Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Разработка композиционных тампонажных составов повышенной сопротивляемости динамическим воздействиям для сохранения герметичности крепи скважин

ВАК РФ 25.00.15, Технология бурения и освоения скважин

Автореферат диссертации по теме "Разработка композиционных тампонажных составов повышенной сопротивляемости динамическим воздействиям для сохранения герметичности крепи скважин"

На правах рукописи

САМСЫКИН АЛЕКСЕЙ ВИКТОРОВИЧ

РАЗРАБОТКА КОМПОЗИЦИОННЫХ ТАМПОНАЖНЫХ СОСТАВОВ

ПОВЫШЕННОЙ СОПРОТИВЛЯЕМОСТИ ДИНАМИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ ДЛЯ СОХРАНЕНИЯ ГЕРМЕТИЧНОСТИ КРЕПИ

СКВАЖИН

Специальность: 25.00.15 - Технология бурения и освоения скважин

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

004606447

Уфа-2010

004606447

Работа выполнена на кафедре «Бурение нефтяных, и газовых скважин» Уфимского государственного нефтяного технического университета.

доктор технических наук, доцент Санников Рашит Хайбуллович

доктор технических наук, профессор Лукманов Рауф Рахииович;

кандидат технических наук Каримов Ильшат Назифович

Филиал ОАО «ЗапСибБурНИПИ» НПЦ «Недра»

Защита состоится «14» мая 2010 года в 14-00 на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.289.04 при Уфимском государственном нефтяном техническом университете по адресу: 450062, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уфимского государственного нефтяного технического университета.

Автореферат разослан «13» апреля 2010 года.

Научный руководитель

Официальные оппоненты:

Ведущее предприятие:

Ученый секретарь совета

Ямалиев В.У.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы. Практика крепления скважин показывает, что цементный камень, призванный обеспечивать герметичность крепи, является наиболее слабым звеном и может легко разрушаться под воздействием различных нагрузок. К таким нагрузкам, по мнению многих исследователей, относится углубление скважины, особенно при бурении ротором, перфорация эксплуатационной колонны, гидроразрыв пласта и другие технологические операции, в результате которых на крепь скважины передаются значительные динамические нагрузки или высокие перепады давления. Именно они в наибольшей степени нарушают целостность крепи, вследствие чего могут возникать межколонные и заколонные перетоки, прорыв посторонних вод в интервал перфорации и т.д.

Основным фактором, способствующим разрушению цементного камня при динамическом нагружении, являются его низкие деформационные свойства, которые существенно зависят' от его возраста. Многократно повторяющиеся или циклические нагрузки вызывают в цементном камне усталостные явления и приводят к образованию и развитию в нем трещин. Отсюда следует, что технологические операции, вызывающие динамические нагрузки, особенно имеющие ударный характер воздействия, можно проводить лишь тогда, когда цементный камень имеет достаточную эластичность и удароустойчивость, чтобы противостоять образованию трещин.

К сожалению, применяемые в настоящее время тампонажные материалы на основе портландцемента плохо сопротивляются ударным нагрузкам и имеют низкую прочность на разрыв. При этом, проведение технологических операций, как правило, планируется без учета физико-механических свойств цементного камня, что также способствует нарушению его целостности.

Проведенные во ВНИИКРнефть (в настоящее время НПО «Бурение») исследования показали, что использование волокнистых наполнителей может существенно повысить сопротивляемость цементного камня растягивающим нагрузкам. Однако при этом не были определены напряжения, возникающие в

цементном камне при проведении работ внутри обсадной колонны и, в соответствии с ними, не были оценены показатели свойств затвердевшего камня, позволяющие безопасное проведение работ.

Несмотря на большой объем исследований, направленных на повышение удароустойчивости цементного камня к динамическим воздействиям, эту проблему пока еще нельзя считать в должной мере решенной. На наш взгляд, одним из вариантов решения указанной проблемы может быть применение паспорта прочности в качестве комплексного исследования образцов цементного камня для оценки напряжений в крепи скважин и определения рационального времени проведения вызывающих эти напряжения технологических операций внутри обсадных колонн.

Цель работы

Повышение герметичности крепи скважин путем оценки рационального времени проведения технологических операций и увеличения сопротивляемости цементного камня динамическим нагрузкам.

Задачи исследования

1. Анализ основных факторов, приводящих к нарушению крепи скважин.

2. Разработка методики расчета напряжений, возникающих при динамических и ударных нагрузках в крепи скважины, и сопоставление полученных данных с механическими свойствами цементного камня.

3. Анализ кинетики разрушения цементного камня на основе фрактально-синергетической концепции механического поведения твердых тел.

4. Исследование тампонажных составов с повышенной сопротивляемостью к динамическим и ударным воздействиям, полученных на основе принципа композиции.

Научная новизна

1. Установлено, что напряжения в цементном камне могут составлять (в зависимости от глубины скважины): при перфорации - от 55 до 450 МПа; при опрессовке - от 180 до 550 МПа; при ГРП - от 220 до 730 МПа; при углублении скважин роторным способом - от 20 до 180 МПа.

2. Установлено, что у цементного камня, полученного из цементных растворов с добавкой волокнистых наполнителей, существенно снижается модуль Юнга, в частности, при добавке асбеста — на 62%, а при добавке волокон стеклонита - на 35%, что способствует повышению удароустойчивости цементного камня в 2,5-6,2 раза.

3. Впервые показано, что построение паспорта прочности цементного камня позволяет качественно оценивать напряжения, возникающие в крепи скважины в результате динамических воздействий, и способствует определению рациональных сроков проведения технологических операций, сопровождающихся динамическими нагрузками.

Практическая ценность работы

1. Определены концентрации волокнистых силикатных добавок (0,1-1% асбеста и 0,1-0,5% стеклонита), повышающие удароустойчивость и герметичность крепи скважин. Результаты исследования данных добавок положены в методическую основу оценки возможности применения добавок других типов. Рецептура тампонажного состава, содержащая асбест в концентрации 1%, использована ОАО «Азимут» при цементировании промежуточной колонны на месторождении Дулисма (Иркутская область) в скважине №1.

2. Методика расчета напряжений, возникающих при динамических и ударных нагрузках в обсадной колонне и цементном кольце, и оценка рационального времени проведения технологических операций внутри обсадных колонн используется в УГНТУ при чтении лекций и проведении лабораторных занятий по дисциплинам «Механика сплошной среды» и «Заканчивание скважин» для студентов специальности 130504 «Бурение нефтяных и газовых скважин».

Основные защищаемые положения

1. Методика и результаты расчета напряжений, возникающих при динамических и ударных нагрузках в обсадной колонне и цементном кольце.

2. Методика и результаты построения паспортов прочности для образцов цементного камня на основе портландцемента с волокнистыми добавками.

3. Результаты анализа кинетики разрушения цементного камня на основе фрактально-синергетической концепции механического поведения твердых тел.

Апробация работы

Основные положения диссертационной работы обсуждались:

- на межрегиональной молодежной конференции «Севергеоэкотех-2003» (Ухта, 2003);

- научно-технических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых УГНТУ (Уфа, 2003,2004,2005,2006);

- Международных научных симпозиумах им. академика М.А. Усова студентов и молодых ученых «Проблемы геологии и освоения недр» (Томск, 2004,2005);

- 1-й научно-практической конференции «Передовые технологии строительства и ремонта скважин» (Пермь, 2004);

- И межотраслевой научно-пракггической конференции «Проблемы совершенствования дополнительного профессионального и социогуманитарного образования специалистов ТЭК» (Уфа, 2005);

- Международной научно-технической конференции, посвященной памяти Мавлютова М.Р. «Повышение качества строительства скважин» (Уфа, 2005).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 17 печатных работ, в том числе 9 статей, из которых 2 - в журналах, включенных в перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, выпускаемых в Российской Федерации в соответствии с требованиями ВАК Министерства образования и науки РФ, и 8 тезисов докладов.

Объем и структура диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных выводов и рекомендаций, списка литературы из 144 наименований и 3

приложений. Изложена на 232 страницах машинописного текста, содержит 116 рисунков и 44 таблицы.

Автор выражает глубокую признательность своему научному руководителю доценту Р.Х. Санникову, профессору Ф.А. Агзамову, всему коллективу кафедры БНГС УГНТУ, а также декану ФНГ СахГУ доценту В.П. Васильеву за ценные советы и помощь в написании диссертационной работы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность проблемы диссертационной работы и рассмотрены пути ее решения с учетом факторов, влияющих на состояние цементного камня за обсадными колоннами, дана краткая характеристика работы.

В первой главе дан анализ состояния изученности вопроса, факторов, влияющих на состояние цементного камня при различных технологических операциях. Анализ промыслового материала и научно-технической литературы показал, что одними из основных факторов, приводящих к нарушению целостности крепи скважин, являются: воздействие бурильной колонны на обсадную колонну при углублении ствола скважины или разбуривании цементных стаканов и мостов; опрессовки обсадных колонн; перфорационные работы; гидроразрыв пластов (ГРП). По мнению многих исследователей, именно при этих операциях происходит растрескивание цементного камня, нарушение его сцепления с обсадной колонной и окружающими породами, приводящие к потере герметичности крепи скважин.

Указанные операции характеризуются динамическими и ударными нагрузками, и поэтому были объединены нами в общую группу, как создающие кратковременные нагрузки, сопровождающиеся силовым воздействием, в процессе которого возникают значительные напряжения (до 200-400 МПа), приводящие к деформации обсадных колонн и цементного камня и способствующие разрушению последнего в точке приложения напряжений.

Наиболее эффективным современным средством оценки напряжений и деформаций, возникающих в результате воздействия динамических нагрузок на

тело, является использование метода конечных элементов (МКЭ), сущность которого состоит в аппроксимации исследуемого тела некоторой моделью, которая представляет собой совокупность элементов с конечным числом степеней свободы.

