Дослідження проникності цементного каменя на основі композиційного тампонажного матеріалу для нафтогазових свердловин
DOI:
https://doi.org/10.15330/pcss.26.3.480-488Ключові слова:
свердловина, кріплення, тампонажний розчин, цементний камінь, проникністьАнотація
Проаналізовано стан видобувного потенціалу вуглеводнів родовищ України з оглядом минулого, сьогодення та подальшого майбутнього з передумови вилучення нафти і газу на родовищах з важковидобувними запасами. Встановлено, що значні обсяги вуглеводнів відноситься до категорії родовищ з важковидобувними запасами. Забезпечення надійного розмежування горизонтів в таких умовах потребує застосування тампонажних матеріалів, здатних формувати цементний камінь з відповідними експлуатаційними характеристиками.
Визначено основні технологічні параметри тампонажного розчину на основі матеріалу DRCT та ПЦТ І-100, а також їх фізико-механічні властивості цементного каменю. За результатами досліджень, як за параметрами тампонажного розчину, так і за фізико-механічними властивостями цементного каменю отримано перевагу та покращені значення показників для тампонажного матеріалу на основі композиційного цементу DRCT у порівнянні з ПЦТ І-100.
Дослідження РФА та кількісний аналіз елементного складу для взірців цементного каменю на основі тампонажного матеріалу DRCT проведено в умовах зберігання у пластовій воді хлоркальцієвого типу та прісній воді. Встановлено, що сформований цементний камінь на основі DRCT володіє щільно упакованою структурою. Оцінено проникність взірців цементного каменю для DRCT в умовах зберігання прісної та пластової води. Газопроникність для досліджуваних взірців є практично однаковою, що свідчить про відсутність деградабельного впливу на цементний камінь. Отримані результати досліджень технологічних властивостей тампонажного розчину та експлуатаційних властивостей цементного каменю тампонажного матеріалу DRCT свідчать про відповідність матеріалу DRCT для цементування обсадних колон нафтогазових свердловин. Результати впровадження тампонажного матеріалу на основі DRCT під час цементування 127 мм колони-хвостовика у свердловині №105 Верхньомасловецького родовища підтвердили успішність його застосування.
Посилання
O.Yu. Lukin Hydrocarbon potential of Ukrainian mineral resources of and main directions of its development, Bulletin of the National Academy of Sciences of Ukraine, 4, 56 (2008); http://nbuv.gov.ua/UJRN/ vnanu_2008_4_6.
Ukraine increased natural gas production by 2.2% to 19.12 bcm in 2024, The Exploration&Production Consulting (EXPRO); https://expro.com.ua/novini/ ukrana-u-2024-r-zblshila-vidobutok-gazu-na-22-do-1912-mlrd-kub-m.
O. Karpenko, V. Mikhailov, I. Karpenko To the forecast of development of hydrocarbon resources of the eastern part of the DDR (Dnieper-Donets Rift), Bulletin of Taras Shevchenko National University of Kyiv, 1 (68), 49, (2015); http://nbuv.gov.ua/UJRN/VKNU_geol_2015_1_11.
O.M. Romaniuk Practices of Implementing Production Enhancement Contracts and Production Sharing Agreements, https://oil-gas.com.ua/articles/Practices-of-Implementing-Production-Enhancement-Contracts-and-Production-Sharing-Agreements.
V.M. Doroshenko, V.Yo. Prokopiv, M.I. Rudyi, R.B. Shcherbiy, On the introduction of polymer flooding in the oil fields of Ukraine, Oil and Gas Industry, 3, 29 (2013); http://elar.nung.edu.ua/bitstream/123456789/ 3602/1/5548p.pdf.
Alkhamis, Mohammed & Imqam, Abdulmohsin A Simple Classification of Wellbore Integrity Problems Related to Fluids Migration, Arabian Journal for Science and Engineering, 46, 6131 (2021); https://doi.org/10.1007/s13369-021-05359-3.
Jin Li, Jian Liu, Zaoyuan Li, Yang Liu, Xuning Wu, Weitao Song, Influence Laws for Hydraulic Sealing Capacity in Shale Gas Well Cementing, SPE Drilling & Completion, 38 (01), 120 (2023); https://doi.org/10.2118/212291-PA.
