Научные основы формирования технико-эксплуатационных параметров сверхлегкого и трещиностойкого тампонажного камня

Первушин, Григорий Николаевич

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Научные основы формирования технико-эксплуатационных параметров сверхлегкого и трещиностойкого тампонажного камня
ВАК РФ 25.00.15, Технология бурения и освоения скважин

Автореферат диссертации по теме "Научные основы формирования технико-эксплуатационных параметров сверхлегкого и трещиностойкого тампонажного камня"

На правах рукописи

ПЕРВУШИН ГРИГОРИЙ НИКОЛАЕВИЧ

НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ФОРМИРОВАНИЯ ТЕХНИКО-ЖСПЛУАТАЦИОННЫХ ПАРАМЕТРОВ СВЕРХЛЕГКОГО И ТРЕЩИНОСТОЙКОГО ТАМПОНАЖПОГО КАМНЯ

25.00.15 — Технология бурения и освоения скважин

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Ухта - 2006

Работа выполнена в Ижевском государственном техническом университете Научный консультант: - доктор технических наук,

профессор Орешкин Д.В.

Официальные оппоненты:

- доктор технических наук, профессор Быков И.Ю.

- доктор технических наук, профессор Поляков В.Н.

- доктор технических наук, профессор Кривобородов Ю.Р.

Ведущая организация - ООО «БУРГАЗ» ОАО «ГАЗПРОМ»

Защита состоится «26» мая 2006 г. в 10м часов на заседании диссертационного совета Д 212.291.01 в Ухтинском государственном техническом университете по адресу: г. Ухта, ул. Первомайская, 13, зал совещаний.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета по адресу: г. Ухта, ул. Первомайская, 13.

Автореферат разослан «. 2/ »_IО 4 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат технических наук, профессор Н.М. Уляшева

3 {¿8

ОБЩЕЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Актуальность. При строительстве и эксплуатации нефтяных и газовых скважин в условиях аномально низких пластовых давлений — АНГТД и многолетних мерзлых пород — ММП надежность можно обеспечить за счет однородности структуры, свойств, повышения трещиностойкости сверхлегкого тампонажного камня и ограничения скорости растепления ММП системы «обсадная труба — цементное кольцо — горная порода». Проблема имеет народнохозяйственное значение.

Традиционные облегченные тампонажные материалы на основе вспученного вермикулитового песка и вспученного перлитового песка не обеспечивают необходимую трещиностойкость цементного камня, особенно при средней плотности раствора менее 1,2 г/см3, поскольку невозможно получение такой плотности раствора при соблюдении требований по растекаемостя, прочности и нерасслаиваемости. С другой стороны, пассивная и активная теплозащита ММП от растепления обладают высокой стоимостью. Технология устройства таких теплозащит трудоемка и требует дополнительных материальных затрат. В пассивных теплозащитах трудно удержать вакуум за счет нарушений герметичности в резьбовых соединениях при монтаже.

Одним из решений проблемы является использование сверхлегких тампо-нажных материалов на основе полых стеклянных микросфер. Такой материал универсален, применяется в качестве тампонирующего раствора и имеет после ожидания затвердевания цемента - ОЗЦ высокие прочность, трещиностойкость, прочность сцепления с обсадной трубой, горными породами, низкую теплопроводность и улучшающиеся во времени физико-механические свойства, что обеспечивает защиту ММП от растепления и надежность при эксплуатации.

Работа выполнена в соответствии: с НИР ИжГТУ, с научно-исследовательскими и общероссийскими программами ООО «БУРГЛЗ» ОАО «ГАЗПРОМ»: «Разработка временного РД по приготовлению и применению облегченного тампонажного раствора для цементирования скважин в условиях

4 163

ММП», «Теплоизоляционный тампонажный материал с полыми стеклянными микросферами для цементирования нефтяных и газовых скважин в условиях ММП», «Трещиностойкость облегченных и сверхлегких цементных тампонаж-ных материалов. Принципы получения» и др. ОАО «ГАЗПРОМ» и ООО «Лу-койл-Нижневолжскнефть» 1992 - 2005 г.

Целью работы является разработка сверхлегкого теплоизоляционного и тре-щиностойкого тампонажного камня, обеспечивающего высокие технико-эксплуатационные параметры за счет однородности его структуры.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

- произведен анализ и обобщение причин осложнений при строительстве нефтяных и газовых скважин на месторождениях Севера Тюменской области в зависимости от горно-геологических условий;

- разработаны научные основы формирования технико-эксплуатационных параметров тампонажного камня при одновременной защите ММП от растепления и повышения трещиностойкости за счет использования тампонажного раствора с полыми аппретированными и неаппретированными микросферами;

- рассмотрены вопросы технико-эксплуатационных свойств конструкции скважины, зацементированной сверхлегким тампонажным раствором с полыми стеклянными микросферами, в том числе, и после пулевой перфорации, а также прочности сцепления с обсадной трубой и горными породами;

- разработаны критерии оценки однородности тампонажного материала как элемента надежности системы «обсадная труба - цементное кольцо — горная порода»;

- рассмотрены вопросы технико-экономической эффективности применения теплозащитных сверхлегких тампонажных материалов с полыми стеклянными микросферами повышенной трещиностойкости;

- разработан регламент по приготовлению и применению облегченных и сверхлегких тампонажных материалов повышенной трещиностойкости с полыми стеклянными микросферами.

Научная новизна

1. Разработаны научные основы формирования технико-эксплуатационных параметров сверхлегкого теплоизоляционного и трещиностойкого тампонажного камня, за счет однородности его структуры, свойств и благодаря использованию в составе тампонажного раствора аппретированных и неаппретированных микросфер.

2. Доказано, что трещииостойкость сверхлегкого тампонажного материала при равной его средней плотности существенно возрастает за счет введения в состав наряду с аппретированными неаппретированных полых стеклянных микросфер и увеличения прочности сцепления цементного камня с обсадной трубой и горными породами.

3. Спрогнозирована эффективность защиты ММП от растепления за счет снижения влажности тампонажного камня в течение 10 лет из-за продолжающейся гидратации ПЦТ во всех цементных кольцах и влагопереноса в наружном кольце, что снижает теплопроводность и повышает прочность камня и его сцепления со сталью колонны и горной породой.

4. Установлены зависимости повышения прочности сцепления сверхлегкого тампонажного камня с АПСМС и ПСМС с обсадной трубой и горными породами благодаря росту расхода микросфер вплоть до 50 % от массы ПЦТ.

5. Получены математические модели свойств сверхлегкого и теплоизоляционного тампонажного материала повышенной трещиностойкости, где определены факторы, влияющие на трещииостойкость и теплозащиту ММП: прочность, средняя плотность и влажность.

6. Доказано, что сверхлегкие тампонажные материалы имеют истинную площадь разрушения образцов в несколько раз большую, чем площадь их поперечного сечения, особенно для тампонажных растворов со средней плотностью менее 1 г/см3.

ста от расхода наполнителя, значения термического сопротивления, прочности, влажности, теплопроводности во времени.

8. Разработаны критерии оценки однородности параметров тампонажного материала как элемента надежности системы «обсадная труба — цементное кольцо — горная порода» по показателям средней плотности, растекаемости тампонажного раствора независимо от гидростатического давления и температуры в скважине.

9. Количественно определены удельные энергозатраты на инициирование и сопротивление росту локальной трещины, полные удельные энергозатраты на деформирование и разрушение сверхлегкого тампонажного камня с АПСМС и ПСМС при атмосферном давлении и для условий скважины.

10. Доказано, что пулевая перфорация сверхлегкого тампонажного камня с полыми стеклянными микросферами не приводит к его растрескиванию, а, наоборот, упрочняет стенки канала и зону вокруг него за счет уплотнения структуры. При этом образуется канал, имеющей остеклованную поверхность толщиной 5...7 мкм, высокопрочные стенки из гидросиликатов кальция толщиной 500...600 мкм.

11. Определены фактические значения термического сопротивления слоя тампонажного камня толщиной 1 см (от 0,0508 до 0,0532 м2 °С/Вт) при суммарном расходе микросфер 50 %, а также коэффициент теплопроводности полой стеклянной микросферы, который равен 0,027 Вт/(м ' °С).

Практическая значимость работы:

1. Разработана эффективная конструкция скважины, обладающая гарантированными теплозащитными свойствами по отношению к ММП, максимальной трещиностойкостью при минимальной средней плотности и другими параметрами деформирования и разрушения.

2. Произведен теплотехнический расчет конструкции скважины, который доказывает возможность совмещения цементирования затрубного и межтрубного пространства сверхлегким тампонажным материалом с АПСМС и ПСМС с созданием слоя пассивной теплоизоляции.

' \ \ у

3. Разработан технологический регламент по приготовлению и применению облегченных и

сверхлегких тампонажных материалов повышенной трещиностойкости с полыми стеклянными микросферами.

4. Оптимизированы составы тампонажного материала при помощи математического планирования и обработки результатов эксперимента в зависимости от несущей способности горных пород в интервале цементирования.

5. Разработана экспериментальная методика проведения пулевой перфорации и получения полностью равновесной диаграммы сверхлегкого тампонажного камня с полыми стеклянными микросферами с количественной оценкой параметров деформирования и разрушения и прочностных характеристик.

6. Разработана блок-схема формирования оптимальной структуры сверхлегкого теплоизоляционного тампонажного материала с полыми стеклянными микросферами, а также блок-схема обеспечения однородности параметров тампонажного материала как элемента надежности системы «обсадная труба - цементное кольцо — горная порода».

7. Разработаны и оптимизированы составы теплоизоляционных тампонажных материалов, которые могут одновременно выступать как пассивной теплоизоляцией, так и тампонажным раствором, а затем и камнем (получены один патент РФ и одно положительное решение о выдаче патента РФ). Реализация результатов работы. Полученные теоретические и практические результаты использованы при цементировании нефтяных и газовых скважин, а также вошли в нормативные и сметные документы. Суммарный расчетный экономический эффект от внедрения облегченного и сверхлегкого тампонажного раствора с полыми стеклянными микросферами повышенной трещиностойкости при креплении 10 нефтяных и 20 газовых скважин составил свыше 30 млн. руб. (в ценах 2005 г.).

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на 6, 7, 8 международных научно-практических конференциях «Проблемы строительной теплофизики, систем обеспечения микроклимата и энергосбережения в зданиях»

8 /7-3

(Москва, 1ШИСФ, 2000 - 2003 гг.); на международной конференции «Долговечность и защита конструкций от коррозии» (Москва, 1ШИЖБ, 1999,2001 гг.); на меодународной научно-технической конференции «Перспективные направления в теории и практике минеральных вяжущих веществ и минералов на их основе» (Казань, 1996 г.); на международной конференции «Проблемы архитектурно-строительного материаловедения и ресурсосберегающие технологии производства изделий и конструкций» (Белгород, 1993, 1995, 2001 гг.); на научном коллоквиуме в РХТУ им. Д.И. Менделеева (2004 г.); на научно-техническом совете ООО «Бургаз» ОАО «ГАЗМРОМ» 2000, 2001, 2002, 2003, 2005 гг.); Всероссийской конф. «Большая нефть: реалии, проблемы, перспективы. Нефть и газ европейского Северо-Востока» (УхГТУ, г. Ухта, 2003 г.); расширенном заседании кафедры строительных материалов ИжГТУ (Ижевск, 2005 г), расширенном заседании кафедры бурения УхГТУ (Ухта, 2006 г.); международной конф. Ассоциации буровых подрядчиков (г. Москва, 2006 г.); на науч-но-техн. конф. преподавателей и сотрудников УхГТУ (Ухта, 2006 г.). Публикации. По теме диссертации опубликовано более 50 научных работ, включая 1 монографию, 1 патент РФ.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, общих выводов, списка использованной литературы, включающего 205 наименований, и 3 приложений. Работа изложена на 296 страницах текста, иллюстрирована 71 рисунком, имеет 69 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ . В первой главе проведен анализ причин, которые могут вызывать заколон-ные, межколонные проявления и другие осложнения. Было выяснено, что одной из главных причин межпластовых перетоков и снижения дебита скважины является растрескивание и разрушение цементного кольца, в том числе, и после перфорации. Тем более, что существующие методики испытания тампонажных материалов не обеспечивают адекватное моделирование условий скважины. Наиболее удачным является энергетический подход к оценке трещииостойко-сти, поскольку энергозатраты на инициирование локальных трещин - универ-

сальны, как критерий трсщипостойкости, независимо от природы появления трещин. Были рассмотрены современные тампонажные материалы, в том числе и сверхлегкие. Было выяснено, что они имеют недостаточную трещииостойкость. Это отражается на дебите скважины и приводит к авариям. Проблема повышения трещиностойкости и, особенно сопротивляемость росту трещин, сверхлегкого тампонажного камня в научной отраслевой литературе практически не освещена. При эксплуатации скважин во времени происходят изменения температуры и давления, температурных, усадочных и других деформаций горных пород. Поэтому требуется разработка сверхлегкого тампонажного материала повышенной, если не максимальной, для средней плотности данных растворов (от 0,78 до 1 г/см3), трещиностойкости.

Большой вклад в решение вопросов, связанных с теорией повышения трещиностойкости и долговечности цементных материалов, а также в изучение работы цементного камня в условиях скважины и разработку тампонажных материалов, в том числе, облегченных внесли Ф.А. Агзамов, P.M. Алиев, O.K. Ан-гелопуло, М.О. Ашрафьян, И.Н. Ахвердов, Ю.М. Баженов, B.C. Бахшутов, Г.А. Белоусов, К.В. Беляев, О .Я. Берг, В.Ю. Близнюков, А.Н. Бобрышев, А.И. Булатов, И.Ю. Быков, Г.Т. Вартумян, A.A. Гайворонский, А.Н. Гноевых, A.A. Гвоздев, Г.И. Горчаков, И.М. Грушко, Е.А. Гузеев, B.C. Данюшевский, В.В. Жуков, С.Н. Журков, Ю.В. Зайцев, И.А. Иванов, В.В. Ипполитов, П.Г. Комохов, Н.И. Карпенко, A.A. Клюсов, В.А. Клюсов, С.Ф. Коренькова, Ю.Р. Кривобородов, В.И. Крылов, Д.А. Крылов, Т.В. Кузнецова, А.К. Куксов, Е.Г. Леонов, С.А. Ле-опович, М.Р. Мавлютов, М.А. Мариампольский, Н.И. Макридин, М.Д. Мосесов, Д.Ф. Новохатский, В.П. Овчинников, Л.П. Орентлихер, Д.В.Орешкин, А.П. Осокин, В.В. Панасюк, В.А. Перфилов, К.А. Пирадов, В.Н. Поляков, В.П. Попов, А.Г. Потапов, Г..Я. Почтовик, А.П. Прошин, С.А. Рябоконь, Г.П. Сахаров, В.П. Селяев, Б.Г. Скрамтаев, В.И. Соломатов, А.И. Сугкоев, В.В. Тур, A.A. Фролов, Н.Д. Цхадая, Е.М. Чернышов, В.И. Шевченко, Е.И., Щербаков, А.Ф. Щуров, З.Б. Энтин, Б.Э. Юдович, В.Ф. Янкевич, A.B. Яшин, а также 3. Базант, Д. Планас, Б. Карихалу, С. Шах, А.Г. Эванс, Ф. Виттман, С. Миндесс, С. Ви-

ю №

дерхорп, М. Кап л а! г, Б. Коттерелл, Ф. Макклинтон, У. Браун, Б.Х. Ох, Д. Сро-ули и др. .

Стабильные свойства тампонажного портландцемента и полых стеклянных микросфер, выпускаемых отечественной и зарубежной промышленностью, обеспечивают высокую однородность структуры и свойств тампонажного материала. Это дает возможность его эффективного использования при цементировании скважин глубиной до 3000 м. Особенно этот материал эффективен в горных породах с низкой несущей способностью пластов, что делает разработанные составы тампонажных растворов универсальными. Более того, были разработаны и оптимизированы составы теплоизоляционных тампонажных материалов, которые способны одновременно выполнять роль пассивной теплозащиты. Такой материал обладает хорошей трещиностойкостью, низкой средней плотностью (до 0,78 кг/дм3), достаточной прочностью, хорошим сцеплением со сталью колонны и низкой теплопроводностью во влажном состоянии (0,17 Вт/(м'°С). Расход микросфер в нем составляет 50 % от массы ПЦТ.

