Результаты экспериментов по использованию комбинированной фибры, представленные в таблице 5.1, показали справедливость высказанных предположений.

Наилучшие результаты показал опыт с применением композиции армирующих материалов, а именно базальтовой и полиамидной фибры в качестве армирующего материала в пропорции 50:50, с общей концентрацией 0,5 % и во-доцементным отношением равным 0,4. Для всех составов, растворов и времени твердения комбинация фибр показала значения удельной ударной вязкости разрушения, близкие к максимальным значениям, тогда как другие виды фибр, показывая при одних условиях высокие показатели, резко ухудшали их при увеличении времени твердения или при изменении В/Ц.

5.1.3 Разработка центраторов с изменяемой геометрией

Ранее отмечалось, что положение обсадной колонны в скважине может существенно повлиять на качество ее крепления.

В этой связи, хорошую перспективу могут иметь центраторы с изменяемой геометрией, которые после спуска колонны принимают рабочий размер, принудительно центрируя обсадную колонну. Нами предложены и запатентованы две конструкции таких типов центраторов [142, 143].

Аналогами и прототипами предлагаемых центраторов являются пружинные центраторы, у которых в качестве центрирующих элементов используются металлические пластины, закрепляемые с помощью специальных колец.

Изобретения были направлены на создание центраторов для обсадной колонны, обладающих минимальным диаметром при спуске колонны в скважину и максимальным после ее спуска и при цементировании наклонного или горизонтального ствола.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Тихонов, Михаил Алексеевич, 2013 год

Литература.

1. Булатов А.И. Детективная биография герметичности крепи нефтяных и газовых скважин. - Краснодар: Просвещение-Юг, 2008. - 767 с.

2. Булатов А.И., Макаренко П.П., Будников В.Ф. Теория и практика заканчивать скважин. - М.: Недра, 1998. - Т.4. - 496 с.

3. Булатов А.И. Управление физико-механическими свойствами тампо-нажных систем. - М.: Недра, 1976. - 248с.

4. Булатов А.И. Формирование и работа цементного камня в скважине. -М.: Недра, 1990. - 409 с.

5. Цементы тампонажные. Технические условия. ГОСТ 1581-96

6. Цементы тампонажные. Методы испытаний. ГОСТ 26798.1-96

7. Методика оценки качества строительства скважин (РД 153-39.0-34905), ТатНИПИнефть, 2005.

8. Clark R.S. Requirements of casing cement for segregating fluid -bearind formation //OiL& Gas J/ -№50, 20.IV, 1953.-Vol. 51.

9. Potter A.R., Ripley H.J. Low water loss sements for successful cememting. Canadian Oil and Gas Indus. Vol. 14, No 4,1,1961.

10. Турбулизатор/ А.И.Булатов, Н.Т.Печенкин, С.А.Алехин, Е.М.Свихнухова. A.C. № 383825. Б.И. № 24, 1973

11. Ашрафьян М.О. Технология разобщения пластов в осложненных условиях. -М.: Недра, 1989.- 228 е.: ил.

12. Агзамов Ф.А. Исследование путей повышения эффективности вибровоздействия при цементировании скважин. Дисс. канд. техн. наук. - Уфа, УНИ, 1974.- 161 с.

13. Детков В.П. Цементирование наклонных скважин. - М.: Недра, 1978. -247с.

14. Булатов А.И. Справочник по креплению нефтяных и газовых скважин. - М.: Недра, 1977. -252с

15. Ахунов С.М. Вращение обсадных колонн при цементировании. - Труды УфНИИ, вып. 26 Уфа, Башкнигоиздат. 1970. - С. 246 - 249.

16. Современные технологии и технические средства для крепления нефтяных и газовых скважин / М.О.Ашрафьян, Д.Ф. Новохатский, Л.И.Рябова и др.- Краснодар: Изд. «Просвещение-Юг». - 2003. - 366 с

17. Булатов А.И., Уханов Р.Ф. Совершенствование гидравлических методов цементирования скважин. М.:Недра, 1978. - 240 с.

18. Мироненко О.Н. Разработка рецептур буферных жидкостей для цементирования глубоких скважин. Дисс. канд. техн. наук, Уфа, 1983.

19. Агзамов Ф.А., Измухамбетов Б.С., Токунова Э.Ф. Химия тампонажных и буровых растворов. Учебное пособие, С-ПБ, Недра, 2011.- 268 с.

