nznistuНауки о Земле и недропользованиеEarth sciences and subsoil use2686-99932686-7931Federal State Budget Educational Institution of Higher Education "Irkutsk National Research Technical University"nznistu-71Research ArticleТЕХНОЛОГИЯ И ТЕХНИКА РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХDEVELOPMENT OF MINERAL DEPOSITS: TECHNOLOGY AND ENGINEERINGРазработка композиций отверждаемых пен для тампонирования скважинDeveloping hardenable foam compositions for well tampingЗаливинВ. Г.ZalivinV. G.

кандидат технических наук, доцент кафедры нефтегазового дела, Институт недропользования

664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83, Россия

Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor, Oil and Gas Department, Institute of Subsoil Use

83, Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia

zalivinvg@yandex.ruИркутский национальный исследовательсий технический университетРоссияIrkutsk National Research Technical UniversityRussian Federation201908092020423336348Copyright © Заливин В.Г., 20202020Заливин В.Г.Zalivin V.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.nznj.ru/jour/article/view/71

Цель работы - исследование параметров тампонажных отверждаемых газожидкостных смесей для использования их при ликвидации геологических осложнений в процессе бурения скважин: для предупреждения и ликвидации поглощений, сохранения устойчивости интервалов слабосвязанных пород, при вскрытии многолетнемерзлых пород. В ходе работы были исследованы смолы на основе суммарных сланцевых фенолов, расширяющиеся смеси на основе фенолформальдегидной смолы ФРВ-1А и отвердителя ВАГ-3; основные свойства пенопластов на основе смолы М-19-62. Изучены такие свойства композиций пенопластов, как вязкость, время отверждения, фильтруемость через пористую среду, прочность и изменение ее во времени, прочность сцепления с поверхностями породы и металла обсадных труб (адгезия), сроки схватывания, изменение объема смеси после полимеризации, вязкости и упругих свойств. В ходе работы были проведены лабораторные исследования, а также отработаны технологии применения пенопластов на производственных скважинах. В результате отображено повышение качества тампонирования за счет предупреждения преждевременного отверждения газожидкостной смеси при одновременном снижении энергоемкости нагнетания и продавливания. Разработана схема тампонирования зон осложнений пенопластами. На основании проведенных исследовательских работ определены составы отверждаемых газожидкостных смесей и их технологические параметры для применения в различных геолого-технических условиях бурения скважин. Сделан вывод о том, что применение разработанных отверждаемых газожидкостных смесей способствует обеспечению более высокой производительности процесса бурения и уменьшению стоимости строительства скважин.

The aim of the work is to study the parameters of hardenable gas-liquid mixtures that can eliminate geological complications in well drilling, i.e. prevent and eliminate absorption, maintain the interval stability of loose rocks, and ensure trouble-free permafrost drilling-in. The study has been conducted for resins based on aggregate shale phenols, expanding mixtures based on phenol-formaldehyde FRV-1A resin and VAG-3 curing agent, and foams based on M-19-62 resin. The following properties of the foam compositions have been studied: viscosity, curing time, filterability, strength and its change over time, adhesion with the rock and metal casing surfaces, setting time, change in the mixture volume after polymerization, viscosity and elastic properties. The research methods include laboratory experiments and field tests at running wells. The study has shown an increase in the tamping quality, i.e. prevention of the gas-liquid mixture early curing and the power intensity reduction when injecting and forcing. A scheme of troublesome zones tamping with foam plastics has been developed. Based on the results of the study, the compositions of hardenable gas-liquid mixtures and their technological parameters have been developed for different geological-and-technical well-drilling conditions. The conclusion is that the developed hardenable gas-liquid compounds ensure higher performance of the drilling process and lower costs of the well construction.