Было отмечено, что в настоящее время исследованы традиционные облегченные тампонажные материалы, определены показатели трещиностойкости методами механики разрушения до старта магистральной трещины, когда работает все сечение образца. Сопротивление росту магистральной трещины комплексно не исследовалось. Более того, удельные энергозатраты при этом относились ко всему сечению образца, что существенно искажает реальную площадь разрушения. Следовательно, фрактографических исследований не производилось. В научной литературе совместно не рассматривались вопросы трещиностойкости в сочетании с высокими теплозащитными свойствами сверхлегких тампонажных материалов с полыми стеклянными микросферами для условий ММП. Эти свойства являются одними из главных, влияющих на надежность системы обсадная труба — цементное кольцо — горная порода при строительстве и эксплуатации нефтяных и газовых скважин. Не было критериев оценки однородности как составной части надежности этой системы. Следовательно, требовалась разработка критериев, а также количественное определение

11 fK

реальной площади разрушения и, соответственно, удельных энергозатрат на сопротивление росту магистральной трещины и разрушение, в том числе и после перфорации, с учетом формирования и изучения структуры.

Анализ научно-технических предпосылок позволил разработать научную гипотезу. Традиционные облегченные тампонажные материалы с пористыми наполнителями обладают низкой трещиностойкостью за счет малой прочности цементного камня и самого наполнителя. Снижение средней плотности раствора ниже 1250...1350 кг/м3 невозможно из-за его расслаиваемости и катастрофического снижения прочности при изгибе для камня. Использование по отдельности неаппретированных и аппретированных полых стеклянных микросфер в цементном тампонажном растворе не позволяет получить максимальную тре-щиностойкость, а значит, и однородность как составную часть надежности системы обсадная труба - цементное кольцо — горная порода. Поэтому предположили, что введение в сверхлегкий тампонажный материал с аппретированными микросферами неаппретированных микросфер, позволит повысить надежность системы за счет увеличения прочности сцепления между элементами этой системы, трещиностойкости вообще и при перфорации, в частности, а также др. энергетических параметров деформирования и разрушения, непроницаемости при обеспечении требуемых теплозащитных свойств тампонажного материала для условий ММП и АНПД.

Во второй главе разработана методика количественного определения удельных энергозатрат на образование (трещиностойкость), рост трещин, полное деформирование и разрушение тампонажных материалов. Эксперименты по получению и обработке полностью равновесных диаграмм деформирования - ПРДД проводились в МГСУ. Приводятся свойства материалов и оборудование, примененные в исследованиях. В исследованиях использовалось современное исследовательское оборудование: рентгеновский дифрактометр JDX-10 РА, сканирующий электронный микроскоп JSM-25S (Япония), установки текстурного анализа Tas-Plus (Германия), растровые микроскопы-микроанализаторы САМЕВАХ (Франция, США) и CAMSKAN (Англия).

В работе испытывались образцы-призмы с размерами 4x4x16 см, сформированные при температурах (22±2) и (75±2) °С. В состав раствора входили тампонажный портландцемент ПЦГ 1-50 (далее - ПЦТ) Топкинского завода, вспученный перлитовый песок (ВПП) завода «Стройперлит» (г. Мытищи, Московской обл.) марки М-75, насыпной плотностью 75 кг/м3, имеющий не менее 85 % частиц размерами (0,16 — 5,0) мм. Влажность по массе - не более 2 %. Применялся вермикулит вспученный (ВВП) производства АООТ «ДЗТИ» (г. Дмитров, Московской обл.) насыпной плотностью 130 кг/м3, влажностью по массе не более 3 %, имеющий размер зерен до 3 мм, а также аппретированные и неаппретиро-ванные полые стеклянные микросферы (АПСМС и ПСМС со средним размером - 25 мкм) из натрийборосиликатного стекла, суперпластификатор С-3 (СП) Новомосковского завода. АПСМС и ПСМС серийно выпускаются па Новгородском заводе «Стекловолокно», Андреевском заводе «Стеклопластик». Они имеют среднюю плотность .0,24...0,28 г/см3, насыпную 0,12...0,15 г/см3, коэффициент заполнения объема 0,6...0,65, прочность при объемном сжатии 10...20 МПа. Толщина стенки этих микросфер 1...3 мкм. Аппрет представляет собой кремнийорганическую жидкость у-аминопропилтриэтоксисилан с формулой N112 (СНг)з' 81(ОС2Н5)3. Расход аппрета составляет 0,3 % от массы микросфер. Растворы всех составов имели одинаковую растекаемость 20...22 см. Все физико-механические свойства определялись на образцах-близнецах одного состава по ГОСТ РФ. Испытания по перфорации тампопажного камня проводились в лаборатории кафедры стрелкового оружия Ижевского государственного технического университета.

В третьей главе на основании высказанной гипотезы о роли ПСМС при совместном введении с АПСМС в тампонажный раствор была разработана концепция подбора составов. Она основана на неизменности суммарного количества микросфер (сумма аппретированных и неаппретированных микросфер) по отношению к тампонажному портландцементу. В сумме это количество составляло 30 или 50 %. При таком расходе микросфер тампонажный материал относится к теплоизоляционным. Результаты даны в табл. 1. Было установлено, что

средняя плотность сверхлегкого тампонажного раствора меньше 1 г/см3 наблюдается при суммарном расходе микросфер 24...26 % и больше от массы ПЦТ. Для снижения средней плотности ниже 1 г/см3 и одновременного повышения прочности обязательно использование в составе раствора суперпластификаторов. Были разработаны положения теоретического определения термического

Таблица 1

Свойства тампонажного материала с полыми стеклянными микросферами и СП

С-3 в 2-сут. возрасте, сформированного при Т=(75/22) °С. Давление атм.

№ Состав, мае. %от ПЦТ* В/Ц Плотность раствора, г/см Прочность, МПа Влажность по массе, % Теплопроводность, Вт/м °С

изгиб сжатие

1 25 АПСМС + 5 ПСМС + С-3 0,9 0,9 2,16/1,15 4,8/2,5 18,7 0,217

2 20 АПСМС + 10ПСМС+С-3 0,93 0,91 2,1/1,1 4,6/2,3 19,3 0,22

3 15 АПСМС + 15 ПСМС+С-3 1,02 0,94 2/1,05 4,2/2,1 20,1 0,226

4 45 АПСМС + 5 ПСМС+ С-3 1,23 0,8 1,4/1 3/1,6 30,2 0,172

5 40 АПСМС + 10 ПСМС+С-3 1,28 0,82 1,35/0,95 2.9/1,5 30,8 0,176

б 35 АПСМС + 15 ПСМС+С-3 1,35 0,86 1,25/0,8 2,7/1,3 31,4 0,182

• Во всех составах ПЦТ-100 %

сопротивления теплопередаче слоя теплоизоляционного тампонажного материала с ПСМС и/или АПСМС. Ему присущи: равномерное распределение полых микросфер в объеме раствора, а затем и камня; однородность свойств ингредиентов, составляющих материал; однообразие новообразований, возникающих вокруг центров кристаллизации; передача тепла осуществляется через участки с наибольшей средней плотностью. Определены фактические значения термического сопротивления слоя тампонажного камня толщиной 1 см (от 0,0508 до 0,0532 м2 °С/Вт) при суммарном расходе микросфер 50 %, а также коэффициент теплопроводности полой стеклянной микросферы, который равен 0,027 Вт/(м " °С). Как показывают расчеты, термическое сопротивление тампо-нажных материалов с одноименными микросферами практически не отличается от материалов с совместным введением АПСМС и ПСМС. Теоретический рас-

чет. линейного термического сопротивления теплопередаче тампонажного материала с суммарным расходом микросфер 50 % АПСМС и ПСМС позволяет

ПРОЕКТИРУЕМАЯ СТРУКТУРА МАТЕРИАЛА С ТРЕБУЕМЫММИ СВОЙСТВАМИ

Свойства:

средняя плотность. Растекаемость. Однородность. Сроки схватывания. Реология

Свойства:

Прочность

Сцепление с обсадной трубой

и с горными породами

Теплопроводность

Термическое

сопротивление

Влажность

Зерна клинкера

Состав: ПЦТ+АПСМС+ПСМС+Д

Перемешивание

тампонажный раствор

Смачивание частиц водой, поверхностное взаимодействие за счет пуццоланической, геометрической, структурирующей активности микросфер

Создание однородной коллоидной системы, начало химических взаимодействий, обмен ионами из цементного теста и микросферами, образование кристаллогидратов вокруг микросфер, CHS, Са(ОН)2 и др.

Тампонажный камень

Цементная матрица

C-S-H (I, II)

Са(ОН)2

СаСОз

СзАН6

тоберморит

и др.

АПСМС

Контактная зона

Поры

Геля

Условия перемешивания, схватывания и твердения:

Давление: - атмосферное

- скважины Температура: - 75 °С - 22 °С -ММП > 75 °С

Общая пористость

ПСМС

Адсорбированная вода

Воздушные

Капиллярные

Рис. 1. Блок-схема формирования оптимальной физической структуры теплоизоляционного тампонажного материала при совместном введении ПСМС и АПСМС.

^ 15 т

сделать вывод о пути теплового потока через сверхлегкий тампонажный камень. Было рассмотрено пять возможных вариантов. Тепловой поток идет по сложному пути. Вероятнее всего, это контактный слой новообразований, цементная матрица и слой воды (различной природы, образующийся на поверхности микросфер сразу после водозатворения). Результаты исследований приведены в табл. 2. Весь комплекс исследований позволил разработать блок-схему формирования оптимальной структуры сверх легкого теплоизоляционного

Таблица 2

Расчетное и фактическое термическое сопротивление сверхлегких тампо-

нажных материалов с АПСМС, ПСМС и СП С-3

№ Состав, мае. % Линейное термическое сопротивление, (м'" °С)/Вт, при вариантах пути теплового потока

1 2 3 4 5 факт.

1 50 ПСМС 0,281 0,0425 0,0402 0,0446 0,0744 0,0513

2 50 ПСМС + С-3 0,302 0,0472 0,042 0,0463 0,0669 0,055

3 50 АПСМС 0,292 0,0437 0,04132 0,046 0,0729 0,053

4 50 АПСМС + С-3 0,307 0,0447 0,0422 0,0471 0,0661 0,0588

5 45 АПСМС, 5 ПСМС 0,291 0,0436 0,0412 0,0459 0,0727 0,0532

6 45 АПСМС, 5 ПСМС + С-3 0,3069 0,0446 0,0421 0,047 0,066 0,0581

7 35 АПСМС, 15 ПСМС 0,284 0,0437 0,041 0,0449 0,0705 0,0508

8 35 АПСМС, 15 ПСМС + С-3 0,305 0,0444 0,0419 0,0467 0,0665 0,055

тампонажного материала с полыми стеклянными микросферами (см. рис. 1). Она включает в себя: формирование проектируемой структуры материала с требуемыми свойствами, состав, условия приготовления и твердения при температурах 22, 75 °С, ММП; процессы смачивания частиц водой и поверхностное взаимодействие за счет пуццоланической, геометрической, структурирующей активности микросфер; создание однородной коллоидной системы, начало химических взаимодействий, обмен ионами из цементного теста и микросферами, образование кристаллогидратов вокруг микросфер, С8Н, Са(ОН)2 и др.; сформированный тампонажный камень, его структуру и свойства. Сформированная и проектируемая структура представлена цементной матрицей, состоящей из С-8-Н (I, II), Са(ОН)2, СаС03, С3АН«, тоберморита и др. новообразова-

ний, непрореагировавших зерен клинкера, АПСМС, ПСМС, контактной зоны микросфера-цементная матрица, а также пор и адсорбированной воды. Поры, адсорбированная вода и полые микросферы без объема стеклянных стенок составляют общую пористость. В блок-схеме выделены свойства, которые определяют качество всей системы. К ним относятся: сцепление с обсадной трубой и с горными породами, прочность, теплопроводность, термическое сопротивление, влажность. В блок-схеме отражена роль обычных полых и аппретированных микросфер при формировании структуры цементного камня непосредственно на поверхности микросферы (контактный слой новообразований) и в межмикросферном пространстве. Она объясняет необходимость введения в состав сверхлегкого теплоизоляционного тампонажного материала ПСМС совместно с АПСМС. Разработаны и оптимизированы составы теплоизоляционных тампонажных материалов, которые могут одновременно выступать как пассивной теплоизоляцией, так и тампонажным раствором, а затем и камнем. Выяснено, что оптимальным расходом ПСМС является 5 % при совместном введении с АПСМС. Такой материал обладает сверхнизкой средней плотностью, достаточной прочностью и низкой теплопроводностью. При введении в тампонажный раствор с полыми микросферами С-3 свойства материала существенно улучшаются за счет повышения однородности межмикросферного пространства, где не образуется плотный контактный слой гидросиликатов кальция вокруг мик-росфсры. Вода, новообразования равномерно распределяются в объеме раствора. Из-за уменьшения расхода воды увеличивается объемная доля микросфер, что снижает среднюю плотность и теплопроводность материала, повышаются прочностные характеристики, что полностью отвечает условиям цементирования затрубного и межтрубного пространства. Микросферы равномерно распределяются в материале, который при давлениях вплоть до 30 МПа имеет допустимый прирост средней плотности. Такие результаты обеспечивают теплоизоляционные свойства тампонажного камня во времени. При формировании тампонажного камня с АПСМС и ПСМС при имитации условий скважины улучшается его структура и свойства. Это происходит из-за более равномерно-

17 132.

го распределения продуктов гидратации в твердеющем цементе и преодоления поверхностных сил микросфер. Прочность камня под воздействием давления возрастает более чем в 2 раза, значительно уплотняется структура материала. Незначительно увеличивается средняя плотность. Теплопроводность при этом практически не изменяется. Продукты гидратации соответствуют новообразованиям обычного портландцемента. Однако, в структуре цементной матрицы, сформированной при атмосферном давлении и температуре 75°С, встречается большое количество кристаллов Са(ОН)2. При исследовании тампонажного цементного камня с АПСМС и ПСМС, сформированного при температуре 75°С и давлениях от 10 до 30 МПа кристаллы Са(ОН)2 практически не обнаружены. Кроме того, образуется карбонизированная структура за счет частичного взаимодействия портландита и углекислого газа, выдеяющегося при разрушении микросфер. Установлено, что средняя плотность тампонажного материала под действием давления практически не увеличивалась. Следовательно, прочность повысилась за счет перекристаллизации гидроксида и гидросиликатов кальция при взаимодействии с гелем кремниевой кислоты и образованием тоберморита с с!=(11,0; 3,07; 2,97; 2,80; 1,67) Ю"10 м. Было произведено сопоставление средних плотностей Са(ОН)2 (средняя плотность — 2,23 г/см3), трехкальциевого гидросиликата при давлениях до 30 МПа. При этом цементная матрица должна уплотняться и должна существенно увеличиваться плотность тампонажного камня. Однако, из-за перекристаллизации новообразований образуется тобер-морит. Он имеет более низкую среднюю плотность (2,42 г/см3), чем гидросиликаты кальция (2,64 г/см3), но более высокую прочность. Именно этим объясняется увеличение прочности тампонажного материала с полыми стеклянными микросферами более, чем в 2 раза при повышении давления до 10 МПа. При возрастании давления до 30 МПа прочность камня еще увеличивается. А поскольку плотность тоберморита меньше, чем у гидросиликатов кальция, то он старается занять больший объем. Этим и достигается уплотнение структуры (см. табл. 3).

Таблица 3

Физико-механические свойства тампонажного цементного камня с

№ Состав, мас.% В/Ц Ср. плотность раствора, г/см Прочность, МПа Средняя плотность цем. камня, г/см3 Теплопроводность,* Вт/м °С Степень гидратации пцт **

К-ри

Давление 0,1 МПа (атмосферное)

1 ПЦТ-100 АГ1СМС-45 ПСМС-5 1,52 0,83 1.15 2,4 0,82 0,188 0,55

2 ПЦТ-100 АПСМС-45 ПСМС-5.С-3 1,23 0,8 1,4 3 0,785 0,172 0,53

Давление 10 МПа

1 Составы, 1.52 0,83 2,34 4.8 0.84 | 0,193 0,67

2 см. №1,2 1,23 0,8 2,87 6,1 0,805 | 0,177 0,65

Давление 30 МПа

1 Составы, 1,52 0,83 3,44 5,9 0,89 0,198 0,7

2 см. №1,2 1,23 0,8 3.89 7,1 0,85 0,182 0,68

*- во влажном состоянии; Ир и - прочность на растяжение при изгибе; 1<сж - прочность при сжатии;

**- определяется по пику алита (¿1=1,76 10"'° м) на рентгенограмме.

ст.]

"ст.2 ст.З ст.4

V Ч (+0 ПГ

£!0[4''.|М.|5.|'00ЙМ|40.|Г50|

10 10 10 7 7 10 1П 1П

Рис. 2. Конструкция газовой скважины № 5602 Бованенковского ГКМ (предлагаемая расчетная схема).