20. Данюшевский B.C., Алиев P.M., Толстых И.Ф. Справочное руководство по тампонажным материалам. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1987.-373 с.

21. Комлева С.Ф., Измухамбетов Б.С., Кондрашев О.Ф., Ногаев H.A. Тампо-нажные растворы с пониженной водоотдачей. Учебник с грифом УМО НТО, Уфа, Монография, 2008. - 184 с.

22. Данюшевский В. С, Джабаров К. А. Три вида пор в цементном камне // Неорганические материалы. - 1974. - Т. X. - № 2. - С. 354-357.

23. Агзамов Ф.А., Бабков В.В., Каримов И.Н. О необходимой величине расширении тампонажных материалов. Территория Нефтегаз № 8, 2011. -С. 14-15.

24. Баженов Ю.М., Мохов В.Н., Бабков В.В. Количественная характеристика ударной выносливости цементных бетонов //Бетон и железобетон.-2006.-№1.- С.2-5.

25. В.В.Бабков, В.Н.Мохов, М.Б.Давлетшин, А.В.Парфенов. Технологические возможности повышения ударной выносливости цементных бето-нов.//Строительные материалы.-2000.-№10.- С.19-20.

26. Пискунов H.H. Механизм разрушения бетона при ударе.- Изв. вузов. Строительство и архитектура. 1979. №5.- С. 68-71.

27. Баженов Ю.М. Бетон при динамическом нагружении.-М.:Стройиздат, 1970.- 272 с.

28. ГОСТ 29167-91. Бетоны. Методы определения характеристик трещи-ностойкости (вязкости разрушения) при статическом нагружении. — М.: Изд-во "Стандарты", 1992. 18 с.

29. Изменение контакта цементного камня с металлом обсадных труб при различных механических воздействиях. /Д.А.Крылов, Н.А.Марабаев, Е.Н.Таламанов, В.А.Бурхайло, И.А.Серенко. - Бурение, 1981, №7. - С.18-21.

30. Мамедов A.A. Предотвращение нарушений обсадных колонн. - М.: Недра, 1990. - 240 с.

31. Применение боковых сверлящих керноотборников на каротажном кабеле. /М.Р.Мавлютов, В.Б.Штур, В.В.Прокшин, Г.И.Филиди, Р.К.Яруллин. - Нефт. хоз-во, 1981, №7. - С.59-62.

32. Яруллин Р.К. Техника и технология вторичного вскрытия продуктивных пластов сверлящими перфораторами на кабеле. Дисс. канд. техн. наук. -Уфа, 1996.- 177 с.

33. CharlieCosad. Выбор стратегии перфорирования. Нефтегазовое обозрение Шлюмберже, 1998. - С. 34-51

34. Катионактивные ПАВ - эффективные ингибиторы в технологических процессах нефтегазовой промышленности. Петров H.A., Измухамбетов Б.С., Агзамов Ф.А., Ногаев H.A. СПб, Недра. 2004, 408с.

35. Мельников Ю.В., Утробин A.A., Смоляников В.Г. Нарушение контактов цементного кольца с обсадной колонной и стенками скважины при проведении технологических операций в этой колонне. Реф. НГС Бурение . -М.: ВНИИОЭНГ, 1977. № 4.

36. Ильясов Е.П. Влияние перфорации на состояние цементного камня в затрубном пространстве. - РНТС Бурение. - 1974, № 11. - С. 33-34.

37. Мовсумов A.A., Кязимов Э.А., Шейхи Ф.А. Изменение режима перфорации при заканчивании скважин для предотвращения водо- и песко-проявлений. Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море, 1999. № 7-8.-С.41-43.

38. Алексеев Л.А. Причины нарушения и повышение долговечности крепи скважин. - Уфа: изд-во УГНТУ, 2002. -70 с.

39. Ишкаев Р.К., Габдуллин Р.Г. Новые способы вторичного вскрытия пластов и конструкций забоев скважин. - Тюмень: Вектор Бук, 1998. -212 с.

40. Бурангулов Р. И., Бабков В. В. Методы повышения ударной стойкости бетонов при забивке свай // Тез.докл. Всесоюзн. конф.: Совершенствование технологии работ нулевого цикла с использованием средств механизации и автоматизации. - Уфа, 1981.- С. 109-113.

41. Бабков В.В., Мохов В.Н., Капитонов С.М., Комохов П.Г. Структуро-образование и разрушение цементных бетонов.-Уфа, ГУЛ «Уфимский по-лиграфкомбинат», 2002 г. - 376 с.