В.А. Tershak, M.B. Kovalchuk, Ye.M. Stavychnyi, A.I. Riznychuk, O.M. Fedyk, N.M. Savchuk Isolation cementing of oil and gas wells of the Carpathian region. Exploration and development of oil and gas fields, 2(79), 7 (2021); https://doi.org/10.31471/1993-9973-2021-2(79)-7-15.
Vamsi Krishna Kudapa, Investigation of carbon black nanoparticles on effectiveness of cementation in oil and gas well, Materials Today: Proceedings. Elsevier, Available online 24 July (2023); https://doi.org/10.1016/ j.matpr.2023.07.111.
Temitope Ajayi, Ipsita Gupta A review of reactive transport modeling in wellbore integrity problems. Journal of Petroleum Science and Engineering, 175, 785 (2019); https://doi.org/10.1016/j.petrol.2018.12.079.
R. Siauciunas, K. Baltakys Formation of gyrolite during hydrothermal synthesis in the mixtures of CaO and amorphous SiO2 or quartz, Cement and Concrete Research, 34, 2029 (2004); https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2004.03.009.
Méducin, Fabienne & Bresson, B. & Lequeux, Nicolas & Zanni, Hélène Calcium Silicate Hydrates Investigated by Solid State High Resolution 1H and 29Si Nuclear Magnetic Resonance, Cement and Concrete Research, 37, 631 (2007); https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2007.01.011.
Sai Teja Lanka, Niclas Galih Anak Moses, Raja Rajeswary Suppiah, Belladonna Troxylon Maulianda Physio-chemical interaction of Ethylene-Vinyl Acetate copolymer on bonding ability in the cementing material used for oil and gas well, Petroleum Research, 7, 3, 341 (2022); https://doi.org/10.1016/j.ptlrs.2021.10.003.
Mustafa Al Ramadan, Saeed Salehi, George Kwatia, Chinedum Ezeakacha, Catalin Teodoriu, Experimental investigation of well integrity: Annular gas migration in cement column, Journal of Petroleum Science and Engineering, 179, 126 (2019); https://doi.org/10.1016/j.petrol.2019.04.023.
Haichuan Lu, Jianlong Zou, Tianyi Zhang, Wei Hou, Xiangrui Zhang, Kangwei Ao, Jintang Guo Study on a new cementitious material waterborne modified epoxy resin under sealed conditions for oil and gas wells, Construction and Building Materials, 387, 131588 (2023); https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2023.131588.
Różycka, Agnieszka & Kotwica, Łukas, Effect of alkali on the synthesis of single phase gyrolite in the system CaO-quartz-H2O, Construction and Building Materials, 239, 117799 (2020); https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.117799.
S. Piatkivskyi, Ye. Stavychnyi, Ya. Femiak, B. Tershak, D. Ahafonov, M. Kovbasiuk ,Well rehabilitation is a promising area for increasing hydrocarbon production. Strojnícky časopis. Journal of Mechanical Engineering, 74, 1, 141 (2024); https://doi.org/10.2478/scjme-2024-0015.
Y. Stavychnyi, Y. Femiak, O. Vytyaz, J. Ziaja Features of drilling and improving the quality of well cementing in conditions of abnormally low reservoir pressures. Nauka – Technika – Technologia, 9, 147, Wydawnictwa AGH, Kraków (2024); https://doi.org/10.7494/978-83-68219-19-7_9.
M.A. Sanytsky, H.S. Sobol, T.Ye. Markiv Modified composite cements: a textbook. Lviv: Lviv Polytechnic Publishing House, 130 (2010).
H.F.W. Taylor Cement Chemistry. London: Academics press, 512, (1990).
Zeng Yijin, Lu Peiqing, Tao Qian, Zhou Shiming, Liu Rengguang, Du Xiaoyu, Experimental study and analysis on the microstructure of hydration products on the well cementation second interface and interface strengthening strategies, Journal of Petroleum Science and Engineering, 207, 109095, (2021); https://doi.org/10.1016/j.petrol.2021.109095.
O. Vytyaz, O. Chernova, Ye. Stavychnyi, R. Martyniuk, J. Ziaja, Increasing the reliability of oil and gas well fastening with polycomponent plugging systems. Mining of Mineral Deposits, 18(3), 82 (2024); https://doi.org/10.33271/mining18.03.082.