Произведен теплотехнический расчет конструкции скважины, который доказывает возможность совмещения цементирования затрубного и межтрубного пространства сверхлегким теплоизоляционным тампонажным материалом с ПСМС и АПСМС, а также создания теплоизоляционного слоя - пассивной теплоизоляции. Благодаря этому создана конструкция скважины, которая обеспечивает сохранность недр, в том числе увеличивает сроки растепления ММП и защищает весь геокриогенный комплекс региона. Расчетная схема представлена * на рис. 2. Определены отправные точки расчета, которыми являются требуемые термические сопротивления теплопередачи от эксплуатируемой нефтяной или газовой скважины для всего диапазона отрицательных температур ММП (от О до — 8°С), суммарной толщины цементного кольца и его теплотехнических свойств.

Также определены значения требуемого термического сопротивления конструкции скважины, при котором не будет происходить растепления ММП в зависимости от теплопроводности и толщины внешнего цементного кольца и температуры ММП. Пассивная теплоизоляция, полученная на основе ПЦТ, АПСМС, ПСМС и СП С-3, снижает скорость растепления мерзлых пород в течение всего срока службы. Со временем теплозащитные и прочностные свойства такой конструкции только повышаются.

Таблица 4

Свойства теплоизоляционного тампонажного камня с 45 % АПСМС и 5 %

ПСМС во времени. Давление атмосферное. Температура (20+2) °С

ПОКАЗАТЕЛИ ВРЕМЯ

2 сут. 1 мес. 3 мес. 6 мес. 1 год 3 года 5 лет 10 лет

Средняя плотность, г/см'1 0,78 0,782 0,785 0,79 0,795 0,8 0,805 0,806

Влажность по массе, % 30,2 28,5 26,5 25 23,5 21,2 19,8 18,1

Теплопроводность, Вт/м "С 0,175 0,17 0,165 0,16 0,155 0,153 0,15 0,14

Прочность при изгибе, МПа 1 1,45 1,47 1,48 1,49 1,6 1,7 1,9

Прочность при сжатии, МПа 1,6 3,1 3,15 3,2 3,26 3,3 3,4 3,85

Это происходит за счет снижения в 1-ом и 2-ом цементных кольцах (см. рис. 2) влажности, теплопроводности и прочности сверхлегкого тампонажного материала. В течение 10 лет продолжается гидратация ПЦТ. Именно поэтому,

снижается влажность (почти в 2 раза), теплопроводность (на 20 %) и почти в 2 раза увеличивается прочность при изгибе и сжатии. Снижение теплопроводности на 20 % существенно увеличивает теплозащиту мерзлых пород от растепления. Результаты приведены в табл. 4. Данные исследования показали, что цементная система с совместным использованием в тампонажном растворе АПСМС и ПСМС в течение 10 лет обладает стабильностью по однородности структуры и свойств, что является главной составляющей надежности.

Использование методов математического планирования и обработки результатов эксперимента позволило с вероятностью 0,95 оптимизировать состав во всем исследуемом диапазоне. Для математической обработки результатов были составлены общепринятые матрицы математического планирования эксперимента с двумя факторами: расходы аппретированных — Х| и обычных микросфер - Х2. Исследования проходили в трех уровнях: максимальном, среднем и минимальном. Были приняты температуры твердения (75+2) "С и (20+2) °С. Возраст образцов был 2 сут. Были получены уравнения регрессии - математические модели свойств при использовании суперпластификатора С-3. Так, при температуре (20+2) °С и при наличии в составе СП С-3 были получены следующие уравнения регрессии:

В/Ц = 0,35 - 0,08Х| + 1,09Х2+ 0,06Х,2 Рр= 1,93 - 0,23X1-2,96X2+0,15 Х|2 \УМ = 8,42 + 2,30Х, - 26,93 Х2 - 0,38Х,2 + 13,41 Х2г + 0,05 X, Х2 X = 0,73 - 0,17X1 -1,97 Х2 + 0,10 Х22 1*р.и.= 3,59 - 0,56Х| + 6,07 Х2 - 0,30 Х22 Псж.= 12,62 + 1,44Х, - 1,79 Х2+ 0,89 ХД где В/Ц - водоцементное отношение; рр - средняя плотность тампонажного раствора, г/см3; \ум - влажность тампонажного камня по массе, %; Х- теплопроводность, Вт/м '0 С; Яр и, - прочности на растяжение при изгибе и сжатии, МПа.

Было выявлено, что все свойства зависят, главным образом, от расхода микросфер. С другой стороны, при одинаковом расходе микросфер на В/Ц и влажность большое влияние оказывает количество С-3 .Теплопроводность при

средней плотности раствора меньше 1 г/см3 при снижении В/Ц также уменьшается. Это связано с тем, что истинная плотность ПСМС в 4 раза меньше плотности воды. Теплозащитные свойства разработанного материала значительно вырастают при уменьшении его влажности. Проведенные исследования позволили получить и оптимизировать состав сверхлегкого тампонажного материала с АПСМС и ПСМС, обладающий однородностью по плотности и прочности, нерасслаивающийся во времени. Низкая теплопроводность позволяет использовать его для эффективной пассивной защиты ММП от растепления. При средней плотности раствора 0,78....0,8 г/см3 такой цементный камень имеет прочность при изгибе 1,6 МПа в возрасте 2 сут., что АПСМС в 1,6 раза превосходит требования стандарта для облегченных тампонажных материалов.

В четвертой главе для выяснения эффективности использования наполнителей традиционных и нового поколения — ПСМС, АПСМС было произведено сравнение тампонажных материалов с одинаковыми растекаемостью и средней плотностью раствора равной 1,32 г/см3. При этом В/Ц растворов с микросферами были в 2,2...3,4 и 2,25...3,14 раза меньше, чем с перлитом и вермикулитом соответственно. Такое существенное снижение В/Ц сказывается на уплотнении структуры и, соответственно, на росте прочности примерно в таких же пропорциях. Это находит отражение в повышении трещиностойкости, его сопротивления росту локальной трещины и энергозатрат на деформирование и полное разрушение цементного камня при раздельном введении АПСМС и ПСМС. Так, трещиностойкость у тампонажного камня с ПСМС в 1,7...5,1 раза, а для АПСМС — в 1,86...4,6 раза выше, чем у камней с ВПП и ВВП плотностью 1,32 г/см3. Анализ результатов табл. 5 доказывает, что уплотнение и упрочнение сверхлегкой цементной системы с АПСМС и ПСМС приводит к увеличению трещиностойкости, к повышению сопротивления росту локальной трещины и энергозатрат на разрушение. Такому процессу также способствует введение в тампонажный раствор СП С-3. Активизация процессов формирования плотной и прочной структуры за счет этого дает возможность получить водонераство-римую систему с рН более 12... 12,5, что защищает стальные обсадные трубы от

коррозии. Совместное введение АПСМС и ПСМС при равной сумме микросфер по отношению к массе ПЦТ позволило существенно увеличить трещино-стойкость, повысить сопротивление росту локальной трещины и энергозатраты на деформирование и полное разрушение по сравнению с тампонажным материалом при раздельном введении АПСМС и ПСМС. Так, на инициирование локальной трещины увеличение составило около 90 %, на сопротивление ее продвижению после старта — приблизительно 90 %, на полное деформирование и

Таблица 5

Свойства облегченных тампонажных материалов с СП С-3 в возрасте 2 сут., сформированных в атмосферных условиях при температуре (75+2)/ (20+2) °С

Состав, мае. % В/Ц Плотность р-ра, кг/м3 Прочность, МПа Удельные энергозатраты жении на изгиб, ¡} при растя-ж/м2*

изгиб сжатие о1 Оь ©с

ПЦТ-100 0,35 1950 7,1/3,6 25/12,6 46,5/23 69,6/35 116,1/58

ПЦТ-100 ВПП-15 0,73 1540 3,6/1,94 4/2,1 26,5/13,5 45,1/22,6 71,6/36,1

ПЦТ-100 ВПП-30 1,25 1330 2,25/1,04 2,6/1,4 23,0/12,1 34/17,1 57/29,2

ПЦТ-100 ПВП-10 0,6 1640 2,28/1,14 5,1/2,55 31,7/15,8 37,8/19,1 69,5/34,9

ПЦТ-100 ВВП-20 1,1 1390 1,9/1,17 2,5/1,29 20,5/10 30,8/15,7 51,3/25,7

ПЦТ-100 АПСМС-10 0,45 1410 3,4/1,75 14,3/7,7 43,8/22,7 70,1/52,1 113,9/74,8

ПЦТ-100 АПСМС-30 0,9 900 2,5/1,3 5,3/2,16 24,4/13,4 60,7/31,7 87,1/42,1

ПЦТ-100 АПСМС-50 1,2 780 1,2/0,8 2,5/1,5 17,7/9 37,7/19 55,4/28

ПЦТ-100 АПСМС-25 +ПСМС-5 0,9 0,9 2,16/1,15 4,8/2,5 28,2/14,1 66/33,2 94,2/47,3

ПЦТ-100 АПСМ015 +ПСМС-5 1,23 0,8 1,4/1 3/1,6 20,1/10,3 58,1/29,4 78,2/39,7

* - в, , Ос - удельные энергозатраты на инициирование локальной трещины, сопротивление ее росту и полное разрушение образца.

разрушение — тоже, соответственно, такую же величину по сравнению с камнем, полученным при атмосферных условиях. После исследований камня, сформировшпгого при давлении 30 МПа, превышение было более чем в 2 раза.

В широком диапазоне с позиций механики разрушения исследованы удельные энергозатраты на инициирование локальной трещины или трещиностой-кость, на сопротивление росту локальной трещины, также деформирование и полное разрушение сверхлегкого тампонажного материала с раздельным и совместным введением в его состав полых стеклянных микросфер - АПСМС и ПСМС, сформированного при атмосферном и повышенных давлениях/Было определено, что такое большое дальнейшее увеличение прочности и энергоза'-трат на инициирование локальной трещины, сопротивление ее росту и полное деформирование и разрушение получено за счет введения ПСМС в цементную систему с АПСМС. Впервые установлено, что формирование структуры тампо-

0 10 20 30 40 50

£ (II АПСМС + 5 ПСМС) АПСМС

Рис. 3. Зависимость удельных энергозатрат на дефомирование и разрушение Сс. Дж/м2 от расхода микросфер тампонажного камня составов:

1 - ПЦТ+АПСМС; 2 - ПЦТ+АПСМС+С-З; 3 - 2 (п АПСМС+ 5 ПСМС); 4 - 2 (п АПСМС+ 5 ПСМС+С-3), сформированных при Т=(75±2) °С.

нажного камня при давления от 10 МПа до 30 МПа происходит образование то-берморита 11,3 А°. Это способствует формированию высокопрочной матрицы за счет уплотнения структуры благодаря перекристаллизации гидросиликатов кальция высокой плотности в тоберморит с более низкой средней плотностью. Такой процесс приводит к равномерному распределению гелевых пор, которые являются ловушками при прохождении локальной трещины. Для дальнейшего роста трещины требуется увеличение энергии, что приводит к существенному повышению удельных энергозатрат на сопротивление росту локальной трещины. Результаты таких исследований приводятся на рис. 3, 4.

Сс, Дж/м2

25 30

Давление, МПа

Рис. 4. Удельные энергозатраты на дефомирование и разрушение Ос, Дж/м2 тампонажного камня составов: 1 - 1ЩГ+АПСМС; 2 - ПЦТ+АПСМС+С-3; 3 - Е (п АПСМС+ 5 ПСМС); 4 - £ (п АПСМС+ 5 ПСМС+С-3), сформированных при давлениях: атмосферном, 10, 30 МПа и Т=(75+2) °С.

ПСМС и АПСМС равномерно распределяются в объеме тампонажного раствора и формируют равномерную структуру. Это обеспечивает однородность структуры и свойств. За счет равномерности распределения микросфер и пор по объему повышаются трещиностойкость и сопротивление облегченного и сверхлегкого тампонажного камня росту магистральной трещины. Этому также способствует и их поверхностная активность. Специфическая роль микросфер заключается в комплексном проявлении сорбционных, структурирующих и пуц-цоланических свойств, которые интенсифицируются с увеличением содержания микросфер до 30...50 % от массы ПЦТ. Это оказывает существенное влияние на технологические^' технические и эксплуатационные свойства тампонажного материала. Микросферы вступают в химическое взаимодействие с продуктами гидролиза и гидратации ПЦТ, что повышает герметичность цементного кольца в затрубном пространстве.

Впервые проведен фрактографический анализ облегченных и сверхлегких тампонажных материалов. Он показал увеличение истинной площади разрушения образцов до нескольких раз по сравнению с площадью их поперечного сечения. Однородность структуры (см. рис. 5) позволила разработать методику расчета истинной площади разрушения камня. Известно, что трещиностойкость методами механики разрушения тампонажного материала определяется по отношению ко всему сечению. В данной работе истинная площадь разрушения определялась с учетом анализа фотографий микроструктуры. Методом выборки высчитывался путь прохождения локальной трещины, то есть с учетом шероховатости поверхности разрушения. Расчет площади разрушения производился по сколу, образованному после фрагментации образца после испытаний образцов на растяжение при изгибе тампонажного камня. Был принят следующий порядок вычисления площади разрушения: прямое измерение площади скола курвиметром; определение с помощью фрактографического анализа площади разрушения на участках, представленных на фотографиях микроструктуры; вычисление количества участков на определенной прямыми измерениями площади скола; деление площади скола на площадь микрофотографии, на которой

определялась площадь разрушения; вычисление общей поверхности разрушения и удельных энергозатрат на сопротивление росту локальной трещины и полного разрушения. Результаты приведены в табл. 6 и 7.

Рис. 5. Микроструктура облегченного тампонажного камня с 30 % АПСМС и С-3. САМЕВАХ. х250

Таблица б

Фрактографические показатели тампонажного камня с СП С-3

Состав, мас.% . Площадь участка, мкм2 Длина линии рельефа, мкм Площадь рельефной поверхности, мкм2 Площадь разрушения, м2

Длина Ширина

ПЦТ-100 АПСМС-10 46867 1020 793 708860 0,0028

ПЦТ-100 АПСМС-30 43026 943 847 798721 0,0031

ПЦТ-100 АПСМС-50 47771 1202 854 1025000 0,0041

Проведенный анализ позволил заключить, что существенно увеличивается истинная площадь разрушения материала при трехточечном изгибе. Для образцов из ПЦТ, а также на полых стеклянных микросферах с суперпластификатором С-3 и со вспученным перлитовым песком, такая площадь увеличивается до двух и более раз. Это приводит к снижению удельных энергозатрат на локальное (сопротивление росту трещины) и полное разрушение.

27 ш

Таблица 7

Свойства и истинные удельные энергозатраты при деформировании и разрушении тампонажного материала с ЛПСМС и СП С-3 , твердение 2 сут. в атмосферных условиях при температуре (20+2) °С

Состав, мае. % В/Ц Плотность р-ра, кг/м3 Прочность, МПа Удельные энергозатраты при растяжении на изгиб, Дж/м2

изгиб сжатие Gi Gl G0

ПЦТ-100, АПСМС-10 0,45 1410 1,75 7,7 22,7 29,77 52,47

ПЦТ-100, АПСМС-30 0,9 900 1,3 2,16 13,4 16,36 29,76

ПЦТ-100, АПСМС-50 1,2 780 0,8 1,5 9,0 7,41 16,41

Такой анализ доказал, что самым лучшим облегчающим наполнителем в цементные тампонажные растворы являются полые стеклянные микросферы. По всем показателям трещиностойкости и сопротивления развитию трещин такие тампонажные материалы не имеют себе равных. Особенно это касается сверхлегких тампонажных растворов со средней плотностью менее 1 г/см3. Совместное введение к АПСМС и ПСМС значительно увеличивает трещиностой-кость в целом. Это способствует повышению надежности системы «цементная матрица - АПСМС - ПСМС» с точки зрения однородности раствора при цементировании, трещиностойкости, прочности и стойкости обсадных труб за счет рН срсды, которая больше порога коррозии стали, т.е. 11,8. Обобщены и проанализированы облегченные традиционные цементные тампонажные материалы, применяемые в настоящее время в мировой практике. При прокачке тампонажного раствора на их основе происходит его недоподъем до устья скважин и разрывы по высоте. Это вызывает необходимость проведения сложных, дорогостоящих ремонтных работ, уменьшает запланированный дебит.

Радикальным решением проблемы качественного цементирования скважин в сложных горно-геологических условиях является применение сверхлегких тампонажных растворов с полыми стеклянными микросферами со средней плотностью менее 1 г/см3, сохраняющих однородность по плотности во время

прокачивания и имеющих стабильные показатели растекаемости, сроков схватывания и выше стандартной прочность камня.