42. Мохов В.Н. Повышение ударной стойкости и прочности бетона путем введения демпфирующих компонентов: Автореф. дис....канд.техн.наук.1986.-23 с.

43. Рабинович Ф.Н. О некоторых особенностях работы композитов на основе дисперсно-армированных бетонов//Бетон и железобетон.- 1998.- №6. -С.19-23.

44. Волокнистые композиционные материалы./Под ред. С.З.Бокштейна -М.:Мир, 1967,-284 с.

45. Дисперсноармированные тампонажные материлы. /В.А.Левшин, Д.Ф.Новохатский, П.Ф.Паринов, Ю.И.Сидоренко. - Нефт.хоз-во, 1982, №3.- С.25-27.

46. Дисперсноармированные тампонажные материалы. /Е.С.Тангалычев, В.С.Бакшутов, О.К.Ангелопуло, П.Ф.Паринов. - Обзорная информация ВНИИОЭНГа. Сер. Бурение, 1984. - 52 с.

47. Паринов П.Ф. Разработка дисперсноармированных тампонажных материалов для крепления глубоких нефтяных и газовых скважин. Дисс... канд. техн. наук. - Уфа, 1985. - 237 с.

48. Композиционные материалы. /Под ред. Л.Браутмана и Р.Крока. Т.2. Механика композиционных материалов. Ред.Дж.Сендецки.-М.:Мир, 1978. -564с.

49. Материалы, армированные волокном. /Пер. с англ. Л.И.Сычевой, А.В.Воловика.- М.:Стройиздат, 1982. - 180 с.

50. Повышение прочности при растяжении камня тампонажных цементов путем армирования высокопрочными волокнами. /В.С.Бакшутов, Е.С.Тангалычев, В,С,Данюшевский, П.К.Николаев. - В сб. реф. докл. и со-общ. XII менделеевского съезда по общ.прикл. химии. - М.:Наука, 1981, т.5, с. 80.

51. Фибробетон и его применение в строительстве. /Под ред. В.А.Крылова, К.И.Королева. - Тр. /НИИ бетона и железобетона. - М.:НИИЖБ, 1979. -148 с.

52. Батракова В.Г. Модифицированные бетоны. Теория и практика (изд. 2-е, перераб. и дополн. — М.: "Стройиздат", 1998).

53. Патент США № 7004255 «Закупоривание разрыва»

54. Басарыгин Ю. М. Технология капитального и подземного ремонтанеф-тяных и газовых скважин: учеб, для вузов / Ю.М. Басарыгин, А.И. Булатов, Ю.М. Проселков. - Краснодар: «Сов. Кубань», 2002. - 584 с.

55. Усов C.B. Эффективность восстановления герметичности обсадных колонн в скважинах. Нефт. хоз-во, 1980. № 10. - С. 22-26.

56. Агзамов Ф.А., Мавлютов М.Р., Шмелев П.С. и др. Способ цементирования обсадных колонн. A.c. №1454952, БИ № 4, 1989

57. Yingzi Yang, Michael D. Lepech, En-Hua Yang, Victor C. LiAutogenous healing of engineered cementitious composites under wet-dry cycles. Cement and Concrete Research. Volume 39, Issue 5, May 2009, Pages 382-390.

58. A.c. СССР 939729 E 21 В 33/138. Тампонажный раствор для цементирования газовых и нефтяных скважин и способ его приготовления / А.П.Тарнавский, П.Ф.Цыцымушкин и др. (РФ) - № 3005456/22. Заявл. 10.10.80. Опубл. 30.06.82. Бюл. 24

59. Титков Н.И. и др. Асбест - облегчающая и кольматирующая добавка к тампонажным цементам. Сб. научных тр. ВНИИБТ. - М.: 1980.- 24с.

60. Баш С.М. Утяжеленный цемент из свинцового шлака // Цемент. - 1969. -№1. - С. 12-14

61. Бакшутов B.C., Тангалычев Е.С. Создание высокопрочных дисперсноар-мированных тампонажных композиций путем увеличения контактного взаимодействия на границе раздела волокно-матрица. В кн.:Тезисы докл.И Респ. конф. физ-хим. механизма дисперсных систем и материалов.-Киев: Наукова думка, 198,4.1. - С. 103

62. Михеев М.А.,Уляшева Н.М. и др. Дисперсно-армированный тампонажный раствор. Патент РФ № 2281309, опубл. 15.12.02

63. Екшибаров B.C. Разработка тампонажных материалов и технических средств с целью повышения качества заканчивания скважин. Дисс. на со-иск. уч.степ. канд. техн. наук /УНИ - Уфа, 1993.

