- •Передмова
- •Глава 1. Проблема обводнення свердловин
- •1.1. Характеристика вод. Джерела, причини, шляхи та наслідки обводнювання свердловин
- •1.1.1. Характеристика природних підземних вод
- •1.1.2 Закономірне, передчасне й аварійне обводнювання свердловин і пластів Джерела обводнення свердловин
- •Геологічні фактори
- •Технологічні фактори
- •Наслідки обводнення свердловин
- •1.2. Класифікація причин обводнення свердловин і методи їх встановлення_________________________
- •1.3. Методи регулювання розробки родовищ і боротьби з обводненням свердловин
- •1.4. Гідродинамічні особливості витіснення нафти водою із проникнісно-неоднорідних колекторів за умов передчасних неконтрольованих проривів води
- •1.4.1 Проникнісна неоднорідність продуктивних пластів
- •1.4.2 Витіснення нафти з тріщинуватих пластів
- •1.4.3. Вирівнювання проникнісної неоднорідності тріщинуватого колектора при режимах витіснення нафти і газу як метод підвищення нафтогазовилучення
- •1.5. Види ремонтно-ізоляційних робіт і вибір методів їх виконання та тампонажних матеріалів
- •1.5.1. Класифікація ремонтно-ізоляційних робіт
- •1.5.2 Засади вибору технології pip і тампонажних матеріалів
- •Глава 2. Тампонажні матеріали,
- •2.1 Класифікації тампонажних матеріалів
- •2.1.1 Загальна класифікація тампонажних матеріалів
- •2.1.2 Класифікація тампонажних матеріалів за ступенем їх дисперсності
- •2.1.3 Класифікація тампонажних матеріалів за механізмом закупорювання водопровідних каналів
- •2.1.4 Класифікація тампонажних матеріалів за їх взаємодією з пластовими флюїдами
- •2.1.5 Класифікація тампонажних розчинів за їх фізико-хімічним складом
- •2.2. Неорганічні твердіючі тампонажні цементи і розчини
- •2.2.1 Загальна характеристика тампонажних цементів
- •2.2.2 Тампонажний портландцемент
- •2.2.3 Глиноземистий і гіпсоглиноземистий цементи
- •2.2.4 Магнезіальний цемент
- •2.2.5 Тампонажні матеріали на основі силікатів лужних
- •2.2.6 Гіпсові в'яжучі речовини
- •2.2.7 Шлакові тампонажні матеріали і шлакоцементи
- •2.2.8 Легкі й полегшені тампонажні цементи і розчини
- •2.2.9 Обважнені тампонажні цементи і розчини
- •2.2.10 Термостійкі тампонажні цементи
- •2.2.11 Тампонажні цементи та розчини для низьких плюсових і
- •2.2.12 Розширні тампонажні цементи
- •2.2.13. Корозійностійкі тампонажні цементи
- •2.2.14 Тампонажні матеріали для ізоляції зон поглинання
- •2.2.15 Тампонажні суміші на мінеральній основі з додатками органоаеросилів, полімерів, латексу, азбесту
- •2.2.16 Наповнювачі до тампонажних розчинів
- •2.2.17 Технологічні властивості цементного порошку, розчину і каменю
- •2.3. Твердіючі в'яжучі тампонажні матеріали на основі органічних речовин
- •2.3.1 Тампонажні суміші на основі формальдегідних смол тсд-9 і тс-10
- •2.3.2 Гідрофобний тампонажний матеріал
- •2.3.3 Тампонажні суміші на основі інших смол
- •2.3.4 Тампонажні матеріали на основі мономерів -акриламіду і стиролу
- •2.3.5 Тампонажні матеріали на основі кремнійорганічних сполук
- •2.4 Гелеутворювальні тампонажні суміші
- •2.4.1 Загальна характеристика
- •2.5.2 Акрилові водорозчинні полімери
- •2.4.3 Гіпаноформалінова суміш (гфс)
- •2.4.4 В'язкопружні суміші на основі паа
- •2.4.5 Гелеутворювальні суміші на основі пал або кмц
- •2.4.7 Полімерний тампонажний матеріал акор
- •2.4.8 Нафтосірчанокислотна суміш
- •2.5 Суспензійні наповнювачі
- •2.5.1. Загальна характеристика полімерних матеріалів
- •2.5.2 Дослідження деяких технологічних характеристик суспензійних наповнювачів
- •2.5.3 Поліолефіни
- •2.5.4 Полістирол і кополімери стиролу
- •2.5.5 Полівінілхлорид
- •2.5.6 Полівініловий спирт
- •2.5.7 Фторопласты
