Оценка упруго-прочностных свойств цементно-эпоксидных систем

Abstract

Актуальность исследования определена условиями эксплуатации и заканчивания скважин в современных условиях. В процессе строительства скважин тампонажный материал, используемый при креплении обсадных колонн, испытывает динамические нагрузки, в результате которых теряет свою целостность, что приводит к нарушению герметичности затрубного пространства и последующим перетокам пластовых флюидов. К динамическим нагрузкам относится динамика работы бурильного инструмента при нормализации, операции по вторичному вскрытию, гидравлическому разрыву пласта, опрессовки обсадной колонны после срока ожидания затвердевания цементного камня. Упругие свойства цементного камня из различных составов определены с помощью ультразвуковых методов оценки, прочностные свойства определены разрушающими методами контроля по стандартам API 10B-2/ISO 10426-2. Существует ряд трудов и отраслевых решений подрядчиков по цементированию скважин, относящихся к созданию упругих цементных систем, однако во многом данные разработки не в полной мере решают обозначенные проблемы и являются зависимыми от импортных компонентов. Цель: разработка состава цементного раствора с повышенными упруго-прочностными свойствами из российских компонентов. Объект: объектом исследования является цементный камень и его упруго-прочностные свойства. Результаты. В ходе экспериментальных исследований отмечается повышение прочности на изгиб и улучшение упругих свойств цементно-эпоксидного камня при использовании эпоксидной смолы в составе цементной системы, определено распределение смолы в составе цементного камня с помощью методов 3D рентгеновского сканирования, отмечены достоинства и недостатки добавок-эластификаторов, подобраны концентрации добавок, улучшающих технологические свойства цементного раствора и камня.

The relevance of the study is determined by the conditions of operation and completion of wells in modern conditions. In the process of well construction, the plugging material used to fasten casing strings experiences dynamic loads, as a result of which it loses its integrity, which leads to leakage of the annulus and subsequent crossflows of formation fluids. Dynamic loads include the dynamics of the drilling tool during normalization, operations for secondary opening, hydraulic fracturing, casing pressure testing after the waiting period for the cement stone to harden. The elastic properties of cement stone from various compositions were determined using ultrasonic evaluation methods, the strength properties were determined by destructive testing methods according to API 10B-2 / ISO 10426-2 standards. There are a number of works and industry solutions of well cementing contractors related to the creation of elastic cement systems, however, in many respects, these developments do not fully solve the identified problems and are dependent on imported components. The main aim: development of the composition of a cement slurry with increased elastic-strength properties from Russian components. Object: cement stone and its elastic-strength properties. Results. In the course of experimental studies, an increase in the bending strength and improvement in the elastic properties of cementepoxy stone are noted when using epoxy resin as part of the cement system, the distribution of the resin in the compositio n of the cement stone using 3D X-ray scanning methods is determined, the advantages and disadvantages of additives-elasticizers are noted, concentrations of additives that improve the technological properties of cement mortar and stone are selected.