отверждаемые газожидкостные смесисоставыпараметрысмолытампонированиеsolidifying gas-liquid mixturecompositionsparametersresinstampingReferencesА. с. 737424 СССР. Полимерная композиция / Ю.Е. Ермилова. 1980. Бюл. № 20.Ermilova YuE. Polymer composition. Author's certificate 737424 USSR; 1980. (In Russ.)Николаев Н.И., Иванов А.И. Результаты аналитических и экспериментальных исследований закупоривающей способности полимерглинистых тампонажных составов при бурении нефтяных и газовых скважин // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. № 5. М.: Изд-во ВНИИОЭНГ, 2009. С. 8–11.Nikolaev NI, Ivanov AI. Analytical and experimental studies of the plugging properties of polymer-clay grouting compositions in oil and gas well drilling. In: Overland and asea construction of oil and gas wells on land and at sea. No. 5. Moscow: AllRussian Research Institute of Organization, Management and Economy of Oil and Gas Industry; 2009. p.8–11. (In Russ.)Юсупов И.Г. Исследование структурообразования цементных и полимерцементных композиций на основе смол ТСД-9 в пластовых водах хлоркальциевого типа // Нефтепромысловое хозяйство месторождений Татарии. № 486. М.: Издво ВНИИОЭНГ, 1978. С. 22–35.Yusupov IG. Structure formation of cement and polymer-cement compositions based on TSD-9 resins in the calcium-chloride produced water. In: Oilfield economy of the Tatarstan fields. No. 486. Moscow: All- Russian Research Institute of Organization, Management and Economy of Oil and Gas Industry; 1978. p.22–35. (In Russ.)Вязальщиков В.М. Экспериментальнолабораторные исследования состава на основе смолы ТС-10, предназначенного для изоляционных работ // Известия высших учебных заведений. Нефть и газ. 1979. № 7. С. 15–27.Vyazal'shchikov VM. Experimental and laboratory studies of the TS-10 resin-base composition for insulation purposes. Oil and Gas Studies. 1979;7:15–27. (In Russ.)Гусейнов Ф.А., Расулов A.M. Повышение эффективности капитального ремонта газовых скважин в условиях Крайнего Севера // Разработка и эксплуатация газовых и газоконденсатных месторождений. Вып. 5. М.: Изд-во ВНИИЭГазпром, 1989. С. 38–46.Guseinov FA, Rasulov AM. Improving the efficiency of gas wells overhaul in the Far North of Russia. In: Development and operation of gas and gas condensate fields. Iss. 5. Moscow: All-Russian Research Institute of Economy, Industrial Engineering and Performance in Gas Industry; 1989. p.38–46. (In Russ.)Ашрафьян М.О., Гринько Ю.В., Куксов А.К., Нижник А.Е., Жадан Ю.Г. Цементирование скважин тампонажными растворами с высокими изолирующими свойствами // Нефтяное хозяйство. 2002. № 3. С. 29–31.Ashraf'yan MO, Grin'ko YuV, Kuksov AK, Nizhnik AE, Zhadan YuG. High-insulation cement slurries. Oil Industry. 2002;3:29–31. (In Russ.)Заливин В.Г. Эффективные технологии применения пены при бурении и креплении скважин: монография. Иркутск: Изд-во ИРНИТУ, 2017. 212 с.Zalivin VG. Effective technologies for foam application in well drilling and cementing. Irkutsk: Irkutsk National Research Technical University; 2017. 212 p. (In Russ.)Белов В.И. К изучению механизма тепловых процессов, происходящих в водном растворе смолы ТС-10 при приготовлении и нагнетании его в скважину // Бурение. 1978. № 1. С. 59–67.Belov VI. On the mechanism of thermal processes taking place in an aqueous solution of TS-10 resin while preparing and injecting it into the well. Burenie = Drilling. 1978;1:59–67. (In Russ.)Роджерс В.Ф. Состав и свойства промывочных жидкостей для бурения нефтяных скважин. М.: Недра, 1967. 595 с.Rogers VF. Composition and properties of washing fluids used in oil well drilling. Moscow: Nedra; 1967. 595 p. (In Russ.)Rittez J.B., McDaniel B.R. New preflush technique aids primary remedial cements jobs // World Oil. 1968. Vol. 168. № 2. P. 117–126.Rittez JB, McDaniel BR. New preflush technique aids primary remedial cements jobs. World Oil. 1968;168(2):117–126.McLean R.H., Manry C.W., Whitaker W.W. Displacement mechanics in primary cementing // Journal of Petroleum Exploration and Production Technology. 1967. Vol. 19. № 2. P. 91–96.McLean RH, Manry CW, Whitaker WW. Displacement mechanics in primary cementing. Journal of Petroleum Exploration and Production Technology. 1967;19(2):91–96.Грей Дж.Р., Дарли Г.С.Г. Состав и свойства буровых агентов (промывочных жидкостей) / пер. с англ. М.: Недра, 1985. 509 с.Darley H, Gray G. Composition and properties of drilling and completion fluids. Moscow: Nedra; 1985. 509 p. (In Russ.)Заливин В.Г., Смолин Е.А. Применение отверждаемых газожидкостных смесей при ликвидации поглощений // Геология, поиски и разведка полезных ископаемых и методы геологических исследований: материалы Всерос. науч.- техн. конф. с междунар. уч. «Геонауки-2013». Вып. 13. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2013. С. 349–354.Zalivin VG, Smolin EA. The use of hardenable gas-liquid mixtures for absorption elimination. In: Geologiya, poiski i razvedka poleznykh iskopaemykh i metody geologicheskikh issledovanii: materialy Vserossiiskoi nauchno-tekhnicheskoi konferentsiei s mezhdunarodnym uchastiem “Geonauki-2013” = Geology, prospecting and exploration of minerals, and geological research methods: All-Russian scientific and technical conference with international participation “Geosciences-2013”. Iss. 13. Irkutsk: Irkutsk State Technical University; 2013. p.349–354. (In Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.