Министерство образования Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В.Плеханова

(технический университет)

БУРОВЫЕ ПРОМЫВОЧНЫЕ

И ТАМПОНАЖНЫЕ РАСТВОРЫ

Допущено Учебно-методическим объединением вузов

Российской Федерации по нефтегазовому образованию

в качестве учебного пособия для подготовки дипломированных специалистов по направлению «Нефтегазовое дело»

специальности «Бурение нефтяных и газовых скважин»

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2004

УДК 622.245.42 (075.80)

ББК 33.131

Б916

Авторы: н.И. Николаев, ю.А. Нифонтов, в.В. Никишин, р.Р. Тойб

В пособии рассмотрены тампонажные растворы, применяемые для изоляции и разобщения водонефтегазоносных горизонтов, крепления обсадных колонн. Приведены сведения о материалах и технико-технологических решениях при проведении тампонажных работ.

В пособии освещены современные представления о физико-химических процессах гидратации и твердения применяемых при тампонаже минеральных вяжущих веществ, составе и свойствах цементного клинкера, кинетике структурообразования цементного камня, методах определения физико-механических и реологических свойств тампонажных материалов, технологии их применения в скважинах.

Пособие предназначено для студентов направления 650700 «Нефтегазовое дело» специальностей 090800 «Бурение нефтяных и газовых скважин», 080700 «Технология и техника разведки месторождений полезных ископаемых», а также может быть использовано студентами других специальностей горных вузов и слушателей ФПК.

Научные редакторы проф. Б.Б. Кудряшов , проф. Н.И. Николаев.

Рецензенты: кафедра бурения Томского политехнического университета; д.т.н., проф. Ю.М. Парийский (ВИТР).

Б916	Тампонирование скважин: Учеб. пособие / Н.И. Николаев, Ю.А. Нифонтов, В.В. Никишин, Р.Р. Тойб. Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Санкт-Петербургский государственный горный институт (технический университет). СПб, 2004. 150 с. ISBN 5-94911-143-Х

УДК 622.245.42 (075.80)

ББК 33.131

ISBN 5-94911-143-Х

 Санкт-Петербургский горный институт им. Г.В.Плеханова, 2004 г.

Введение

Использование тампонажных растворов в бурении началось сравнительно недавно. История их использования неразрывно связана с развитием и совершенствованием вращательного бурения. Потребность в тампонажных растворах возникла при возникновении необходимости ликвидации таких осложнений в процессе вращательного бурения как поглощение промывочной жидкости, водонефтегазопроявление и переток флюидов в заколонном кольцевом пространстве из одного пласта в другой. Впервые проблема герметизации заколонного пространства была разрешена инженером А.А. Богушевским в 1905 г. с помощью способа закачки цементного раствора в обсадную колонну с последующим вытеснением через ее башмак в затрубное пространство. Этот способ цементирования быстро распространился в отечественной и зарубежной практике и применяется до настоящего времени, непрерывно совершенствуясь по пути применения новых тампонажных смесей и использования нового технологического оборудования.

Почти столетний опыт борьбы с поглощениями промывочной жидкости показал, что одним из эффективных способов их ликвидации является закупорка поглощающих каналов с помощью наполнителей. Так, по данным зарубежных исследователей, в период с 1960-1980 гг. было разработано и использовалось в бурении более 500 видов закупоривающих и других материалов, хотя постоянно применяется их ограниченное число. В геологических предприятиях России применяют в настоящее время в качестве наполнителей резиновую крошку, хромовую стружку, улюк (отходы хлопкового волокна), выбуренный шлам, кордное волокно, рубленный мох, торф, кожу-«горох», целлофановую стружку, ореховую скорлупу, древесные опилки, шелуху подсолнечника, асбестовое волокно, золы уноса и др. Это позволило значительно сократить расход тампонажного цемента и обеспечить эффективность тампонажных работ.

Однако далеко не всегда цементирование затрубного пространства скважин бывает успешным. К настоящему времени известны многочисленные факты обводнения продуктивных горизонтов нефтяных и газовых месторождений, что свидетельствует о наличии вертикальных перетоков воды в заколонном пространстве, обусловленных несоответствием применяемой технологии крепления гидродинамическим условиям скважин. Кроме этого, остается не решенным еще комплекс проблем, так или иначе связанных с процессом цементирования и твердения цементного камня. До настоящего времени нет достоверных представлений о механизме образования каналов в структуре цементного камня и роли в этом седиментационных процессов. Нет единых критериев оптимизации параметров цементных суспензий в период ожидания затвердевания цемента (ОЗЦ) для конкретных скважинных условий. До настоящего времени не разработан прямой и достоверный метод определения надежности межпластового разобщения скважин и метод определения срока жизни цементного камня в различных условиях.

В то же время успешность проводки скважин различного назначения во многом зависит от прочности, непроницаемости и долговечности цементного камня, от надежности его сцепления с породой стенок скважин и материалом обсадной колонны. Надежность разобщения продуктивных пластов и герметичность затрубного пространства определяют эффективность эксплуатации нефтяных и газовых объектов.

В целях создания эффективных способов изоляции поглощающих горизонтов и цементирования обсадных колонн постоянно ведутся исследования в этой области, и разрабатывается большое количество новых тампонажных растворов и новые технологические приемы цементирования.

Исследованиями в области теории и практики промывочных жидкостей и тампонажных смесей занимались и занимаются в настоящее время большие коллективы отечественных ученых и специалистов. Наиболее известные из них: А.Г. Аветисов, Ф.А. Агзамов, И.Т. Айтматов, М.О. Ашрафьян, Э.А. Бочко, А.И. Булатов, И.И. Вахромеев, А.Л. Видовский, В.С. Данюшевский, Л.М. Ивачев, Р.А. Измайлова, Б.И. Кравцов, Н.Н. Круглицкий, Т.В. Кузнецова, В.И. Крылов, Т.Ю. Любимова, М.Р. Мавлютов, Н.А. Мариампольский, А.Х. Мирзаджанадзе, Н.И. Николаев, М.К. Раскопин, И.Н. Рафиенко, В.В. Сутягин, П.А. Ребиндер, И.Н. Резниченко, А.П. Руденко, И.Б. Хейфец, Р.И. Щищенко, А.М. Яковлев.