64. Агзамов Ф.А., Шарафутдинов 3.3, Паринов П.Ф. и др. Способ получения тампонажной композиции. A.c. № 1552716,1990.

65. СамсыкинА.В. Разработка композиционных тампонажных составов повышенной сопротивляемости динамическим воздействиям для сохранения герметичности крепи скважин. Дисс. на соиск. уч.степ. канд. техн. наук /УГНТУ - Уфа, 2010.

66. Лушпеева O.A. Лосева Н.Т. и др. Цемент тампонажный высокотемпературный армированный. Патент РФ №2375552, опубл. 14.12.07

67. Воеводкин В.Л. и др. Патент РФ № 2458962 Фиброармированный материал для цементирования продуктивных интервалов, подверженных перфорации в процессе освоения скважин. Бюл. №23, 2012.

68. Luj Caidian, Merkleu Donald. Армированный цемент композитных материа-ловс использованием химических волокон с повышенной диспергируемо-стью. Патент US № 20020227. Опубл. 15.06.10.

69. Merkleu Donald, Luj Caidian. Способ изготовления армированного цемента из композитных материалов. Патент US № 2002112827. Опубл. 28.02.07.

70. Youpo Su. Jianwei Chen и др. Волокнисто-армированные доски цемента и способы их изготовления. Патент CN. Опубл. 04.07.12.

71. Tanaka Yoshiniro, Hashimoto Osamu, Nishi Kazuhiko. Армированный цемент на основе смешанного материала. Патент JP № 52682 20120207. Опубл. 23.08.12.

72. Коррозия бетона и железобетона, методы их зашиты / В. М. Москвин, Ф. М. Иванов, С. Н. Алексеев, Е. А. Гузеев: Под ред. В. М. Москвина. :Стройиздат, 1980. - 536 с. - Библиогр.: с. 520-533 (314 назв.).

73. Кинд В.В. Коррозия цементов и бетона в гидротехнических сооружениях. М.:Госэнергоиздат, 1955. - 230 с

74. Янтурин А.Ш., Рекин С.А. Устойчивость, упругая деформация и эксплуатация бурильных и обсадных колонн. - СПб.: Недра, 2005. - 467с.

75. Михалюк A.B. Горные породы при неравномерных динамических нагрузках. - Киев: Наук.думка, 1980. -154с.

76. Самсыкин A.B. Агзамов Ф.А., Шерекин A.C. и др. Методика расчета различных динамических нагрузок на крепь скважины// Нефтегазовое дело. -2007. №1. - С. 46-51

77. Агзамов Ф.А., Самсыкин A.B., Губайдуллин И.М., Тихонов М.А., Семенов С.Ю., Мулюков P.A. Моделирование динамических воздействий на крепь скважины на основе метода конечных элементов. Нефтегазовое дело, на-учн. техн. журн. Том 9, № 4, 2011. - С. 18-24.

78. О. Зенкевич. Метод конечных элементов в технике. - М.: Мир, 1975. -44с.

79. Л. Сегерлинд. Применение метода конечных элементов. - М.: Мир, 1979. -С. 229-234.

80. Д.М. Колонских. Математическое моделирование и расчёт поля напряжений в височно-нижнечелюстном суставе: дис. на соиск. уч. степ, канд. физ.-мат. наук/ БашГУ - Уфа, 2007. - 37 с.

81. А.В.Самсыкин, И.И. Ярмухаметов, М.А. Тихонов, Ф.А.Агзамов, A.B. Сам-сыкина. Альтернативные исследования механических свойств цементного

камня на основе фрактально-синергетической концепции механического поведения твердых тел. Территория нефтегаз, № 3, 2012. - С. 76-80

82. Иванова B.C., Баланкин A.C., Бунин И.Ж., Оксогоев A.A. Синергетика ифракталыв материаловедении-М.:Наука, 1994.-383 с.

83. Иванова B.C., Закирничная М.М.ДСузеев И.Р. Синергетика и фракталы. Универсальность механического поведения материалов. - Уфа: Изд-во УГНТУ, 1998. Ч. 2.-225 с.

