Development of composition of cementing slurry for fastening of low-cemented rocks

Abstract

Purpose. Improving the producing capacity and ensuring the stable operation of gas wells that develop unstable, lowcemented reservoirs by preventing the sand entry from the reservoir by means of creating the cement stone with the corresponding values of strength and permeability in the bottomhole formation zone. Methods. The technological characteristics of the cementing slurry and the formed cement stone are measured using standard recording equipment. The cementing slurry consistency is measured with a pycnometer, the cement mixture spread ability – using AzNII cone, water separation is measured according to standard methods (DSTU BV.2.7 – 86-99), and the time of the cementing slurry hardening is determined on a consistometer KTS-3. The ultimate parameters of the stone strength during bending are determined on a special device for testing linear objects in tension, and compression – on a PSU-10 hydraulic press. Findings. The cementing slurry composition for creating the cement stone with the corresponding values of compression strength and gas permeability in the bottomhole formation zone has been developed, which includes oilwell cement, expanded perlite, non-ionic surfactant, plasticizer and water. Dependences of the cement stone compression strength and the stone permeability coefficient on the proportion of expanded perlite in the cementing slurry solution have been revealed. It is recommended to use the proposed cementing slurry for creating a cement stone with specified values of compression strength and permeability in the expanded well shaft in the interval of the producing reservoir. Originality. The optimal proportion of the expanded perlite in the solution has been found, at which the corresponding values of the compression strength (up to 4 MPa) and gas permeability (up to 3.47 μm2) of the cement stone is provided. Practical implications. When using the developed composition, it is possible to increase the yield of wells with unstable reservoirs and improve their working conditions by preventing the sand entry from the reservoir into the well.

Мета. Підвищення видобувних можливостей і забезпечення стабільної роботи газових свердловин, що експлуатують нестійкі, слабкозцементовані пласти-колектори, шляхом запобігання надходження піску із пласта створенням у привибійній зоні пласта цементного каменю з відповідними значеннями міцності та проникності. Методика. Вимірювання технологічних характеристик тампонажного розчину та сформованого цементного каменю проводили із застосуванням стандартного реєструючого обладнання. Густину тампонажної суміші вимірювали пікнометром, розтічність тампонажного розчину – конусом АзНДІ, водовідділення тампонажного розчину вимірювали за стандартною методикою згідно з ДСТУ БВ.2.7 – 86-99, час тужавіння тампонажного розчину визначали на консистометрі КЦ-3. Граничні параметри міцності каменю під час вигинання визначали на спеціальному приладі для випробовування лінійних об’єктів на розтягування, а під час стискування – на гідравлічному пресі ПСУ-10. Результати. Розроблено склад тампонажного розчину для створення у привибійній зоні пласта цементного каменю із відповідними значеннями міцності на стискування та проникності по газу, що включає: тампонажний цемент, спучений перліт, неіоногенну поверхнево-активну речовину, пластифікатор і воду. Виявлені залежності міцності цементного каменю на стискування і коефіцієнта проникності каменю від вмісту спученого перліту у складі тампонажного розчину. Рекомендовано створювати у розширеному стовбурі свердловини в інтервалі продуктивного пласта цементний камінь із заданими значеннями міцності на стискування і проникності із запропонованого тампонажного розчину. Наукова новизна. Встановлено оптимальне значення вмісту спученого перліту у розчині, за якого забезпечуються відповідні значення міцності на стискування (до 4 МПа) і проникності по газу (до 3.47 мкм2) цементного каменю. Практична значимість. Використання розробленого складу дозволяє підвищити дебіт газових свердловин з нестійкими колекторами і покращити умови їх роботи за рахунок запобігання надходженню піску із пласта у свердловину.

Цель. Повышение добывающих возможностей и обеспечения стабильной работы газовых скважин, эксплуатирующих неустойчивые, слабосцементированные пласты-коллекторы, путем предотвращения поступления песка из пласта созданием в призабойной зоне пласта цементного камня с соответствующими значениями прочности и проницаемости. Методика. Измерения технологических характеристик тампонажного раствора и сформированного цементного камня проводили с применением стандартного регистрирующего оборудования. Плотность тампонажной смеси измеряли пикнометром, растекаемость тампонажного раствора – конусом АзНДИ, водоотделение тампонажного раствора измеряли по стандартной методике со-гласно ГОСТ БВ.2.7 – 86-99, время схватывания тампонажного раствора определяли на консистометре КЦ-3. Предельные параметры прочности камня во время изгиба определяли на специальном приборе для испытания линейных объектов на растяжение, а во время сжатия – на гидравлическом прессе ПСУ-10. Результаты. Разработан состав тампонажного раствора для создания в призабойной зоне пласта цементного камня с соответствующими значениями прочности на сжатие и проницаемости по газу, включающий: тампонажный цемент, вспученный перлит, неионогенное поверхностно-активное вещество, пластификатор и воду. Обнаружены зависимости прочности цементного камня на сжатие и коэффициента проницаемости камня от содержания вспученного перлита в составе тампонажного раствора. Рекомендуется создавать в расширенном стволе скважины в интервале продуктивного пласта цементный камень с заданными значениями прочности на сжатие и проницаемости из предложенного тампонажного раствора. Научная новизна. Установлено оптимальное значение содержания вспученного перлита в растворе, при котором обеспечиваются соответствующие значения прочности на сжатие (до 4 МПа) и проницаемости по газу (до 3.47 мкм 2) цементного камня. Практическая значимость. Использование разработанного состава позволяет повысить дебит скважин с неустойчивыми колторами и улучшить условия их работы за счет предотвращения поступления песка из пласта в скважину.