Для оценки воздействия динамических и ударных нагрузок на цементный камень крепи скважины МКЭ использовался пакет прикладных программ Часть результатов оценки динамических и ударных нагрузок на цементный камень приведена на рисунке 1.

а б

Рисунок I - Распределение напряжений (а) и деформаций (б) при перфорации обсадной колонны диаметром 114 мм перфоратором ПКС 105 на глубине 1100 м

Анализ полученных результатов, проведенный с помощью МКЭ, показал, что в зоне интенсивных нагрузок у цементного камня проявляется наличие низкой деформационной способности, а возникающие в зоне их приложения напряжения превышают предел прочности цементного камня на растяжение.

Так, в процессе проведения перфорационных работ и создании в интервале перфорации давления в 300 МПа (по данным компании Schlumberger, даже при использовании перфораторов небольшой мощности) значения напряжений в крепи скважины варьируются в пределах от 0,1 МО3 до МО3 МПа, в зависимости от расстояния до зоны локального приложения нагрузки. При этом значения относительной деформации крепи скважины очень незначительны и колеблются от 0,63-10"3 до 0,005.

В процессе ГРП при том же давлении в 300 МПа напряжения в крепи скважины также существенны и изменяются в пределах от 0,38* 102 до 3,5-102 МПа, при изменении значений относительной деформации крепи от МО'3 до 0,02. Подобная картина наблюдается и в остальных рассматриваемых случаях (работа инструментов внутри обсадной колонны и опрессовка обсадных колонн) - высокие значения напряжений при практически нулевой деформации.

К сожалению, цементный камень, основой которого является традиционный тампонажный портландцемент, по мере своего твердения характеризуется одновременным увеличением прочности и повышением хрупкости, что, в свою очередь, снижает его удароустойчивость, а также повышает его предрасположенность к трещинообразованию под действием динамических и ударных нагрузок.

Многие отечественные научные и производственные предприятия и зарубежные компании (НПО «Бурение», СевКавНИИгаз, ВНИИгаз, ТюмГНГУ, УГНТУ, Halliburton, Schlumberger и др.) активно работают в данном направлении. Разработанные ими тампонажные материалы показали свою эффективность, прошли промышленную апробацию. В то же время анализируемую проблему нельзя считать в должной мере решенной, поскольку время проведения технологических операций в скважинах в большинстве случаев не согласовывается со свойствами цементного камня, находящегося за обсадными колоннами в момент выполнения этих операций.

Исходя из вышеизложенного, в диссертации сформулированы цель и задачи работы.

Во второй главе обоснованы требования к свойствам модифицирующих добавок к тампонажным материалам, показан механизм повышения удароустойчивости (трещиностойкости) цементного камня, сформулирована рабочая гипотеза, дано обоснование выбора модифицирующих добавок, приведено описание методик проведения исследований.

Цементный камень в ранние сроки твердения обладает достаточно хорошими деформационными свойствами и может сопротивляться динамическим и ударным нагрузкам без потери сплошности и трещинообразования. С увеличением сроков твердения, наряду с увеличением прочности цементного камня, происходит ухудшение его пластических свойств. Поэтому необходимо определить условия, при которых нагрузки, возникающие в процессе технологических операций, не будут приводить к разрушению цементного камня и нарушению герметичности крепи скважин.

Основываясь на ранее выполненных исследованиях, мы полагаем, что одним из возможных путей обеспечения герметичности крепи скважин при динамических и ударных нагрузках является ввод на основе принципа композиции в тампонажные растворы модифицирующих армирующих добавок, повышающих, в целом, сопротивление получаемого камня динамическим и ударным воздействиям.

В композиционных материалах для достижения максимального упрочняющего эффекта более прочный компонент должен играть роль усиливающей структуры. При этом необходимо, чтобы упрочняющие элементы имели достаточную длину, чтобы выступать в качестве арматуры. Естественно, что наиболее выгодной формой модифицирующей армирующей фазы является волокнистая форма.

Характер работы дисперсно-армирующей добавки в тампонажном материале, а следовательно, и физико-механические свойства камня во многом зависят от свойств самих волокон. Волокна, применяемые для армирования, должны обладать достаточной стойкостью в продуктах твердения (в щелочной среде), высокой механической прочностью и хорошей адгезией с цементной матрицей за счет хорошего химического сродства с продуктами твердения, быть термостойкими, доступными и иметь низкую стоимость.

Объектом исследований в качестве модифицирующих волокнистых добавок выбраны асбест и стеклянные волокна под названием «стеклонит». Их выбор был обусловлен следующим. Во-первых, их химический состав позволит

обеспечить хорошую адгезию матрицы и добавки. Во-вторых, одна из добавок - асбест, имела опыт применения при креплении скважин, другая - стеклонит, не применялась. Исследования позволят провести сравнительную оценку добавок и разработать методическую основу оценки возможности применения добавок других типов.

Основные характеристики асбеста и стеклонита приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Основные характеристики стекловолокна и асбеста

Характеристика Стекловолокно Асбест

Основная формула БЮз ЗMg0■2Si02•2H20

Плотность, кг/м3 2500-2600 3400

Предел прочности нити на растяжение, МПа 3500-4600 6000

Модуль упругости, ГПа 70-85 170

Коэффициент Пуассона 0,25 0,18

Длина нити, мм 4,5-5 3,5-4,5

Диаметр нити, мкм 6-9 1,2-1,9

При обосновании методических аспектов работы рассмотрена фрактально-синергетическая концепция механического поведения твердого тела, существенно упрощающая без потери информативности существующие методы испытаний образцов цементного камня. Кроме того, использованы стандартные методики исследований физико-механических свойств цементов, раствора, камня, определяемых на стандартных приборах согласно ГОСТ 158196 и ГОСТ 310.1.96.

Для расчета напряжений, возникающих в крепи скважин в результате различных воздействий, обоснованы схемы и методика теоретических расчетов.

При этом приняты следующие допущения: скважина вертикальная, нормальные напряжения а являются главными и определяют напряженное состояние обсадной колонны и цементного камня; касательные напряжения на площадях действия указанных нормальных напряжений отсутствуют; до начала воздействия в обсадной колонне и цементном кольце за ней напряжения отсутствуют (о= 0); давление горных пород пренебрежимо мало и не учитывается; цементный камень в заколонном пространстве скважины формируется из цементного раствора, твердея при полном гидростатическом

давлении; зазоры в системе «обсадная труба - цементное кольцо - горный массив» отсутствуют; цементируемая обсадная колонна свободна от внешних сил; цементный раствор заполняет заколонное пространство на всю глубину, затвердевший цементный камень и обсадная колонна не имеют какого-либо рода дефектов.

Глубина скважины, #=1000-2100 м (с интервалом 100 м); диаметр скважины £>„«,=0,124 м и /)да=0,216 м; диаметр обсадной колонны ¿обс т,=0,102-0,114 м и й?ойкол=0,102-0,168 м; диаметр бурильных труб с/^. „=0,073-0,114 м; тип бурильных труб: стальные и алюминиевые; плотность промывочной жидкости, Рпр.жг^ 050-2300 кг/м3; плотность цементного раствора, 1002300 кг/м3.

Для построения паспорта прочности исследуемых образцов цементного камня и оценки разрушающих напряжений в крепи скважины совместно с теорией Мора использовался метод среза со сжатием.

Метод среза со сжатием основан на испытаниях, проводимых на специальных срезных приборах, позволяющих фиксировать плоскость среза и изменять ее положение по отношению к направлению действия внешней силы. По определяемым в ходе испытаний значениям нормальных и касательных напряжений в координатах <т-т строится зависимость т=/(а), являющаяся огибающей к предельным кругам напряжений Мора. Построение последних, в свою очередь, основано на значениях пределов прочности на растяжение и сжатие образцов цементного камня. В зависимости от вида зависимости т=/(а), лежащей либо внутри контура окружности Мора, либо за ее пределами, определяется состояние цементного камня. В первом случае цементный камень остается в связном состоянии, во втором - нарушенном.

Определение качественной оценки герметизирующей способности наполнителей в составе цементного камня при реальной динамической нагрузке в условиях, приближенных к условиям работы крепи скважины, проводилось на экспериментальной установке, схема которой приведена на рисунке 2.

jr

б)

Й1+-5

I'

T

1 - баллон с азотом; 2 - модель крепи; 3 - манометр №1, фиксирующий подаваемое давление; 4 - манометр №2, фиксирующий давление на выходе; 5 - снаряд, создающий динамическую нагрузку

Рисунок 2 - Схема экспериментальной установки: а) I и III этапы исследований; б) II этап исследований

На предварительном этапе были подготовлены и залиты во фрагменты обсадных труб, имитирующих затрубное пространство скважины, цементные растворы с добавками асбеста и стеклонита, по три образца для каждой концентрации. После затвердения цементных растворов полученные модели испытывались путем воздействия газа высокого давления заданной величины до и после ударного воздействия. Величина давления выбиралась исходя из фактических давлений на цементный камень в скважинных условиях, а количество ударных воздействий - до потери герметичности камня.

Главным признаком негерметичности камня являлось падение давления на манометре вблизи и рост давления на манометре за испытуемым образцом.

Установка позволяет собрать модель любой длины с подачей пластового флюида (газ, жидкость) под давлением в любую точку модели «затрубного пространства» и производить контроль давлений на любом участке «скважины», подверженном различным внешним (механическим) воздействиям.

В качестве основных характеристик удароустойчивости цементного камня были приняты его удельная ударная вязкость, проницаемость и ширина раскрытия трещины, возникающей в результате динамического воздействия.

В третьей главе изложены результаты расчета напряжений, возникающих в цементном камне при проведении перфорации, ГРП, опрессовки обсадной колонны и в процессе механического бурения.

