On Mechanism of Gas Showing during WOC
Authors: Агзамов Ф.А. , Комлева С.Ф. 
Published: July 2024

В статье рассмотрены возможные пути миграции газа и причины образования газопроводящих каналов. Одной из наиболее важных причин является снижение гидростатического давления столба цементного раствора на пласт, на этапе загустевания и твердения тампонажного раствора. При этом из-за структурообразования тампонажного раствора, давление на забое снижается до гидростатического давления столба воды, находящейся в порах загустевающего и твердеющего тампонажного раствора, что часто ниже пластовых давлений. Применение добавок-газоблокаторов, создающих газонепроницаемое уплотнения в течение всего периода схватывания цемента, возможно, позволит решить проблему газопроявлений. Для исследования механизма возникновения газопроявлений в период ОЗЦ была изготовлена экспериментальная установка, на которой был проведен комплекс специальных исследований с различными тампонажными растворами, обработанными реагентами. На экспериментальной установке было изучено падение гидростатического давления столба цементного раствора на пласт в период ожидания затвердения цемента (ОЗЦ). Затем на ней моделировалось газопроявление при начальном пластовом давлении ниже, чем гидростатическое давление столба цементного раствора. Выполненные эксперименты позволили установить взаимосвязь между кинетикой структурообразования, падением гидростатического давления столба на пласт и вероятностью возникновения газопрорыва, что дает возможность разработки эффективной методики оценки газоблокирующих добавок. Из исследованных добавок наилучшую эффективность показал по-лиэлектролит ВПК-402, который предупреждает миграцию газа в затрубном пространстве, не ухудшает прочностных показателей цементного камня, не влияет на сроки схватывания. Добавки EXR и CFL-117 являются удовлетворительными, в плане защиты заколонного пространства от миграции газа. При этом не подтверждена взаимосвязь между изменением статического напряжения сдвига тампонажных растворов через 10 секунд и 10 минут и эффективность предупреждения газопрорыва в период ОЗЦ.

The article discusses possible ways of gas showings and mechanism responsible for chanelling. One of the common reasons behind this mechanism is decrease of hydrostatic pressure during cement setting. Because of cement slurry gelation, bottomhole pressure decreases to the level of the hydrostatic pressure of the column of water contained in the pores of thickening and setting slurry, not infrequently, below reservoir pressure. The gas showings problem could possibly be solved through application of gas blocking agents, which are able to form a gastight seal during cement setting period. To investigate the mechanism of gas showings during the waiting on cement (WOC) period, an experimental setup was designed. Experiments were performed with cement slurries treated with different agents. Decrease of hydrostatic slurry pressure during WOC was studied; also, gas showings at initial in-situ pressure below hydrostatic slurry pressure were simulated. The results obtained made it possible to establish the relationship between the kinetics of gelation and decrease of hydrostatic slurry pressure, on the one hand, and the likelihood of gas showings, on the other hand. This evidence can be used to work out an effective methodology for assessment of gas blocking agents. The best performance was demonstrated by polymeric electrolyte VPK-402. It was able to prevent gas chanelling, did not affect strength characteristics of the cement sheath, neither did it affect cement setting time. EXR and CFL-117 agents showed moderate results. The relationship between the change in gel strength of cement slurry after 10 seconds and 10 minutes and the effectiveness of prevention of gas showings during WOC has not been confirmed.