G. Liu Applied Well Cementing Engineering. Gulf Professional Publishing 638 (2021); https://doi.org/10.1016/C2019-0-03030-0.
Heng Yang, Yuhuan Bu, Shenglai Guo, Huajie Liu, Jiapei Du, XueChao Cao, Effects of in-situ stress and elastic parameters of cement sheath in salt rock formation of underground gas storage on seal integrity of cement sheath, Engineering Failure Analysis, 123, 105258, (2021); https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2021.105258.
J. Ziaja, St. Stryczek, A. Jamrozik, D. Knez, O. Vytyaz, Sealing slurries limiting natural gas exhalations from the annular space of a wellbore. Przemysł Chemiczny, 96 (5), 990 (2017); https://doi.org/10.15199/62.2017.5.9.
Zhu, Mingchi & Liu, Nanxiang & Chen, Xuyue & Zou, Yiqi & Li, Gengchen & Zhang, Zilin & Wang, Rong. Numerical Analysis for Mechanical Integrity of Oval Shape Wellbore in Creep Formation, Geomechanics Symposium, Golden, Colorado, USA, June 23, (2024); https://doi.org/10.56952/ARMA-2024-0335.
Penglin Liu, Jun Li, Hongwei Yang, Hui Zhang, Wei Lian, Reyu Gao, Xiaojun Zhang, Study on a new method of controlling casing shear deformation based on hollow glass microspheres cement sheath, Energy Reports, 8, 5192 (2022); https://doi.org/10.1016/j.egyr.2022.04.003.
Xiaowei Cheng, Kaiqiang Liu, Xingguo Zhang, Zaoyuan Li, Xiaoyang Guo, Integrity changes of cement sheath due to contamination by drilling fluid, Advances in Cement Research, 30, 2, 47 (2018); https://doi.org/10.1680/jadcr.16.00121.
М. Kremieniewski, S. Blaz, R. Wisniowski, A. Gonet Effect of Cleaning the Annular Space on the Adhesion of the Cement Sheath to the Rock, Energies, 14(16), 5187 (2021); https://doi.org/10.3390/en14165187.
Ye. Stavychnyi, Ye. Koroviaka, A. Ihnatov, O. Matyash, V. Rastsvietaiev Fundamental principles and results of deep well lining, IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 1348, 012077, (2024); https://doi.org/10.1088/1755-1315/1348/1/012077.
Jaisree Iyer, Stuart D.C. Walsh, Yue Hao, Susan A. Carroll Incorporating reaction-rate dependence in reaction-front models of wellbore-cement/carbonated-brine systems, International Journal of Greenhouse Gas Control, 59, 160 (2017); https://doi.org/10.1016/j.ijggc.2017.01.019.
I. Vytvytskyi, O. Martsynkiv, I. Kovbasiuk, M. Seniushkovych, Ye. Stavychnyi, Y. Zhdanov Analysis of Reservoir Delineation Problems in Complicated Conditions. European Association of Geoscientists & Engineers Source: 16th International Conference Monitoring of Geological Processes and Ecological Condition of the Environment, 1-5, Nov (2022); https://doi.org/10.3997/2214-4609.2022580033.
Hong Zhang, Ruichen Shen, Guangjie Yuan, Zhongchen Ba, Yaofang Hu, Cement sheath integrity analysis of underground gas storage well based on elastoplastic theory, Journal of Petroleum Science and Engineering, 159, 818 (2017); https://doi.org/10.1016/j.petrol.2017.10.012.
Raj Kiran, Catalin Teodoriu, Younas Dadmohammadi, Runar Nygaard, David Wood, Mehdi Mokhtari, Saeed Salehi Identification and evaluation of well integrity and causes of failure of well integrity barriers (A review). Journal of Natural Gas Science and Engineering, 45, 511 (2017); https://doi.org/10.1016/j.jngse.2017.05.009.
Ye.A. Koroviaka, Ye.M. Stavychnyi, O.B. Martsynkiv, A.O. Ihnatov, A.V. Yavorskyi Research on occurrence features and ways to improve the quality of productive hydrocarbon horizons demarcation. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, 3, 5 (2024); https://doi.org/10.33271/nvngu/2024-3/005.