В 5 главе рассмотрены свойства сверхлегкого тампонажного камня после пулевой перфорации, прочность его сцепления с горной породой и обсадной трубой, а также надежность системы «обсадная труба — цементное кольцо — горная порода». Одной из завершающих операций при строительстве скважин является перфорация системы «стальная обсадная труба — тампонажный камень — горная порода». Было проведено сравнение свойств и структуры тампонаж-ных камней, подвергнутых пулевой перфорации, с количественной оценкой трещиностойкости после пулевой перфорации. Для этого испытывали простреленные образцы-призмы на растяжение при изгибе с получением полностью равновесных диаграмм деформирования. Отношения массы зарядов к массе снаряда при массе пули 3,4 г было: 1) 0,2657, скорость вылета пули была 530 м/с; 2) 0,4229, скорость вылета пули была 780 м/с; 3) 0,4629, скорость вылета пули была 910 м/с. Прострел образцов-призм размерами 4x4x16 см производился из автомата АК - 47 (калибр пули - 5,42 мм) одиночными выстрелами с расстояния 30 см. Тампонажный камень на чистом ПЦТ при В/Ц=0,5 и плотностью

Таблица 8

Свойства сверхлегкого тампонажного материала с АПСМС и СП С-3 после перфорации в 2-сут. возрасте, сформированного при Т=(75/22) °С и атмосферном давлении

Состав, мае. % Плотность раствора, кг/м Прочность при изгибе, МПа Параметры деформирования и разрушения, Дж/м2

G, Gl Gc

ПЦТ-100 АПСМС-10+С-З 1.4 3,6/1,8 66/33 140/70 206/103

ПЦТ-100 АПСМС-30+С-3 0,89 2,7/1,35 36,8/18,4 120/60 156,8/78,4

ПЦТ-100 АПСМС-50+С-З 0,77 1,4/0,7 27/14 74/37 91/51

1,83 г/см3 разлетался вдребезги при любом заряде. Тампонажные камни облегченные вспученным перлитовым и вспученным вермикулитовым песком со средней плотностью 1,32 г/см3 имели значительные трещины и отколы, сразу

после приложения минимальной нагрузки разрушились. Тампонажные камни с полыми стеклянными микросферами имели идеальные отверстия без трещин и отколов. Испытания образцов при изгибе из тампонажного материала с аппретированными полыми стеклянными микросферами и при совместном введении АПСМС и ПСМС как с суперпластнфикатором С-3, так и без него, позволили получить количественные значения. Результаты приводятся

Таблица 9

Свойства сверхлегкого тампонажного материала при совместном введении полых стеклянных микросфер и СП С-3 после перфорации в 2-сут. возрасте,

сформированного при Т=(75/22) "С и атмосферном давлении

№ Состав, мае. % Плотность камня, г/см3 Прочность при изгибе, МПа Параметры деформирования и разрушения, Дж/м2

О, Оь Ос

1 25 АПСМС + 5 ПСМС + С-3 0,89 2,36/1,19 43/26,5 132/66 175/92,5

2 20 АПСМС + 10 ПСМС+С-3 0,9 2,3/1,15 40/20,7 130/65 170/85,7

3 15 АПСМС + 15 ПСМС+С-3 0,93 2,2/1,1 32/16 125/62 157/78

4 45 АПСМС + 5 ПСМС+ С-3 0,79 1,6/1,05 31/15,6 116/59 147/74,6

5 40 АПСМС + 10 ПСМС+С-3 0,81 1,55/1 29,4/14,8 113/56 142,4/70,4

6 35 АПСМС + 15 ПСМС+С-3 0,85 1,45/0,9 26/13,2 107/53,3 133/66,5

в табл. 8 и 9. Общий вид диаграммы представлен на рис. 6. На них видны два максимума. Они соответствуют двум состояниям структуры тампонажного материала с полыми стеклянными микросферами. Первый максимум соответствует пределу прочности камня на растяжение при изгибе. Если опустить перпендикуляр к оси прогибов, то получится площадь фигуры, ограниченная кривой сверху. Эта площадь, отнесенная к площади поперечного сечения образца, составляет удельные энергозатраты на старт локальной трещины. Именно данная величина характеризует трещиностойкость тампонажного материала. После старта трещины материал начинает сопротивляться росту локальной трещины. Однако, при достижении ею уплотненного кольца вокруг перфорационного канала энергозатраты на рост трещины возрастают. При этом кривая снова начи-

нает идти вверх, образуя новый максимум. После достижения такого максимума продолжается пологое снижение кривой вплоть до окончательной фрагментации образца на две части.

Р, кН

Рис. б. Общий вид полностью равновесной диаграммы деформирования и разрушения тампонажного материала с полыми стеклянными микросферами после перфорации.

Анализ результатов, приведенных в табл. 8 и 9, позволяет заключить, что трещиностойкость тампонажных камней с полыми стеклянными микросферами после перфорации увеличилась почти в 1,5 раза. Сопротивление росту локальной трещины и величина удельных энергозатрат на деформирование и полное разрушение — практически в 2 раза. При совместном введении микросфер удельные энергозатраты на деформирование и полное разрушение на 16,7 % больше, чем у камня с АПСМС при суммарном расходе микросфер в 30 %. При расходе микросфер 50 % эта разница составляет 69 %. То есть, после перфорации с увеличением в составе материала суммарного количества микросфер трещиностойкость, сопротивление росту локальной трещины и полные энергозатраты значительно повышаются.

После пулевой перфорации трещиностойкость в целом тампонажного камня с полыми стеклянными микросферами значительно увеличивается. Это происходит за счет существенного уплотнения структуры тампонажного камня с

Рис. 7. Микроструктура тампонажного камня с 30 % АПСМС вне зоны перфорации. САМБКАМ.

полыми стеклянными микросферами после прохождения пули (см. рис. 7 и 8). Прочность камня на изгиб и сжатие при этом увеличивается.

Рис. 8. Микроструктура уплотнения по слоям слева направо от прострела после перфорации для тампонажного камня с 30 % АПСМС. САМ ЯКАМ. Анализ структуры, полностью равновесных диаграмм деформирования и

разрушения, прочностных характеристик позволяет утверждать, что пулевая

перфорация сверхлегкого тампонажного материала с полыми стеклянными

микросферами приводит к повышению трещиностойкости, уплотнению стенок

канала и упрочнению камня. Поэтому призабойную зону нефтяной или газовой

скважины следует цементировать сверхлегкими цементными тампонажными

растворами с полыми стеклянными микросферами. Улучшение прочностных и деформативных характеристик значительно повышает технико-эксплуатационную надежность системы «обсадная труба — цементное кольцо — горная порода».

Были определены прочности сцепления сверхлегкого тампонажного камня со стальной обсадной трубой и горными породами, наиболее часто встречающимися при бурении скважин на нефтяных и газовых месторождениях России. Результаты показаны в табл. 10 и 11. Было выяснено, что с увеличением суммарного расхода микросфер прочность сцепления сверхлегкого тампонажного камня со стальной обсадной трубой и стеклянной трубой увеличивается. Это происходит за счет пуццоланической, структурирующей и поверхностной активностью микросфер. Более того, при совместном введении АПСМС и ПСМС происходит баланс сил между высокой прочностью плотного контактного слоя

Таблица 10

Определение сцепления со стеклянной трубкой, со стальной колонной тампо-

Ко Состав, мае. % Сцепление со стеклом, МПа Сцепление со сталью колонны, МПа

пцт ПСМС (АПСМС) С-3 в/ц

1 100 30 - 1,34 0,82/0,41 2,69/1,35

2 100 50 - 1,75 расслоение расслоение

3 100 (30) - 1,1 0,67/0,34 2,0/1,02

4 100 (50) - 1,5 0,8/0,4 2,5/1,25

5 100 30 + 1,0 0,69/0,35 2,1/1,06

6 100 50 + 1,4 0,9/0,45 2,73/1,37

7 100 (30) + 0,9 0,63/0,32 1,9/0,95

8 100 (50) + 1,2 0,78/0,39 2,39/1,7

9 100 - + 0,356 0,51/0,26 2,75/1,38

10 100 - - 0,5 0,4/0,2 2,37/1,18

11 100 5 + (25) + 0,9 0,65/0,33 2,6/2,3

12 100 5 +(25) - 1,12 0,73/0,37 2,71/13

13 100 5+ (45) + 1,23 0,88/0,44 2,69/1,35

14 100 5 +(45) - 1,52 1/0,51 2,81/1,41

15 100 10 - 0,75 0,57/0,3 1,65/0,85

16 100 (Ю) - 0,7 0,43/0,22 1,31/0,65

«микросфера - цементная матрица» и прочностью самой цементной матрицы. Наличие АПСМС снижает В/Ц раствора и повышает, соответственно, его проч-

ность. Под воздействием давления эти значения еще больше увеличатся за счет образования высокопрочного тоберморита.

В результате обобщения полученных результатов была разработана блок-схема обеспечения однородности материала как составной части надежности системы «обсадная труба — цементное кольцо — горная порода» (см. рис. 9). Она включает в себя стабильные ингредиенты состава тампонажного раствора: АПСМС и/или Г1СМС, ПЦГ, суперпластификатор С-3 и др. добавки, серийно выпускаемые промышленностью России и других стран мира. Поэтому после его приготовления получается тампонажный раствор однородной структуры, который после схватывания и твердения превращается в однородный камень. Однородная структура определяет однородность свойств. Они подразделяются на свойства тампонажного раствора: стабильные среднюю плотность, растс-каемость, прокачиваемость в процессе цементирования и сроки схватывания.

Таблица 11

Сцепление тампонажных камней с горными породами в возрасте 2 сут., температуре твердения (75+2)7(20^2) °С и растекаемости - 20.. .22 см

№ Состав, мае. % Сцепление с горной породой, МПа

песчаник известняк плотный алевролит с глинистым цементом доломит алевролит с карбонатным цементом известняк глинистый

1 ПЦТ-ЮО, ПСМС-10 + С-З 2,2/1,1 3/1,5 0,75/0,37 1,5/0,74 1/0,5 0,5/0,3

2 ПЦТ-ЮО, ПСМС-30 + С-3 1,8/0,9 2,5/1,3 0,4/0,2 1,2/0,6 0,8/0,4 0,4/0,2

3 ПЦТ-ЮО, ПСМС-50 + С-3 1,6/0,8 2/1 0,2/0,1 0,75/0,42 0,5/0,25 0,3/0,15

4 ПЦТ-ЮО, АПСМС-10 + С-3 2,3/1,15 3,2/1,6 1/0,5 1,7/0,85 1,2/0,6 0,7/0,38

5 ПЦТ-ЮО, АПСМС-30 + С-3 1,9/0,96 2,7/1,38 0,5/0,25 1,35/0,7 1/0,5 0,6/0,3

6 ПЦТ-ЮО, АПСМС-50 + С-3 1,7/0,76 2,2/1,15 0,4/0,2 0,85/0,45 0,6/0,3 0,4/0,2

7 ПЦТ-ЮО, ЛПСМС-25+ ПСМС-5 + С-3 2/1 2,9/1,48 0,6/0,3 1,5/0,75 1,2/0,6 0,8/0,4

8 ПЦТ-ЮО, АПСМС-45+ ПСМС-5 + С-3 1,8/0,9 2,4/1,2 0,48/0,25 0,95/0,5 0,8/0,43 0,6/0,32

34 <39

В процессе эксплуатации тампонажный камень имеет стабильные свойства. Более того, установлено, что происходит увеличение прочности при изгибе и сжатии, прочности сцепления с обсадной трубой и горными породами. Такие

Тампонажный камень во время ОЗЦ (после начала схватывания) и в процессе эксплуатации

- повышение прочности при изгибе, сжатии, сцепления с горными породами и обсадной трубой;

- увеличения сопротивления образованию и росту локальной трещины, в том числе после перфорации;

- коррозионная стойкость; -снижение влажности и теплопроводности (повышение термического сопротивления)

СТАБИЛЬНОСТЬ системы во

времени и по глубине сква-

жины

1Г

ПАЖЕЖНОСТЬ системы «обсадная труба - цемент-

ное кольцо - горная порода»

Тампонажный раствор в процессе цементирования и до начала схватывания

- средняя плотность;

- растекаемость в процессе цементирования и до начала схватывания;

- сроки схватывания;

- прокачиваемость

в я

Рис. 9. Блок-схема обеспечения однородности материала как составной части надежности системы «обсадная труба - цементное кольцо - горная порода».

процессы повышают сопротивление образованию и росту локальной трещины, в том числе, и после перфорации. Данный материал обладает коррозионной стойкостью, что выражается в сохранности стеклянных микросфер в щелочной среде твердеющего цемента. Продолжающаяся гидратация портландцемента в межтрубном пространстве и процессы влагопереноса гидратации в затрубном пространстве значительно снижают влажность камня и, соответственно, его теплопроводность. Все это существенно увеличивает термическое сопротивление цементного кольца и конструкции скважины в целом. Причем, все процессы происходят под действием гидростатического давления, температуры (от слабых отрицательных в ММП до температур забоя и других глубин нефтяных и газовых скважин). Формируется система «обсадная труба — цементное кольцо — горная порода» с однородными структурой и свойствами. Определение пути теплового потока и теплопроводности, улучшение свойств, стабильность толщины слоя воды вокруг микросфер, однородность структуры и свойств раствора и камня, количественная оценка трещиностойкости позволяет говорить о надежности системы «обсадная труба - цементное кольцо - горная порода». Более того, надежность подтверждается совпадением теоретических расчетов и практически определенных в работе показателей свойств. Коэффициенты вариации свойств сверхлегкого тампонажного материала по прочности (от 3,4 до 4,5 %), средней плотности (до 1 %), растекаемости (до 5 %) обеспечивают стабильную работу с вероятностью не менее 0,95.

В 6 главе рассмотрены вопросы технико-экономической эффективности применения сверхлегкого теплоизоляционного тампонажного материала в условиях ММП. Техническая эффективность сверхлегкого теплоизоляционного тампонажного материала с АПСМС и ПСМС повышенной трещиностойкости определяется однородностью материала по структуре и свойствам как составной части надежности системы «обсадная труба — цементное кольцо - горная порода». Она зависит от наличия в составе стабильных ингредиентов тампонажного раствора: АПСМС и ПСМС, ПЦТ, суперпластификатора С-3, серийно выпускаемых промышленностью нескольких стран мира. В процессе эксплуа-

тации тампонажный камень имеет стабильные свойства. Со временем происходит увеличение прочности материала, прочности сцепления с обсадной трубой и горными породами. Поэтому повышаются сопротивление образованию и росту локальной трещины, в том числе, и после перфорации, снижаются влажность камня и его теплопроводность, увеличивается термическое сопротивление цементного кольца и конструкции скважины в целом. Стеклянные микросферы в щелочной среде твердеющего цемента обладают коррозионной стойкостью. Под действием давления, температуры и при наличии неаппретиро-ванных микросфер в цементном тампонажном камне образуется тоберморит, который уплотняет и упрочняет структуру. При этом прочность возрастает более чем в 2 раза, средняя плотность и теплопроводность остаются примерно такими же, как у камня, сформированного при атмосферном давлении. Равномерно распределенная пористость повышает трещиностойкость и вязкость разрушения. Уплотнение структуры и технических свойств приводит к образованию высококачественных каналов при пулевой перфорации. Уплотняется зона вокруг канала и происходит остекловывание его поверхности, отсутствует растрескивание и разрушение вокруг перфорационного канала, как это наблюдается у камней из чистого ПЦТ и у облегченных традиционных тампонажных материалов. Повышается качество сцепления тампонажного камня с обсадной трубой и горными породами и герметичность затрубного и межтрубного пространства, что исключает перетоки из пласта в пласт и нефте-, газопроявления, что повышает надежность скважины в целом.

В данном разделе приводится технологический регламент: «Технологический регламент получения и применения облегченных и сверхлегких теплоизоляционных тампонажных материалов повышешюй трещиностойкости». Было произведено промышленное внедрение тампонажного материала с АПСМС и ПСМС. Этот документ стал результатом исследований в данной диссертации. Один пункт в этой главе посвящен расчету экономического эффекта от применения сверхлегкого тампонажного материала. Общий экономический эффект от внедрения составил более 30 млн. рублей в ценах 2005 г.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Сформулированы научные положения формирования технико-эксплуатационных параметров сверхлегкого теплоизоляционного и трещиностойкого тампонажного камня за счет однородности его структуры, свойств, достигаемой благодаря использованию в составе тампонажного раствора аппретированных и неаппретированных полых стеклянных микросфер. Разработаны критерии оценки его однородности как составной части надежности системы «обсадная труба — цементное кольцо — горная породы» и ее элементов. Ими являются средняя плотность и растекаемость тампонажного раствора, которые определяются до начала закачивания и после его выхода на устье скважины, прочность при сжатии и изгибе, теплопроводность, прочность сцепления с обсадной трубой и горными породами, трещиностойкость, вязкость разрушения как таковые и после перфорации, в частности.

