Научный журнал
Международный журнал экспериментального образования

ISSN 2618–7159
ИФ РИНЦ = 0,757

РЕШЕНИЕ ВОПРОСА ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ НА НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ МЕСТРОЖДЕНИЯХ

Доровских И.В. Живаева В.В.
Больше 90 процентов нефтяных и газовых скважин работающих на территории России были построены еще в Советском Союзе. Для старого фонда нефтяных и газовых скважин проблема обеспечения герметичности межколонного пространства актуальна на сегодняшний день. Отсутствие герметичности заколонного пространства может быть следствием многих причин. Одна из них это пластовый флюид, содержащий в своей продукции агрессивные компоненты, такие как сероводород и углекислоту.

Появление в межколонном пространстве флюида со значительным содержанием коррозионно-активных компонентов (Н2S и СО2) приводит к коррозионному разрушению обсадных труб, тампонажного материала, т. е. создается серьезная экологическая угроза, которая проявляется в загрязнении вышележащих пластов с питьевой и технической водой пластовым флюидом и устьевых выделениях сероводорода в атмосферу.

Для обеспечения экологически безопасных условий эксплуатации скважин необходимо предупредить и ограничить интенсивность межколонных перетоков флюида путем совершенствования технологий изоляции пластов друг от друга, повысить качество и коррозионную стойкость тампонажных материалов, гарантирующих невозможность фильтрации флюида через
цементный камень и по зоне контакта «каменьобсадная труба», что свою очередь будет способствовать увеличению межремонтного периода и исключит необходимость частой постановки скважины на ремонт по поводу ликвидации межколонных флюидопроявлений.

Научные и инженерные проблемы разобщения сероводородсодержащих пластов детально разрабатывались и продолжают разрабатываться в настоящее время. Несмотря на огромный объем проделанных теоретических и промысловых исследований, решение проблемы в этом направлении нельзя признать законченной. Не рассматриваются вопросы изменения объема цементного камня в результате высокой степени фильтрации тампонажных суспензий и соответствие тампонажного материала геологическому строению цементируемого интервала.

Для снижения степени фильтрации тампонажных суспензий применяются водорастворимые полимеры и поверхностно-активные вещества: сульфоэфирцеллюлоза, поливинилацетат, КМЦ, многоатомные спирты и др.

Для снижения риска коррозионного разрушения тампонажного камня под воздействием агрессивных сред (сероводорода, углекислоты, полиминеральных вод) известно применение специальных видов цементов марок ШПЦС, НКИ и др. Анализ работ и собственные исследования показали, что практически исчерпаны возможности регулирования названных выше свойств цементного камня только за счет обработки органическими реагентами или солями одновалентных металлов.

Поэтому для снижения проницаемости цементного камня и повышения его адгезионных свойств к металлу и упрочнению контакта со стенкой скважины ученые прибегли к методу химического конденсирования микродисперсных частиц (по природе отличных от портландцемента). Это достигается добавкой в цементный раствор определенного количества солей двухили поливалентных металлов совместно с органическими реагентами-стабилизаторами и замедлителями роста размеров образовавшихся частиц.

Ранее метод конденсирования при цементировании обстоятельно исследован в основном применительно к «подвижным» цементным растворам. Управление процессом конденсирования, сочетая его с обработкой органическими реагентами, позволяет эффективно регулировать структурно-механические и реологические свойства и сроки схватывания особенно при высоких температурах. Суффозионные свойства цементного раствора, от которых зависит падение давления на забой в начале твердения («скелетообразования») цементного раствора в скважине, также улучшаются за счет возникновения конденсируемых частиц. Этот процесс определяет во времени образование конденсационнокристаллизационной структуры, уменьшающей поровое пространство и проницаемость «цементного теста».

В настоящее время сформулированы основные принципы повышения седиментационной стойкости тампонажных растворов, которые заключаются в следующем:

  • уменьшение плотности твердой составляющей или повышение плотности жидкости затворения;
  • снижение количества свободной жидкости затворения за счет снижения водотвердого отношения и применения реагентов пластификаторов;
  • повышение дисперсности твердой фазы;
  • сокращение до возможного минимума сроков схватывания тампонажного раствора;
  • структурирование жидкости затворения.

Нами предложена и разработана технология цементирования с использованием комплексного реагента, названного РДН-У (реагент для добычи нефти унифицированный). Комплексность заключается в том, что РДН-У представляет собой концентрированный водный раствор натриевых солей органических кислот, вступающих в реакцию обменного разложения с осаждением органно-минеральных соединений с ионами кальция и другими компонентами цементного раствора. РДН-У обладает поверхностно-активными свойствами и за счет осажденных частиц усиливает адгезию в системе «цементный камень о-бсадная труба», уплотняет контакт с породами и снижает водоотдачу цементной суспензии за счет образования фильтрационной корки на проницаемых породах. Разработанный материал исследовался в присутствии реагентов-модификаторов и их комплексов различной химической природы в процессе гидратации и под воздействием агрессивной среды.

Были изучены процессы седиментационной устойчивости тампонажных суспензий в различных дисперсионных средах и рассчитан фракционный состав частиц цемента в них. Созданы новые тампонажные суспензии, имеющие минимальную степень фильтрации с сохранением реологических свойств и высоких механических характеристик сформированного камня. Повышение седиментационной устойчивости, снижения количества несвязанной воды (снижение степени фильтрации), ускорение сроков схватывания, предотвращение возможности радиальной усадки камня при твердении способствует упрочнению структуры гидратирующегося цементного камня, исключает вероятность образования микрозазора и не дает возможности проникновения вызывающего коррозию агента (сероводорода) в поровое пространство цементного камня.

Комплексный реагент РДН-У рекомендован к применению в качестве реагента для обработки воды затворения для снижения водоотдачи тампонажной суспензии (путем повышения седиментационной устойчивости и образования поверхностных связей на частицах цемента) с одновременным снижением динамической вязкости и напряжения сдвига.

Нами созданы рецептуры седиментационноустойчивых тампонажных суспензий с минимальными значениями степени фильтрации. Разработаны комплексные реагенты для модификации свойств тампонажных суспензий, в которых в оптимальных соотношениях подобраны понизитель водоотдачи и пластификатор. Комплексный реагент предназначен для применения в широком диапазоне температур: от 20 до 90°С.

Применение разработанных комплексов не предполагает изменение (усложнение) технологии приготовления и доставки тампонажных суспензий в скважину, что играет немаловажную роль для полномасштабного внедрения разработанных составов как для вновь вводимых скважин, так и для ремонтных.

Использование и внедрение разработанного технологического решения при строительстве и ремонте нефтяных и газовых скважин позволит решить проблему экологической безопасности и предотвратить загрязнение вышележащих пластов с питьевой водой пластовыми флюидами.


Работа представлена на Международную научную конференцию «Проблемы качества образования», Иркутск, 5-7 июля 2010. Поступила в редакцию 23.06.2010.

Библиографическая ссылка

Доровских И.В., Живаева В.В. РЕШЕНИЕ ВОПРОСА ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ НА НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ МЕСТРОЖДЕНИЯХ // Международный журнал экспериментального образования. – 2010. – № 9. – С. 134-136;
URL: http://expeducation.ru/ru/article/view?id=1080 (дата обращения: 14.04.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074