84. Гленсдорф П., Пригожин И.Р. Термодинамическая теория структуры, устойчивости и флуктуации. -М.:Мир, 1980.-280 с.

85. Панин В.Е., Гриняев Ю.В., Данилов В.И. Структурные уровни пластической деформации и разрушения-Новосибирск: Наука, 1990. -258с.

86. Маилян JI.P., Шилов A.B., Джаварбек Н. Влияние фибрового армирования базальтовым волокном на свойства легкого и тяжелого бетонов//Новые исследования бетона и железобетона.-Ростов н/Д.:1997.- С.7-12.

87. Кириллов А.П., Меликов В.П. Исследование динамической прочности и деформативности бетона при растяжении/ТГидротехническое строительст-во.-1975.-№10.- С.21-24.

88. Рабинович Ф.Н. О некоторых особенностях работы композитов на основе дисперсно-армированных бетонов // Бетон и железобетон.-1998,- №6.-С. 19-23.

89. В.А.Ивлев. Фибробетон в тонкостенных изделиях кольцевой конфигурации: дисс. на соиск. уч.степ. канд. техн. Наук /УГНТУ - Уфа, 2009.

90. Волков И.В. Фибробетон - состояние и перспективы применения в строительных конструкциях // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века - 2004. - №5. - С. 24-25.

91. Танигава Я., Хосакка Е. Механизм развития трещин и разрушение бетона как композиционного материала/Пер.с англ.-М.: 1977.-103 с.

92. Видовский А.Л., Булатов А.И. Напряжения в цементном кольце глубоких скважин. - М.: Недра, 1977. - С. 170.

93. Булатов А.И. , Рябченко И.А., Сибирко И.А Газопроявления в скважинах

и борьба с ними. - М.: Недра, 1979.- 273 с .

94. Данюшевский B.C. Проектирование оптимальных составов тампонажных цементов. - М.: Недра, 1978. - 293 е.: ил.

95. Невилль А. М. Свойства бетона: Пер, с англ. - М.: Изд-во лит-ры по стр-ву, 1972. - 344 с. - Библиогр.: с. 342-344 (62 назв.).

96. Песляк Ю.А. Расчет напряжений в колоннах труб нефтяных скважин. -М.: Недра, 1973. - 215 с: ил.

97. Николаевский В.Н., Ливший Л.Д., Сизов И.А. Механические свойства горных пород. - Деформации и разрушение. Механика твердого деформируемого тела, т. II, 1978. - 363 с. с ил.

98. Каримов Н.Х., Бакиров Н.К. Условия повышения контактных напряжений в заколонном пространстве скважин: Межвуз. сб. трудов. УНИ. - Уфа Бурение нефтяных и газовых скважин, 1980. -258 с. с ил.

99. Гайворонский A.A., Цыбин А. А. Крепление скважин и разобщение пластов. - М.: Недра, 1981. - 366 е.: ил.

100. Булатов А.И., Руцкий A.M. О двух разновидностях плоской задачи при расчете коэффициентов передачи давления через кольцо и колонну обсадных труб.-Тр./КФ ВНИИнефть, 1970, вып.23. - С. 309-314.

101. Булатов А.И., Дейкин В.В. Упругопластическое напряженное состояние цементного кольца при изменении внешнего и внутреннего давления на крепь скважины. Тр./ВНИИКРнефть,1984. Совершенствование техники и технологии крепления скважин. - С. 3-10.

102. К вопросу об оптимальных упругопрочностных свойствах тампонажного камня. /А.М.Руцкий, А.И.Булатов, В.А.Волошин, Д.Ф.Новохатский. -Тез.докл. Всесоюзного совещания «Формирование и работа цементного камгя». - Краснодар: 1973. - С. 54-55.

103. Руцкий A.M., Маслиенко В.Е. Оценка упругих свойств тампонажного камня. - Тр./ВНИИКРнефть, 1977, вып. 18. - С. 29-34.

104. Руцкий A.M. Расчет максимального давления в обсадных трубах, при котором не происходит растрескивание цементного кольца.—

Тр./ВНИИКРнефть, 1977, вып. 13. - С. 34-37.

105. Чередниченко В.Г., Паринов П.Ф., Абрамов С.А. О деформациях и напряжениях, возникающих в цементном кольце. - Тр./ВНИИКРнефть, 1982. -С. 143-150.

