Қазақстанның мұнай-газ саласының хабаршысыҚазақстанның мұнай-газ саласының хабаршысы2707-42262957-806XKMG Engineering10441310.54859/kjogi104413Научная статьяВязкоупругие системы при строительстве скважинЛогиноваМарианна Евгеньевна<p>канд. физ.-мат. наук, доцент кафедры «Бурение нефтяных и газовых скважин»</p>ufamel@yandex.ruАгзамовФарит Акрамович<p>докт. техн. наук, профессор кафедры «Бурение нефтяных и газовых скважин»</p>faritag@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0001-5850-5261ФГБОУ ВО «Уфимский государственный нефтяной технический университет»160520224158680303202209032022Copyright © 2022, Логинова М.Е., Агзамов Ф.А.2022<p>Одним из важнейших факторов, обеспечивающих необходимое качество крепления скважин, является применение эффективных буферных жидкостей, среди которых следует выделить вязкоупругие системы, обеспечивающие наилучшее вытеснение промывочной жидкости в процессе цементирования.</p> <p>В статье рассмотрен механизм полимеризации вязкоупругих систем при использовании полиакриламида, сшитого катионами поливалентных металлов, и перспективы применения этих систем при креплении скважин. Показаны модели течения вязкоупругих систем и их отличия, обусловленные наличием у вязкоупругих систем нормальных напряжений. Приведено обоснование компонентного состава вязкоупругих систем и их основных свойств, обеспечивающих эффективность данных систем в качестве буферных жидкостей, а также описаны приборы для исследования.</p> <p>Экспериментально подтверждено, что при выборе поливалентного катиона в качестве «сшивателя» вязкоупругих систем необходимо использовать добавки с наибольшей степенью окисления, которые повышают скорость набора прочностных характеристик. Экспериментально обоснованы наиболее рациональные соотношения компонентов и доказана лучшая удерживающая способность вязкоупругой буферной жидкости по сравнению с другими видами буферных жидкостей, исключающая переток цементного раствора вниз в затрубном пространстве скважин после окончания процесса цементирования.</p> <p>На оригинальных установках доказана наилучшая степень очистки ствола скважины в зонах каверн при ламинарном режиме течения. Для минимизации негативного влияния полимерных пленок от вязкоупругих систем на сцепление цементного камня с обсадными колоннами рекомендовано после порции вязкоупругой буферной жидкости закачивать порцию жидкости, содержащей деструктор полимера.</p>spacer fluidannulusviscoelastic systemspolymerrheologyбуферлік сұйықтыққұбыр сыртындағы кеңістіктұтқыр серіпмді жүйелерполимерреологиябуферная жидкостьзатрубное пространствовязкоупругие системыполимерреология1.Агзамов Ф.А., Акбулатов Т.О., Аксенова Н.А., Анашкина А.Е., и др. Технология бурения нефтяных и газовых скважин. Учебник для студентов вузов в 5 томах/под общей редакцией В.П.Овчинникова. – Тюмень, 2014, т. 1. // Agzamov F.A., Akbulatov T.O., Aksenova N.A., Anashkina A.E., and others. Tehnologiya bureniya neftyanyh i gazovyh skvazhin. Uchebnik dlya studentov vuzov v 5 tomah/pod obshhei redakciei V.P. Ovchinnikova [Technology of drilling oil and gas wells. Textbook for university students in 5 volumes / under the general editorship of V.P. Ovchinnikov]. – Tjumen', 2014, v. 1.2.Булатов А.И. Детективная биография герметичности крепи скважин. – Краснодар, Просвещение-Юг, 2008, 767 с. // Bulatov A.I. Detektivnaya biografiya germetichnosti krepi skvazhin [Detective biography of well support integrity]. – Krasnodar, Prosveshhenie-Yug, 2008, 767 p.3.Постников В.О., Аиграфьян М.