Учебное пособие физико-химические процессы твердения, работа в скважине и коррозия цементного камня Тюмень 2007



страница1/29
Дата11.11.2016
Размер4.63 Mb.
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   29


Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ИНСТИТУТ НЕФТИ И ГАЗА

Кафедра «Бурение нефтяных и газовых скважин»

В.П.Овчинников, Н.А. Аксенова, П.В. Овчинников

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

Физико-химические процессы твердения,

работа в скважине и

коррозия цементного камня


Тюмень 2007

УДК 622.245.422


Овчинников В.П., Аксенова Н.А., Овчинников П.В.

Физико-химические процессы твердения, работа в скважине и коррозия цементного камня: Учеб. пособие для вузов. –Тюмень: Изд-во «Нефтегазовый университет», 2007.


Пособие допущено Учебно-методическим объединением вузов Российской федерации по нефтегазовому образованию в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности 130504 «Бурение нефтяных и газовых скважин» направления подготовки дипломированных специалистов 130500 «Нефтегазовое дело».

Дано описание физико-химических процессов структурообразования тампонажного раствора при его твердении в скважине. Рассмотрены явления, протекающие в тампонажном растворе при формировании цементного камня в заколонном пространстве скважины, приводящие к нарушению герметичности крепи. Представлена краткая характеристика большого количества разновидностей портландцемента и других тампонажных материалов, применяемых при креплении скважин в различных термобарических условиях. В пособии имеется перечень добавок, регулирующих физико-механические свойства тампонажного раствора и цементного камня.

Описаны материалы, формирующие проницаемый цементный камень-фильтр на забое скважин, осложненных выносом песка.

Рассмотрен механизм разрушения цементного камня под действием температуры и различных коррозионноактивных агентов, предложены различные корозионноустойчивые тампонажные композиции.

Пособие разработано в рамках гранта ТНК ВР «

Рецензенты: С.И.Грачев, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений» Тюменского государственного нефтегазового университета;



С.Н. Бастриков, доктор технических наук, профессор, заместитель генерального директора Западно-Сибирского научно-исследовательского института нефтяной промышленности (СИБНИИНП)
© В.П. Овчинников, Н.А. Аксенова, П.В. Овчинников

2007


ВВЕДЕНИЕ
Одной из первоочередных задач подлежащих решению при строительстве нефтяных и газовых скважин, является обеспечение герметичности разобщения вскрываемых бурением коллекторов нефти и газа от выше и ниже залегающих проницаемых пластов.

Наиболее распространенным технологическим приемом ее решения является перекрытие интервалов продуктивных горизонтов обсадными трубами и заполнение затрубного пространства специальной технологической жидкостью – тампонажным раствором, обладающим свойством в течение определенного времени переходить в твердое, камневидное состояние – цементный камень. Проницаемостью последнего, а так же герметичностью контактных зон обсадная колонна – цементный камень и цементный камень – горная пород и определяется качество разобщения вскрываемых пород. Для обеспечения надежности разобщения проницаемость данной системы должна быть минимальной.

Сказанное в большей степени определяется физико-химическими свойствами, используемых тампонажных материалов; процессами, происходящими при формировании камня в скважине; условиями воздействия окружающей среды и насыщающих пласт флюидов и многими другими факторами и причинами. Знание их в значительной степени позволит специалисту – буровику и специалистам смежных специальностей руководствоваться в разработке технико-технологических решений, направленных на увеличение сроков работы скважин, охрану окружающей среды и экологической обстановки на месторождениях нефти и газа и в целом обеспечить максимально возможное извлечение добываемого флюида.

Учебное пособие построено таким образом, что им легко могут воспользоваться производственники при цементировании скважин. И, кроме того, является учебным пособием для студентов-буровиков при изучении дисциплин «Буровые промывочные и тампонажные растворы», «Заканчивание скважин». Содержащийся в пособии большой справочный материал по тампонажным составам и добавкам для регулирования их свойств поможет студентам при написании курсовых проектов и выпускной квалификационной работы. Подробно рассмотренные в пособии физико-химические процессы твердения тампонажного раствора и способы их регулирования окажут значительную помощь студентам при выполнении исследовательской работы по направлениям обеспечения сохранности коллекторских свойств продуктивных пластов и герметичности их разобщения от других проницаемых горизонтов.


1 Тампонажные материалы для крепления скважин


Вопросы для изучения

1.1 Понятие о вяжущих, тампонажном материале, растворе.

1.2 Портландцемент (понятие).

1.3 Производство портландцемента.

1.4 Клинкер и его химический состав.

1.5 Минералогический (фазовый) состав портландцементного клинкера

1.1 Понятие о вяжущем, тампонажном материале, растворе


Для разобщения продуктивных пластов, как показал достаточно длительный опыт бурения глубоких скважин, наиболее эффективным материалом являются растворы на основе минеральных вяжущих веществ.

В общем случае, минеральными вяжущими веществами называют тонкодисперсные порошки моно- или полиминерального состава, которые при смешении с водой или растворами солей способны образовывать коагуляционные структуры, со временем переходящие в кристаллизационные, обладающие определенной прочностью и долговечностью.

По способности вяжущих веществ образовывать структуру они делятся на три группы:

1. Вяжущие вещества воздушного твердения - это вещества, способные твердеть и длительно сохранять свою прочность только на воздухе. К этой группе относятся гипсовые, известковые, магнезиальные вяжущие вещества и кислотоупорный цемент. Из перечисленных при строительстве скважин используются гипсовые и магнезиальные вяжущие;

2 Вяжущие вещества гидравлического твердения - это вещества, способные твердеть и длительно сохранять свою прочность, как на воздухе, так и в воде. К этой группе относятся портландцемент и его разновидности, цементы на шлаковой основе, глиноземистые цементы и др.;

3 Вяжущие вещества гидротермального твердения - это вещества, способные образовывать искусственный камень только в гидротермальных условиях (при высоких температурах и давлениях). К этому типу относятся известково-кремнеземистые, белито-кремнеземистые, шлакопесчаные составы и др.

Все рассмотренные вяжущие относятся к вяжущим гидратационного твердения в отличии от глинистых паст, имеющих коагуляционный характер твердения, и полимерных связующих, имеющих полимеризационный характер твердения.

Под тампонажным материалом, применяемым для цементирования скважин, понимают смесь вяжущего с добавками, вводимыми для регулирования технологических свойств самого вяжущего и раствора на его основе. Тампонажный материал, будучи смешанными с жидкостью затворения, образует тампонажный раствор. Состав тампонажного раствора определяется отношением массы воды затворения к массе тампонажного материала - водотвердым отношением (В/Т) или водоцементным - отношением массы воды затворения к массе цемента (В/Ц). Иногда в литературе встречается водосмесевое отношение (В/Ц) – отношение массы жидкости затворения к массе тампонажной смеси.

Основные требования к тампонажным материалам и растворам на их основе при цементировании скважин:

- тампонажный материал должен оставаться подвижным на всем протяжении его транспортировки в затрубное пространство;

- после прекращения закачивания тампонажного раствора он должен образовывать малопроницаемый, прочный, безусадочный, не изменяющих своих свойств от воздействия окружающей среды в течении длительного времени цементный камень.

  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   29


База данных защищена авторским правом ©bezogr.ru 2016
обратиться к администрации

    Главная страница