106. Данюшевский B.C., Джабаров К.А. Микроструктура вяжущих веществ гидротермального твердения // Неорганические материалы. - 1977. - Т. 13.-№7. - С. 1289-1292.

107. Чеховский Ю.В., Берлин JI.E. О кинетике формирования поровой структуры цементного камня // Шестой междунар. конгр. по химии цемента. Т. II-1.-M.: Стройиздат. 1976. - С. 294-297.

108. Агзамов Ф.А., Каримов Н.Х., Измухамбетов Б.С. Состояние и перспективы применения дезинтеграторной технологии при строительстве скважин Нефтяное хозяйство № 3, 2003. - С. 40-43

109. Химия цементов / Под ред. Тейлора Х.Ф.У. - М.: Стройиздат, 1969. - 468 с.

110. Агзамов Ф.А., Измухамбетов Б.С. Долговечность тампонажного камня в коррозионноактивных средах. СПб. Недра. 2005. 318 с.

111. О роли внутренних напряжений в формировании физико-механических свойств композиционных материалов / В. В. Бабков. Д. Ф. Варфоломеев,Б. Г. Печеный, В. В. Иванов // ДАН СССР. - 1984. - Т. 277. - № 3. - С. 594-597.

112. Каримов Н.Х., Данюшевский B.C., Рахимбаев Ш.М. Разработка рецептур и применение расширяющихся тампонажных цементов: Обз. информация. -М.: ВНИИОЭНГ, 1980. - 50 е.: ил.

113. Каримов Н.Х. Разработка составов и технологии применения расширяющихся тампонажных материалов для цементирования глубоких скважин в сложных геолого-технических условиях. Дисс. на соиск. уч. ст. д.т.н., Уфа, УНИ, 1986г.

114. Кравченко И.В., Кузнецова Т.В., Власова Н.Г., Юдович Б.Э. Химия и технология специальных цементов. -М.: Стройиздат, 1979. - 207с.

115. Рахимбаев Ш.М. Регулирование технических свойств тампонажных растворов. - Ташкент.: ФАН, 1986. - 159 е.: ил.

116. Опыт крепления скважин в условиях повышенной углекислота ой агрессии //Л.И.Рябова, В.М.Кравцов, А.И.Булатов, М.Р.Мавлютов, Ф.А.Агзамов //Бурение: Реф.науч.-техн.сб. ВНИИОЭНГ.-1981.- № 2. - С.13-15.

117. Куксов А.К., Булатов А.И., Ситников М.Ф. О давлении в затрубном пространстве скважин после цементирования. Нефт. хоз-во, 1973. № 10. - С. 26-31.

118. Овчинников В.П. Разработка специальных тампонажных композиций и технологии подготовки ствола скважины для разобщения пластов в различных термобарических условиях. / Дис.... докт. техн. наук. Уфа,1992, 452 с.

119. Бабков В.В., Ивлев В.А., Недосеко И.В. и др. Фибробетон в производстве железобетонных изделий дорожного и коммунального назначения. - Инж. системы №3 2010. - С. 14-17.

120. Композиционные материалы. /Подред. Л.Браутмана и РКрока. Т. 5. Разрушение и усталость. Ред. Л.Браутман. - М.: Мир, 1978. -484 с.

121. Рабинович Ф.Н. О некоторых особенностях работы композитов на основе дисперсно-армированных бетонов//Бетон и железобетон.-1998.-№6.- С.19-23.

122. Использование стеклянных волокон для армирования неорганических вяжущих. /А.А.Пащенко, В.П.Сербин, А.П.Пасловская, Г.А.Кудельская, З.Л.Киселева, Я.В.Мельник. - Киев: Укрниинти, 1976. - 96 с.

123. Рабинович Ф.Н. Бетоны, диспергированные волокнами. - Обзорная информация. -М.:ВНИИЭСМ, 1976. - 75 с.

124. Фибробетон и его применение в строительстве. /Под ред. В.А.Крылова, К.И.Королева. - Тр. /ВИИ бетона и железобетона. М.: НИИЖБ, 1979. -148с.

125. Физико-химические основы композиции: неорганическое вяжущее - стекловолокно. /А.В.Пащенко, В.П.Сербин, В.С.Клименко, А.П.Пославская. -Киев: Высшая школа, 1979. - 223 с.

126. Парфенов A.B. Ударная выносливость бетонов на основе синтетической и

металлической фибры: дисс. на соиск. уч. ст. канд. Техн. Наук /УГНТУ.-Уфа,2004.