2. В результате обобщения полученных результатов и научно-технических достижений была разработана блок-схема обеспечения однородности структуры и свойств тампонажного материала как составной части надежности системы «обсадная труба — цементное кольцо - горная порода». Она включает в себя стабильные ингредиенты состава тампонажного раствора: АПСМС и ПСМС, ПЦТ, суперпластификатор С-3 и другие добавки, серийно выпускаемые промышленностью России и других стран мира. Это гарантирует однородность структуры тампонажного раствора, камня и его свойства. К ним относятся стабильная средняя плотность, растекаемость, прокачиваемость в процессе цементирования, сроки схватывания тампонажного раствора. Тампонажный камень имеет стабильные свойства. Более того, установлено, что происходит увеличение прочности при изгибе и сжатии, прочности сцепления с обсадной трубой и горными породами. Это повышает сопротивление образованию и росту локальной трещины, в том числе, и после перфорации. Данный материал обладает коррозионной стойкостью, что выражается в сохранности стеклянных микросфер в щелочной среде твердеющего цемента. Продолжающаяся гидратация портландцемента в межтрубном пространстве и процессы влагопереноса в за-

трубном пространстве, а также гидратация, значительно снижают влажность камня и, соответственно, его теплопроводность. Все это существенно увеличивает термическое сопротивление цементного кольца и конструкции скважины в целом. Под действием давления, температуры формируется система «обсадная труба — цементное кольцо — горная порода», стабильная во времени и по глубине скважины.

3. Гарантированная однородность структуры и свойств теплоизоляционного тампонажного материала с АПСМС и ПСМС обеспечивает однородность свойств ингредиентов, составляющих материал; однообразие новообразований, возникающих вокруг центров кристаллизации; передача тепла осуществляется через участки с наибольшей средней плотностью. Это позволило определить фактические значения термического сопротивления слоя тампонажного камня толщиной 1 см (от 0,0508 до 0,0532 м2 °С/Вт) при суммарном расходе микросфер 50 %, а также коэффициент теплопроводности полой стеклянной микросферы, который равен 0,027 Вт/(м ' °С). Термическое сопротивление тампонаж-ных материалов с одноименными микросферами практически не отличается от материалов с совместным введением АПСМС и ПСМС. Теоретический расчет линейного термического сопротивления теплопередаче тампонажного материала с суммарным расходом микросфер 50 % АПСМС и ПСМС позволил определить путь теплового потока — по контактному слою новообразований, цементной матрице и слою воды.

4. Установлено, что под действием давления, температуры и при наличии неап-претировапных микросфер в цементном тампонажном камне с АПСМС и ПСМС образуется тоберморит. Он имеет меньшую среднюю плотность, чем традиционные продукты гидратации ПЦТ, занимает больший объем и, этим самым, уплотняет и упрочняет структуру. При этом прочность возрастает более чем в 2 раза, средняя плотность и теплопроводность остаются примерно такими же, как у камня, сформированного при атмосферном давлении. Это способствует формированию высокопрочной матрицы. Равномерно распределенная геле-вая пористость повышает трещиностойкость и вязкость разрушения. При про-

хождении таких пор для дальнейшего роста трещины требуется увеличение энергии, что приводит к существенному повышению удельных энергозатрат на сопротивление росту локальной трещины.

5. Произведен теплотехнический расчет конструкции скважины, который доказывает возможность совмещения цементирования затрубного и межтрубного пространства сверхлегким теплоизоляционным тампонажным материалом с АПСМС и ПСМС и создания теплоизоляционного слоя. Благодаря этому создана конструкция скважины и определены значения требуемого термического сопротивления, при которых сократится скорость или не будет происходить растепления ММП при температурах от 0 до - 8 °С в зависимости от теплопроводности и толщины внешнего цементного кольца и температуры ММП в течение всего срока службы. Установлено, что в течение 10 лет продолжается гидратация ПЦТ, поэтому, почти в 2 раза снижается влажность и на 20 % - теплопроводность, почти в 2 раза увеличивается прочность при изгибе и сжатии, что существенно повышает теплозащиту мерзлых пород от растепления. Это происходит за счет снижения в 1-ом и 2-ом цементных кольцах влажности, теплопроводности и повышения прочности сверхлегкого тампонажного материала.

6. При формировании структуры при давлении 10 МПа совместное введение АПСМС и ПСМС позволило увеличить на 90 % трещиностойкость, сопротивление росту локальной трещины и энергозатраты на полное деформирование и разрушение тампонажного камня по сравнению с материалом с- раздельным введением АПСМС и ПСМС, а также камнем, полученным в атмосферных условиях. При давлении 30 МПа, превышение этих показателей было более 2 раз.

Уплотнение стенок пулевого капала и упрочнение камня приводит к повышению трещиностойкости. При этом полностью равновесная диаграмма деформирования и разрушения тампонажного камня приобретает форму кривой с двумя пологими вершинами. Следовательно, призабойную зону нефтяной или газовой скважины следует цементировать сверхлегкими цементными тампонажными растворами с полыми стеклянными микросферами.

8. Была определена прочность сцепления сверхлегкого тампонажного камня со стальной обсадной трубой и горными породами, наиболее часто встречающимися при бурении скважин на нефтяных и газовых месторождениях России. Было выяснено, что с увеличением суммарного расхода микросфер до 50 % от массы ГЩТ прочность сцепления сверхлегкого тампонажного камня со стальной обсадной трубой увеличивается. Это происходит за счет поверхностной активности микросфер. Под воздействием давления прочность сцепления еще больше увеличится за счет образования высокопрочного тоберморита.

9. Разработан технологический регламент на приготовление и применение сверхлегких теплозащитных тампонажных материалов повышенной трещиностойкости. Экономический эффект от внедрения сверхлегкого теплоизоляционного тампонажного материала с полыми стеклянными микросферами повышенной трещиностойкости составил более 30 млн. рублей в ценах 2005 г.

Основные результаты диссертации изложены в следующих работах:

1. Первушин Г.Н., Орешкин Д.В. Проблемы трещиностойкости облегченных цементных материалов. — Ижевск: ИжГТУ, 2003. - 212 с.

2. Первушин Г.Н. и др. Бетоны. Методы определения характеристик трещиностойкости (вязкости разрушения) при статическом нагружении // ГОСТ 2916791.- М.: Издательство стандартов, 1992. - 18 с.

3. Первушин Г.Н. Трещиностойкость и морозостойкость керамзитобетона / В сб. докл. 3-го Международного коллоквиума по материалам и реконструкции. — Эслинген, Германия, 1992. - С.1234 - 1236.

4. Первушин Г.Н., Орешкин Д.В., Беляев К.В. Повышение надежности и тре

41 /96

щиностойкости тампонажных цементных материалов / Сб. докл. научно-практич. конф.». - Ижевск.: ИжГТУ, 2002. - С, 68 -81.

5. Орснтлихер Л.П., Беляев К.В., Орешкин Д.В., Первушин Г.Н. Облегченные и теплоизоляционные тампонажные материалы / В сб. докл. 6-й международной научно-практич. конф. «Проблемы строительной теплофизики, систем обеспечения микроклимата и энергосбережения в зданиях». - М.: НИИСФ, 2001. - С. 209-216.

6. Беляев К.В., Орешкин Д.В., Первушин Г.Н. Трещиностойкость тампонажных материалов / Сб. докладов «Строительство в XXI веке. Проблемы и перспективы». Материалы Международной научно-практич. конф. - М.: МГСУ, 2001. -С. 266-270.

6. Первушин Г.Н., Орешкин Д.В., Беляев К.В. Трещиностойкость тампонажных материалов. М.: МГСУ.- В сб. докл. Международной научно-практич. конф. «Строительство в XXI веке. Проблемы и перспективы», посвященной 80-летию МИСИ-МГСУ,- М.: МГСУ, 2001,- С.115-120.

7. Орешкин Д.В., Первушин Г.Н. Проблемы трещиностойкости цементных материалов / Сб. докл. «Современные проблемы строительного материаловедения». Материалы 7-х академических чтений РААСН. - Белгород.: БелГТАСМ. -2001,-ч.1.-С. 396-402.

8. Первушин Г.Н., Орешкин Д.В., Беляев К.В. Трещиностойкость тампонажных материалов. М.: МГСУ,- В сб. докл. Международной научно-практич. конф. «Строительство в XXI веке. Проблемы и перспективы», посвященной 80-летию МИСИ-МГСУ.- М.: МГСУ, 2001.- С.115-120.

9. Орснтлихер Л.П., Первушин Г.Н. Взаимосвязь качества легкого бетона с характеристиками его стойкости / В сб. докл. «Бетон на рубеже третьего тысячелетия». Материалы 1 Всерос. конф. по проблемам бетона и железобетона. М.: Ассоциация «Железобетон». — 2001. — ч. 3. - С.1349 — 1354.

10. Орешкин Д.В., Янкевич В.Ф., Первушин Г.Н. Проблемы крепления нефтяных и газовых скважин при их строительстве // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. — 2002, № 7-8. — С. 43-47.

11. Орешкин Д.В., Первушин Г.Н., Беляев К.В. Облегченные тампонажные материалы. // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. — 2002,№ 11.-С. 21-24.

12. Орешкин Д.В., Первушин Г.Н., Янкевич В.Ф. Материаловедческие проблемы при строительстве нефтегазовых скважин / Сб. докл. VII научно-практич. конф. «Актуальные проблемы строительной теплофизики». - М.: НИИСФ, 2002.-С. 176-184.

13. Орешкин Д.В., Первушин Г.Н. Изменение влажности и теплопроводности цементного тампонажного камня с полыми стеклянными микросферами во времени. // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. - 2003.

- № 2 . - С. 41-43.

14. Орешкин Д.В., Первушин Г.Н. Теплотехнический расчет конструкции газовой скважины для условий ММП. // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. - 2003. — № 3 . - С. 2-6.

15. Беляев К.В., Орешкин Д.В., Близнюков В.Ю., Первушин Г.Н. Методы определения и повышения трещиностойкости облегченных тампонажных материалов.// Нефтяное хозяйство. - № 6 . - 2003. - С. 42-46.

16. Орешкин Д.В., Первушин Г.Н. Геоэкологические проблемы трещиностойкости и теплопроводности тампонажного камня /В сб. докл. 8-й Международной конф. «Стены. Фасады. Актуальные прблемы строительной теплофизики ».

- М.: НИИСФ, 2003. - с. 125 - 133.

17. Орешкин Д.В., Первушин Г.Н. Геоэкологические проблемы герметичности затрубного пространства // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. - 2004. - № 3 . - С. 28-32.

18. Первушин Г.Н. Прогноз трещиностойкости. Расчет реальной площади разрушения // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. -2005. - № 2 . - С. 40-47.

19. Орешкин Д.В., Первушин Г.Н., Беляев К.В. Истинные показатели трещиностойкости облегченных и сверхлегких тампонажных материалов // Строи-

тельство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. - 2005. - № 4 . - С. 43-46.

20. Первушин Г.Н. Трещиностойкость тампонажных материалов и методика определения истинной площади разрушения // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. - 2005. - № 5 . - С. 33-35.

21. Первушин Г.Н., Орешкин Д.В. Надежность нефтяных и газовых скважин в сложных горно-геологических условиях // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. - 2005. - № 6 . - С. 27-32.

22. Орешкин Д.В., Первушин Г.Н., Беляев К.В. Трещиностойкость облегченных и сверхлегких цементных материалов. М.: 2-я Всероссийская (Межд.) конф. «Бетон и железобетон — пути развития». Науч. тр. конф., т. 4 «Легкие и ячеистые бетоны»,- 2005. - С. 97-101.

23. Первушин Г.Н. Методика определения трещиностойкости легких бетонов. М.: 2-я Всероссийская (Межд.) конф. «Бетон и железобетон - пути развития». Науч. тр. конф., т. 4 «Легкие и ячеистые бетоны»,- 2005. - С. 113-117.

22. Орешкин Д.В., Фролов A.A., Ипполитов В.В., Первушин Г.Н. Сырьевая смесь для получения теплозащитного тампонажного материала для условий многолетних мерзлых пород. - Патент РФ, № 2267004, Гос. реестр изобр, РФ 27.12. 2005 г., приоритет от 31.10. 2003 г.

25. Орешкин Д.В., Перфилов В.А., Первушин Г.Н., Кириллов К.И. Ячеистый бетон с полыми стеклянными микросферами. Комплексная оценка параметров деформирования и разрушения // Технологии бетонов. - 2005, № 5. - С. 9 -11.

26. Первушин Г. Н., Орешкин Д.В. Формирование структуры тампонажного камня со стеклянными микросферами в условиях скважины // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море, - 2005, № 11. - С. 34 - 38.

27. Орешкин Д.В., Первушин Г.Н., Беляев К.В. Сырьевая смесь для получения сверхлегкого тампонажного материала повышенной трещиностойкости для условий многолетних мерзлых пород. - Москва, Федеральный институт промышленной собственности РФ, полож. решение, приоритет от 19.10.2005 г.

28. Первушин Г.Н., Орешкин Д.В. Упрочнение сверхлегкого тампонажного камня в условиях скважины // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. - 2005, № 12. - С. 27 - 29.

29. Первушин Г.Н., Орешкин Д.В. Теоретический расчет термического сопротивления сверхлегкого тампонажного материала // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. — 2006, № 1. — С. 34 — 37.

30. Первушин Г.Н., Орешкин Д.В., Беляев К.В. Облегченные тампонажные материалы повышенной трещиностойкости // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. - 2006, № 1. — С. 3 8 — 41.

31. Орешкин Д.В., Первушин Г.Н. Теоретический расчет термического сопротивления сверхлегкого тампонажного материала // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. — 2006, № 1. — С. 34 — 38.

32. Первушин Г.Н., Орешкин Д.В. Критерии надежности системы «обсадная труба - цементное кольцо - горная порода» при строительстве и эксплуатации скважин // Нефтяное хозяйство. — 2006, № 3. - С. 87 - 89.

33. Первушин Г.Н. Некоторые вопросы надежности системы «обсадная труба — цементное кольцо — горная порода» при строительстве скважин в сложных горно-геологических условиях // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. - 2006, № 3. — С. 42 - 48.

Лицензия ЛР № 020675 от 09.12. 1997 г.

Подписано в печать 18.04.06 г. Формат 60x84 1/16 Печать офсетная И- - Объем 2,75 п.л. Тир.100 Заказ 50

Московский государственный строительный университет. Экспресс-полиграфия МГСУ . 129337, Москва, Ярославское ш., 26.

Содержание диссертации, доктора технических наук, Первушин, Григорий Николаевич

ВВЕДЕНИЕ.

1. ПРИЧИНЫ, ВЫЗЫВАЮЩИЕ СНИЖЕНИЕ КАЧЕСТВА НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН.

1.1. Основные методы оценки трешиностойкости цементных материалов. Причины трещинообразования тампонажного камня.

1.2. Проблемы и способы защиты ММП от растепления.

1.3. Облегченные и сверхлегкие теплоизоляционные тампонажные материалы.

1.4. Горно-геологические условия при строительстве и эксплуатации скважин в Удмуртии и на Севере Тюменской области.

1.5. Выводы по главе 1, Научная гипотеза.

2. МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ. ОБОРУДОВАНИЕ. МАТЕРИАЛЫ.

2.1. Методики исследований и оборудование.

2.1.1. Методика изготовления образцов.

2.1.2. Методика проведения равновесных испытаний на растяжение при изгибе.

2.1.3. Методика проведения химического и микроструктурного анализа.

2.1.4.Методика проведения рентгенофазового анализа (РФА).

2.2. Характеристика применяемых материалов.

2.2.1. Вяжущее.

2.2.2. Наполнители.

2.2.3. Модификаторы.

2.3. Состав образцов.

2.4. Выводы по главе 2.

3. ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ СВЕРХЛЕГКИЕ ТАМПОНАЖНЫЕ МАТЕРИАЛЫ.

3.1. Подбор состава и формирование структуры.

3.2. Свойства сверхлегких теплоизоляционных тампонажных материалов с ПСМС и АПСМС в условиях скважины.

3.3. Теплотехнический расчет конструкции газовой скважины для условий ММП.

3.4. Прогноз изменения и определения свойств во времени.

3.5. Оптимизация состава.

3.6. Выводы по главе 3.

4. ОБЛЕГЧЕННЫЕ И СВЕРХЛЕГКИЕ ТАМПОНАЖНБ1Е МАТЕРИАЛЫ ПОВЫШЕННОЙ ТРЕЩИНОСТЙЙКОСТИ.

4.1. Трещипостойкость традиционных облегченных тампонажных материалов.

4.2. Трещипостойкость тампонажных материалов с полыми микросферами.

