В последние годы в связи с необходимостью увеличения добычи нефти и газа, увеличиваются объёмы бурения скважин, в разработку и эксплуатацию вводятся новые нефтедобывающие районы, обустраиваются нефтяные месторождения, растёт потребность в качественных буровых растворах и тампонажных материалах и др. На повестке дня стоит также проблема надёжности и качества цементирования скважин. Эффективные средства защиты не только увеличивают срок службы оборудования и коммуникаций, но и повышают их эксплуатационную надежность, а, следовательно, и способствуют решению задач охраны окружающей среды от аварийных утечек нефти, газа и сточных вод.
Ключевые слова: тампонажные материалы, цементирование скважин, цементные системы, контракция,седиментационная устойчивость, герметизация.
In recent years, due to the need to increase oil and gas production, well drilling volumes are increasing, new oil-producing areas are being put into development and operation, oil fields are being developed, the need for high-quality drilling fluids and grouting materials, etc. is growing. The problem of reliability is also on the agenda. and quality of well cementing. Effective means of protection not only increase the service life of equipment and communications, but also increase their operational reliability, and, consequently, contribute to solving the problems of protecting the environment from emergency oil, gas and wastewater leaks.
Keywords: cementing materials, well cementing, cement systems, contraction, sedimentation resistance, sealing.
Как показывают исследования, получению и практическому внедрению новых высокоэффективных тампонажных материалов, а также химреагентов предшествовали глубокие фундаментальные научные исследования реологических, структурно-механических, ингибирующих свойств различных составов и соединений в зависимости от их строения, наличия различных функциональных групп в их структурах, при этом были установлены соответствующие механизмы многих процессов.
Разработки, проводимые в институтах и на местах ведения буровых работ, привели к созданию реагентов многоцелевого назначения с двумя, тремя и большим числом функций [1, 4].
Несмотря на высокие полифункциональные качества, многие новые реагенты остаются невостребованными из-за сложности процессов их получения, высоких финансовых затрат на изготовление целевых продуктов и только отдельные реагенты и отходы становятся базовыми продуктами, на основе которых создаются рецептуры для производства буровых растворов.
Выполняя краткий обзор патентной и научной литературы, была получена информация об интенсивной работе различных компаний и научных, проектных организаций в области разработки новых буровых и тампонажных растворов, технологий цементирования скважин. Свидетельством тому является производство химических реагентов и уникальных систем малоглинистых, безглинистых растворов для бурения и заканчивания вертикальных и горизонтальных скважин различными компаниями, в частности компаниями «MI Дриллинг Флюидз К°ЛТД», Baroid, российскими компаниями. Некоторые из них остаются одними из лидеров в области разработки новейших систем растворов, которые максимально увеличивают скорость бурения и до минимума сокращают осложнения.
Исследования и опыт показывают, что технология цементирования скважин применяется уже больше 100 лет; в различных разработках участвуют специалисты разного профиля — химики и инженеры (буровики, разработчики, механики), которые продолжают разрабатывать новые составы, материалы и технологии, а также совершенствовать существующие. Например, одним из важных направлений исследований и разработок является проблема надёжности и долговечности разобщения пластов в течение и по окончании срока эксплуатации скважины. Современные цементировочные системы могут содержать эластичные частицы и волокна, обеспечивающие устойчивость затвердевшего цемента к большим механическим нагрузкам. Самые современные «самозалечивающиеся» цементные системы содержат «интеллектуальные» материалы, которые в случае нарушения цементной оболочки разбухают при контакте с водными или пластовыми жидкостями и восстанавливают изоляцию пластов [2]. Конечная цель этих технологий цементирования — обеспечить устойчивость к различным условиям и нарушениям, которые могут возникать с течением времени, и обеспечить разобщение пластов на длительный период.
Анализ показывает, что на смену прежним промышленным реагентам и технологиям приходят всё более эффективные. Несмотря на это, проблема поиска рецептур доступных по технологическим, экономическим, экологическим и географическим соображениям составов и добавок к буровым и тампонажным растворам остаётся актуальной, требуя постановки и проведения целого ряда комплексных исследований.
Прежде всего настоящие исследования должны быть направлены на развитие и совершенствование научных основ регулирования основных составов буровых и тампонажных растворов, а также обоснования области их применения. Они должны предусматривать также возникающую в процессе исследований необходимость познания новых явлений, изучения и изыскания путей для объяснения ранее неизвестных закономерностей, выявления причин недостаточности выполненных ранее исследований, восполнения в той или иной степени пробелов в исследованиях рассматриваемой проблемы, в данном случае, проблемы качественного крепления стенок скважин и др.
Трудности, возникающие в процессе поиска новых научных решений, наиболее отчетливо становятся заметными в ситуациях, когда существующие научные положения, их уровень, применяемые в процессе их разработки методы оказываются недостаточными для решения новых задач, постановка которых исходит из анализа ранее приобретённого опыта, выявления противоречий (если они есть) в накопленных к настоящему времени исследованиях, а также обоснования необходимости дальнейшего развития отдельных направлений проблемы [3].
Ввиду разных условий бурения и осложнённости выбор цементных растворов должен производиться в соответствии с данной ситуацией, отвечать также и экономическим и экологическим требованиям. Важным является опыт бурения скважин, анализ результатов применения различных составов с учётом отмеченных требований.
На рисунке 1 показана схема исследования, отразившая цель, задачи, объект и методы исследований.
Вывод. Для надежной герметизации заколонного пространства требуется проведение дополнительного анализа способов цементирования, а также экспериментальные и промысловые исследования. Эти работы нужно направить на более глубокое изучение процессов контракции и седиментационной устойчивости.
Рис. 1. Схема исследования
Литература:
- Кожевников Е. В. Исследование влияния свойств тампонажного раствора на качество цементирования горизонтальных скважин // Проблемы разработки месторождений углеводородных и рудных полезных ископаемых. — 2014. — № 1. — с. 115–118.
- Нельсон Э. Б. Основные принципы цементирования скважин. Нефтегазовое обозрение,том 24, № 2, 2012, Copyright © 2013 Schlumberger,с. 76–78.
- Пестерев С. В., Фатхутдинов И. Х., Дацков А. В. Новые добавки для эффективного решения технологических задач при цементировании скважин. Специализированный журнал «Бурение и нефть», 2010, № 11(ноябрь). burneft.ru/archive/issues/2010–11
- Сулейманов Э. М. Цементирование скважин в осложнённых условиях. Palmarium academic publishing, Germany, 2012, 178 с.