127. Рабинович Ф.Н. Композиты на основе дисперсноармированных бетонов. Вопросы теории и проектирования, технология, конструкции.-М.:АСВ. 2004.-560 с.

128. Бабков В.В., Аминов Ш.Х., Струговец И.Б., Недосеко И.В., Мохов В.Н., Дистанов Р.Ш. Сталефибробетонные конструкции в автодорожном строительстве Республики Башкортостан // Строительные материалы. - 2006. -№3.-С. 50-53.

129. Лобанов В.А. Основы технологии дисперсно-армированных бетонов. -Л.:ЛДНТП, 1982.-24 с.

130. Янкелович Ф.Ц. Дисперсно-армированный бетон. - Рига: ЛатНИИНТИ, 1978.-42 с.

131. Венюа М. Цементы и бетоны в строительстве. - М.: Стройиздат, 1980.- 415 с. - Библиогр.: с. 399-410.

132. Подгорнов В.М., Ведищев И.А. Практикум по заканчиванию скважин. Учебное пособие для вузов. - М.: Недра, 1985,256 с.

133. Ганджумян P.A. Математическая статистика в разведочном бурении. Справочное пособие. -М.: Недра 1990,188 С.

134. Дюк В. Обработка данных на ПК в примерах- С-Пб: Питер, 1997 - 231 С.

135. Агзамов Ф.А., Каримов И.Н. Специальные тампонажные материалы с заданными свойствами. Бурение и нефть №12, 2008. - С. 26-27.

136. Хинт И.А. Основы производства силикальцитных изделий.- М.: Государственное издательство литературы по строительству и архитектуре и строительным материалам, 1962.- 601с.

137. Агзамов Ф.А., Измухамбетов Б.С., Умралиев Б.Т. Применение дезинте-граторной технологии при получении порошкообразных материалов для строительства скважин. СПб., Недра, 2007.-464 с.

138. Разработка технологии, конструкторской документации, изготовление и испытания опытно-промышленных партий композитных (стеклопластико-

вых и других видов) соединителей слоев бетона и трехслойных стеновых панелей. М.: НИИЖБ. 1999. - С. 34-46.

139. Пащенко A.A. Армирование неорганических вяжущих веществ минеральными волокнами. Наука - строительному производству. М.: Стройиздат. 1988. 382 с.

140. Бучкин A.B., Степанова В.Ф. Цементные композиции повышенной коррозионной стойкости, армированные базальтовыми волокнами, Научно-технический и производственный журнал «Строительные Материалы», № 6, 2006. - С. 82-83.

141. Агзамов Ф.А., Каримов И.Н., Тихонов М.А. Способ приготовления дисперсно-армированного тампонажного материала. Патент РФ № 2396300 опубл. 10.08.2010. Бюл. 22.

142. Агзамов Ф.А., Каримов И.Н., Тихонов М.А. Центратор обсадной колонны. Патент РФ №2468181, опубл. 27.11.2012 Бюл. 33.

143. Агзамов Ф.А., Каримов И.Н., Тихонов М.А. Центратор обсадной колонны с изменяемой геометрией. Патент РФ № 2473777, опубл. 27.01.2013 Бюл. 3.

ЗАКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО «ВАНКОРНЕФТЬ»

(ЗАО «Ванкорнефть»)

Почтовый адрес: ул. 78 Добровольческой Бригады, д. 15, г. Красноярск, 660077 Юридический адрес: ул. Шадрина A.É., д. 20. с, Туруханск, 663230 Тел.: [phone], факс: [phone] a-mafl: [e-mail], http7/www rosneft.ru ОКПО 72818025, ОГРН1042400920077, ИНН/КПП 2437261631/997150001

/

- в.*Л %-а-

В совет по защите докторских и канна №-от--дидатских диссертаций Д 212.289.04

при Уфимском государственном нефтяном техническом университете

Настоящим подтверждаем, что фиброармированные тампонажные материалы, разработанные в диссертационной работе Тихонова Михаила Алексеевича, и выпущенные на технологической линии ООО «Цементные Технологии», использованы при цементировании кондуктора, промежуточной и эксплуатационной колонн на разведочных скважинах: Ичеминская 1Д, Северо - Туколандская 1, Ячиндинская 1.