Для расчетов напряжений при перфорации использовались характеристики следующих типов перфораторов: ПК 85ДУ, ПК 95Н, ПКС 80, ПК 105ДУ, ПКС 105, ПКО 89.

Нормальное напряжение <т, возникающее в обсадной колонне в результате динамического или ударного воздействия и передающееся цементному камню, определяется по четвертой теории прочности и с учетом теории Мора. Отличия расчетов для рассматриваемых случаев заключаются в природе происхождения компонентов формулы.

В качестве примера приведем результаты расчета напряжений (см. таблицу 2), возникающих в крепи скважины при проведении рассматриваемых технологических операций для скважины диаметром 0,2159 м на глубине 1000 и 1500 м.

Таблица 2 - Результаты расчетов напряжений в крепи скважины при

проведении ряда технологических операций

Диаметр скважины 13=0,2159 м

Плотность промывочной жидкости, кг/м3 Плотность цементного раствора, кг/м! Глубина скважины Н= 1000 м Глубина скважины Н= 1500 м

Диаметр обсадной колонны, м Диаметр обсадной колонны, м

0,102|0,114|0,127)0,140)0,14б|0,168 0,102 0,114|0,127(0,140|0,14б|0,168

Напряжения, а, МПа

опрессовка

1050 1800 143,3 160,2 178,5 196,7 205,1 236,1 215,5 240,9 268,3 295,8 308,5 354,9

1550 2300 181,4 202,7 225,8 249,0 259,6 298,7 272,7 304,8 339,5 374,3 390,3 449,1

ГРП

1050 1800 204,4 228,4 254,5 280,5 292,5 336,6 307,1 343,2 382,3 421,5 432,5 505,8

1550 2300 242,4 270,9 301,8 332,7 347,0 399,3 364,3 407,1 453,5 500,0 521,4 600,0

перфорация

1050 1800 205,1 229,3 255,5 281,1 293,7 337,9 150,6 168,4 187,6 206,8 215,8 248,1

1550 2300 163,5 182,5 203,3 224,2 233,7 268,9 89,6 100,2 111,6 123,0 128,3 147,7

роторное бу вшие

стальные - - 86,6 50,7 42,7 26,8 - - 129,9 76,1 64,1 40,2

алюминиевые - - 28,7 16,8 14,1 8,9 - - 43,1 25,2 21,2 13,3

Сравнительный анализ уровня напряжений, возникающих в цементном

камне при различных динамических воздействиях, показал, что:

- при увеличении глубины скважины и возраста цементного камня наблюдается некоторое увеличение напряжений при ГРП, опрессовке и бурении скважины роторным способом, а при перфорации - их уменьшение;

- увеличение диаметра обсадных труб при перфорации, ГРП и опрессовке приводит к повышению уровня напряжений.

Применительно к процессу бурения расчеты проводились как для стальных (СБТ), так и легкосплавных бурильных труб (ЛБТ) из сплава алюминия Б16Т. Расчеты показали, что при использовании СБТ крепь скважины испытывает более интенсивные (до 3 раз больше) напряжения, являющиеся результатом удара стальных труб об обсадную колонну, чем напряжения от удара о ту же обсадную колонну ЛБТ.

Для оценки удароустойчивости цементного камня из традиционного портландцемента проведено сравнение его прочностных характеристик с напряжениями, полученными расчетным методом. Результаты сравнения приведены на рисунке 3.

......1

-•-гг'с; -^75'с; -м-«ста -в-200'С, -»-ЗОО'С -«-Углубление; -А-Опрессоака; -*-ГРП; Перфорация

. 1

!

1 \

\

г I

—

( г 7 28

Время твердения портландцемента, суг

Рисунок 3 - Сравнение предела прочности цементного камня из портландцемента с напряжениями, возникающими при различных технологических операциях

Как видно из рисунка 3, цементный камень, образованный из традиционно применяемого портландцемента, в большинстве случаев не способен в достаточной степени сопротивляться динамическим воздействиям и поддерживать надежность герметичности крепи скважины.

Для проверки полученных выводов были построены паспорта прочности цементного камня из портландцемента, анализ которых подтвердил полученные ранее выводы о несостоятельности цементного камня на основе

портландцемента в качестве материала, способного должным образом поддерживать герметичность и обеспечивать долговечность крепи скважины при проведении технологических операций внутри обсадных колонн.

Кроме построения паспорта прочности, проведена оценка разрушения цементного камня на основе фрактально-синергетической концепции механического поведения.

В качестве основных критериев фрактально-синергетической оценки разрушения цементного камня рассмотрены следующие параметры: теоретическая прочность цементного камня на изгиб на основе соотношений Жильмо и Орована; энергия пластической деформации, влияющая на зарождение трещины в процессе динамического воздействия; предел трещиностойкости цементного камня на основе критерия Морозова-Лартона; коэффициенты интенсивности напряжений (КИН) цементного камня и предельная повреждаемость (деградация) цементного камня.

Анализ результатов фрактально-синергетической оценки разрушения подтвердил недостаточную удароустойчивость цементного камня из традиционного портландцемента и его неспособность противостоять динамическим и ударным воздействиям при различных технологических операциях.

В четвертой главе приведены результаты исследований тампонажных материалов с волокнистыми наполнителями.

Анализ фрактально-синергетической оценки разрушения показал, что волокнистые наполнители повышают удароустойчивость цементного камня, в среднем на 2-44%, в зависимости от вида и концентрации наполнителя.

Оценка стойкости модифицирующих добавок (стеклонита и асбеста) к воздействию агрессивных сред показала, что волокна стеклонита реагируют со щелочью и нейтральны к действию кислой среды, а волокна асбеста стойки к действию как кислот, так и щелочей.

Концентрации наполнителей и свойства цементных растворов, использованных для оценки физико-механических свойств полученного камня, приведены в таблице 3.

Эксперименты показали, что добавка обоих типов волокон приводит к повышению у цементного камня пределов прочности, в частности предела прочности на изгиб, по сравнению с пределами прочности у образцов цементного камня без добавок, подтверждая тем самым выводы, полученные на основе фрактально-синергетической концепции механического поведения цементного камня. При прочих равных условиях образцы с добавкой асбеста являются более прочными, чем образцы с добавкой стеклонита.

Таблица 3 - Влияние волокнистых наполнителей на свойства цементных

растворов

Добавка, % Свойства раствора

Плотность раствора, кг/м3, Растекаемость раствора см,

асбест стеклонит содержащего В/Ц содержащего

асбест стеклонит асбест стеклонит

— 0,01 — 1820 0,5 — 25,5

0,10 0,10 1850 1830 0,5 20,0 24,5

0,50 0,50 1850 1840 0,5 19,0 18,0

1,00 1,00 1860 1830 0,5 18,0 11,5

— 1,00 — 1760 0,6 — 20,0

3,00 3,00 1870 1830 0,5 0 0

3,00 3,00 1640 1610 0,8 21,0 19,5

— 5,00 — 1830 0,5 — 0

— 5,00 — 1510 1,0 — 18,5

портландцемент без добавок

0 1840 0,5 20,5

При этом из образцов, содержащих стеклонит, лучшим является образец

цементного камня с концентрацией 0,5%, а из образцов, содержащих асбест - с концентрацией 1%. Остальные образцы цементного камня с асбестом, имея приблизительно одинаковые показатели, незначительно уступили выбранному образцу.

Часть результатов данных экспериментов приведена на рисунке 4.

Время твердения цемента, сут

Ь-ОУ. »«з дов«о#|

а,дтяонит; -*-о.м*л »<

Количество испытаний

»-асбест. О.Ь%; -*-ст*лонит, 0.5%: «*-6еаао5»аак.<У^

Рисунок 4 - Влияние добавок на Рисунок 5 - Влияние добавок на

предел прочности на изгиб у образцов модуль Юнга цементного камня в цементного камня из портландцемента возрасте 28 суток

Также установлено, что цементные растворы, содержащие от 1 до 5% стеклонита и 3% асбеста при В/Ц= 0,5, непригодны для крепления скважин из-за низкой подвижности растворов.

Оценка эластичности (минимального значения модуля упругости) цементного камня с волокнистыми наполнителями, проведенная по схеме трехточечного нагружения образцов, показала, что модуль Юнга у цементных образцов с добавкой асбеста равен 120-350 МПа, с добавкой стеклонита - 590600 МПа, а у бездобавочных - 900-920 МПа. При этом наименьший модуль Юнга соответствует концентрациям: асбеста - 0,1% и 1%, стеклонита - 0,5%.

При сравнении установлено, что образцы цементного камня с добавкой асбеста обладают меньшим модулем Юнга, т.е. являются более эластичными, чем образцы цементного камня со стеклонитом при одинаковых концентрациях рассматриваемых добавок.

Часть результатов данных экспериментов приведена на рисунке 5.

Дополнительная оценка деформационных свойств образцов цементного камня по величине предельного относительного растяжения на изгиб подтвердила правильность полученных выводов относительно эластичности исследуемых образцов.

Испытания на газопрорыв образцов цементного камня с добавками показали, что при давлении 10,0 МПа до приложения динамической нагрузки

все модели крепи скважины оставались герметичными. После приложения динамического воздействия отдельные образцы цементного камня оказались разрушенными, причем наиболее сильное нарушение сплошности наблюдалось в моделях без наполнителей. В моделях с добавками стеклонита и асбеста наблюдалось незначительное разрушение цементного камня в каждой третьей модели. Тем не менее, модели с наполнителями, даже будучи частично нарушенными, превосходят образцы без добавок по сопротивлению на газопрорыв, характеризуя более высокую герметичность. Сравнение моделей с асбестом и со стеклонитом, в том числе и облегченного цемента, показало, что более герметичными являются образцы цементного камня с асбестом.

Часть результатов данных экспериментов приведена на рисунке б.