О. Способы и устройства для разрушения глинистых корок при производстве изоляционных работ в скважинах. – Тр. ВНИИКРнефть «Осложнения при бурении и цементировании скважин», Краснодар, 1973, с. 173–181. // Postnikov V.O., Aigraf'yan M.O. Sposoby i ustroistva dlya razrusheniya glinistyh korok pri proizvodstve izolyacionnyh rabot v skvazhinah [Methods and devices for the destruction of clay cakes when performing insulation work in wells]. – Tr. VNIIKRneft' «Oslozhneniya pri burenii i cementirovanii skvazhin» [Proceedings of the All-Union Research Institute for Well Cementing and Drilling Fluids "Complications in Drilling and Cementing Wells"], Krasnodar, 1973, pp. 173–181.4.Ашрафьян М.О., А.И. Булатов, А.Л. Волик, О.А. Лебедев. Влияние течение растворов на полноту вытеснения жидкостей из кольцевого пространства при цементировании скважин. – Труды Краснодарского филиала ВНИИ, 1970, вып. 23. // Ashraf'jan M.O., A.I. Bulatov, A.L. Volik, O.A. Lebedev. Vlijanie techenie rastvorov na polnotu vytesneniya zhidkostei iz kol'cevogo prostranstva pri cementirovanii skvazhin [Influence of fluid flow on the completeness of fluid displacement from the annulus during well cementing]. – Trudy Krasnodarskogo filiala VNII [Proceedings of the Krasnodar branch of the All-Russian Research Institute], 1970, vyp. 23.5.Лихушин А.М., Мясищев В.Е., Мязин О.Г. К вопросу выбора рационального типа буферной жикдкости. – Электронный журнал «Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море», 2013, вып. 12, с. 35–39. // Lihushin A.M., Mjasishhev V.E., Mjazin O.G. K voprosu vybora racional'nogo tipa bufernoi zhikdkosti [On the issue of choosing a rational type of flush liquid]. – Jelektronnyj zhurnal «Stroitel'stvo neftjanyh i gazovyh skvazhin na sushe i na more» [Electronic journal "Construction of oil and gas wells on land and at sea"], 2013, vyp. 12, pp. 35–39.6.Коптяева Е.И., Каразеев Д.В., Стрижнев В.А., Вежнин С.А., Телин А.Г. Новые сшитые полимерные составы на основе частично гидролизованного полиакриламида для ограничения водопритока и выравнивания профиля приемистости. – Нефть. Газ. Новации, 2014, №10, с. 45–49. // Koptyaeva E.I., Karazeev D.V., Strizhnev V.A., Vezhnin S.A., Telin A.G. Novye sshitye polimernye sostavy na osnove chastichno gidrolizovannogo poliakrilamida dlya ogranicheniya vodopritoka i vyravnivaniya profilya priemistosti [New cross-linked polymer compounds based on partially hydrolyzed polyacrylamide to limit water influx and levele the injectivity profile]. – Neft'. Gaz. Novacii [Oil. Gas. innovations], 2014, No.10, pp. 45–49.7.Олдройд Дж. Г. Неньютоновское течение жидкостей и твердых тел. (Под ред. Эйриха Ф.М.) – Реология, теория и приложения, М., ИЛ, 1972, 763 с. // Oldrojd Dzh. G. Nen'yutonovskoe techenie zhidkostei i tverdyh tel. (Pod red. Jejriha F.M.) [Non-Newtonian Flow of Liquids and Solids (Under the editorship of Eirich F.M.)] – Reologiya, teoriya i prilozheniya [Rheology, theory and applications], Moscow, IL, 1972, 763 p.8.Шрамм Г. Основы практической реологии и реометрии. (Пер. с англ. И.А. Лавыгина. Под ред. В.Г. Куличихина). – М., КолосС, 2003, 312 с. // Shramm G. Osnovy prakticheskoi reologii i reometrii. (Per. s angl. I.A. Lavygina. Pod red. V.G. Kulichihina) [Fundamentals of practical rheology and rheometry. (Translated from English by I.A. Lavygina. Edited by V.G. Kulichikhin)]. – Moscow, KolosS, 2003, 312 p.9.Mezger T.G., The rheology handbook: for users of rotational and oscillatory rheometers. – Hanover, Vincentz Network, 2002, 432 р.10.Barnes H.A. A handbook of elementary rheology. – Aberystwyth: Univ of Wales, Institute of Non-Newtonian Fluid Mechanics, 2000, 204 р.11.