Пермь, 19 июн - ИА Neftegaz.RU. Ученые из Пермского Политеха (ПНИПУ) и ПермНИПИнефть создали смесь из цемента и «сшитого» полимера, которая поможет предотвращать тяжелые проблемы в процессе строительства нефтяных скважин.
Об этом сообщила пресс-служба ПНИПУ.
Процесс строительства скважин включает бурение горной породы для формирования отверстий, через которые извлекают ценные ресурсы.
Буровой раствор используется для очистки скважин и инструментов от шлама под высоким давлением.
Однако из-за трещин в породе часть раствора может поглощаться в нефтеносных пластах, что при чрезмерной потере называется катастрофическим поглощением, приводящим к задержкам и дополнительным расходам.
Ученые ПермНИПИнефть и Пермского Политеха разработали новый изоляционный материал на основе цемента и «сшитого» полимера, который эффективно адаптируется к структуре пласта и устраняет проблемы в строительстве скважин.
Исследования опубликованы в журнале «Записки горного института. Геотехнология и инженерная геология» в 2024 г. и проводились при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (проект № FSNM-2023-0005).
В процессе бурения скважин используется специальная промывочная жидкость под давлением для очистки и охлаждения оборудования.
Однако, если буровой раствор попадает в трещины породы, это может препятствовать его циркуляции, ухудшая процесс и требуя больше времени и материалов на производство новой жидкости.
Катастрофическое поглощение, при котором расход бурового раствора составляет более 15 кубометров в час, часто наблюдается в породах с крупными трещинами, например, в Республике Коми и Западной Сибири.
Более интенсивные поглощения требуют специальных методов изоляции.
Использование цементных материалов для заполнения пустот в породах имеет свои ограничения из-за распространения цемента под действием гравитации.
Это приводит к необходимости проведения множества операций для достижения эффективности, что финансово невыгодно.
Повышение вязкости, предотвращающее растекание, характерно для составов на основе сшитых полимеров (их молекулы связываются между собой, образуя более плотную структуру).
Они создают упругий гель без водоотдачи и способны адаптироваться к различному объему канала.
Однако под действием давления затвердевшая структура такого геля разрушается.
Таким образом, на сегодняшний день ни один из известных изоляционных составов не обеспечивает эффективную блокировку зон с высокой интенсивностью поглощений.
Ученые филиала ЛУКОЙЛ-Инжиниринг - ПермНИПИнефть - и Пермского Политеха разработали новый состав, объединив свойства сшитого геля и цементного раствора.
Он предотвращает растекание материала, выдерживает давление, возникающее при строительстве скважины, и способен адаптироваться к структуре трещиноватого пространства пласта.
Источник изображения: ПНИПУ
Как объясняет аспирант кафедры «Нефтегазовые технологии» ПНИПУ А. Предеин, этот сшивающийся тампонажный изоляционный материал (СТИМ) - это комбинация цемента и «сшитого» полимера.
После смешивания состав проходит три фазовых перехода: в скважину он закачивается как жидкость, в нижней части колонны происходит «сшивка», и в зону поглощения состав попадает уже в упругом состоянии, что не дает ему растекаться по трещиноватой полости.
После материал затвердевает и набирает прочность, позволяющую ему противостоять гидродинамическим давлениям при последующем строительстве скважины.
Как поделился доцент кафедры «Нефтегазовые технологии» ПНИПУ, кандидат технических наук А. Мелехин, необходимые свойства обеспечиваются за счет использования базового состава (цемент, жидкость затворения, функциональные добавки) и полимера.
Такая комбинация позволяет получить однородную смесь, плотность и время загустевания которой могут быть подобраны в соответствии с конкретными геолого-технологическими условиями путем добавления обычных добавок к цементу - реагентов-замедлителей.
По словам ученых, разработанный состав соответствует всем требованиям для изоляции зон катастрофических поглощений, отличается коротким сроком схватывания (5 мин) и устойчивостью к размыву в условиях движения пластовых вод.