Проведенные испытания показали эффективность тампонажных материалов, технологичность их применения. Осложнений при креплении скважин не отмечено. После проведения ПВР в процессе испытания объектов ЗКЦ не отмечено. Скважины выполнили поставленные перед ними задачи.

Характеристика результатов крепления скважин по данным геофизических исследований приведены в таблицах.

В целом качество крепления обсадных колонн характеризуется как «хорошее».

Ичеминская 1Д

Сцепление «цементный камень - обсадная колонна, %

неопределенный отсутствует частичный сплошной всего

Кондуктор 64 36 100

Промежуточная колонна 18,3 1,5 60,2 20 100

Эксплуатационная колонна 4,3 0,8 62,8 32,1 100

Сцепление «цементный камень - горная порода, %

неопреде- отсутст- частич- сплошной всего

ленный вует ный

Кондуктор 64 36 100

Промежуточная колонна 49,8 0 30,2 20 100

Эксплуатационная колонна 55,4 0 35,6 9 100

С-Туколандская 1

Сцепление «цементный камень - обсадная колонна, %

неопределенный отсутствует частич- . ный сплошной всего

Кондуктор 0 0 92,7 7,3 100

Промежуточная колонна 0 3,5 78,3 18,2 100

Эксплуатационная колонна 17,8 0 53,9 28,3 100

Сцепление «цементный камень - горная порода, %

неопределенный отсутствует частичный сплошной всего

Кондуктор 12 0 68,8 19,2 100

Промежуточная колонна 25,4 0 64 10,6 100

Эксплуатационная колонна 57,7 0 32 10,3 100

Ячнндинская 1

Сцепление «цементный камень - обсадная колонна, %

неопределенный отсутствует частичный сплошной всего

Кондуктор 2,4 5,3 53 39,3 100

Промежуточная колонна 0,8 2,2 57 40 100

Эксплуатационная колонна 14,7 0 56 29,3 100

Сцепление «цементный камень - горная порода, %

неопределенный отсутствует частичный сплошной всего

Кондуктор 8,2 2,7 47 42,1 100

Промежуточная колонна 38,2 0 26,6 35,2 100

Эксплуатационная колонна 49,3 0 24,2 26,5 100

Заместитель генерального директор по бурению ЗАО «Ванкорнефть»

Г.Ю. Жадан

<і>

173

ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ «РН-ПУРНЕФТЕГАЗ»

(ООО «РН-Пурнефтегаз»)

от.

на№.

от.

Почтовый адрес; мкр-н 10, д. 3 г. Губкинсхий, ЯНАО, Тюменская обл., 629830 Юридический адрес: мкр-н 10. д. 3 г. Губкинсхий, ЯНАО. Тюменская обл.. 623830 Телефон: [phone], факс: [phone], е-та1: [e-mail] ОКПО 78192756, ОГРН1058301407707, ИНН/КПП 8913006455/831450001

В совет по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.289.04 при Уфимском государственном нефтяном техническом университете

Настоящим подтверждаем, что фиброармированные тампонажные материалы, разработанные в диссертационной работе Тихонова Михаила Алексеевича, и выпущенные на технологической линии ООО «Цементные Технологии», использованы при цементировании кондуктора, промежуточной и эксплуатационной колонн на разведочной скважине № 41Комсомольского месторождения.

Проведенные испытания показали эффективность тампонажных материалов, технологичность их применения. Осложнений при креплении скважин не отмечено. После проведения ПВР в процессе испытания объектов ЗКЦ не отмечено. Скважина выполнила поставленные перед ней задачи.

Характеристика результатов крепления скважин по данным геофизических исследований приведена в таблице.

В целом качество крепления обсадных колонн характеризуется как «хорошее».

Оценка качества сцепления

Сцепление «цементный камень - обсадная колонна, %

неопределенный отсутствует частичный сплошной всего

Кондуктор 6,64 2,62 80,32 10,42 100

Промежуточная колонна 2,66 0,46 52,01 44,87 100

Эксплуатационная колонна 0,86 28,31 58,04 12,79 100

Оценка качества заполнения

Коэффициент качества, %

Неопред еленное Отсутст вует Неоднор одное Односто роннее Полное Всего

Кондуктор 0,9 0 9,8 15,1 74,2 100

Промежуточная колонна 0,9 0 52,9 20,0 26,2 100

Эксплуатационн ая колонна 6,34 4,37 39,32 11,09 38,88 100

Оценка качества сцепления цементный камень - горная порода не производилась.