РОЗРОБКА ПРИСТРОЮ ДЛЯ ЦЕМЕНТУВАННЯ СВЕРДЛОВИН ІЗ ЕЛЕКТРОМАГНІТНИМ ПРИСКОРЮВАЧЕМ РОЗЧИНУ - Научное сообщество
Главная
UA RU EN

Вас приветствует Интернет конференция!

Приветствуйем на нашем сайте

Рік заснування видання - 2011

РОЗРОБКА ПРИСТРОЮ ДЛЯ ЦЕМЕНТУВАННЯ СВЕРДЛОВИН ІЗ ЕЛЕКТРОМАГНІТНИМ ПРИСКОРЮВАЧЕМ РОЗЧИНУ

24.09.2022 18:03

[3. Технические науки]

Автор: Коровяка Євгеній Анатолійович, кандидат технічних наук, доцент, Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», м. Дніпро; Ігнатов Андрій Олександрович, кандидат технічних наук, доцент, Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», м. Дніпро; Ставичний Євген Михайлович, кандидат технічних наук, ПАТ «Укрнафта», м. Київ; Расцвєтаєв Валерій Олександрович, кандидат технічних наук, доцент, Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», м. Дніпро; Яворська Вікторія Вікторівна, Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», м. Дніпро; Шипунов Сергій Олександрович, Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», м. Дніпро


При спорудженні свердловин виникає необхідність герметизації затрубного простору між обсадними трубами і стінками свердловини за допомогою операції цементування. Задач, які вирішуються при виконання операцій з цементування свердловини, значна кількість і до головних з них відносяться такі: безпосереднє закріплення стінок свердловини; розмежування проникних горизонтів; виключення заколонних перетоків пластових флюїдів; утримання у підвішеному стані обсадних труб; захист металічних труб від дії агресивних пластових флюїдів; ліквідація дефектів кріплення; попередження обводнення свердловини; отримання свердловинних мостів [1].

Узагальнено, процес цементування свердловин складається з наступних основних видів технологічних операцій: приготування цементного розчину; закачування приготованого розчину в свердловину; витіснення цементного розчину в затрубний простір; очікування затвердіння закачаного цементного розчину; визначення ступеню якості проведення цементувальних робіт [2].

Необхідною умовою здійснення цементувальних робіт на високоякісному рівні є складання програми їх проведення, що має за базу розрахунок цементування свердловини, яким максимально врахована вся гама гірничо-геологічних умов, величина протяжності інтервалу закріплення, особливості конструкції стовбура свердловини та його стану (наявність жолобів, каверн).

У кінцевому підсумку проведена операція з цементування повинна забезпечити [1]: повне заповнення цементним розчином інтервалу стовбура, що підлягає кріпленню; витіснення промивальної рідини цементним розчином з цементованого інтервалу та виключення змішування останнього із промивальною рідиною; отримання міцного цементного каменю (тверде тіло, що утворилося при затвердінні тампонажних цементних розчинів), який здатний протидіяти механічним і хімічним впливам; висока адгезія затверділого цементного каменю до стінок свердловини і металевої поверхні обсадних труб.

Особливістю поведінки цементного каменю із портландцементу є безперервна зміна його структурно-механічних властивостей у часі в міру протікання реакцій гідратації. Композиційні цементи тужавіють повільніше (в початкові терміни), а в подальшому набирають високої міцності; вони також характеризуються низькою проникністю та підвищеною корозійною стійкістю. Властивості цементного каменю залежать також і від режиму його твердіння, який визначається вологістю, температурою і деформативними впливами навколишнього середовища. Оскільки вони суттєво змінюються в часі, то це вимагає точного фіксування тривалості його твердіння перед випробуванням.

Найважливішими фізико-хімічними характеристиками цементного каменю є його міцність (яка характеризується опором згину, стиску або розтягу, та залежить від багатьох факторів, основними з яких є хіміко-мінералогічний склад цементу, водоцементне відношення, питома поверхня цементу, наявність наповнювачів і хімічних домішок тощо), проникність (здатність пропускати через себе рідини або гази при певному перепаді тиску; цей показник повинен бути мінімальним по відношенню до пластових флюїдів), об’ємні зміни (контракція, розширення) і корозійна стійкість (умова, за якої після тривалого знаходження цементного каменю в пластових водах його міцність та проникність помітно не погіршуються) [3].

Підвищення якості цементного каменю можна досягнути, насамперед, за рахунок [2]: застосування сучасних композиційних матеріалів, стійких до агресивних середовищ; обмеження водовідділення і водовіддачі цементної суспензії; забезпечення умов для формування однорідної, щільної, низько-пористої та малопроникної структури цементного каменю. Під час формування цементного каменю на основі композиційного цементу, він, у своєму розвитку, проходить кілька структурних станів, а процес гідратації умовно можна розділити на декілька періодів, які характеризуються різною кінетикою та відображають зміну властивостей цементного каменю, що утворюється.