Его применение позволит значительно сократить объемы закачанных изоляционных составов, а также сроки борьбы с осложнениями при строительстве скважин.
Об этом сообщила пресс-служба ПНИПУ.
Процесс строительства скважин включает бурение горной породы для формирования отверстий, через которые извлекают ценные ресурсы.
Буровой раствор используется для очистки скважин и инструментов от шлама под высоким давлением.
Однако из-за трещин в породе часть раствора может поглощаться в нефтеносных пластах, что при чрезмерной потере называется катастрофическим поглощением, приводящим к задержкам и дополнительным расходам.
Ученые ПермНИПИнефть и Пермского Политеха разработали новый изоляционный материал на основе цемента и «сшитого» полимера, который эффективно адаптируется к структуре пласта и устраняет проблемы в строительстве скважин.
Исследования опубликованы в журнале «Записки горного института. Геотехнология и инженерная геология» в 2024 г. и проводились при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (проект № FSNM-2023-0005).
В процессе бурения скважин используется специальная промывочная жидкость под давлением для очистки и охлаждения оборудования.
Однако, если буровой раствор попадает в трещины породы, это может препятствовать его циркуляции, ухудшая процесс и требуя больше времени и материалов на производство новой жидкости.
Катастрофическое поглощение, при котором расход бурового раствора составляет более 15 кубометров в час, часто наблюдается в породах с крупными трещинами, например, в Республике Коми и Западной Сибири.
Более интенсивные поглощения требуют специальных методов изоляции.
Использование цементных материалов для заполнения пустот в породах имеет свои ограничения из-за распространения цемента под действием гравитации.
Это приводит к необходимости проведения множества операций для достижения эффективности, что финансово невыгодно.
Повышение вязкости, предотвращающее растекание, характерно для составов на основе сшитых полимеров (их молекулы связываются между собой, образуя более плотную структуру).
Они создают упругий гель без водоотдачи и способны адаптироваться к различному объему канала.
Однако под действием давления затвердевшая структура такого геля разрушается.
Таким образом, на сегодняшний день ни один из известных изоляционных составов не обеспечивает эффективную блокировку зон с высокой интенсивностью поглощений.
Ученые филиала ЛУКОЙЛ-Инжиниринг - ПермНИПИнефть - и Пермского Политеха разработали новый состав, объединив свойства сшитого геля и цементного раствора.
Он предотвращает растекание материала, выдерживает давление, возникающее при строительстве скважины, и способен адаптироваться к структуре трещиноватого пространства пласта.
Источник изображения: ПНИПУ
Как объясняет аспирант кафедры «Нефтегазовые технологии» ПНИПУ А. Предеин, этот сшивающийся тампонажный изоляционный материал (СТИМ) - это комбинация цемента и «сшитого» полимера.
После смешивания состав проходит три фазовых перехода: в скважину он закачивается как жидкость, в нижней части колонны происходит «сшивка», и в зону поглощения состав попадает уже в упругом состоянии, что не дает ему растекаться по трещиноватой полости.
После материал затвердевает и набирает прочность, позволяющую ему противостоять гидродинамическим давлениям при последующем строительстве скважины.
Как поделился доцент кафедры «Нефтегазовые технологии» ПНИПУ, кандидат технических наук А. Мелехин, необходимые свойства обеспечиваются за счет использования базового состава (цемент, жидкость затворения, функциональные добавки) и полимера.
Такая комбинация позволяет получить однородную смесь, плотность и время загустевания которой могут быть подобраны в соответствии с конкретными геолого-технологическими условиями путем добавления обычных добавок к цементу - реагентов-замедлителей.
По словам ученых, разработанный состав соответствует всем требованиям для изоляции зон катастрофических поглощений, отличается коротким сроком схватывания (5 мин) и устойчивостью к размыву в условиях движения пластовых вод.
Его применение позволит значительно сократить объемы закачанных изоляционных составов, а также сроки борьбы с осложнениями при строительстве скважин.
Автор: А. Шевченко
