Использование отходов кремниевого производства в качестве добавок, улучшающих технологические показатели тампонажных растворов

Abstract

Актуальность исследования обусловлена необходимостью решения проблемы межколонных давлений, возникающих в зацементированном кольцевом пространстве скважин. Проблема привлекает к себе пристальное внимание нефтегазодобывающих компаний и ученых, потому что такое осложнение создает ситуацию загрязнения окружающей среды. Это может привести к нарушению эксплуатации скважины, образованию грифонов, взрывам и пожарам. В настоящее время многие нефтегазовые компании сталкиваются с такой проблематикой, как явление межколонных давлений в зацементированном кольцевом пространстве скважин. Такое осложнение создает ситуацию техногенных скоплений флюида в приустьевой части самой скважины и в низинах рельефа дневной поверхности близлежащих территорий, в том числе в водоемах. В период всей «жизни» скважины, начиная с этапа первичного вскрытия нефтегазовых пластов, могут образовываться каналы, способствующие возникновению межпластовых перетоков, примерно до 40 % всех вводимых в эксплуатацию скважин имеют подобный брак. Особенно остро стоит проблема при цементировании в условиях невысоких гидродинамических давлений и низких температур, в неустойчивых трещиноватых породах. Цель: исследовать и определить возможность использования отходов производства ООО «РУСАЛ ИТЦ» в качестве модифицирующей добавки к изоляционным смесям, используемым в условиях, характерных для месторождений Восточной Сибири. Объекты: тампонажный раствор на основе цемента ПЦТ I-G-CC-1 с добавкой микрокремнезема МК-65 и МК-85, применяемый на месторождениях Восточной Сибири. Методы: инструментальные методы определения параметров цементных растворов для тампонирования скважин по ГОСТ 26798.1-96 и ГОСТ 310.3-76, обработка результатов и их оценка в соответствии с ГОСТ Р 8.736-2011. Результаты. Изучены и описаны физико-химические характеристики микрокремнезема конденсированного МК-65 и МК-85, дана описательная характеристика портландцемента тампонажного типа ПЦТ I-G-CC-1, приготовлены тампонажные смеси с добавлением облегчающих добавок МК-65 и МК-85, проведены сравнительные исследования приготовленных растворов по технологическим параметрам при температуре 22 °С. Установлено, что применение микрокремнезема МК-65 и МК-85 позволяет снизить такие показатели, как плотность, водоотделение и фильтрация тампонажного раствора, при увеличении прочностных показателей камня. Результаты исследования показали существенное улучшение технологических показателей тампонажного раствора (камня). Применение данного вещества без повышения плотности раствора существенно снижает такие показатели, как водоотделение и фильтрация тампонажного раствора, а также увеличиваются прочностные свойства цементного камня.

The relevance of the study is caused by the need to solve the problem of annular pressure arising in the cemented annulus of wells. The problem attracts close attention of oil and gas companies and scientists, because such a complication creates a situation of environmental pollution. This can lead to disruption of well operation, formation of gryphons, explosions and fires. Currently, many oil and gas companies face such problems as the phenomenon of annulus pressures in the cemented well annulus. Such a complication creates a situation of technogenic accumulations of fluid in the wellhead part of the well itself and in the lowlands of the relief of the day surface of nearby territories, including in water bodies. During the entire «life» of the well, starting from the stage of initial opening of oil and gas reservoirs, channels can be formed that contributes to the occurrence of interlayer crossflows, up to 40 % of all wells put into operation have such a marriage. The problem is especially acute when cementing under conditions of low hydrodynamic pressures and low temperatures, in unstable fractured rocks. The main aim: to investigate and determine the possibility of using waste produced by RUSAL ITC LLC as a modifying additive to insulation mixtures used in conditions characteristic of deposits in Eastern Siberia. Object: grouting solution based on cement PCT I-G-CC-1 used in the fields of Eastern Siberia. Methods: instrumental methods for determining the parameters of cement mortars for plugging wells according to GOST 26798.1-96 and GOST 310.3-76, processing the results and their evaluation in accordance with GOST R 8.736-2011. Results. The authors studied and described the physico-chemical characteristics of condensed silica MK-65 and MK-85, gave a descriptive characteristic of Portland cement of the grouting type PCT I-G-CC-1, prepared grouting mixtures with the addition of tight-fitting additives MK-65 and MK-85, carried out the comparative studies of the prepared solutions according to technological parameters at a temperature of 22 °C. It is established that the use of microsilicon MK-65 and MK-85 allows reducing such indicators as density, water separation and filtration of grouting solution, with an increase in the strength indicators of the stone. The results of the study showed a significant improvement in the technological parameters of the grouting solution (stone). The use of this substance without increasing the density of the solution significantly reduces such indicators as water separation and filtration of grouting solution, as well as increases the strength indicators of cement stone.