О необходимости контроля миграции газа при цементировании скважин

В процессе строительства скважин и их эксплуатации часто возникают проблемы, связанные с проявлениями пластовых флюидов и их движением по заколонному пространству в результате некачественного цементирования. Значительные затраты средств и времени на ликвидацию заколонных и межколонных перетоков возможно снизить за счет эффективного предупреждения этих явлений. Цель данного исследования заключалась в представлении результатов анализа факторов, приводящих к образованию каналов движения пластовых флюидов при цементировании, а также в поиске решения проблемы заколонных перетоков в скважине. В ходе исследований авторами были рассмотрены механизмы процессов, протекающих при эволюции цементного раствора в затрубном пространстве скважин во время крепления обсадных колонн, существующие способы решения проблемы миграции пластовых флюидов, а также способы их предупреждения. В качестве наиболее перспективного, с точки зрения авторов, способа избежания негативных последствий данной проблемы предлагается метод предупреждения образования каналов миграции. Для его реализации разобран принцип работы лабораторной установки OFITE и метод моделирования скважинных условий работы цементного раствора. Приведены графики, полученные в результате испытаний цемента, и их интерпретация. Установлено, что в большинстве случаев цементные системы без модификации соответствующими реагентами не способны сдерживать миграцию флюида в процессе перехода из жидкого состояния в твердое, а также что миграция флюида происходит в течение критического периода при схватывании цемента – спустя 3–8 часов твердения. В результате проведенных работ выявлено, что выбранный способ оценки и модифицирования цементных систем позволяет повысить потенциал эффективного решения проблемы миграции пластовых флюидов путем снижения вероятности образования заколонных перетоков.

1. Гасумов Р.А., Гридин В.А., Овчаров С.Н., Гасумов Э.Р. Исследование причин заколонных проявлений при цементировании скважин эксплуатационной колонны // Наука. Инновации. Технологии. 2017. № 4. С. 125–136.

2. Егорова Е.В., Выборнова Т.С. Анализ образования флюидопроявляющих каналов в зацементированном пространстве скважин и мероприятия по обеспечению качественной крепи // Деловой журнал Neftegaz.ru. 2017. № 2. С. 46–49. Режим доступа: https://neftegaz.ru/science/development/331551-analiz-obrazovaniya-flyuidoproyavlyayushchikhkanalov-v-zatsementirovannom-prostranstve-skvazhin-i-m/?ysclid=lw4d8kzzvq821251377 (дата обращения: 26.02.2024).

3. Пискунов А.И. Заколонные перетоки и анализ причин их появления // Проблемы разработки месторождений углеводородных и рудных полезных ископаемых. 2014. № 1. С. 141–144. EDN: SVSDSV.

4. Чжу Д.П. Анализатор миграции газа производства компании OFI Testing Equipment, Inc // Бурение и нефть. 2008. № 3. С. 49–51. EDN: KXUNBH.

5. Булатов А.И., Макаренко П.П., Будников В.Ф. Теория и практика заканчивания скважин. В 5 т. Т. 3. М.: Недра, 1998. 410 с.

6. Bonett A., Pafitis D. Getting to the root of gas migration // Oilfield Review. 1996. Iss. 8. P. 36–49.

7. Tao C., Rosenbaum E., Kutchko B.G., Massoudi M. A brief review of gas migration in oilwell cement slurries // Energies. 2021. Vol. 14. Iss. 9. P. 2369. https://doi.org/10.3390/en14092369.

8. Nelson E.B., Guillot D. Well cementing. Houston: Schlumberger, 2006. 774 p.

9. Курбанов Я.М., Черемисина Н.А. Анализ технических решений по предотвращению поступления пластовых флюидов в заколонное пространство скважины в период ожидания затвердевания цемента // Известия высших учебных заведений. Нефть и газ. 2019. № 5. С. 64–71. https://doi.org/10.31660/0445-0108-2019-5-64-71. EDN: NTONBN.

10. Лихушин А.М., Киршин В.И. Проектирование высокогерметичных подземных хранилищ газа для хранения гелия или гелиевого концентрата // Научно-технический сборник «Вести газовой науки». 2015. № 3. С. 68–72. EDN: WJGQCT.

11. Кашкапеев С.В., Новиков С.С. Особенности образования межколонных давлений в скважине и комплекс исследований для их диагностики // Газовая промышленность. 2018. № 8. С. 54–59. EDN: XYUHPN.

12. Буглов Н.А., Бутакова Л.А., Шакирова Э.В., Аверкина Е.В. Использование отходов кремниевого производства в качестве добавок, улучшающих технологические показатели тампонажных растворов // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2022. Т. 333. № 6. С. 122–130. https://doi.org/10.18799/24131830/2022/6/3428. EDN: HUPJMW.

13. Курбанов Я.М., Черемисина Н.А. Анализ технических решений по предотвращению поступления пластовых флюидов в заколонное пространство скважины в период ожидания затвердевания цемента // Известия высших учебных заведений. Нефть и газ. 2019. № 5. С. 64–71. https://doi.org/10.31660/0445-0108-2019-5-64-71. EDN: NTONBN.

14. Салахов Р.М., Нургалиев А.Р. Разработка рецептуры тампонажного раствора для предупреждения газопрорыва в период ожидания затвердевания цемента // Проблемы разработки месторождений углеводородных и рудных полезных ископаемых. 2019. Т. 1. С. 197–199. EDN: JXCQBZ.

15. Аникеева Э.С. Проблема фильтрации флюида через цементный камень на газовых месторождениях с низкой проницаемостью коллектора // Актуальные проблемы нефти и газа. 2021. № 3. С. 61–75. https://doi.org/10.29222/ipng.2078-5712.2021-34.art5. EDN: BAAUIG.

16. Al-Yami A.S., Nasr-El-Din H.A., Humaidi A.S. An innovative cement formula to prevent gas migration problems in HT/HP wells // SPE International Symposium on Oilfield Chemistry. The Woodlands: Society of Petroleum Engineers, 2009. https://doi.org/10.2118/120885-MS.

17. Ozyurtkan M.H., Altun G., Mihcakan I.M., Serpen U. An experimental study on mitigation of oil well cement gas permeability // International Petroleum Technology Conference. Beijing, 2013. https://doi.org/10.2523/IPTC-16577-MS.

18. Мухаметшин Д.М., Ваганов Ю.В., Билецкий А.А., Мухаметшин А.Д. Анализ причин возникновения межколонных давлений в нефтяных скважинах на месторождениях Тюменской области // Известия высших учебных заведений. Нефть и газ. 2022. № 4. С. 119–127. https://doi.org/10.31660/0445-0108-2022-4-119-127. EDN: QDWFIX.

19. Блинов П.А., Шаньшеров А.В., Черемшанцев Д.М., Кузнецова Н.Ю., Никишин В.В. Анализ и выбор тампонажной смеси, устойчивой к динамическим нагрузкам, с целью повышения качества герметичности крепи в затрубном пространстве // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2022. Т. 333. № 11. С. 115–123. https://doi.org/10.18799/24131830/2022/11/3726. EDN: HWELIO.