----------

—-

-*

(— —< 5—

О 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320

Время, с

(-»-на входе; "»- 0,1% на выходе; -«-0,5% на выходе; -+-1% на выходе; 0% на выхода!

Рисунок 6 - Изменение герметичности цементного камня после приложения динамической нагрузки (добавка - асбест в различной концентрации)

Для подтверждения полученных выводов о степени герметичности образцов цементного камня проведена оценка ширины трещин в теле исследуемых моделей, возникших в результате воздействия динамической нагрузки, показавшая, что трещины развиваются свободно только в образцах цементного камня без добавок, о чем свидетельствует их повышенная проницаемость. В образцах с наполнителями наблюдается замедление роста образовавшихся трещин и, как следствие, понижение их проницаемости. Причем максимальное замедление роста трещин и соответственно минимальная

проницаемость присущи образцам цементного камня с концентрацией стеклонита 0,5% и концентрацией асбеста 0,5% и 1%.

Сравнение удельной ударной вязкости у 7- и 28-суточных образцов цементного камня показало, что у 7-суточных образцов удароустойчивость выше, чем у 28-суточных, и эти образцы являются более пластичными и успешней сопротивляются динамическим и ударным воздействиям.

Однако испытания показали, что добавка стеклонита в концентрации 1 и 3% к цементному раствору приводит к увеличению удароустойчивости 28-суточного цементного камня, которая соизмерима по величине с удароустойчивостью 7-суточных образцов. Ввод же 5% стеклонита приводит к повышению удароустойчивости 28-суточных образцов цементного камня в сравнении с удароустойчивостью 7-суточных образцов.

Построение паспорта прочности исследуемых образцов цементного камня показало, что у образцов цементного камня с концентрацией 0,01 и 0,1% стеклонита на протяжении всех сроков твердения прослеживалась низкая удароустойчивость, а с концентрацией 0,5%, 1%, 3% и 5% стеклонита -повышенная удароустойчивость к динамическим нагрузкам.

У образцов цементного камня с концентрацией 0,1%, 0,5% и 1% асбеста на протяжении всех сроков твердения наблюдалась повышенная удароустойчивость к динамическим воздействиям.

Основная сложность в использовании цементного камня с добавкой 1-5% стеклонита заключается в снижении растекаемости содержащих данные добавки цементных растворов, что практически исключает их использование для цементирования скважин.

Основные выводы

1. На основании теоретического анализа состояния герметичности крепи скважин в зависимости от вида проводимых в скважине работ и практической оценки напряжений, возникающих в процессе различных динамических воздействий на обсадную колонну и цементный камень, установлено, что в наибольшей степени нарушению целостности крепи способствуют

кумулятивная перфорация, ГРП, опрессовка обсадных колонн и механическое бурение роторным способом.

2. Разработана методика и произведен расчет напряжений, возникающих в обсадной колонне и цементном кольце при выполнении в скважине различных технологических операций, которые имеют динамический или ударный характер.

3. Показана принципиальная возможность оценки напряжений, возникающих в крепи скважины под воздействием динамических нагрузок, путем построения паспорта прочности цементного камня, что позволяет определить наиболее благоприятные сроки проведения различных технологических операций в стволе скважины.

4. Установлено, что, для ускорения и упрощения исследований по определению основных механических характеристик цементного камня без потери информативности возможно использование фрактально-синергетической концепции механического поведения твердых тел.

5. Показано, что для повышения удароустойчивости цементного камня и сохранения его целостности необходимо вводить в цементный раствор в качестве армирующих добавок волокнистые материалы, в частности, асбест и стеклонит, оптимальная концентрация которых составляет соответственно 0,11% и 0,1-0,5%.

6. Получено, что предел прочности на изгиб 7-суточного цементного камня с добавкой стеклонита повышается на 3-8%, с добавкой асбеста - на 3438% по сравнению с таким же показателем камня без добавок, а 28-суточного -со стеклонитом на 3-5%, с асбестом на 34-42% в зависимости от концентрации наполнителя.

7. Установлено, что добавление в цементный раствор волокнистых наполнителей приводит к повышению его эластичности, причем с волокнами стеклонита на 35%, а асбеста - на 62%. Это способствует повышению удароустойчивости цементного камня в 2,5-6,2 раза.

Список публикаций по теме диссертации

Содержание работы опубликовано в 17 научных трудах, из которых статьи под №16 и №17 опубликованы в журналах, входящих в перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий в соответствии с требованиями ВАК Минобразования и науки РФ.

1. Самсыкин A.B. Повышение прочности к ударным нагрузкам тампонажных материалов, применяемых в строительстве нефтяных и газовых скважин [Текст] / A.B. Самсыкин: материалы VII международной научно-технической конференции. «Проблемы строительного комплекса России».

- Уфа: Изд-во УГНТУ, 2003. - С. 108.

2. Самсыкин A.B. Повышение прочности тампонажных материалов к ударным нагрузкам в строительстве нефтяных и газовых скважин [Текст] / A.B. Самсыкин, A.B. Трофимова: материалы межрегиональной молодежной конференции, «Севергеоэкотех-2003». - Ухта: Изд-во УГТУ, 2003. - С. 487.

3. Самсыкин A.B. Повышение сопротивляемости тампонажных цементов к ударным нагрузкам в строительстве нефтяных и газовых скважин [Текст] / A.B. Самсыкин, A.B. Самсыкина: материалы 55-й научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. - Уфа: Изд-во УГНТУ, 2004.-С. 17.

4. Самсыкина A.B. Повышение прочностных свойств тампонажных материалов к ударным нагрузкам в строительстве нефтяных и газовых скважин [Текст] / A.B. Самсыкина, A.B. Самсыкин: материалы 55-й научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. - Уфа: Изд-во УГНТУ, 2004.-С. 24.

5. Агзамов Ф.А. Проблема обеспечения надежности крепи скважины при динамических нагрузках [Текст] / Ф.А. Агзамов, A.B. Самсыкин: материалы 55-й научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых.

- Уфа: Изд-во УГНТУ, 2004. - С. 22-23.

6. Самсыкин A.B. Проблема создания и обеспечения надежности крепи скважины при различных динамических нагрузках [Текст] / A.B. Самсыкин:

материалы VIII Международного научного симпозиума им. академика М.А.Усова студентов и молодых ученых. «Проблемы геологии и освоения недр». - Томск: Изд-во ТПУ, 2004. - С. 556-558.

7. Шерекин A.C. Повышение сопротивляемости тампонажного камня динамическим нагрузкам [Текст] / A.C. Шерекин, A.B. Самсыкин: материалы 1-й научно-практической конференции. «Передовые технологии строительства и ремонта скважин». - Пермь: Недра, 2004. - С. 323-324.

8. Самсыкин A.B. Влияние перфорации на напряжения в цементном камне за обсадной колонной [Текст] / A.B. Самсыкин, A.C. Шерекин: материалы 1-й научно-практической конференции. «Передовые технологии строительства и ремонта скважин». - Пермь: Недра, 2004. - С. 322-323.

9. Самсыкин A.B. Методика расчета механических воздействий на обсадные трубы в процессе перфорации [Текст] / A.B. Самсыкин: материалы 56-й научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. - Уфа: Изд-во УГНТУ, 2005. - С. 31.

Ю.Самсыкин A.B. Методика расчета механических воздействий на обсадные трубы и цементное кольцо в процессе перфорации [Текст] / A.B. Самсыкин, A.B. Самсыкина: материалы II межотраслевой научно-практической конференции. «Проблемы совершенствования дополнительного профессионального и социогуманитарного образования специалистов ТЭК». - Уфа: Монография, 2005. - С. 307-309.

11.Самсыкин A.B. Методика расчета различных динамических нагрузок на обсадные трубы и цементное кольцо [Текст] / A.B. Самсыкин, A.C. Шерекин, A.B. Самсыкина: материалы IX международного научного симпозиума им. академика М.А. Усова студентов и молодых ученых. «Проблемы геологии и освоения недр». - Томск: Изд-во ТПУ, 2005. - С. 487489.

12. Шерекин A.C. Повышение сопротивляемости тампонажного камня динамическим нагрузкам [Текст] / A.C. Шерекин, A.B. Самсыкин, A.B. Самсыкина: материалы IX международного научного симпозиума им.

академика М.А. Усова студентов и молодых ученых. «Проблемы геологии и освоения недр». - Томск: Изд-во ТПУ, 2005. - С. 490-492.

13.Самсыкина A.B. Анализ влияния напряжений в процессе различных МУН на обсадную колонну и цементное кольцо [Текст] / A.B. Самсыкина, A.B. Самсыкин, A.C. Шерекин: сборник научных трудов: международная научно-техническая конференция, посвященная памяти Мавлютова М.Р. «Повышение качества строительства скважин». - Уфа: Монография, 2005. - С. 254-256.

14. Чехов A.A. Влияние кумулятивной перфорации на крепь скважин [Текст] / A.A. Чехов, A.B. Самсыкин, A.C. Шерекин: сборник научных трудов: международная научно-техническая конференция, посвященная памяти Мавлютова М.Р. «Повышение качества строительства скважин». - Уфа: Монография, 2005. - С. 256-258.

15.Чехов A.A. Преимущества и недостатки сверлящей перфорации перед другими способами вторичного вскрытия продуктивных горизонтов [Текст] / A.A. Чехов, A.B. Самсыкин, A.C. Шерекин: сборник научных трудов: международная научно-техническая конференция, посвященная памяти Мавлютова М.Р. «Повышение качества строительства скважин». - Уфа: Монография, 2005. - С. 250-253.

16.Самсыкин A.B. Применение армирующих добавок при повышении герметизирующей способности цементного камня в крепи скважин [Текст] / A.B. Самсыкин, Ф.А. Агзамов, A.C. Шерекин // НТЖ. «Бурение и нефть». - №2, 2007.-С. 36-38.