4.3. Истинная площадь разрушения тампонажного камня.

4.4. Выводы по главе 4.

5. ОДНОРОДНОСТЬ ТАМПОНАЖНОГО МАТЕРИАЛА, КАК СОСТАВНАЯ ЧАСТЬ НАДЕЖНОСТИ СИСТЕМЫ «ОБСАДНАЯ ТРУБА - ЦЕМЕНТНОЕ КОЛЬЦО - ГОРНАЯ ПОРОДА».

5.1. Структура и свойства тампонажного камня после пулевой перфорации.

5.2. Прочность сцепления цементного камня со сталью обсадной трубы и горной породой.

5.3. Надежность системы «Обсадная труба - цементное кольцо - горная порода».

5.4. Выводы по главе 5.

6. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ТЕПЛОЗАЩИТНЫХ И ТРЕ1ЦИ1ЮСТОЙКИХ ТАМПОНАЖНЫХ МАТЕРИАЛОВ В УСЛОВИЯХ ММП.

6.1. Техническая эффективность.

6.2. Экономический эффект применения.

6.3. Технологический регламент получения и применения облегченных и сверхлегких теплоизоляционных тампонажных материалов повышенной трещииостойкости.

6.4. Выводы по главе 6.

ОСНОВНЫЕ ВЫ ВОДЫ.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Научные основы формирования технико-эксплуатационных параметров сверхлегкого и трещиностойкого тампонажного камня"

При строительстве и эксплуатации нефтяных и газовых скважин в условиях аномально низких пластовых давлений - АНПД и многолетних мерзлых пород - ММП надежность можно обеспечить за счет однородности структуры, свойств, повышения трещииостойкости сверхлегкого тампопажного камня и ограничения скорости растепления ММП системы «обсадная труба - цементное кольцо - горная порода». Проблема имеет народнохозяйственное значение.

Традиционные облегченные тампонажные материалы на основе вспученного вермикулитового песка и вспученного перлитового песка не обеспечивают необходимую трещнностойкость цементного камня, особенно при средней плотности раствора менее 1,2 г/см3, поскольку невозможно получение такой плотности раствора при соблюдении требований по растекаемостп, прочности и нерасслаиваемости. С другой стороны, пассивная и активная теплозащита ММГ1 от растепления обладают высокой стоимостью. Технология устройства таких теплозащит трудоемка и требует дополнительных материальных затрат. В пассивных теплозащитах трудно удержать вакуум за счет нарушений герметичности в резьбовых соединениях при монтаже.

Одним из решений проблемы является использование сверхлегких тампонажных материалов на основе полых стеклянных микросфср. Такой материал универсален, применяется в качестве тампонирующего раствора и имеет после ожидания затвердевания цемента-ОЗЦ высокие прочность, трещнностойкость, прочность сцепления с обсадной трубой, горными породами, низкую теплопроводность и улучшающиеся во времени физико-механические свойства, что обеспечивает защиту ММП от растепления и надежность при эксплуатации.

Работа выполнена в соответствии: с НИР ИжГТУ, с научно-исследовательскими и общероссийскими программами ООО «БУРГАЗ» ОАО «ГАЗПРОМ»: «Разработка временного РД по приготовлению и применению облегченного тампопажного раствора для цементирования скважин в условиях ММП», «Теплоизоляционный тампонажный материал с полыми стеклянными микросферами для цементирования нефтяных и газовых скважин в условиях ММП», «Трещипостойкость облегченных и сверхлегких цементных тампонажных материалов. Принципы получения» и другие ОАО «ГАЗПРОМ» и ООО «Лукойл-Нижневолжскнефть» 1992-2005 г.

Целыо работы является разработка сверхлегкого теплоизоляционного и тре-щиностойкого тампонажного камня, обеспечивающего высокие технико-эксплуатационные параметры за счет однородности его структуры.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

- разработаны критерии оценки однородности тампонажного материала как элемента надежности системы «обсадная труба - цементное кольцо - горная порода»;

Научная новизна:

1. Разработаны научные основы формирования технико-эксплуатационных параметров сверхлегкого теплоизоляционного и трсщиностойкого тампонажного камня, за счет однородности его структуры, свойств и благодаря использованию в составе тампопажного раствора аппретированных и пеаппретироваппых микросфер.

2. Доказано, что трещипостойкость сверхлегкого тампопажного материала при равной его средней плотности существенно возрастает за счет введения в состав наряду с аппретированными пеаппретированных полых стеклянных микросфер и увеличения прочности сцепления цементного камня с обсадной трубой и горными породами.

3. Спрогнозирована эффективность защиты ММГ1 от растепления за счет снижения влажности тампонажного камня в течение 10 лет из-за продолжающейся гидратации ПЦТ во всех цементных кольцах и влагопереноса в наружном кольце, что снижает теплопроводность и повышает прочность камня и его сцепление со сталыо колонны и горной породой.

5. Получены математические модели свойств сверхлегкого и теплоизоляционного тампонажного материала повышенной трещииостойкости, где определены факторы, влияющие на трещипостойкость и теплозащиту ММГ1: прочность, средняя плотность и влажность.

7. Установлены пути теплопередачи при эксплуатации скважин через тампо-нажный камень с полыми стеклянными микросферами и определен характер передачи теплового потока через сверхлегкий тампоиажпый камень в зависимости от расхода наполнителя, значения термического сопротивления, прочности, влажности, теплопроводности во времени.

8. Разработаны критерии оценки однородности параметров тампонажного материала как элемента надежности системы «обсадная труба - цементное кольцо - горная порода» по показателям средней плотности, растекаемости тампонажного раствора независимо от гидростатического давления и температуры в скважине.

9. Количественно определены удельные энергозатраты па инициирование и сопротивление росту локальной трещины, полные удельные энергозатраты па деформирование и разрушение сверхлегкого тампонажного камня с АПСМС и ПСМС при атмосферном давлении и для условий скважины.

10. Доказано, что пулевая перфорация сверхлегкого тампонажного камня с полыми стеклянными микросферами не приводит к его растрескиванию, а, наоборот, упрочняет стенки канала и зону вокруг него за счет уплотнения структуры. При этом образуется канал, имеющей остеклованную поверхность толщиной 5.7 мкм, высокопрочные стенки из гидросиликатов кальция толщиной 500.600 мкм.

11. Определены фактические значения термического сопротивления слоя тампонажного камня толщиной 1 см (от 0,0508 до 0,0532 м2 оС/Вт) при суммарном расходе микросфер 50 %, а также коэффициент теплопроводности полой стеклянной микросферы, который равен 0,027Вт/(м °С)

Практическая значимость работы:

1. Разработана эффективная конструкция скважины, обладающая гарантированными теплозащитными свойствами по отношению к ММП, максимальной трещипостойкостыо при минимальной средней плотности и другими параметрами деформирования и разрушения.

2. Произведен теплотехнический расчет конструкции скважины, который доказывает возможность совмещения цементирования затрубного и межтрубпого пространства сверхлегким тампонажным материалом с ЛПСМС и ПСМС с созданием слоя пассивной теплоизоляции.

3. Разработан технологический регламент по приготовлению и применению облегченных и сверхлегких тампонажных материалов повышенной трещииостойкости с полыми стеклянными микросферами.

6. Разработана блок - схема формирования оптимальной структуры сверхлегкого теплоизоляционного тампопажного материала с полыми стеклянными микросферами, а также блок-схема обеспечения однородности параметров тампонажного материала как элемента надежности системы «обсадная труба - цементное кольцо - горная порода».

Заключение Диссертация по теме "Технология бурения и освоения скважин", Первушин, Григорий Николаевич

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Сформулированы научные положения формирования технпко-эксплуата циоииых параметров сверхлегкого теплоизоляционного и трещиностойкого тампонажного камня за счет однородности его структуры, свойств, достигаемой благодаря использованию в составе тампонажного раствора аппретированных и неаппретпрованных полых стеклянных микросфер. Разработаны критерии оценки его однородности как составной части надежности системы «обсадная труба - цементное кольцо - горная породы» и ее элементов. Ими являются средняя плотность и растекаемость тампонажного раствора, которые определяются до начала закачивания и после его выхода на устье скважины, прочность при сжатии и изгибе, теплопроводность, прочность сцепления с обсадной трубой и горными породами, трещиностойкость, вязкость разрушения как таковые и после перфорации, в частности.

2. В результате обобщения полученных результатов и научно-технических достижений была разработана блок-схема обеспечения однородности структуры и свойств тампонажного материала как составной части надежности системы «обсадная труба - цементное кольцо - горная порода». Она включает в себя стабильные ингредиенты состава тампонажного раствора: АПСМС и ПСМС, ПЦТ, суперпластификатор С-3 и другие добавки, серийно выпускаемые промышленностью России и других стран мира. Эго гарантирует однородность структуры тампонажного раствора, камня и его свойства. К ним относятся стабильная средняя плотность, растекаемость, прокачиваемость в процессе цементирования, сроки схватывания тампонажного раствора. Тампонажный камень имеет стабильные свойства. Более того, установлено, что происходит увеличение прочности при изгибе и сжатии, прочности сцепления с обсадной трубой и горными породами. Эго повышает сопротивление образованию и росту локальной трещины, в том числе, и после перфорации. Данный материал обладает коррозионной стойкостью, что выражается в сохранности стеклянных микросфер в щелочной среде твердеющего цемента. Продолжающаяся гидратация портландцемента в межтрубном пространстве и процессы влагопереиоса в затрубном пространстве, а также гидратация, значительно снижают влажность камня и, соответственно, его теплопроводность. Все это существенно увеличивает термическое сопротивление цементного кольца и конструкции скважины в целом. Под действием давления, температуры формируется система «обсадная труба - цементное кольцо - горная порода», стабильная во времени и по глубине скважины.

С). Термическое сопротивление тампонажных материалов с одноименными микросферами практически не отличается от материалов с совместным введением АПСМС и ПСМС. Теоретический расчет линейного термического сопротивления теплопередаче тампонажного материала с суммарным расходом микросфер 50 % АПСМС и ПСМС позволил определить пуп. теплового потока - по контактному слою новообразований, цементной матрице и слою воды.

4. Установлено, что под действием давления, температуры и при наличии неаппретированных микросфер в цементном тампонажпом камне с АПСМС и ПСМС образуется тоберморит. Он имеет меньшую среднюю плотность, чем традиционные продукты гидратации ПЦТ, занимает больший объем и, этим самым, уплотняет и упрочняет структуру. При этом прочность возрастает более чем в 2 раза, средняя плотность и теплопроводность остаются примерно такими же, как у камня, сформированного при атмосферном давлении. Это способствует формированию высокопрочной матрицы. Равномерно распределенная гелевая пористость повышает трещиностойкость и вязкость разрушения. При прохождении таких пор для дальнейшего роста трещины требуется увеличение энергии, что приводит к существенному повышению удельных энергозатрат на сопротивление росту локальной трещины.

6. При формировании структуры при давлении 10 МПа совместное введение АПСМС и ПСМС позволило увеличить на 90 % трещиностойкость. сопротивление росту локальной трещины и энергозатраты на полное деформирование и разрушение тампонажного камня по сравнению с материалом с раздельным введением АПСМС и ПСМС, а также камнем, полученным в атмосферных условиях. При давлении 30 МПа, превышение этих показателей было более 2 раз.

7. Доказано, что пулевая перфорация тампонажного камня с полыми стеклянными микросферами приводит к значительному уплотнению структуры за счет действия пули. Прочность камня на изгиб и сжатие при этом увеличивается. Следствием этого становится увеличение более чем в 1,5 раза удельного сопротивления сверхлегкого тампонажного камня образованию локальной трещины. Происходит двукратное увеличение удельного сопротивления росту локальной трещины за счет образования плотного кольца вокруг перфорационного канала. Уплотнение стенок пулевого канала и упрочнение камня приводит к повышению трещииостойкости. При этом полностью равновесная диаграмма деформирования и разрушения тампонажного камня приобретает форму кривой с двумя пологими вершинами. Следовательно, призабойную зону нефтяной или газовой скважины следует цементировать сверхлегкими цементными тампонажными растворами с полыми стеклянными микросферами.

8. Была определена прочность сцепления сверхлегкого тампонажного камня со стальной обсадной трубой и горными породами, наиболее часто встречающимися при бурении скважин на нефтяных и газовых месторождениях России. Было выяснено, что с увеличением суммарного расхода микросфер до 50 % от массы ПЦТ прочность сцепления сверхлегкого тампонажного камня со стальной обсадной трубой увеличивается. Это происходит за счет поверхностной активности микросфер. Под воздействием давления прочность сцепления еще больше увеличится за счет образования высокопрочного тоберморита.

9. Разработан технологический регламент на приготовление и применение сверхлегких теплозащитных тампонажных материалов повышенной трещииостойкости. Экономический эффект от внедрения сверхлегкого теплоизоляционного тампонажного материала с полыми стеклянными микросферами повышенной трещииостойкости составил более 30 млн. рублей в ценах 2005 г.

Библиография Диссертация по наукам о земле, доктора технических наук, Первушин, Григорий Николаевич, Ухта

1. Попов Н.А., Орентлихер Л.П. Трещиностойкость легких бетонов // Бетон и железобетон. 1963. -№ 5. - С. 25-28.

2. Состав, структура и свойства цементных бетонов / Г.И. Горчаков, Л.П. Орентлихер, В.И. Савип, В.В. Воронин, Л.А. Алимов, И.П. Новикова. -М.: Стройиздат, 1976. 144 с.

3. Г'узеев Е.А., Шевченко В.И., Сейланов Л.А. Исследование силовых и энергетических параметров разрушения бетона по полностью равновесным диаграммам его деформирования // Известия ВУЗов. Строительство и архитектура. 1986. -№ 8. - С. 1-5.

4. Стольников В.В. Исследования но гидротехническому бетону. М. -Л.: Госэпергоиздат, 1962. - 116 с.

5. Стольников В.В., Литвинова Р.Е. Трещиностойкость бетона. М.: Энергия, 1972. - 122 с.

6. Саталкин А.В. Трещиностойкость тяжелого бетона // Гидротехническое строительство. 1964. - № 12. - С. 9-10.

7. Саталкин А.В., Попова О.С. VI Ленинградская конференция по бетону и железобетону. Л.: Стройиздат, 1971.-С. 38-44.

8. Силаенков Е.С. Сб. научных тр. Уралстройниипроекта. Свердловск, 1968.-№20.-С. 34-39.

9. Сахаров Г.Г1. Комплексная оценка трещиностойкости изделий из ячеистого бетона // Бетон и железобетон. 1990. - № 6. - С. 39-40.

10. Орентлихер Л.П., Новикова И.II. Всесоюзная конференция по легким бетонам. М.: Стройиздат, 1970. - С. 34-39.

11. Указания по повышению трещиностойкости, водостойкости и однородности ограждения керамзитобетонных конструкций заводского изготовления / Инструктивные материалы по применениюкремнпйорганических соединений в строительстве. М.: Стройиздат, 1971.- 72 с.

12. Шейкин А.Е. Структура, прочность и трещиностойкость цементного камня. М.: Стройиздат, 1974. - 198 с.

13. Peltier R. Revue generale des ponls et des routes et des aerodromes. October 1969, #447.

14. Blakey F.A. Some consideration of the cracking of fracture of concrete. Civ. Eng., V.52., № 615, 1957.

15. Горчаков Г.И., Орентлихер JT.П., Лифанов И.И., Мурадов Э.Г. I (овышепие трещииостойкости и водостойкости легких бетонов. М.: Стройиздат, 1971.-145 с.

16. Гузеев Е.А., Жуков В.В., Шевченко В.И., Сейланов JI.A. Виртуальный нелинейный критерий разрушения бетона для расчета конструкций на долговечность // Известия ВУЗов. Строительство и архитектура. 1989. -№ 1.-С. 1-6.

17. Батдалов М.М. Исследование коррозионной стойкости цементных материалов в солевых растворах и некоторые направления ее повышения. Автореф. дисс. на соиск. учен. степ, к.т.н. М., 1971.

18. Горшков B.C., Тимашев В.В., Савельев В.Г. Методы физико-химического анализа вяжущих веществ: Учеб. пособие. М.: Высш. школа, 1981. -335 с.

19. Дмитриев А.С. Образование трещин в бетоне при его усадке. / В кн.: Новое в технологии и конструировании бетонных и железобетонных конструкций. М: Стройиздат, 1966. - С. 6-8.

20. Горчаков Г.И. Растрескивание растворов и бетонов. Сб. трудов № 16. МИСИ им. В.В. Куйбышева.-М„ 1960.

21. Горчаков Г.И. Морозостойкость бетона в зависимост и от его капиллярной пористости // Бетон и железобетон. 1964. - № 7. - С. 22-25.

