Вязко-пластичные системы для крепления скважин

ВЯЗКО-ПЛАСТИЧНЫЕ СИСТЕМЫ ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ СКВАЖИН

Рахматуллин Валерий Раифович

Канд.техн.наук, доцент кафедры бурения УГНТУ ,г.Уфа

Асфандиаров Лутфрахман Хабибрахманович

Зав.сектором коррозии НПП «Азимут»,Уфа

Рахматуллина Гузель Валерьевна

Канд.техн.наук, старший науч.сотрудник УГНТУ,г.Уфа

Салимов Роберт Явитович

Аспирант УГНТУ,г.Уфа

АННОТАЦИЯ

В данной статье представлена работа о вязко-пластичных системах для крепления скважин. Целью исследований была разработка глинонефтеэмульсионных смесей. В работе обоснована методика проведения исследований, обоснован состав вязко-пластичной системы, проведены исследования свойств вязко-пластичных систем. В ходе исследований подобрана композиция для крепления скважин на основе глинисто-водной суспензии, ингибитора коррозии на основе растительных масел (САБ-3м) и стабилизатора (глина) позволяющая регулировать ее вязко-упругие свойства и обладающая высокими антикоррозионными, эксплуатационными свойствами.

ABSTRACT

Work about viscoplastic systems for fastening of wells is presented in this article. Development of viscoplastic systems was the purpose of researches. In work the technique of carrying out researches is proved, the structure of viscoplastic system is reasonable, researches of properties of viscoplastic systems are conducted. During researches the composition for fastening of wells on the basis of clay and water suspension, corrosion inhibitor on the basis of vegetable oils (SAB-3m) and the stabilizer (clay) allowing to regulate its visco-elastic properties and possessing high anticorrosive, operational properties is picked up.

Ключевые слова: Вязко-пластичные системы, временное крепление скважин, антикоррозионные свойства, реология, нетвердеющий тампонажный раствор.

Keywords: Viscoplastic systems, temporary fastening of wells, anticorrosive properties, rheology, not hardening grouting solution.

В настоящее время преобладающим методом крепления обсадных труб в скважине является метод тампонирования скважины цементным раствором.

Крепление скважин с помощью цементных тампонаж-ных растворов имеет ряд недостатков: отсутствие доступа к стволу скважины; сложность при проведении работ по ликвидации межколонных перетоков; невозможность извлечения обсадных труб после выхода их из строя или после выполнения ими своих функций; коррозия обсадных труб с течением времени.

Однако, известны тампонажные системы для крепления скважин, которые позволяют устранить недостатки крепления скважин с помощью цементных растворов.

Известны нетвердеющие вязко-пластичные тампонаж-ные смеси для крепления скважин.

Крепление скважин нетвердеющим тампонажным раствором представляет собой процесс заполнения затрубного пространства обсадной колонны вязко-пластичной жидкостью, способной загустевать в покое и превращаться в пластичную структуру с определенной прочностью и практически непроницаемый эластичный гель, а при приложении некоторой нагрузки раствор восстанавливает исходную текучесть с последующей возможностью извлечения обсадных труб из скважины [1].

Вязко-пластичный тампонажный раствор представляет собой глинонефтеэмульсионную смесь, основными компонентами которого являются глина, вода, углеводородная жидкость, различные соли и дополнительные химические

реагенты [2].

Применение вязко-пластичных тампонажных смесей дает возможность извлечения обсадных труб из скважины; облегчает ликвидацию межпластовых перетоков и снизить коррозионной разрушение обсадных труб, что позволит значительно снизить экономические затраты на строительство скважины и ремонтные работы при ее эксплуатации.

Основные требования которые предъявляются к вязко-пластичным системам для крепления скважин это:

• Способность приобретать при контакте с породами и пластовыми флюидами расчетное значение прочности структуры, причем максимальное значение СНС должно выдерживаться без изменения в течение длительного времени;

• Предотвратить обвал неустойчивых пород;

• Обеспечить разобщение вскрытых скважиной пластов;

• Предотвращать коррозию обсадных труб.

Цель данной работы заключается в разработке вязко-пластичных систем для крепления скважин.