C. Lutchmedial Safety and health for the oil and gas industry. OSHE Consultants, 336, (2016).
Yan Yan, Zhichuan Guan, Yuqiang Xu, Weijun Yan, Hongtu Wang Numerical investigation of perforation to cementing interface damage area, Journal of Petroleum Science and Engineering, 179, 257 (2019); https://doi.org/10.1016/j.petrol.2019.04.031.
Yan Xi, Jun Li, Qian Tao, Boyun Guo, Gonghui Liu, Experimental and numerical investigations of accumulated plastic deformation in cement sheath during multistage fracturing in shale gas wells, Journal of Petroleum Science and Engineering, 187, 106790 (2020); https://doi.org/10.1016/j.petrol.2019.106790.
Crow, Walter & Williams, D. & Carey, Bill & Celia, Michael & Gasda, Sarah. Wellbore integrity analysis of a natural CO2 producer. International Journal of Greenhouse Gas Control - INT J GREENH GAS CONTROL. (2010); https://doi.org/10.1016/j.ijggc.2009.10.010.
Kumar, Amit & Daghar, Tareq & Shehhi, Ali & Keinath, Brendon & Kulkarni, Mohan & Beltramino, Pedro & Long, Andrea Near Real-Time Corrosion Monitoring for Wellbore Integrity Management, Abu Dhabi International Petroleum Exhibition & Conference, Abu Dhabi, UAE, November (2019); https://doi.org/10.2118/197517-MS.
Alsaihati, Zainab & Alyami, Abdullah & Wagle, Vikrant & BinAli, Ali & Mukherjee, Tushar & Abdullah, Al Kubaisi & Halim, Ab & Khalil, Mohamed & Alsafran, Ali An Overview of Polymer Resin Systems Deployed for Remedial Operations in Saudi Arabia, SPE Kingdom of Saudi Arabia Annual Technical Symposium and Exhibition, Dammam, Saudi Arabia, April (2017); https://doi.org/10.2118/188122-MS.
Y. Stavychnyi, S. Rudyi, Y. Femiak, B. Tershak, S. Piatkivskyi, M. Klymyuk, V. Kindrat, Influence of acid systems on bottomhole zone decolmatization and set cement stability, Physics and Chemistry of Solid State, 25(3), 664 (2024); https://doi.org/10.15330/pcss.25.3.664-674.
Ye. Stavychnyi, Ya. Femiak, O. Vytyaz, B. Tershak, M. Klymyuk, V. Kindrat, Research of cement stone degradability in difficult mining and geological conditions of Ukraine, Physics And Chemistry Of Solid State, 25 (4), 924 (2024); https://doi.org/10.15330/pcss.25.4.924-936.
Małgorzata Labus, Piotr Such Microstructural characteristics of wellbore cement and formation rocks under sequestration conditions, Journal of Petroleum Science and Engineering, 138, 77 (2016), https://doi.org/10.1016/j.petrol.2015.12.010.
Peng Gong, Kun Huang, Yanfa Huang, Yuanpeng Wu, Kaiyuan Mei, Tingcong Wei, Chunmei Zhang, Xiaowei Cheng, Mechanism of graphene oxide inducing the orderly growth of CaCO3 and C-S-H seed crystals in cement slurry-solid transition: Application in CCUS cementing, Construction and Building Materials, 449, 138268, (2024); https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2024.138268.
Dry plugging mixtures. TU U 20.1-38821257-001:2014. Energo Composite LLC, Lviv, Ukraine.
Portland cements are plugging cements. Technical conditions. DSTU B V.2.7-88-99. Valid from 2000-01-01. K.: State Committee for Construction, Architecture and Housing Policy, 18 (1999).
Plugging cements. Test methods: DSTU B V.2.7-86-99. Valid from 2000-01-01. K.: State Committee for Construction, Architecture and Housing Policy, 18 (1999).
GOST 26450.2-85 Rocks. Method for determination of absolute gas permeability coefficient by stationary and non-stationary filtration; 17 р.
API RP 40 Recommended Practices for Core Analysis; American Petroleum Institute, Division of Production, 1998.
V.F. Gorskyi, Plugging materials and solutions, Chernivtsi, 524, (2006).
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 Ye.M. Stavychnyi, Ya.M. Femiak, O.Yu. Vytyaz, B.A. Tershak, M.M. Plytus, M.M. Klymyuk, V.V. Kindrat
Ця робота ліцензованаІз Зазначенням Авторства 3.0 Міжнародна.