17.Самсыкин A.B. Методика расчета различных динамических нагрузок на крепь скважины [Текст] / A.B. Самсыкин, Ф.А. Агзамов, A.C. Шерекин, В.П. Васильев // НТЖ. «Нефтегазовое дело». - № 1,2007. - С.46-51.

Соискатель

Самсыкин A.B.

Фонд содействия развитию научных исследований. Подписано к печати 12.04.2010 г. Бумага писчая. Заказ № 174. Тираж 90 экз. Ротапринт ГУП «ИПТЭР» РБ, 450055, г. Уфа, пр. Октября, 144/3.

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Самсыкин, Алексей Викторович

ГЛАВА 1 АНАЛИЗ ФАКТОРОВ, ПРИВОДЯЩИХ К НАРУШЕНИЮ КРЕПИ СКВАЖИН.

1.1 Анализ промысловой информации по состоянию крепи скважин на нефтяных и газовых месторождениях.

1.2 Нагрузки, действующие на крепь скважины.

1.2.1 Нагрузки, действующие на крепь скважины при перфорации.

1.2.2 Нагрузки, действующие на крепь скважины при гидравлическом разрыве пласта.

1.2.3 Нагрузки, действующие на крепь скважины при опрессовке обсадных колонн.

1.2.4 Нагрузки, действующие на крепь скважины в процессе механического бурения.

1.2.5 Графическая интерпретация динамических нагрузок на основе метода конечных элементов.

1.3 Методы оценки герметичности крепи скважины.

1.4 Тампонажные материалы, применяемые для крепления скважин.

1.5 Выводы по главе 1. Определение цели и постановка задач работы.

ГЛАВА 2 ОБОСНОВАНИЕ РАБОЧЕЙ ГИПОТЕЗЫ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ВЛИЯНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА КРЕПЬ СКВАЖИНЫ.

2.1 Обоснование рабочей гипотезы.

2.1.1 Требования к цементному камню.

2.1.2 Композиты: механизм разрушения.

2.1.3 Обоснование материала наполнителя.

2.2 Теоретическое обоснование схем и методики расчета.

2.3 Теоретическое обоснование построения паспорта прочности.

2.4 Критерии разрушения цементного камня на основе теории трещин.

2.5 Фрактально-синергетическая концепция механического поведения цементного камня.

2.5.1 Концепция структурных уровней деформации.

2.5.2 Кинетическая теория Журкова разрушения твердых тел.

2.5.3 Функция плотности энергии деформации.

2.5.4 Критерии линейной и нелинейной механики разрушения.

2.5.5 Динамическая механика разрушения.

2.6 Универсальные параметрические диаграммы механического состояния цементного камня.

2.6.1 Базовая параметрическая зависимость прочности от времени.

2.6.2 Механизмы пластической деформации, контролирующие повреждаемость.

2.6.3 Шероховатость поверхности разрушения как показатель фрактальной геометрии трещины.

2.6.4 Связь энергии разрушения с фрактальной размерностью.

2.7 Методика проведения исследований.

2.7.1 Обоснование модели и расчетных условий.

2.7.2 Методика проведения исследований по определению прочностных характеристик цементного камня.

2.7.3 Методика проведения испытаний по определению эластичности цементного камня.

2.7.4 Методика проведения испытаний по определению паспорта прочности цементного камня.

2.7.5 Методика проведения испытаний цементного камня на газопрорыв.

2.8 Выводы по главе 2.

ГЛАВА 3 РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА НАПРЯЖЕНИЙ, ВОЗНИКАЮЩИХ В КРЕПИ СКВАЖИНЫ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ДИНАМИЧЕСКИХ НАГРУЗОК.

3.1 Расчет напряжений, возникающих в цементном камне при перфорации.

3.2 Расчет напряжений, возникающих в цементном камне при опрессовке.

3.3 Расчет напряжений, возникающих в цементном камне при ГРП.

3.4 Расчет напряжений, возникающих в цементном камне при углублении скважины.

3.5 Анализ полученных результатов расчетов.

3.6 Сопоставление полученных напряжений с характеристиками цементного камня.

3.7 Оценка разрушения цементного камня на основе фрактально-синергетической концепции механического поведения.

3.8 Выводы по главе 3.

ГЛАВА 4 ИССЛЕДОВАНИЕ СИЛИКАТНЫХ АРМИРУЮЩИХ ДОБАВОК КАК СРЕДСТВА ПОВЫШЕНИЯ СОПРОТИВЛЯЕМОСТИ ДИНАМИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ ПРИ СОХРАНЕНИИ ГЕРМЕТИЧНОСТИ

КРЕПИ СКВАЖИН.

4.1 Оценка разрушения цементного камня с волокнистыми наполнителями на основе фрактально-синергетической концепции механического поведения.

4.2 Стойкость волокнистых наполнителей к воздействию агрессивных сред.

4.3 Влияние волокнистых наполнителей на свойства цементного раствора и камня.

4.4 Построение паспорта прочности цементного камня со стеклонитом.

4.5 Построение паспорта прочности цементного камня с асбестовым наполнителем.

4.6 Оценка эластичности цементного камня с волокнистыми наполнителями.

4.7 Испытания на газопрорыв цементного камня, армированного волокнистыми наполнителями.

4.8 Выводы по главе 4.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Разработка композиционных тампонажных составов повышенной сопротивляемости динамическим воздействиям для сохранения герметичности крепи скважин"

Актуальность работы. Практика крепления скважин показывает, что цементный камень, обеспечивающий герметичность крепи, является наиболее слабым звеном и может легко разрушаться под воздействием нагрузок, каковыми являются значительные динамические нагрузки, высокие перепады давления, передающиеся на цементный камень при выполнении различных технологических операций, а также агрессивные среды. Именно динамические воздействия в наибольшей степени нарушают целостность крепи. Следствием этого могут быть межколонные и заколонные перетоки, прорыв посторонних вод в интервал перфорации, преждевременное обводнение скважин.

Динамические нагрузки на промежуточные колонны и цементный камень за ней при углублении скважин достигают достаточно больших величин. Например, по данным В.П. Белова, Г.А. Полыновой, и др. ударные нагрузки на промежуточную колонну при бурении долотом диаметром 190 мм и бурильными трубами диаметром 127 мм могут превышать 10 МН. Естественно, что такие нагрузки не проходят бесследно для цементного камня, который растрескивается и разрушается [7, 34].

Основным фактором, обуславливающим разрушение цементного камня при динамическом нагружении, является его низкая деформационная способность. Данный фактор имеет негативные последствия и при гидроразрыве пласта (ГРП), который можно проводить только в том случае, когда цементный камень наберет достаточную прочность, чтобы сопротивляться прорыву жидкости через него, а также будет иметь достаточную эластичность, чтобы противостоять образованию трещин при напряжениях растяжения.

Высоких значений дополнительные нагрузки на цементный камень достигают при опрессовке обсадных колонн и перфорации. Например, по данным специалистов компании «Шлюмберже» при кумулятивной перфорации внутреннее давление на обсадную колонну может достигать 300 МПа [136].

Применяемые в настоящее время тампонажные материалы на основе портландцемента плохо сопротивляются ударным нагрузкам и имеют низкую прочность на разрыв. Многие осложнения, связанные с преждевременным обводнением скважин, напрямую зависят от низкой деформационной способности цементного камня.

Несмотря на большой объем исследований в этой области и разработку новых перспективных решений, проблему нельзя считать решенной, поскольку тампонажный портландцемент еще долгое время будет являться основным материалом при цементировании обсадных колонн.

Значительный вклад в развитие научных представлений о процессах твердения тампонажных растворов, а также в разработку технологических приемов, направленных на предупреждение нарушений герметичности крепи и повышение качества цементирования нефтяных и газовых скважин внесли отечественные и зарубежные исследователи: Ф.А. Агзамов, М.О. Ашрафьян, А.И. Булатов, Ю.М. Бутт, А.А. Гайворонский, B.C. Данюшевский, Н.Х. Каримов, В.И. Крылов, А.А. Клюсов, Н.И. Титков, Р.И. Шищенко, Л.Б. Измайлов, J.D. Birchell, Д.Ю. Мочернюк, Г.М. Саркисов, Ю.С. Кузнецов, А.Т. Кошелев, М.Р. Мавлютов, Д.Ф. Новохатский, В.П. Овчинников, В.Н. Поляков, П.Ф. Паринов, Г.М. Толкачев, С.А. Рябоконь, Е.К. Мачинский и ряд других ученых. Однако, несмотря на большой объем исследований в этой области, проблема нарушений герметичности крепи скважин остается актуальной и в настоящее время.

Цель работы. Повышение герметичности крепи скважин путем оценки рационального времени проведения технологических операций и увеличения сопротивляемости цементного камня динамическим нагрузкам.

Задачи исследования

1. Анализ основных факторов, приводящих к нарушению крепи скважин.

2. Разработка методики расчета напряжений, возникающих при динамических и ударных нагрузках в крепи скважины, и сопоставление полученных данных с характеристиками цементного камня.

3. Анализ кинетики разрушения цементного камня на основе фрактально-синергетической концепции механического поведения твердых тел.

4. Исследование тампонажных составов с повышенной сопротивляемостью к динамическим и ударным воздействиям, полученных на основе принципа композиции.

Методы исследования. Поставленные задачи решались теоретически и экспериментально в лабораторных условиях с использованием стандартных и самостоятельно разработанных методик, приборов, статистической обработки полученных данных с применением ПК. Достоверность выводов и рекомендаций определяется современным уровнем аналитических и значительным объемом практических исследований, высокой степенью сходимости и воспроизводимостью полученных результатов.

Научная новизна

1. Установлено, что напряжения в цементном камне могут составлять (в зависимости от глубины скважины): при перфорации - от 55 до 450 МПа; при опрессовке - от 180 до 550 МПа; при ГРП - от 220 до 730 МПа; при углублении скважин роторным способом - от 20 до 180 МПа.

