Метою роботи є розроблення армованого тампонажного матеріалу для цементування газових свердловин на родовищах північно-західного шельфу Чорного моря, дослідження герметичності контактних поверхонь тампонажного кільця з обсадною колоною і свердловиною та розроблення технології приготування армованого тампонажного розчину в умовах підприємства ДАТ "Чорноморнафтогаз". Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити такі задачі: 1. Розробити критерії оцінки роботоздатності тампонажного розчину та каменю в умовах спорудження свердловин на родовищах північно-західного шельфу Чорного моря; 2. Оптимізувати компонентний склад тампонажного матеріалу з армуючою домішкою на основі розроблених критеріїв оцінки; 3. Оцінити герметичність контактних поверхонь кріплення при використанні тампонажного каменю з включенням армуючої домішки; 4. Дослідити міцнісні та деформаційні характеристики АТК та розчину в пластових умовах та в агресивному середовищі; 5. Дослідити роботоздатність армованого тампонажного каменю при дії динамічних навантажень; 6. Розробити рекомендації щодо застосування армованого тампонажного 5 матеріалу та передати їх до впровадження під час спорудження свердловин на родовищах ПАТ "ДАТ "Чорноморнафтогаз". Об'єкт дослідження: тампонажний розчин і камінь, контактні поверхні тампонажного каменю з обсадною колоною і стінкою свердловини, процес тріщиноутворення в тампонажному камені. Предмет дослідження: технологічні властивості армованого тампонажного каменю, тампонажного розчину та його суміші з біополімерним розчином та буферною рідиною, технічні засоби для вдосконалення двоступеневого цементування свердловин, умови формування герметичного контакту з обмежуючими поверхнями під час тужавіння тампонажного розчину. ЗМІСТ Стор. ПЕРЕЛІК УМОВНИХ СКОРОЧЕНЬ 5 ВСТУП 6 РОЗДІЛ 1 СУЧАСНИЙ СТАН ЯКОСТІ ЦЕМЕНТУВАННЯ СВЕРДЛОВИН... 11 1.1 Геолого-технічні умови спорудження свердловин на родовищах північно-західного шельфу Чорного моря 11 1.2 Аналіз даних щодо якості цементування свердловин на родовищах північно-західного шельфу Чорного моря 22 1.3 Аналіз існуючих армованих тампонажних матеріалів 26 1.4 Існуючі критерії вибору тампонажних матеріалів ЗО Висновки до розділу 1 37 РОЗДІЛ 2 РОЗРОБКА КРИТЕРІЇВ ОЦІНКИ РОБОТОЗДАТНОСТІ АРМОВАНОГО ТАМПОНАЖНОГО МАТЕРІАЛУ 39 2.1 Умови роботи тампонажного каменю в свердловині 39 2.1.1 Оцінка величини деформацій тампонажного кільця під час опресування обсадної колони 39 2.1.2 Оцінка величини деформацій тампонажного каменю в заколонному просторі під час розбурювання цементного стакана 44 2.1.3 Оцінка деформацій тампонажного каменю під час перфорації 53 2.2 Вибір та розробка критеріїв роботоздатності тампонажного матеріалу 56 2.2.1 Критерій стабільності тампонажного розчину 56 2.2.2 Критерій деформаційної здатності системи "обсадна колона -тампонажний камінь" 61 2.2.3 Критерій передачі енергії системи "обсадна колона - тампонажний камінь" 65 2.2.4 Критерій резистентності поширення тріщини та корозійної стійкості тампонажного каменю 68 2.3 Обґрунтування вибору армуючої домішки та характеристика компонентів тампонажного матеріалу 76 Висновки до розділу 2 85 РОЗДІЛ З ВИБІР КОМПОНЕНТНОГО СКЛАДУ АРМОВАНОГО ТАМПОНАЖНОГО МАТЕРІАЛУ ТА ПЕРЕВІРКА ЙОГО РОБОТОЗДАТНОСТІ ВІДПОВІДНО ДО РОЗРОБЛЕНИХ КРИТЕРІЇВ ОЦІНКИ 86 3.1 Розробка плану експерименту та вибір рецептури армованого тампонажного розчину 86 3.2 Дослідження міцнісних та деформаційних характеристик армованого тампонажного каменю 97 3.2.1 Міцність армованого тампонажного каменю 97 3.2.2 Резистентність поширення тріщини та деформаційна здатність армованого тампонажного каменю 100 3.2.3 Ударостійкість армованого тампонажного каменю 109 3.2.4 Дослідження критерію стійкості тампонажного розчину 112 3.3 Герметичність контактних поверхонь армованого тампонажного каменю 114 3.3.1 Герметичність контакту системи "тампонажний камінь фільтраційна кірка" 114 3.3.2 Герметичність контакту системи "тампонажний камінь - обсадна колона" 120 3.4 Фільтрація газу крізь тріщин армованого тампонажного каменю 128 3.5 Мікроструктура армованого тампонажного каменю та його корозійна стійкість 133 3.6 Фізико-хімічні процеси тверднення армованого тампонажного каменю..139 Висновки до розділу 3 147 РОЗДІЛ 4 ТЕХНОЛОГІЯ ПРИГОТУВАННЯ АРМОВАНОГО ТАМПОНАЖНОГО РОЗЧИНУ ТА ТЕХНОЛОГІЧНІ ЗАСОБИ ПОКРАЩЕННЯ ЯКОСТІ КРІПЛЕННЯ СВЕРДЛОВИН 149 4.1 Розробка технології приготування армованого тампонажного розчину в умовах ПАТ "ДАТ "Чорноморнафтогаз" 149 4.2 Дослідження сумісності армованого тампонажного розчину з контактуючими рідинами в умовах цементування свердловин на підприємстві ПАТ "ДАТ "Чорноморнафтогаз" 154 4.3 Вдосконалення технології ступеневого цементування експлуатаційних колон на родовищах ПАТ "ДАТ "Чорноморнафтогаз" 160 Висновки до розділу 4 168 ВИСНОВКИ 169 СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 171 ДОДАТКИ 185