В данной работе были подобраны различные композиции вязко-пластичных систем.

Измерение реологических параметров растворов проводились с помощью ротационного вискозиметра марки OFITE MODEL 900. На рисунке 1 показаны результаты исследований изменения величины СНС во времени. Самые высокие значения СНС показали смеси №2, №5.

Как показывает анализ полученных результатов можно сделать вывод, что стабилизатором системы выступает гли-

нопорошок, также на стабильность системы положительное свойства имеют составы под номерами 4, 5, 6. Минеральные

влияние оказывает ПАВ и минеральные соли. ПАВ способ- соли способствуют термостойкости системы в условиях от-

ствует созданию агрегативно устойчивой системы. рицательных температур и дают возможность применения

В таблице 1 представлены результаты исследований из- вязко-пластичных систем для крепления скважин в услови-

менения величины СНС при различных температурах. Исхо- ях вечной мерзлоты. дя из полученных результатов можно судить, что наилучшие

Рисунок 1. - Изменение величины статического напряжения сдвига по времени различных композиций вязко-пластичных систем

Таблица 1

Изменение статического напряжения сдвига различных композиций вязко-пластичных систем для крепления скважин

Номер смеси Статическое напряжение сдвига при различных температурах, Па

30°С 20°С 0°С -3°С -9°С -20°С -30°С

1 6700 6750 6900 6500 замерзла

2 12700 12800 12950 замерзла

4 4200 4200 4200 4300 замерзла

6 2260 2260 2600 2600 4050 5320 14285

8 1300 1300 1300 993 992 1560 2976

10 890 890 690 695 833 1450 11904

13 2200 2260 2610 2750 замерзла

14 1300 1360 1420 1500 замерзла

15 3400 3500 3580 3800 замерзла

18 3760 3800 3800 3800 замерзла

Для проведения ислледований антикоррозионных свойст вязко-пластичных систем и определения защитных свойств ингибитора будем пользоваться методом снятия анодных поляризационных кривых, по результатам которого определяется качественная харрактеристика коррозионного процесса - максимальный ток коррозии. С помощью значения максимального тока коррозии определяется защитный показатель ингибитора коррозии.

При снятии поляризационных кривых испытуемый элек-

трод, погруженный в электролит, включают в электрическую цепь и, изменяя величину потенциала наблюдают за изменением тока в цепи (потенциостатический метод) или, изменяя величину тока, наблюдают за изменением потенциала (гальваностатический метод). По двум параметрам строится поляризационная кривая.

Для исследования антикоррозионных свойств вязко-пластичных тампонажных растворов методом снятия анодных поляризационных кривых использовался прибор индикатор

коррозии «Моникор-2М» и трехгорлая электрохимическая ячейка.

Электрохимическая ячейка - это устройство для проведения электрохимических испытаний, представляющая собой сосуд для электролита, в который погружены электроды.

Для оценки защитных свойств ингибитора коррозии в условиях агрессивной среды использовался 3%-ый раствор №С1.

Были сняты анодные поляризационные кривые 3%-ого раствора №С1, и 3%-ого раствора №С1 с добавлением 1%

ингибитора коррозии.

В качестве антикоррозионного реагента были выбраны три ингибитора коррозии на основе органических соединений.

На рисунках 2 и 3 представленны результаты экспере-мента, а именно анодные поляризационные кривые 3%-ого раствора №С1 и совмещенные анодные поляризационные кривые раствора №С1 до и после добавления ингибитора коррозии, показавшего лучшие результаты в отличие от двух других.

Таблица 2

Результаты интерпретации анодных поляризационных кривых

Ингибитор 1тах,тА Г'тах,тА К,%

Ингибитор №1 31,14 25,54 18

Ингибитор №2 42,065 15,874 62,3

Ингибитор №3 25,074 0,93 96,3

Рисунок 2. - Анодная поляризационная кривая 3%-ого раствора №С1

-мо -и» .ж :-сг .ц» о >» и»

е.вл-

Рисунок 3. - Совмещенные анодные поляризационные кривые раствора до и после добавления ингибитора коррозии №3

По результатам исследований наилучшие защитные свойства показал ингибитор коррозии №3 (САБ-3). САБ-3 - ингибитор коррозии, полученный из растительных масел, что означает его экологическую безопасность.