- •2.5.8 Пом'якшувач, структуроутворювач ірубраке
- •Пом'якшувач
- •2.5.9 Гранульований магній, його продукти і шлам
- •Злежаний гранульований магній
- •2.5.10 Деякі інші органічні та неорганічні наповнювачі
- •Глава 3. Способи виконання водоізоляційних робіт у свердловинах
- •3.1 Відключення окремих пластів
- •3.2. Усунення негерметичності цементного кільця за експлуатаційною колоною та ізоляція підошовної води
- •3.2.1 Напрямки, наслідки, причини і типи каналів перетікання
- •3.2.2 Дослідження негерметичності цементного кільця
- •3.2.3 Способи усунення негерметичності цементного кільця
- •3.2.4 Тампонажні матеріали
- •3.3. Відключення окремих обводнених інтервалів пористого пласта
- •3.3.1 Виявлення обводнених інтервалів та оцінка залишкового
- •3.3.2 Вибір методів ізоляції припливу нагнітальних і контурних вод у перфорованому інтервалі продуктивного пласта
- •3.3.3 Методи селективної ізоляції пластової води у свердловинах
- •Органічні і полімерні матеріали
- •3.3.4 Визначення об'єму водоізоляційних реагентів
- •3.4 Нарощування цементного кільця за обсадною
- •3.5 Розрахунок цементування свердловин
- •Глава 4. Ремонтно-лагодильні роботи
- •4.1. Лагодження дефектів експлуатаційної колони
- •4.2.1 Причини утворення дефектів у кріпленні свердловин
- •4.2.2 Методи виявлення дефектів
- •4.2.3 Визначення затрубних перетікань флюїдів і негерметичності обсадної колони
- •4.3 Усунення негерметичності обсадної колони труб
- •4.3.1 Загальна стратегія робіт з усунення негерметичності
- •4.3.2 Спосіб доскручування обсадної колони
- •4.3.3 Способи тампонування ненаскрізних каналів
- •4.3.4 Способи ізоляції наскрізних каналів
- •4.4.1. Гідродинамічні дослідження негерметичності експлуатаційної колони
- •4.4.2 Промислово-геофізичні дослідження
- •4.4.3 Обстеження стовбура свердловини
- •Глава 1
- •Класифікація причин обводнення свердловин і методи їх встановлення 87
- •Методи регулювання розробки родовищ і боротьби
- •1.4. Гідродинамічні особливості витіснення нафти водою
- •Глава 2
- •2.3. Твердіючі в'яжучі тампонажні матеріали на основі органічних
- •3.2. Усунення негерметичності цементного кільця за
- •Глава 4
- •4.2 Визначення негерметичності в кріпленні свердловини і місця
- •Технологічні матеріали і способи ізоляції
2.2.4 Магнезіальний цемент
Високою стійкістю при контактуванні з кристалічними солями магнію характеризується магнезіальний цемент, який являє собою каустичний магнезіт (складається в основному з MgO) чи каустичний доломіт (MgO+CaC03), замішаний концентрованими розчинами хлористого магнію (цемент Сореля) чи деяких інших солей [200].
Магнезіальний цемент - повітряна в'яжуча речовина, яка утворює неводостійкий штучний камінь. Однак у контакті з сольовими породами, що містять магній, і за відсутності пластових вод він характеризується значно більшою стійкістю, ніж інші мінеральні цементи.
При замішуванні у воді каустичний доломіт та каустичний магнезіт твердіють дуже повільно. При замішуванні в розчинах солей магнію, найчастіше хлориду, одержується суспензія, яка швидко тужавіє та швидко твердіє, в процесі чого утворюються гідроксид магнію Mg(OH)2, гідроксихлорид магнію 3MgOMgCl2-6H20 і карбонат магнію MgC03. Для замішування на 1000 кг MgO беруть близько 0,5 м3 концентрованого (густина приблизно 1200 кг/м3) розчину хлористого магнію MgCl2.
Гідроксид магнію Mg(OH)2 є мало розчинним у воді (менше 0,01 кг/м3), але гідрооксихлорид магнію розкладається у воді. Тому магнезіальні в'яжучі речовини відносяться до повітряних. Однак вони застосовуються як тампонажні матеріали для цементування тих ділянок стовбура свердловини, які складені солями магнію (бішофіти, карналіти).