Суттєвим резервом покращення фізико-механічних властивостей цементного каменю, зокрема міцнісних характеристик, є також застосування глибоко спеціалізованих технічних засобів для здійснення операцій з утворення надійної цементної оболонки. Означеним засобом виступає пристрій для цементування свердловин, в якому введенням нових конструктивних та техніко-технологічних ознак виконання робочих органів і гнучкість режиму їх взаємодії забезпечується: безперервність керування процесом виконання цементувальних робіт; спрощення регламенту виконання підготовчих і свердловинних цементувальних операцій; створення якнайприйнятніших умов реалізації технологій безтрубного (за окремих умов – трубного) кріплення свердловин; виключення необхідності застосування обсадних труб в якості колони-опалубки; унеможливлення явища седиментаційного розшарування та суфозійного каналоутворення в цементному розчині; належне виконання робіт з усунення негативного впливу стану стовбура свердловини (наявність жолобів, каверн тощо) на технологічні властивості цементного каменю; можливість значного розширення якісного складу застосовуваних цементних розчинів із відповідним керованим їх фізичним регулюванням; збільшення діапазону застосування пристрою в технологічних схемах кріплення стовбура свердловини та виконання виправних робіт з обсадною колоною; за рахунок цього підвищується інтенсивність ведення робіт зі спорудження свердловин різного призначення, позитивно більшають якісні й кількісні показники результатів виконання робіт з цементування, знижуються, або навіть повністю виключаються, витрати металу на створення свердловинної цементувальної опалубки, скорочується та оптимізується зміст та тривалість окремих операцій технологічного циклу цементування свердловин [4].

Пристрій для цементування свердловин складається з таких основних деталей і вузлів: багатокамерного корпусу, його складових – цементувальних камер, радіальних цементувальних штифтів, охоплених відповідними електромагнітними прискорювачами. Корпус у верхній частині має електророзподільний вузол, послідовно з’єднаний із електромагнітним прискорювачем кожної з камер. Електророзподільний вузол з’єднується із підвідною трубою, а у нижній частині з’єднується із верхньою цементувальною камерою, та виступає каркасом для пристрою в цілому. З’єднані між собою, за допомогою системи упорних різьб цементувальні камери, утворюють основний корпус пристрою, що у нижній частині завершується промивним патрубком. Подавання струму до пристрою, за допомогою підвідної труби, здійснюється завдяки наявності контакторів, з’єднуваних із живлячим кабелем. Промивний патрубок містить циркуляційні вікна, а у нижній частині, за допомогою різьбового з’єднання, його обладнано корпусним електромагнітним клапаном.

За рахунок реалізації технології безперервного керованого нанесення цементного розчину на стінки свердловини із миттєвим його тужавінням, забезпечується створення надійної цементної оболонки, що дозволяє відмовитися від необхідності застосування дорогих металічних обсадних труб та використовувати пристрій для виконання виправних цементувальних робіт в деформованій обсадній колоні; пристрій може бути застосований при споруджуванні та експлуатації нафтогазових, геотехнологічних та водозабірних свердловин, а також виконання ремонтних і виправних робіт в них.

Література

1. Ihnatov, A.О., & Stavychnyi, Ye.M. (2020). Laboratorni ta promyslovi doslidzhennia protsesu tsementuvannia naftohazovykh sverdlovyn v umovakh tovshch osadovykh porid [Laboratory and industrial research of cementation process of oil-and-gas bore holes in the conditions of sedimentary rock beds]. Instrumentalne materialoznavstvo - Tooling materials science, 23, 88 – 103.

2. Ihnatov, A.A. (2016). Issledovanie parametrov processa udaleniya glinisto-shlamovyh obrazovanij iz kavernoznyh zon skvazhin [Research into parameters characterizing the process of withdrawing clay-mud formations from bore hole vuggy zones]. Mining of Mineral Deposits, 1, 10, 63 – 68.

3. Ihnatov, A.A., & Stavychnyi, Ye.M., (2021). Heolohichni y tekhniko-tekhnolohichni osoblyvosti kriplennia naftohazovykh sverdlovyn z urakhuvanniam fizyko-khimichnoho stanu yikh stovburiv [Geological and technical-and-technological features of casing oil and gas wells, taking into account the physical and chemical state of their wellbore]. Instrumentalne materialoznavstvo - Tooling materials science, 24, 87 – 102 [in Ukrainian].

4. Pat. 151649 Ukraine, ICC E21B 33/14. Well cementing device / Ye.A. Koroviaka, A.О. Ihnatov, B.A. Tershak, Ye.M. Stavychnyi, S.M. Ilchenko, V.O. Rastsvietaiev. – Publ. 25.08.22.



Creative Commons Attribution Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License
допомога Знайшли помилку? Виділіть помилковий текст мишкою і натисніть Ctrl + Enter

Другие научные работы даной секции

Конференции

Конференции 2024

Конференции 2023

Конференции 2022

Конференции 2021



Міжнародна інтернет-конференція з економіки, інформаційних систем і технологій, психології та педагогіки

Наукова спільнота - інтернет конференції

:: LEX-LINE :: Юридична лінія

Інформаційне суспільство: технологічні, економічні та технічні аспекти становлення