В результате лабораторных исследований получена композиция вязко-пластичной системы, условно названная ВПС-1, отличающаяся стабильностью прочностных свойств, термостойкостью в условиях отрицательных температур и высокими антикоррозионными свойствами, бла-

годаря добавке ингибитора коррозии на основе растительных масел САБ-3 (коэффициент защиты 96,3%).

Литература

1. Шахмаев З.М., Рахматуллин В.Р. Технология закан-чивания скважин. - Уфа, 1996. - 190 с.

2. Шахмаев З.М., Кутепов А.И. Глинонефтеэмульсион-ные смеси для временного тампонирования скважин. - Уфа, 1966. - 65с.

РАЗРАБОТКА РЕЗЬБОВЫХ СМАЗОК ДЛЯ БУРИЛЬНЫХ И ОБСАДНЫХ ТРУБ

Рахматуллин Валерий Раифович

Канд.техн.наук, доцент кафедры бурения УГНТУ,г.Уфа

Асфандиаров Лутфрахман Хабибрахманович

Зав.сектором коррозии НПП «Азимут»,Уфа

Рахматуллина Гузель Валерьевна

Канд.техн.наук, старший науч.сотрудник УГНТУ,г.Уфа

Салимов Роберт Явитович

Аспирант УГНТУ,г.Уфа

АННОТАЦИЯ

В данной статье представлена работа по исследованию и разработке резьбовых смазок для бурильных и обсадных труб. Целью работы было разработка смазочной композиции, повышающего работоспособность и долговечность резьбовых соединений труб. Рассмотрена возможность использования высокодисперсных порошков переходных металлов, как добавку к резьбовой смазке, улучшающей ее эксплуатационные характеристики. Методом электролиза был получен медный порошок, который далее был исследован на фазовый и количественный состав. Разработана композиция резьбовой смазки с содержанием медного нанопорошка, исследованы ее противоизносные свойства . Исследования резьбовой смазки проходили на четырехшариковой машине трения (ЧШМ) и на гидропрессе, на котором определяли герметизирующие свойства смазочных агентов. По результатам экспериментальных исследований можно сделать заключение о том, что использование медного порошка повышает долговечность и герметичность резьбовых соединений.

ABSTRACT

The paper presents on research work of development of thread lubricant for drill pipes. The aim of work was a creation of the lubricant that increases durability of drill pipe threads. We were consider basic requirements for drill pipe assembly during oil and gas well building and application of transition metal powders as additive for a thread lubricant that improving work properties. By electrolysis method was synthesized a copper powder, which was further explored on the phase and quantitive composition. Was developed a using a powder composition of thread lubricant, which explored for work properties. The researches have passed on friction machine and hydraulic press, which measure sealing properties. By results of experiments, we can conclude that application of high dispersal copper powder have positive effects on thread's work properties.

Ключевые слова: Колонна бурильных труб, резьбовые соединения, резьбовая смазка, медный порошок, фазовый состав, композиция смазки, четырехшариковая машина

Keywords: Drill pipe assembly, thread, thread lubricant, copper powder, phase composition, friction machine, lubricant composition, hydraulic press.

В процессе проводки наклонно-направленных и горизонтальных скважин бурильные и обсадные трубы испытывает в основном напряжения растяжения-сжатия, кручения, знакопеременного изгиба, на нее воздействуют силы трения и коррозионно-активный буровой раствор при повышенных температурах и давлениях. При этом наиболее слабым элементом бурильных колонн остается резьбовое соединение.

По нашему мнению, одним из наиболее перспективных методов улучшения технико-экономических показателей

бурения является подбор и применение эффективных смазочных материалов для резьбовых соединений бурильной колонны. Кроме того, условия эксплуатации смазок в резьбе ужесточаются с ростом глубин бурения, промывочной жидкости, увеличением давлениями в резьбе и действием ряда других факторов.

В условиях эксплуатации бурильных труб при спу-ско-подъемных операциях смазки должны:

• обеспечивать приложение минимального момента и