22. Henk В. Betrachtung iiber Gefugespaunuugeu im Beton. Zement-Kalk-Gips, №3, 1956.

23. Smith G.M. Physical incompatibility of matrix and aggregate of concrete. -Journal of the American Concrete Institute, 1963, No.5, pp. 24-27.

24. Thomas T.C. Hsu. Mathematical analysis of shrinkage stresses in a model of hardened concrete. Journal of the American Concrete Institute, 1963, No.3, pp. 27-34.

25. Ахвердов И.Н., Смольский A.E., Скочеляс В.В. Моделирование напряженного состояния бетона и железобетона. Минск: Наука и техника, 1973. - 74 с.

26. Перфилов В.А. Трещиностойкость бетонов. Научное издание. Волгогра, ВолгГАСА, 2000 г., -240 с.

27. Леонович С.Н. Трещиностойкость и долговечность бетонных и железобетонных элементов в терминах силовых и энергетических критериев механики разрушения. Минск: «Тыдзень», 1999. - 266 с.

28. Кульков О.В. Прочностные и деформативные свойства бетонов при кратковременном нагружении в связи с их характеристиками строения. Дисс. на соиск. учен. степ, к.т.н. М.: МИСИ, 1978.

29. Brown I.H. Measuring the fracture toughness of cement paste and mortar. -"Magazine of concrete research", v.24, No.81, 1972, pp. 185-196.

30. Зайцев 10.В. Новый подход к расчету бетонных и железобетонных конструкций // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века.-2000.-№№ 5, 6.

31. Шевченко В.И. Применение методов механики разрушения для оценки трещиностойкости и долговечности бетона: Учеб. пособие / ВолгНСИ. -Волгоград: Изд. ВолгПИ, 1988.- 110 с.

32. ГОСТ 29167-91. Бетоны. Методы определения характеристик трещиностойкости (вязкости разрушения) при статическом пагружепии. -М.: Изд-во Стандартов, 1992.- 18 с.

33. S.M. El-Soudani. Theoretical Basis for the Quantitative Analysis of Fracture Surfaces. Metallography, vol. 7, 271-311, 1974.

34. Горчаков Г.И. Строительные материалы. Учебник для студентов вузов. М.: Высш. школа, 1981.-С. 153,261.

35. Рояк С.М., Рояк Г.С. Специальные цементы. М.: Стройиздат, 1993. -416с.

36. Никитин Б.А., Гноевых А.И., Макаренко П.П., Булатов А.И., Шипица В.Ф., Басарыгин Ю.М., Еремин Г.А., Михайленко Ю.Г. Вопросы управления формированием и работой зацементированного заколонного пространства скважин. М.: ИРЦ Газпром, 1999. - 43 с.

37. Е1овышение качества вскрытия и разобщения газовых пластов месторождений Севера Тюменской области / В.И. Вяхирев, В.И. Овчинников, Ю.С. Кузнецов. М.: ИРЦ Газпром, 1993. - 42 с.

38. Цейтлин В.Г. Причины затрубных газопроявлений после цементирования обсадных колони в газовых скважинах и методы их предотвращения // Бурение, 1964.-№ 2.

39. Куксов А.К., Черненко А.В. Заколонпые проявления при строительстве скважин.-М.: ВПИИОЭПГ, 1988.-68 с.

40. Васильев В.В. Разработка известково-кремнеземистых тампонажных композиций для крепления глубоких скважин. Автореф. дисс. на соиск. учен. степ, к.т.н. Уфа: УНИ, 1988. - 24 с.

41. Булатов А.И. Тампонажные материалы и технология цементирования скважин: Учеб. для техникумов. М.: Недра, 1991.-336 с.

42. Герштанский О.С., Крылов Д.А., Курбаибаев М.И., Еламенов Б.Д. Влияние геолого-технологических факторов на качество крепления скважин. М.: ОАО «ВНИИОЭНГ», 2001.

43. Ю.А. Кашников, С.Г. Ашихмин, А.Ф. Катошип. Изменение геодинамической обстановки при разработке нефтяного месторождения // Нефтяное хозяйство. 2000. -№ 6. - С. 28-32.

44. Геолого-технологические принципы освоения пефтегазоконденсатных месторождений Тюменского Севера / В.В. Ремизов, Л.Ф. Дементьев, Н.Н. Кирсанов и др.; Под. ред. А.Н. Кирсанова. М.: Недра, 1996. - 362 с.

45. Сугкоев А.И. Теплоизоляционный материал с полыми стеклянными микросферами. Автореф. дисс. на соиск. учен. степ, к.т.н. М.: МГСУ, 2001.-18 с.

46. Кирпиченко Б.И. Условия эффективности контроля качества цементирования // Нефтяное хозяйство, 1985. № 3. - С. 26-28.

47. В.А. Клюсов. Повышение трещиностойкости цементного камня при строительстве эксплуатационных скважин // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. 2000, №6. - С. 41 -43.

48. Беляев К.В., Первушин Г.Н. Трещиностойкость цементных материалов / В мат-лах четвертой науч.-нракт. конф. «Строительство-формирование среды жизнедеятельности». М.: МГСУ, 2001. С. 142-143.

49. Ашрафьян М.О., Луничкин В.А., Динмухамстов Д.Х. Совершенствование технологии цементирования скважин. М., 1986. - 44 с.

50. Барановский В.Д., Булатов А.И., Крылов В.И. Крепление и цементирование наклонных скважин. М.: 11едра, 1983. - 352 с.

51. Булатов А.И., Данюшевский B.C. Тампонажные материалы. М.: Недра, 1987.-280 с.

52. Беляев К.В. Физические аспекты работы цементного камня в скважине и причины его трещинообразовапия / В мат-лах пятой науч.-практ. копф. «Строительство-формирование среды жизнедеятельности». М.:МГСУ. 2002.-С. 185-188.

53. Влияние температурных условий на формирование цементного кольца в многолетнемерзлых породах / А.Л. Kjiiocob, М.М. Шаляпин, Г.С. Давлетбаева и др. // Нефт. хоз-во, 1988. № 2. - С. 20-22.

54. Карпов В.М., Саунин В.И., Крылов В.И. Влияние состояния зацементированного кольцевого пространства на отбор безводной нефти // Нефт. хоз-во, 1983. № 4. - С. 35-37.

55. Как нарастить цементное кольцо за обсадной колонной / С.А. Рябоконь, Н.И. Сухенко, В.В. Гольдштейн // Нефт. хоз-во, 1988. -№ 2. С. 17-20.

56. Предотвращение миграции газа в затрубиом пространстве цементируемой скважины / Д.К. Левайн, Э.У. Томас, Х.П. Безнер и др. // Нефть, газ и нефтехимия за рубежом, 1980. № 10. - С. 8-17.

57. Предупреждение и ликвидация газоиефтепроявлений при бурении скважин / А.Ф. Озеренко, А.К. Куксов, А.И. Булатов и др. М.: Недра, 1978.-279 с.

58. Руцкий A.M., Ашрафьяп М.О. Нарушение цементного кольца при опрессовке обсадных колонн // Нефт. хоз-во, 1979. № 11. - С. 17-20.

59. Цыбии А.А., Гайворонский А.А. Повышение надежности разобщения пластов па месторождениях с аномально высокими пластовыми давлениями // Нефт. хоз-во, 1985. № 7. - С. 19-22.

60. Быков И.Ю. К вопросу о фазовых переходах в глинистых породах. В сб.: Проблемы освоения Тимано-Печерской нефтегазоносной провинции. М., ВНИИОЭНГ, 1977, вып. 5, С. 53-58.

61. Быков И.Ю. Причины осложнений при бурении и эксплуатации скважин в криолитозоиах. В сб.: Проблемы освоения Тимано-Печерской нефтегазоносной провинции. М., ВНИИОЭНГ, 1978, вып. 6, С. 53-58.

62. С.А. Рябоконь, М.О. Ашрафьян, Ю.В. Гринько. Ссдиментационно устойчивые тампонажные составы для цементирования горизонтальных и пологих скважин // Нефт. хоз-во, 2003. № 4. - С. 98-101.

63. ГОСТ 26798.1-96. Цементы тампонажные. Методы испытаний. М.: МНТКС. 1998г.

64. Гузеев Е.А., Сейланов J1.A., Шевченко В.И. Анализ разрушения бетона по полностью равновесным диаграммам деформирования // Бетон и железобетон. 1985. - № 10.-е. 10-11.

65. Гузеев Е.А., Шевченко В.П., Сейланов Л.А. Экспериментальные полностью равновесные диаграммы деформирования бетона // Предельные состояния бетонных и железобетонных конструкций энергетических сооружений. Л.: Энергоатомиздат. - 1987. с. 180-185.

66. Зайцев 10.В., Патрикеев А.Б., Сейланов Л.А. Механика разрушения строительных материалов и конструкций. М.: Тип. ВЗПИ, 1989. - 109 с.

67. Шевченко В.И. Энергетический подход к оценке вязкости разрушения цементного камня и бетона // Бетон и железобетон. 1985. - № 1. -с. 35-36.

68. Драган В.И., Загуляев С.В. Методика исследования механических свойств материалов с использованием разрывной машины ИР 5145-500-10 //

69. Вестник Брестского государственного технического университета. 2002. -№1,- С. 25-29.

70. Программно технический комплекс для разрывных машин. Описание программного обеспечения машины ИР 5145-500. Версия 03. - Иваново, 1999.

71. ГОСТ 10180-90. Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам. М.: Издательство стандартов, 1986. - 61с.

72. Первушин Г.Н. Трещиностойкость керамзитобетона наружных ограждающих конструкций: Дисс. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук. -М.: МИСИ, 1990.

73. ГОСТ 1581-96. Портландцемента тампонажные. Технические условия. -М.: МНТКС, 1999.- 13 с.

74. ГОСТ 26798.2-96. Цементы тампонажные типов I-G и 1-И. Методы испытаний.-М.: МНТКС. 1998г.

75. Асланова М.С., Стеценко В.Я., Шустров А.Ф. Полые неорганические микросферы // Обзор, информ. Сер. Химическая промышленность за рубежом / НИИТЭХИМ. М., 1981.-Вып. 9. - С. 14-65.

76. ТУ-6-11-156-92. Микросферы стеклянные полые марки «О». Технические условия. М., 1995. - 6 с.

77. ГОСТ 10832-91. Песок и щебень перлитовые вспученные. М., 1991г.

78. ГОСТ 12865-67. Вермикулит вспученный. Переизд. аир. 1987, - Изд. офиц. -М.: Изд-во Стандартов, 1987. -4 с.

79. ТУ-6-36-0204229-625-90. Пластификатор С-3. Технические условия. М., 1990.

80. Вяхирев В.И., Ипполитов В.В, Орешкип Д.В., Белоусов Г.А., Фролов А.А., Япкевич В.Ф. Облегченные и сверхлегкие тампонажные растворы. -М.: Недра, 1999.- 180 с.

81. Орешкин Д.В., Беляев К.В., Первушин Г.Н. Трещипостойкость тампонажных материалов / В мат-лах междуи. науч.-пракг. конф. «Строительство в XXI веке. Проблемы и перспективы». М.: МГСУ, 2001. -С. 266-270.

82. Бабаев Ш.Т., Комар А.А. Энергосберегающая технология железобетонных конструкций из высокопрочного бетона с химическими добавками. М.: Стройиздат, 1987.

83. Баженов Ю.М. Технология бетона. М.: Изд. АСВ, 2002. - 499 с.

84. Бакшутов B.C. Минерализованные тампонажные растворы для цементирования скважин в сложных условиях. М.: Недра, 1986. - 272 с.

85. Данюшевский B.C. Проектирование оптимальных составов тампонажных цементов. М.: Недра, 1978. - 293 с.

86. Булатов А.И. Технология цементирования нефтяных и газовых скважин. -М.: Недра, 1983.-255 с.

87. Орешкин Д.В. Модифицированный цементный композиционный материал с полыми стеклянными микросферами: Дисс. на соиск. учен, степ. канд. техн. наук. М.: МИСИ, 1989.

88. Руководство по подбору составов тяжелого бетона / ПИИЖБ Госстроя СССР. М.: Стройиздат, 1979. - 103 с.

89. Батраков В.Г. Модифицированные бетоны. Теория и практика, М.: Стройиздат, 1998. - 768 с.

90. Орешкин Д.В. Коррозия полых стеклянных микросфер в цементном камне/ В сб. докл. «Бетон на рубеже третьего тысячелетия». Материалы 1-й Всерос. конф. по проблемам бетона и железобетона. М.: Ассоциация «Железобетон». - 2001. - ч.З. - С. 1448-1454.

91. Орешкин Д.В., Белоусов Г.А. Коррозия стеклянных микросфер в твердеющем цементном камне/ Сб. статей ООО «ЛУКОЙЛ -ВолгоградНИПИморнефгь, вып. 60, Волгоград, 2002. С. 49-56.

92. Орешкин Д.В., Белоусов Г.А. Коррозия стеклянных микросфер в цементном камне// Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море.-2002, № 12.-С. 18-21.

93. Орешкин Д.В. Полые микросферы теплоизоляционный наполнитель в цементные тампонажные растворы / В сб. докл. 5-й международной конф. Проблемы строительной теплофизики, систем микроклимата и энергосбережения в зданиях. -М.: НИИСФ, 2000-С. 212-222.

94. Отт В.П., Вартумян Г.Т., Гилаев Г.Г., Тригубова Е.А. Проблемы повышения долговечности цементного камня в скважине. М.: ОАО «ВНИИОЭНГ», 2001.-57 с.

95. Мариампольский Н.А. Регулирование реологических свойств цементных растворов// РНТС. Сер. «Бурение». М.: ВНИИОЭНГ, 1987. - Вып.9.

96. Булатов А.И., Новохатский Д.Ф. Тампонажные шлаковые цементы и растворы для цементирования глубоких скважин. М.: Недра, 1983.

97. Горшков B.C., Тимашев В.В., Савельев В.Г. Методы физико-химического анализа вяжущих веществ. М.: Высш. шк., 1981. - 335.

98. Китайгородский И.И., Сентюрин Г.Г. Повышение химической устойчивости поверхности стекла/ Сб. трудов по химии и технологии силикатов. М.: Промстройиздат, 1957. - С. 398-407.

99. Михеев В.И. Рентгенометрический определитель минералов. М.: Паука. 1957.- 868 с.

100. Орешкин Д.В. Разработка облегченных и сверхлегких тампонажных материалов с полыми стеклянными микросферами для цементирования нефтяных и газовых скважин. Дисс. на соиск. ученой степ. докт. техн. наук. Ухта.: УГТУ, 2004. - 360 с.

101. Орешкин Д.В. Коррозия полых стеклянных микросфер в цементном камне/ В сб. докл. «Бетон на рубеже третьего тысячелетия». Материалы 1-й Всерос. конф. по проблемам бетона и железобетона. М.: Ассоциация «Железобетон». - 2001. - ч.З. - С. 1448-1454.

102. Орешкин Д.В., Белоусов Г.А. Коррозия стеклянных микросфер в твердеющем цементном камне/ Сб. статей ООО «ЛУКОЙЛ ВолгоградНИПИморнефть, вып. 60, Волгоград, 2002. С. 49-56.

103. Орешкин Д.В., Белоусов Г.А. Коррозия стеклянных микросфер в цементном камне// Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море.-2002, № 12.-С. 18-21.

104. Рентгенометрический определитель PDF (Powder Diffraction File, inorganic phases, аналог ASTM). international centre for diffraction data. - USA: JCPDS, 1983.

105. A.c. 1650625. Вяжущее / Г.И. Горчаков, И.И. Лифанов, Д.В. Орешкин (СССР). Бюл. № 19, 23.05.91.

106. Патент РФ 1640367. Тампонажный раствор / Г.И. Горчаков, И.И. Лифанов, Д.В. Орешкин, Г.А. Белоусов. Бюл. № 13, 07.04.91.

107. Китайгородский И.И. и др. Технология стекла.- М.: Стройиздат. 1967. -564 с.

108. Ш.Клиндт Л., Клейн В. Стекло в строительстве: свойства. Применение. Расчеты. / Пер. с нем. П.И.Глазунова и др. М.: Стройиздат. - 1981. -286 с.

109. Орептлихер Л.П., Беляев К.В., Орешкин Д.В., Первушин Г.11. Облегченные и теплоизоляционные тампонажные материалы / В сб. докл.:

110. Проблемы строительной теплофизики, систем микроклимата и энергосбережения в зданиях. М.: НИИСФ, 2001.- С.209-215.

111. Первушин Г.Н. Трещиностойкость тампонажных материалов и методика определения истинной площади разрушения // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. 2005. - № 5. - С. 33-35.

112. Сугкоев А.И. Теплоизоляционный материал с полыми стеклянными микросферами. Дисс. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук. М.: МГС'У. 2001.