До магнезіальних в'яжучих речовин для підвищення водостійкості додають суперфосфат, а також їх обробляють хімічними реагентами.
Магнезіальний цемент характеризується швидким тужавінням та швидким твердінням, доброю адгезією до металу, органічних (тирса, волокна) та мінеральних наповнювачів.
Низька значина водневого показника рН порової рідини викликає небезпеку корозії металу, який знаходиться в контакті із затверділим магнезіальним цементом. Він не руйнується сірководнем, але і не зв'язує його, не перешкоджає доступу сір-
ководню , наприклад , до сталевих обсадних труб.
2.2.5 Тампонажні матеріали на основі силікатів лужних
металів
В'яжучими властивостями характеризуються концентровані розчини силікатів натрію та калію -рідке (рідинне) скло. У вигляді технічного продукту вони містять суміш силікатів різного ступеня полімеризації: ортосилікат Na4Si04 (або 2Na20Si02), метасилікат NajSiO;, (Na20- Si02) та дисилікат Na2Si205 (Na20-2Si02). При рН = 10,5-11,0 оксид кремнію Si02 знаходиться в деполімеризованому стані. При зниженні рН (особли-
237
во за рН = 5-6) утворюється кремнієва кислота H2Si02, яка відтак полі-меризується (типовий неорганічний полімер) [200].
Тампонажні рідини на основі розчинних силікатів являють собою або чистий розчин силікату (для тампонування пор і тріщин у породі), або суспензію в ньому наповнювача (для заповнення достатньо широких порожнин). У розчиненому стані чи в суспензії може бути також ініціатор полімеризації (кремнієфтористий натрій Na2SiF6).
Як наповнювач використовують подрібнений кварц, інші хімічно інертні мінерали, а також подрібнені матеріали, які не є хімічно інертними, наприклад, шлаки. У цьому випадку підвищується водостійкість затверділого матеріалу. Однак наповнювачі з високою хімічною активністю викликають швидку коагуляцію силікату та швидке структуроутворення. Тому в суспензіях з гідратаційноактивною дисперсною фазою (портландцементом, шлаком) використовують невеликі концентрації розчинного силікату, і він виступає вже не як основний структуроутворювач, а як прискорювач структуроутворення, яке протікає в основному за гідратаційним типом. Затверділі суспензії на основі розчинних силікатів стійкі в розчинах більшості кислот, але не стійкі у воді, лугах, фосфорній та фтористоводневій кислотах.
Найчастіше зустрічається використання лужних силікатів як тампонажних рідин - закріплення грунтів методом силікатизації. Для цього в закріплюваний грунт, поглинаючі пласти чи високопроникні горизонти послідовно запомповують розчин силікату натрію (рідше калію) і розчин хлориду кальцію чи іншої солі, яка гідролізується по катіону (із зниженням рН розчину). Катіон цієї солі повинен утворювати нерозчинні у воді силікати. Під час змішування розчинів проходить реакція: Na4Si04 + 2СаС12 + пН20 = CaSi04 • пН20 + 4NaCl. Тонкодисперсний осад гідросилікату кальцію CaSi04 добре закупорює пори і тріщини в породі, скріплює її частинки між собою. Якщо є надлишок силікату натрію, то утворюється також гель полікремнієвої кислоти, випадання якого сприяє додаванню до розчину ініціатора полімеризації, наприклад, кремнієфториду натрію Na2SiF4.
Суміші кислотостійких тампонажних розчинів на основі силікатів лужних металів містять, окрім розчиненого силікату та ініціатора полімеризації, також наповнювач у вигляді порошку кварцу, діабазу чи кислого шлаку і пластифікатор, яким є лігносульфонати та інші стійкі в лугах органічні хімічні реагенти - понижувачі в'язкості суспензій. Консистенція, швидкість твердіння та міцність каменю таких тампонажних розчинів регулюється густиною розчину рідкого скла та кількістю доданих порошкоподібних матеріалів, водостійкість - ступенем гідратаційної активності наповнювача. Щоб одержати затверділий тампонажний маїеріал, стійкий
238
у сильних кислотах, застосовують хімічно інертний наповнювач, але такий матеріал не є водостійким. Водостійкіший матеріал, наприклад, зі шлаковим порошком як наповнювачем, є стійким у слабких кислотах, у сірководні, що важливо для цементування нафтових та газових свердловин на родовищах з корозійноактивними середовищами (водами, газами).