2. Установлено, что у цементного камня, полученного из цементных растворов с добавкой волокнистых наполнителей, существенно снижается модуль Юнга, в частности, при добавке асбеста — на 62%, а при добавке волокон стеклонита — на 35%, что способствует повышению удароустойчивости цементного камня в 2,5-6,2 раза.

3. Впервые показано, что построение паспорта прочности цементного камня позволяет качественно оценивать напряжения, возникающие в крепи скважины в результате динамических воздействий, и способствует определению рациональных сроков проведения технологических операций, сопровождающихся динамическими нагрузками.

Основные защищаемые положения

1. Методика и результаты расчета напряжений, возникающих при динамических и ударных нагрузках в обсадной колонне и цементном кольце.

2. Методика и результаты построения паспортов прочности для образцов цементного камня на основе портландцемента с волокнистыми добавками.

3. Результаты анализа кинетики разрушения цементного камня на основе фрактально-синергетической концепции механического поведения твердых тел.

Практическая ценность работы

1. Определены концентрации волокнистых силикатных добавок (0,1-1% асбеста и 0,1-0,5% стеклонита), повышающие удароустойчивость и герметичность крепи скважин. Результаты исследования данных добавок положены в методическую основу оценки возможности применения добавок других типов. Рецептура тампонажного состава, содержащая асбест в концентрации 1%, использована ОАО «Азимут» при цементировании промежуточной колонны на месторождении Дулисма (Иркутская область) в скважине №1.

2. Методика расчета напряжений, возникающих при динамических и ударных нагрузках в обсадной колонне и цементном кольце, и оценка рационального времени проведения технологических операций внутри обсадных колонн используется в УГНТУ при чтении лекций и проведении лабораторных занятий по дисциплинам «Механика сплошной среды» и «Заканчивание скважин» для студентов специальности 130504 «Бурение нефтяных и газовых скважин».

Апробация работы

Основные положения диссертационной работы обсуждались:

- на научно-технических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых УГНТУ, Уфа, 2003, 2004, 2005, 2006 гг.;

- межрегиональной молодежной конференции «Севергеоэкотех-2003», Ухта, 2003;

- Международных научных симпозиумах им. академика М.А. Усова студентов и молодых ученых «Проблемы геологии и освоения недр». Томск, 2004, 2005;

- 1-й научно-практической конференции «Передовые технологии строительства и ремонта скважин». Пермь, 2004;

- II межотраслевой научно-практической конференции «Проблемы совершенствования дополнительного профессионального и социогуманитарного образования специалистов ТЭК». Уфа, 2005;

- Международной научно-технической конференции, посвященной памяти Мавлютова М.Р. «Повышение качества строительства скважин». Уфа, 2005;

Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 печатных работ, в том числе 9 статей, из которых 2 - в журналах, включенных в перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, выпускаемых в Российской Федерации в соответствии с требованиями ВАК Министерства образования и науки РФ, и 8 тезисов докладов.

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных выводов и рекомендаций, списка литературы из 144 наименований и 3 приложений. Изложена на 232 страницах машинописного текста, содержит 116 рисунков и 44 таблицы.

Заключение Диссертация по теме "Технология бурения и освоения скважин", Самсыкин, Алексей Викторович

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. На основании теоретического анализа состояния герметичности крепи скважин в зависимости от вида проводимых в скважине работ и практической оценки напряжений, возникающих в процессе различных динамических воздействий на обсадную колонну и цементный камень, установлено, что в наибольшей степени нарушению целостности крепи способствуют кумулятивная перфорация, ГРП, опрессовка обсадных колонн и механическое бурение роторным способом.

2. Разработана методика и произведен расчет напряжений, возникающих в обсадной колонне и цементном кольце при выполнении в скважине различных технологических операций, которые имеют динамический или ударный характер.

3. Показана принципиальная возможность оценки напряжений, возникающих в крепи скважины под воздействием динамических нагрузок, путем построения паспорта прочности цементного камня, что позволяет определить наиболее благоприятные сроки проведения различных технологических операций в стволе скважины.

4. Установлено, что, для ускорения и упрощения исследований по определению основных механических характеристик цементного камня без потери информативности возможно использование фрактально-синергетической концепции механического поведения твердых тел.

5. Показано, что для повышения удароустойчивости цементного камня и сохранения его целостности необходимо вводить в цементный раствор в качестве армирующих добавок волокнистые материалы, в частности, асбест и стеклонит, оптимальная концентрация которых составляет соответственно 0,11% и 0,1-0,5%.

6. Получено, что предел прочности на изгиб 7-суточного цементного камня с добавкой стеклонита повышается на 3-8%, с добавкой асбеста — на 3438% по сравнению с таким же показателем камня без добавок, а 28-суточного — со стеклонитом на 3-5%, с асбестом на 34-42% в зависимости от концентрации наполнителя.

7. Установлено, что добавление в цементный раствор волокнистых наполнителей приводит к повышению его эластичности, причем с волокнами стеклонита на 35%, а асбеста - на 62%. Это способствует повышению удароустойчивости цементного камня в 2,5-6,2 раза.

220

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Самсыкин, Алексей Викторович, Уфа

1. Авдеев Б А. Техника определения механических свойств материалов. - М.: Машиностроение, 1965. - 490 с.

2. Агзамов Ф.А., Измухамбетов Б.С., Каримов Н.Х., Мавлютов М.Р. Повышение долговечности тампонажного камня в агрессивных флюидах нефтяных и газовйх скважин. Самара: 1998. - 272 е.: ил.

3. Агзамов Ф.А. Требования к тампонажным материалам и технологии крепления сероводородосодержащих скважин // Технология бурения нефт. и газ. скважин. Межвуз. научно-темат. сб. УНИ. Уфа: 1990.- С.90-94.

4. Александров М.М. Силы сопротивления при движении труб в скважине. -М.: Недра, 1978.-208 с.

5. Алексеев JI.A., Алексеев Д.Л., Ишбаев Г.Г., Ташбулатов Р.Ф. Обеспечение долговечности крепи при бурении и капитальном ремонте скважин. Горный вестник, 1998. № 4. С. 14-17.

6. Аникеев К.А. Аномально высокие пластовые давления в нефтяных и газовых месторождениях. М.: Недра, 1964. - 169 е.: ил.

7. Антипов В.И. Деформация обсадных колонн под действием неравномерного давления. М.: Недра. 1992. - 233 с.

8. Ахмадеев Р.Г., Данюшевский B.C. Химия промывочных и тампонажных жидкостей. М.: Недра, 1981. - С. 20-23.

9. Ахметов Р.А. Исследования изменения и передачи давления в зацементированной части заколонного пространства во время ОЗЦ и проведения различных работ в скважине. Дисс. канд. техн. наук. Уфа, 1975. -210 с.

10. Баженов Ю.М. Технология бетона: Учеб. пособие для ВУЗов. М.: Высш. школа, 1978. - 455 е.: ил.

11. Барановский В.Д. Анализ состояния по креплению скважин в нефтяной отрасли. М. ВНИИОЭНГ, 1980. - 60 с.

12. Белов В.П., Полынова Г.А. О возможностях фильтрации газа из пласта через цементный камень. Нефт. хоз-во, 1970. № 5. С. 31-35.

13. Бережной А.И., Сельващук А.П. Тампонажные растворы для цементирования газовых скважин в условиях соленосных отложений. // Труды I Украинской научно-техн. конф-ии, 1970. ч. 2. С. 71-72.

14. Боровков А.И. Эффективные физико-механические свойства волокнистых композитов М.: Изд-во ВИНИТИ, 1985. - 113 с.

15. Булатов А.И., Аветисов А.Г. Справочник инженера по бурению: В 4 кн. Кн. 1 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1993. - 320 е.: ил.

16. Булатов А.И., Дейкин В.В. Принципы расчета прочности цементного кольца скважины. Нефт. хоз-во, 1988. № 5. С. 25-26.

17. Булатов А.И. Формирование и работа цементного камня в скважине. М.: Недра, 1990.-409 с.

18. Булатов А.И., Макаренко П.П., Будников В.Ф. Теория и практика заканчивания скважин. М.: Недра, 1998. - Т.4. - 496 с.

19. Булатов А.И., Качмар Ю.Д., Макаренко П.П., Яремийчук Р.С. Освоение скважин: Справочное пособие. М.: ООО Недра-Бизнесцентр, 1999. - 473 с.

20. Буслаев В.Ф. Применение композиционных материалов для крепления и эксплуатации скважин. Ухта: УГТУ, 2005. - 136 с.

21. Видовский А.Л., Булатов А.И. Напряжения в цементном кольце глубоких скважин. М.: Недра, 1977. - С. 170.

22. Вредные химические вещества. Неорганические соединения элементов I-IV групп: Справ, изд. / Бандман А.Л., Гудзовский Г.А., Дубейковская JI.C. и др. -Л.: Химия, 1988.-512 с.

23. Гайворонский А.А., Цыбин А. А. Крепление скважин и разобщение пластов. М.: Недра, 1981. - 366 е.: ил.

24. Гамзатов С.М. Применение вяжущих веществ в нефтяных и газовых скважинах. М.: Недра, 1985. - 184 с.

25. Геофизические методы исследования скважин. Справочник геофизика. -М.: Недра, 1983.

26. Гленсдорф П., Пригожий И. Термодинамическая теория структуры, устойчивости и флуктуации. М.: Мир, 1980. - 280 с.

27. Голышкина Л.А. Исследование и разработка способов повышения герметичности контактных зон цементного камня заколонного пространства скважины. Автореф. дис. канд. техн. наук. Уфа: 1977. - 20 с.