113. Беляев К.В., Орешкин Д.В., Первушин Г.Н. Трещиностойкость тампонажных материалов. Сб. докл. Межд. конф. посвященной 80-летию МИСИ - МГСУ. - М.: МГСУ, 2001.

114. Беляев К.В. Повышение трещииостойкости облегченного цементного камня конструкции нефтегазовой скважины. Дисс. на соиск. ученой степ, канд. техн. наук. Ухта.: УГТУ, 2003. - 160 с.

115. Булатов А.И. Теория и практика заканчивания скважин. М.: Недра, 1998.-5 Т.

116. Первушин Г.Н., Орешкин Д.В. Проблемы трещииостойкости облегченных цементных материалов. Ижевск: ИжГТУ, 2003. - 212 с.

117. Орешкин Д.В., Фролов А.А., Ипполитов В.В. Проблемы теплоизоляционных тампонажных материалов для условий многолетних мерзлых пород. М.: Недра. - 2004. - 232 с.

118. Березняков А.И., Грива Г.И., Осокин А.Б., Попов А.П., Салихов З.С., Смолов Г.К., Чугунов J1.C. Проблемы устойчивости добывающих скважин месторождений полуострова Ямал. М.: ИРЦ Газпром, 1997 - 159 с.

119. Орешкин Д.В., Первушин Г.Н., Беляев К.В. Истинные показатели трещииостойкости облегченных и сверхлегких тампонажных материалов // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. 2005. № 4. - С.43-46.

120. Орешкин Д.В., Первушин Г.П. Надежность нефтяных и газовых скважин в сложных горно-геологичнеких условиях // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и наморе. 2005, № 6. - С. 27-31.

121. Орешкин Д.В., Беляев К.В., Близшоков В.10., Первушин Г.П. Методы определения и повышения трещиностойкости облегченных тампонажных материалов // Нефтяное хозяйство. 2003, № 6, -С. 42-44.

122. Oreshkin D.V., Pervushin G.N., Belyaev K.V. Crack resistance of pluggingback cement materials / В сб. тр. межд. науч. конф. «Проектирование долговечности и механика разрушения ж/б конструкций». -Минск: БГТУ, 2003. С. 141-148.

123. Орешкин Д.В., Беляев К.В., Первушин Г.Н. Трещиностойкость тампонажных материалов / В сб. материалов науч.- практ. конф. «Строительство в XXI веке. Проблемы и перспективы». Москва: МГСУ. -С. 266-270.

124. Орешкин Д.В., Первушин Г.Н. Геоэкологические проблемы трещиностойкости и теплопроводности тампонажного камня / В сб. докл. 8-й международной конф. Стены. Фасады. Актуальные проблемы строительной теплофизики. М.: НИИСФ, 2003.- С. 125-133.

125. Орешкин Д.В., Первушин Г.Н. Геоэкологические проблемы герметичности загрубпого пространства // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. 2004, № 3. - С. 28-32.

126. Орешкин Д.В., Первушин Г.П. Изменение влажности и теплопроводности цементного тампонажного камня снолыми стеклянными микросферами вовремени // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. -2003, №2.-С. 41-43.

127. Орешкин Д.В., Первушин Г.П. Теплотехнический расчет конструкции газовой скважины для условий ММП // Строительство нефтяных и газовых скважин па суше и на море. 2003, № 7. - С. 20-31.

128. Орешкин Д.В. Высококачественные цементные тампонажные материалы с полыми стеклянными микросферами// Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. -2003, № 7 С. 20-31.

129. ГОСТ 7076 78. Материалы строительные. Метод определения теплопроводности. - М.: Госстрой СССР, 1978.

130. Енохович А.С. Краткий справочник по физике.- М.: Высшая школа, 1968.

131. Строительные материалы /Под ред. В.Г.Микульского.- М.: АСВ, 2004488 с.

132. Горчаков Г.И., Баженов Ю.М. Строительные материалы.- М.: Стройиздат, 1986.-687 с.

133. Горлов Ю.П. Технология теплоизоляционных материалов и изделий.-М.: Высшая школа, 1989.-420 с.

134. Богословский В.Н. Строительная теплофизика.- М.: Высшая школа, 1970. -434 с.

135. Фокин К.Ф. Строительная теплофизика ограждающих частей зданий. М.: Стройиздат, 1973.-288 с.

136. Гагарин В.Г. Теория состояния переноса влаги в строительных материалах и теплозащитные свойства ограждающих конструкциях зданий,- Дисс. докт. техн. наук. М.: НИИСФ, 2000.

137. Лариков Н.Н. Теплотехника. М.: Стройиздат, 1985. - 431 с.

138. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. -М.: «Химия», 1971.-784 с.

139. Богословский B.I I., Гагарин В.Г. Потенциал влажности. Теоретические основы // Российская академия архитектуры и строительных наук. Вып. 1.-С. 12-14.

140. Роде А.А. Почвенная влага. М.: Стройиздат, 1952.-331 с.

141. Цытович П.А. Механика мерзлых грунтов. М.: Стройиздат, 1973. -453 с.

142. Чистодинов А.В. Миграция влаги в промерзающих иеводонасыщенных грунтах. М.: Стройиздат, 1973. - 232 с.

143. Орешкин Д.В., Янкевич В.Ф., Первушин Г.Н. Проблемы крепления нефтяных и газовых скважин при их строительстве // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. 2002, № 7-8. С. 43-46.

144. Орешкин Д.В. Теплоизоляционный материал с полыми стеклянными микросферами // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. 2002, № 10. - С.29-35.

145. ГОСТ 27.002-89. Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения.

146. Поляков В.П., Вяхирев В.И., Ипполитов В.В. Системные решения технологических проблем строительства скважин. М.: ООО «Недра -Бизнесцентр», 2003. - 240 с.

147. Горлов Ю.П., Меркин А.П., Устенко А.А. Технология теплоизоляционных материалов. М.: Стройиздат. - 1980. - 399 с.

148. Зайцева Е.И. Поризованный теплоизоляционный материал па основе стеклобоя. Дисс. на соиск. ученой степ. канд. техн. наук.- М.: МГСУ, 1998.

149. Буров В.Ю. Отделочные изделия из бетона па основе природного вулканического стекла перлита (технология и свойства). Диссертация на соиск. уч. ст. канд. техн. наук. - М.: МИСИ, 1979.

150. Бутт Ю.М., Рашкович Л.Н. Твердение вяжущих при повышенных температурах. М.: Госстройиздат, 1961.

151. Тейлор X. Химия цемента. М.: Стройиздат, 1969. - 501 с.

152. Тейлор X. Химия цемента. М.: Мир, 1996. - 1996. - 560 с.

153. Taylor H.F.W. Cement chemistry. New York: Thomas Telford, 1997.

154. Волжепский А.В. Минеральные вяжущие вещества. М.: Стройиздат, 1986.-464 с.

155. Ахвердов И.Н. Основы физики бетона. М.: Стройиздат, 1981. -464 с.

156. Орешкин Д.В., Фролов А.А., Ипполитов В.В., Первушин Г.Н. Полож. реш. по заявке № 2003131944/03(034254) на выдачу патента на изобретение «Сырьевая смесь для получения теплозащитного тампонажного материала для условий многолетних мерзлых пород».

157. Вяхирев В.И., Фролов А.А., Овчинников В.П., Янкевич В.Ф., Овчинников П.В. Облегченный тампонажный раствор // Проводка нефтегазовых скважин в условиях аномально высоких пластовых давлений: Тез. докл. конф.- Тюмень: 1997. С.51-53.

158. Вяхирев В.И., Фролов А.А., Овчинников П.В., Янкевич В.Ф., Овчинников П.В. Использование газонаполненных кремиеземсодержащих материалов в качестве облегчающих добавок // Межвуз. сборник трудов. Тюмень: ТюмГНГУ, 1997.

159. Повышение качества вскрытия и разобщения газовых пласгов месторождений Севера Тюменской области / В.И. Вяхирев, В.11. Овчинников, Ю.С. Кузнецов. М.: ИРЦ Газпром, 1993. - 42 с.

160. Сахаров Г.П. Физико-химические и технологические основы повышения надежности изделий из ячеистого бетона. Дисс. докт. техн. наук. - М.: МИСИ, 1987.

161. Белоусов Г.А., Скориков Б.М., Майгуров И.В. Изменение реологических и структурно-механических свойств тампонажных растворов в забойных условиях // Строительство нефтяных и газовых скважин па суше и на море,-2004, № 1.-С. 42-45.

162. Перфилов В.А. Научно-экспериментальные основы оптимизации состава, структуры и механических свойств бетонов по параметрам трещиностойкости и акустической эмиссии. Дисс. докт. техн. наук. -Пенза: ПГУАС,2005.

163. Bazant Z.P., Planas J. Fracture and size effect in concrete and other quasibrittle materials. Boca Raton,USA: CRC press, Cop, 1998, XXII, 616 p.

164. Bazant Z.P., Oh B.H. Crack band theory for fracture of concrete. Mater. Struct., 1983 16, P. 155-177.

165. Bazant Z. P. Crack band model for fracture of geomaterials, Proc., 4 th In tern.Conf. On Numerical Methods in Geomechanics, held in Edmonton, Alberta, Canada, June 1982, ed. By Z. Eisenstein, Vol. 3.

166. Bazant Z. P. Instability, ductility and size effect in strain - softening concrete, J. of the Engineering Mechanics Division ASCE, Vol. Apr. 1976, No. EM2, Paper 12042. pp. 331-334.

167. Bazant Z. P., Cedolin L. Blunt crack band propagation in finite elementanalysis, Journal of the Engineering Mechanics Division, ASCE, Vol. 105, EM2, Proc. Paper 14529, April, 1979, pp. 297-315.

168. Bazant Z.P.,Cedolin L. Finite element modeling of crack band propagation, Journal of Structursl Engineering, ASCE, Vol. 109, No. ST2, Jan. 1983, pp -62-82.

169. Bazant Z.P., Cedolin E. Fracture mechanics of reinforced concrete, Journal of the Engineering Mechanics Division, ASCE, Vol. 106, No. EM6, Proc. Paper 15917, December, 1980, pp. 1287-1306.

170. Bazant Z.P., Gambarova P.G. Rough cracks in reinforced concrete, Journal of the Structural Division, ASCE, Vol.106, No. ST4, Paper No. 15330, April, 1980, pp. 819-842.

171. Bazant Z.P., KimS. S. Plastic-fracturing theory for concrete, Journal of Engineering Mechanics Division, ASCE. Vol. 105, No. EM3, Proc. Paper 14653, June, 1979. pp. 407-428.

172. Bazant Z. P., Oh В. H. Concrete fracture via stress-strain relations, Report No. 81-10/665c, Center for Concrete and Geomaterials, Technological Institute, Northwestern University, Evanston, Oct. 1981.

173. Bazant Z. P., Panula L. Statistical stability effects in concrete failure, J. of the Engineering Mechanics Division ASCE, Vol. 104, Oct. 1978, No. EM5, Paper 14074. pp. 1195-1212.

174. Bazant Z. P., Tsubaki T. Slip-dilatancy model for cracked reinforced concrete, Journal of the Structural Division, ASCE, Vol. 106, No. ST9, Paper No. 15704, September, 1980, pp. 1947-1966.

175. Broun J. H. Measuring the fracture toughness of cement paste and mortar, Magazine of Concrete Research, Vol. 24. No. 81. December, 1972, pp. 185-196.

176. Briinwiler E. and Wittmann Г.Н. Failure of dam concrete subjected to seismic-loading conditions. // Engineering Fracture Mechanics. Printed in Great Britain 1990-Vol. 35, N 1/2/3., pp. 565-571.

177. Cotterell, B. «Brittle fracture in compression.» Int. J. Fract. Mcch., 1972, 8(2), pp. 195-208.

178. Cotterell, B. And Rice, J. R. «Slightly curved or kinked cracks.» Int. J. Fracture, 1980, 16, pp. 155-169.

179. Karihaloo, B. L. «Failure modes of longitudinally reinforced beams.» In Application of Fracture Mechanics to Reinforced Concrete, A. Carpinteri, ed., Elsevier Applied Science, London, 1992, pp. 523-546.

180. Karihaloo, B. L. «Approximate fracture mechanical approach to the prediction of ultimate shear strength of RC beams.» In Fracture Mechanics of Concrete Structures, F. H. Wittmann, ed., Aedificatio Publishers, Freiburg, Germany, 1995, pp. 1111-1123.

181. Karihaloo, B. L. And Nallathambi, P. «Notched biam test: Mode I fracture toughness.» In Fracture Mechanics Test Methods for Concrete, S. P. Shah and A. Carpinteri, eds., Chapman and Hall, London, 1991, pp. 1-86.

182. Shah, S.P. and John, R. «Strain rate effects on mode I crack propagation in concrete».In Fracture Mechanics and Fracture Energy of Concrete, F.H. Wittmann, ed., Elsevier, Amsterdam, 1986, pp. 453 -465.

183. Shah, S.P. and McGarry , F.J. «Griffith fracture criterion and concrete.» J. ling. Mech. Div. ASCE, 97, 1971, pp. 1663-1676.

184. Орешкин Д.В., Первушин Г.Н., Беляев К.В. Истинные показатели трещиностойкости облегченных и сверхлегких тампонажных материалов // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. 2005. № 4. - С. 43-46.

185. Гноевых А.Н. Повышение надежности технологических процессов и качества заканчивания скважин. Дисс. (докл.) на соиск. учен, степени доктора техн. наук. - М.: ГАЗПРОМ, 2000. - 60 с.

186. Потапов А.Г., Гноевых А.Н., Потапова И.А. Анализ надежности проектных решений строительства скважин // Газовая промышленность. -2001, №7.-С. 37- 38.

187. Потапов А.Г., Гноевых А.Н., Пивоваров В.Г. Оценка надежности технических решений проектов па строительство скважин // Материалы Всеросс. паучп. конф. «Фундаментальные проблемы нефти и газа», 1996. -Т. 3.-С. 254-258.

188. Быков И.Ю., Цхадая Н.Д. Эксплуатационная надежность и работоспособность буровых машин: Учеб. пособие. Ухта: УГ'ГУ, 2004. 196 с.

189. Быков И.Ю., Москалева Е.М., Ермоленко Н.М., Адаменко С.В. Методика аналитического расчета показателей надежности запорной арматуры // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и па море. 2005, №5.-С. 16-19.

190. Перфилов В.А. Рост трещин в бетонах. Научное издание. Волгоград, ВолгГАСА, 2002 г.,-82 с.

191. Попов В.П., Коренькова С.Ф., Анпилов С.М. О критерии трещиностойкости бетона // Тез. Международной научно-технической конференции «Современные проблемы строительногоматериаловедения», 6-е академические чтения, Иваново, ИГАСА, 2000. -С. 396-397.

192. ТУ-6-48-91-92. Микросферы стеклянные полые марок MC-BII, МС-ВП-А9, МС-В. Технические условия. М., 1995. - 6 с.

193. ТУ-6-48-91-92. Микросферы стеклянные полые марок MC-BII, МС-ВП-А9, МС-В с изм. Технические условия. М., 1995. - 6 с.

194. Орешкин Д.В., Перфилов В.А., Первушин Г.Н., Кириллов К.И. Ячеистый бетон с полыми стеклянными микросферами. Комплексная оценка параметров деформирования и разрушения // Технологии бетонов. 2005, №5.-С. 9-11.

195. Первушин Г. Н., Орешкин Д.В. Формирование структуры тампонажного камня со стеклянными микросферами в условиях скважины // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. 2005, № 11. - С. 34-38.

196. Первушин Г.Н., Орешкин Д.В. Упрочнение сверхлегкого тампонажного камня в условиях скважины // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. 2005, № 12. - С. 27-29.

197. Первушин Г.П., Орешкин Д.В. Теоретический расчет термического сопротивления сверхлегкого тампонажного материала // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. 2006, № 1. -С. 34- 37.

198. Первушин Г.Н., Орешкин Д.В., Беляев К.В. Облегченные тампонажные материалы повышенной трещииостойкости // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и па море. 2006, № 1. - С. 38-41.

199. Орешкин Д.В., Первушин Г.Н. Теоретический расчет термического сопротивления сверхлегкого тампонажного материала // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. 2006, № 1. - С. 34-38.

200. Первушин Г.П., Орешкин Д.В. Критерии надежности системы «обсадная труба цементное кольцо - горная порода» при строительстве и эксплуатации скважин // Нефтяное хозяйство. - 2006, № 3. - С. 87-89.

Информация о работе

Первушин, Григорий Николаевич
доктора технических наук
Ухта, 2006
ВАК 25.00.15

Диссертация

Научные основы формирования технико-эксплуатационных параметров сверхлегкого и трещиностойкого тампонажного камня - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы