Эффективные технологии применения отверждаемых пен при креплении скважин

Цель данного исследования - разработать технологические схемы получения тампонирующих пенопластов и технологические схемы тампонирования скважин пенопластами с целью использования их для изоляции зон осложнений при бурении скважин. Использованные методы включали проведение исследований в лабораторных условиях и отработку технологических схем тампонирования пенопластами в стендовых и производственных условиях. В результате выяснено, что геологические условия проходки скважин характеризуются наличием осложнений, связанных с зонами тектонических нарушений и гидротермальных процессов. Такие зоны, как правило, сопровождаются интенсивной трещиноватостью, дробленностью горных пород, наличием глинки трения, обломков перемятых пород. Мощность зон гидротермальных нарушений колеблется от одного до десятков метров. При бурении скважин наличие этих зон вызывает потерю циркуляции промывочной жидкости, обвалы и обрушения стенок скважин, сужение ствола. Автором исследованы и проанализированы технологические схемы получения пенопластов воздушно-механическим способом смешиванием растворов смолы и кислотного отвердителя, удовлетворяющие задачам тампонирования. Принимая во внимание геолого-технические условия и технологические особенности тампонирования скважин, обоснованы возможные технологические схемы подачи отверждаемых пен в скважину. Проанализированы шесть схем тампонирования, и предложены рациональные области их применения. На основании проведенных опытных работ разработан пеногенерирующий комплекс ПГК 01, включающий в себя пеногенераторную установку ПГУ-60, устьевое оборудование, скважинное оборудование и аэраторы (камеры сжатия). С помощью ПГК 01 возможно бурение скважины на пене и при ликвидации осложнений - на твердой пене. Установлено, что технологическая схема получения твердеющей пены, включающая смешение растворов смолы и кислоты с последующим вспениванием, является наиболее технологичной и надежной. Выявлено, что образцы твердеющей пены, получаемые путем вспенивания раствора смолы с последующим распылением в образовавшуюся пену раствора кислотного отвердителя, более однородны по структуре за счет увеличения устойчивости пены и более качественного смешения растворов. Применение структурированных пен при бурении скважин обеспечивает высокие технико-экономических показатели процесса бурения, способствует сокращению сроков сооружения скважин и снижению их себестоимости.

твердые пены, технологические схемы получения пенопластов и тампонирования

1. Заливин В.Г. Эффективные технологии применения пены при бурении и креплении скважин: монография. Иркутск: Изд-во ИРНИТУ, 2017. 212 с.

2. Заливин В.Г., Пантелеев А.И. Бескомпрессорный способ аэрации буровых растворов // Геология, поиски и разведка полезных ископаемых и методы геологических исследований: материалы Всерос. науч.-техн. конф. с междунар. уч. Вып. 13. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2013. С. 345–349.

3. 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.: Изд-во ВНИИОЭНГ, 1978. С. 22–35.

4. 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. Вып. 13. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2013. С. 349–354.

5. 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.

6. Кирсанов А.И., Крылов Г.А., Нефёдов В.П. Пены и их использование в бурении: экспресс-информация. М.: Изд-во ВИЭМС, 1980. 60 с.

7. Soleymani M., Kamali M.R., Saeedabadian Y. Experimental investigation of physical and chemical properties of drilling foam and increasing its stability // Iranian Journal of Chemistry and Chemical Engineering. 2013. Vol. 32. No. 3. P. 127–132.

8. 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.

9. Rittez J.B., McDaniel B.R. New preflush technique aids primary remedial cements jobs // World Oil. 1968. Vol. 168. No. 2. P. 117–126.

10. 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. 2009. № 5. С. 8–11.

11. 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.

12. McLean R.H., Manry C.W., Whitaker W.W. Displacement mechanics in primary cementing // Journal of Petroleum Exploration and Production Technology. 1967. Vol. 19. No. 2. P. 91–96.

13. Zheng L., Zhang M., Lin Y. A multifunctional drilling fluid for coalbed methane drilling // International Conference on Energy and Environment. 2011. Vol. 7. P. 247–251. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.455- 456.1317

14. Яковлев А.И., Коваленко В.И. Бурение скважин с пеной на твердые полезные ископаемые. Л.: Недра, 1987. 128 с.

15. А. с. 714044, СССР, МПК F04B 23/10. Способ нагнетания газожидкостной смеси поршневым насосом и устройства для его осуществления / И.В. Белей, Ю.В. Лопатин, С.П. Олейник. Заявл. 14.07.1976; опубл. 05.02.1980. Бюл. № 5.

16. 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.

17. Грей Дж.Р., Дарли Г.С.Г. Состав и свойства буровых агентов (промывочных жидкостей) / пер. с англ. М.: Недра, 1985. 509 с.

18. Роджерс В.Ф. Состав и свойства промывочных жидкостей для бурения нефтяных скважин. М.: Недра, 1967. 595 с.