28. Данюшевский B.C., Алиев P.M., Толстых И.Ф. Справочное руководство по тампонажным материалам. М.: Недра, 1987. - 373 с.

29. Данюшевский B.C. Проектирование оптимальных составов тампонажных цементов. М.: Недра, 1978. - 293 е.: ил.

30. Данюшевский B.C., Толстых И.Ф., Милыштейн В.И. Справочное руководство по тампонажным материалам. М.: Недра, 1973. - 311 е.: ил.

31. Детков В.П. Цементирование наклонных скважин. М.: Недра, 1978. -247с.

32. Добавки в бетон: Справочное пособие. / Под ред. В.С.Рамачандрана. М.: Стройиздат, 1988. - 570 е.: ил.

33. Добрынин В.М., Венделыитейн Б.Ю., Резванов Р.А., Африкян А.Н. Промысловая геофизика. М.: Недра, 1986. - 342 с.

34. Дьяконов Д.И. Леонтьев Е.И., Кузнецов Г.С. Общий курс геофизических исследований скважин. М.: Недра, 1984.

35. Желтов Ю.П. Деформация горных пород. М.: Недра, 1973. - 431с.

36. Зарипов С.З. Лабораторный контроль при бурении нефтяных и газовых скважин. М.: Недра, 1977. - 192 е.: ил.

37. Заканчивание газовых скважин. / Мамаджанов У.Д., Рахимов А.К., Поляков Г.Г., Стрелко И.Ш. М.: Недра, 1979. - 174 с.

38. Зейгман Ю.В., Самсыкин А.В. Учебное пособие по дисциплине «Механика сплошной среды». Уфа: Изд-во УГНТУ, 2005. - 70 с.

39. Ивакин Б.Н., Карус Е.В., Кузнецов О.Л. Акустический метод исследования скважин. М.: Недра, 1978.

40. Иванова B.C. Междисциплинарный подход к решению проблемы прочности материалов. Металлы, 1996. № 6. С. 4-13.

41. Иванова B.C., Баланкин А.С., Бунин И.Ж., Оксогоев А.А. Синергетика и фракталы в материаловедении. М.: Наука, 1994. - 383 с.

42. Иванова B.C., Закирничная М.М., Кузеев И.Р. Синергетика и фракталы. Универсальность механического поведения материалов. Уфа: Изд-во УГНТУ, 1998. 4.2. - 225 с.

43. Измайлов Л.Б., Булатов А.И. Крепление нефтяных и газовых скважин. -М.: Недра, 1976. 199 с.

44. Ишкаев Р.К., Габдуллин Р.Г. Новые способы вторичного вскрытия пластов и конструкций забоев скважин. Тюмень: Вектор Бук, 1998. - 212 с.

45. Ильницкая Е.И., Тедер Р.И., Ватолин Е.С., Кунтыш М.Ф. Свойства горных пород и методы их определения. М.: Недра, 1969. - 392 с.

46. Калинин А.Г., Левицкий А.З., Мессер А.Г., Соловьев Н.В. Практическое руководство по технологии бурения скважин на жидкие и газообразные полезные ископаемые. М.: ООО Недра-Бизнесцентр, 2001. - 450 с.

47. Катеев И.С. Исследование и совершенствование способов повышения качества крепления скважин на поздней стадии разработки нефтяных месторождений. Дисс. канд. техн. наук. Бугульма, 1978. - 206 с.

48. Катенев Е.П. Крепление скважин при высоких температурах и давлениях. -М.: Недра, 1966. 192 е.: ил.

49. Каримов Н.Х., Запорожец J1.C., Рахматуллин Т.К. Тампонажные смеси для цементирования скважин в условиях Казахстана и технология их приготовления // Обзор ВИЭМС. Техн. и технол. геолог.-развед. работ; орг. пр-ва, 1978. -39 с.

50. Каримов Н.Х., Губкин Н.А. Особенности крепления скважин в солях. -М.: Недра, 1987. 372 с.

51. Каримов Н.Х., Бакиров Н.К. Условия повышения контактных напряжений в заколонном пространстве скважин // Межвуз. сб. трудов УНИ Уфа: Бур. нефт. и газ. скважин, 1990. - 258 е.: ил.

52. Каримов Н.Х., Рахматуллин Т.К., Иванов В.В. Тампонажные материалы с закупоривающими свойствами для цементирования нефтяных и газовых скважин. -М.: ВНИИЭМС, 1982. 48 е.: ил.

53. Кербер M.JI. Композиционные материалы. Соросовский образовательный журнал, 1999. № 5. С. 33-41.

54. Комаров С.Г. Геофизические методы исследования скважин. М.: Недра, 1973.

55. Костырин В.И. Тампонажные материалы и химреагенты: Справ, пособие для рабочих. М.: Недра, 1989. - 144 е.: ил.

56. Кошелев А.Т. Научное обоснование, разработка и внедрение методов повышения работоспособности крепи скважин. Дисс. докт. техн. наук. -Тюмень, 1993.-391 с.

57. Кравцов В.М. Тампонажные материалы для цементирования скважин в осложненных геологических условиях. Автореф. дис. докт. техн. наук. - Уфа: УНИ, 1984. - 36 с.

58. Кристенсен Р.В. Введение в механику композитов. М.: Мир, 1982. - 245 с.

59. Крук Р., Кулаковски Д., Гриффит Дж. Подбор композиции облегченного цементного раствора применительно к условиям в скважине и планам ее эксплуатации. Нефтегазовые технологии, 2004. № 3. С. 24-28.

60. Крылов Д.А., Марабаев Н.А., Таламанов Е.Н. и др. Изменение контакта цементного камня с металлом обсадных труб при различных механических воздействиях. Бурение, 1981. № 7. С. 50-53.

61. Крылов Д.А. Акустические методы контроля формирования контакта цементного камня с обсадными трубами // Нефт.хоз-во, 1982. № 2 С. 19-22.

62. Крылов Д.А., Волошко Г.Н. Влияние различных нагрузок в колонне на ее контакт с цементным кольцом. Нефт. хоз-во, 1991. № 12. С. 8-11.

63. Крюков Г.М., Горбонос М.Г. Запаздывание разрушения и увеличение прочности горных пород при динамическом нагружении. — Физико-техн. пробл. разраб. полез, ископаемых, 1978. №1. С. 41-47.

64. Кудряшов Б.Б., Яковлев A.M. Бурение скважин в осложненных условиях. -М.: Недра, 1987. 269 с.

65. Кузнецова Т.В. Алюминатные и сульфоалюминатные цементы. М.: Стройиздат, 1986. - 208 с.

66. Кузнецова Т.В., Кравченко И.В., Власова Н.Г., Юдович Б.Э. Химия и технология специальных цементов. -М.: Стройиздат, 1979. 207с.

67. Куксов А.К., Булатов А.И., Ситников М.Ф. О давлении в затрубном пространстве скважин после цементирования. Нефт. хоз-во, 1973. № 10. С. 2631.

68. Левшин В.А., Новохатский Д.Ф. и др. Дисперсноармированные тампонажные материалы. Нефт. хоз-во, 1982. № 3. С. 25-28.

69. Мавлютов М.Р., Агзамов Ф.А., Овчинников В.П., Кузнецов Ю.С. Долговечность тампонажного камня в нефтяных и газовых скважинах: Учеб. пособие. Уфа: Изд-во УНИ. 1987. - 94 с.

70. Мамедов А.А. Предотвращение нарушений обсадных колонн. М.: Недра, 1990.-240 с.

71. Магара К.Н. Уплотнение пород и миграция флюидов (Прикладная геология нефти). -М.: Недра, 1982. 296 с.

72. Махова М.Ф., Гребенюк Н.П. Дисперсное армирование портландцемента базальтовыми волокнами. Цемент, 1980. № 2.

73. Мельников Ю.В., Утробин А.А., Смоляников В.Г. Нарушение контактов цементного кольца с обсадной колонной и стенками скважины при проведении технологических операций в этой колонне. Реф. НГС Бурение. -М.: ВНИИОЭНГ, 1977. № 4.

74. Мироненко О.Н. Разработка технологической рецептуры вязкоупругого состава. Техника и наука, 1981, № 1, С. 91-94.

75. Михалюк А.В. Горные породы при неравномерных динамических нагрузках. Киев: Наук, думка, 1980. - 154 с.

76. Мовсумов А.А., Кязимов Э.А., Шейхи Ф.А. Изменение режима перфорации при заканчивании скважин для предотвращения водо- и пескопроявлений. Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море, 1999. № 7-8. С. 41-43.

77. Незаметдинов P.M. Совершенствование технологии устранения негерметичности эксплутационных колонн. Автореф. дис. канд. тех. наук. -Уфа: 1999.-24 с.

78. Николаевский В.Н., Лившин Л.Д., Сизов И.А. Механические свойства горных пород. Деформация и разрушение. Механика твердого деформируемого тела. 1978. - Т.П. - 363 е.: ил.

79. О состоянии работ по ликвидации негерметичности обсадных колонн в резьбовых соединениях. Качественное крепление и управление свойствами тампонажного камня. / Кошелев А.Т., Горбачев В.М., Киселев А.И. -ВНИИКрнефть, 1985. С. 80-85.

80. Паламер З.С., Тихонов В.А., Горский В.Ф. Исследование эффективности активации цемента гидроакустическими методами. // Строительные материалы, детали и изделия. Киев: Будивельник, 1973, вып. 17.

81. Панин В.Е., Гриняев Ю.В., Данилов В.И. Структурные уровни пластической деформации и разрушения. Новосибирск: Наука, 1990. - 258 с.

82. Паринов П.Ф. Разработка дисперсноармированных тампонажных материалов для крепления глубоких нефтяных и газовых скважин. Дисс. канд. техн. наук. Краснодар, 1985. - 237 с.

83. Партон В.З., Борисковский В.Г. Динамика хрупкого разрушения. М.: Машиностроение, 1988. - 239 с.

84. Пащенко А.А., Сербии В.П., Бондарь В.Р. Стеклоцементные композиционные материалы. Киев: Будивельник, 1979.

85. Победря Б.Е. Механика композиционных материалов. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1984. - 80 с.

86. Погодин-Алексеев Г.И. Динамическая прочность и хрупкость металлов. -М.: Машиностроение, 1966.

87. Поляков В.Н. Требования, предъявляемые к герметичности и прочности ствола при заканчивании скважин месторождений Башкирии. Нефт. хоз-во, 1983. №5.-С. 27-28.

88. Поляков В.Н., Ишкаев Р.К., Лукманов P.P. Технология заканчивания нефтяных и газовых скважин. Уфа: ТАУ, 1999. - 408 с.

89. Померанц Л.И., Бондаренко М.Т., Гулин Ю.А., Козяр В.Ф. Геофизические методы исследования нефтяных и газовых скважин. М.: Недра, 1984.

90. Причины нарушения и повышение долговечности крепи скважин: Учеб. Пособие / Алексеев Л.А. и др. Уфа: изд-во УГНТУ, 2002. - 70 с.

91. Рахимбаев Ш.М. Регулирование технических свойств тампонажных растворов. Ташкент.: ФАН, 1986. - 159 е.: ил.

92. Регель В.Р., Слуцкер А.И., Томашевский Э.Е. Кинетическая природа прочности твердых тел. М.: Наука, 1974. - 560 с.

93. Резванов Р.А. Радиоактивные и другие неэлектрические методы исследования скважин. М.: Недра, 1982.

94. Рыбьев И.А. Строительные материалы на основе вяжущих веществ (искусственные строительные конгломераты): Учеб. пособие для ВУЗов. М.: Высш. школа, 1978. - 309 е.: ил.

95. Рябоконь С.А., Овечкин А.И., Гноевых А.Н. О необходимости совершенствования техники и технологии крепления скважин. Нефт. хоз-во, 2001. № 11.-С. 60-63.

96. Рябоконь С.А., Новохатский Д.Ф. Влияние опрессовки обсадных труб на качество крепления скважин. Нефт. хоз-во, 2003. № 9. С. 41-43.

97. Самсыкин А.В., Агзамов Ф.А., Шерекин А.С. Применение армирующих добавок при повышении герметизирующей способности цементного камня в крепи скважин. Бурение и нефть, 2007, № 2. С. 36-38.

98. Санников Р.Х. Наиболее вероятные виды вращения бурильной колонны // Технология бурения н/г скв-н: Межвуз. научн.-темат. сб. / Уфим. нефт. ин-т, 1987.-С. 60-71.

99. Санников Р.Х. Нахождение длины стесненной полуволны вращающейся колонны в наклонной скважине // Изв. вузов, сер. Нефть и газ, 1989. 6 с.

100. Санников Р.Х. Пути повышения качества изоляции поглощающих пластов и установки цементных мостов // Технология бурения н/г скв-н: Межвуз.науч.-техн. сб./Уфим. нефт. ин-т. Уфа, 1991. - С. 13-16.

101. Санников Р.Х. Теория подобия и моделирование. Уфа, 2004. - 154 с.

102. Сароян А.Е. Трубы нефтяного сортамента. М.: Недра, 1976. 504 с.

103. Сеид-Рза М.К. Некоторые вопросы бурения глубоких скважин в осложненных условиях Азербайджана. Нефт. хоз-во, 1972. № 10. С. 6-11.

104. Семеняк М.В., Тихонов В.Г. Ряд аварийных ситуаций после цементирования скважин Астраханского ГКМ. Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море, 1999. № 3. С. 70-72.

105. Сидоров И.А. Восстановление герметичности обсадных колонн в нефтяных и газовых скважинах. М.: 1972. - 95 с.

106. Соловьев Е.М. Заканчивание скважин. М.: Недра, 1979. - 303 с.

107. Спивак А.И., Попов А.Н. Разрушение горных пород при бурении скважин. -М.: Недра, 1986.-208 с.

108. Специальные тампонажные материалы для разобщения пластов в различных термобарических условиях. / Вяхирев В.И., Кузнецов Ю.С., Овчинников В.П. Тюмень: Вектор Бук, 1997.-23 7с.

109. ИЗ. Справочник инженера по бурению. Т. 1-2. /Под ред. Мищевича В.И., Сидорова Н.А. М.: Недра, 1973.

110. Справочник по креплению нефтяных и газовых скважин. / под ред. Булатова А.И. М.: Недра, 1977. - 252 с.

111. Степин П.А. Сопротивление материалов. М.: Высш. шк., 1988. - 367 с.

112. Тангалычев Е.С. Бакшутов B.C., Ангелопуло O.K., Паринов П.Ф. Дисперсноармированные тампонажные материалы. М.: ВНИИОЭНГ, 1984. -55 с.

113. Тарг С.М. Краткий курс теоретической механики. М.: Высш. шк., 2001. -416 е.: ил.

114. Тархов А.Г., Бондаренко В.М., Никитин А.А. Комплексирование геофизических методов. М.: Недра, 1982.

115. Тиль В.И., Климентов М.Н. Сооружение скважин ударно-вращательным способом бурения. М.: Недра, 1986. - 96 с.

116. Усачев П.М. Гидравлический разрыв пласта. М.: Недра, 1986. - 165 с.

117. Усов С.В. Эффективность восстановления герметичности обсадных колонн в скважинах. Нефт. хоз-во, 1980. № 10. С. 22-26.

118. Федер Е. Фракталы. М: Мир, 1991. - 260 с.

119. Феодосьев В.И. Сопротивление материалов. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003. - 592 с.

120. Химия цементов / Под ред. Тейлора Х.Ф.У. М.: Стройиздат, 1969. - 468 с.

121. Цементирование нефтяных скважин на месторождениях Западного Казахстана. / Титков Н.И., Каримов Н.Х., Дон Н.С. Алма-Ата: 1972. - 310 с.

122. Цементирование скважин за рубежом: Обзор зарубежной литературы. М.: ВНИИОЭНГ, 1977. - 130 с.

123. Цыбин А.А., Гайворонский А.А. Исследование прочностных показателей составных крепей нефтяных скважин. М.: ВНИИОЭНГ, 1976. - 65 с.

124. Чигарев А.В., Кравчук А.С., Смалюк А.Ф. ANSYS для инженеров: Справочное пособие. -М.: Машиностроение-1, 2004. 512 с.

125. Шадрин JI.H. Регулирование свойств тампонажных растворов при цементировании скважин. М.: Недра, 1969.

126. Шахмаев З.М., Рахматуллин В.Р. Технология заканчивания скважин. -Уфа: Китап, 1996. 190 с.

127. Шейкин А.Е. Структура, прочность и трещиностойкость цементного камня М.: Стройиздат, 1974. - 188 с.

128. Шимкович Д.Г. Расчет конструкций в MSC/NASTRAL for Windows. М.: ДМК Пресс, 2003. - 449 с.

129. Шишин К.А., Рустамбеков Т.Ф., Крылов Д.А. Влияние опрессовки и перфорации скважин на качество разобщения пластов. Бурение, 1977. Вып.4. с. 44-47.

130. Яруллин Р.К. Техника и технология вторичного вскрытия продуктивных пластов сверлящими перфораторами на кабеле. Дисс. канд. техн. наук. — Уфа, 1996. 177 с.

131. Янтурин А.Ш., Рекин С.А. Устойчивость, упругая деформация и эксплуатация бурильных и обсадных колонн. СПб.: Недра, 2005. - 467 с.

132. Assarson G.O. Discussion of Report Hydrothermal reactions in the system Ca0Si02H20 and steam curing of cement-silica products. By Taylor H.F.W. Chemistry of Cement Proceedings of the Fourth Internat. Washington: Symposium 1, 1960. P. 190-194.

133. Balankin A.S. Fractal mathematics for physicsist: I. Basic concepts, physical notious and mathematical tools // Review of Mexican Physics. 1997. - P. 81-84.

134. Bernal J.D. The structure of liquids, proc. of the Royal Soc. Journ. A.v. 280, 1964. № 1382. 10 p.

135. Borovkov A.I., Klich A.E. Computational Micromechanics of Composites. Finite Element Homogenization Methods // Appl. Math. Mech. (Z. Angew. Math. Mech. ZAMM). V.78. Suppl. 1. 1998. - P. 295-296.

136. Charles L. Henderson, Tom E. Cox. drill high concentration H2S gas ruells safely. The oil and gas formal, 1971. April, 12. P. 57-61.

137. Charlie Cosad. Choice of strategies of perforirovanya. Oilfield Revue, 1998. -P. 34-51.

138. Darlington R.K., House R.F., Hunter D.V. Viscous heavy brine completion fluids. Society of petroleum engineers of AYME, 1982. P. 257-263.

139. Fleckenstein W.W., Miller M.G. Burstinduced stresses in cemented wellbores. Drilling and Completion, June, 2001.

140. Goodwin К J., Crook R.J. Cement sheath stress failure. Technical Conference and Exhibition, New Orleans, September, 1990.

141. Kalousek G.L. The reactions of cement hydration at elevated temperatures. Proc. 3d Intern. Symp. Chem. Cem. London: 1952.

142. Mandelbrot B.B. The fractal geometry of nature. N.Y.: Freeman, 1983.

143. Ravi K.M. Safe and economic gas wells through cement design for life of the well. Gas Technology Symposium, Calgary, May, 2002.

144. Ravi K.M. Improve the economics of oil and gas wells by reducing the risk of cement failure. Drilling Conference, Texas, February, 2002.

145. Tensile softening of brittle composites. Copalaratuan V.S., Shan S.P. Proc. SEM Spring Cont. Exp. Mechanism., Los Vegas, 1985. June 9-14.