Бортников В.Г. Основы технологии переработки пластических масс: Учебное пособие для вузов. – Л., Химия, 1983, 304 с. // Bortnikov V.G. Osnovy tehnologii pererabotki plasticheskih mass: Uchebnoe posobie dlja vuzov [Fundamentals of plastics processing technology: Textbook for universities]. – L., Himija [Chemistry], 1983, p. 304.12.Телин А., Хлебникова М., Сингизова В., Калимуллина Г., Хакимов А., Кольчугин И., Исмагилов Т. Регулирование реологических и фильтрационных свойств сшитых полимерных систем с целью повышения эффективности воздействия на пласт. – Вестник инжинирингового центра ЮКОС, 2002, № 4, с. 41–45. // Telin A., Hlebnikova M., Singizova V., Kalimullina G., Hakimov A., Kol'chugin I., Ismagilov T. Regulirovanie reologicheskih i fil'tracionnyh svoistv sshityh polimernyh sistem s cel'yu povysheniya effektivnosti vozdeistviya na plast [Regulation of rheological and filtration properties of cross-linked polymer systems in order to increase the efficiency of reservoir stimulation]. – Vestnik inzhiniringovogo centra YuKOS [Bulletin of the Yukos Engineering Center], 2002, No. 4, pp. 41–45.13.Гумерова Г.Р., Яркеева Н.Р. Технология применения сшитых полимерных составов. Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело», 2017, № 2, с. 63–79. // Gumerova G.R., Yarkeeva N.R. Tehnologiya primeneniya sshityh polimernyh sostavov [Technology of application of cross-linked polymer compositions]. Jelektronnyj nauchnyj zhurnal «Neftegazovoe delo» [Electronic scientific journal "Oil and Gas Business"], 2017, No. 2, pp. 63–79.14.Окромелидзе Г.В. Совершенствование технологии глушения нефтяных и газовых скважин с использованием вязкоупругих составов. – Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, Уфа, 2016, 198 с. // Okromelidze G.V. Sovershenstvovanie tehnologii glusheniya neftyanyh i gazovyh skvazhin s ispol'zovaniem vyazkouprugih sostavov [Improving the technology of killing oil and gas wells using viscoelastic compositions]. – Dissertacija na soiskanie uchenoj stepeni kandidata tehnicheskih nauk [Thesis for the degree of candidate of technical sciences], Ufa, 2016, 198 p.15.Мачихин Ю.А. Реометрия пищевого сырья и продуктов: Справочник. – М., Агропромиздат, 1990, с. 175–180. // Machihin Ju.A. Reometriya pishhevogo syr'ya i produktov: Spravochnik [Rheometry of food raw materials and products: Handbook]. – Moscow, Agropromizdat, 1990, pp. 175–180.16.Ильин С.О. Малкин А.Я., В.Г. Куличихин Применение метода высокоамплитудных гармонических воздействий для анализа свойств полимерных материалов в нелинейной области механического поведения. – Высокомолекулярные соединения. Серия А, 2014, т. 56, № 1, с. 99–112. // Il'in S.O. Malkin A.Ja., V.G. Kulichihin Primenenie metoda vysokoamplitudnyh garmonicheskih vozdeistvii dlya analiza svoistv polimernyh materialov v nelineinoi oblasti mehanicheskogo povedeniya [Kulichikhin Application of the method of high-amplitude harmonic effects for the analysis of the properties of polymeric materials in the nonlinear region of mechanical behavior]. – Vysokomolekuljarnye soedinenija [High-molecular compounds]. Serija A, 2014, v. 56, No. 1, pp. 99–112.17.Ильин С.О. Нелинейность реологических свойств при испытании полимерных материалов в режиме больших периодических деформаций. – Высокомолекулярные соединения. Серия А, 2015, т. 57, № 6, с. 568–581. // Il'in S.O. Nelineinost' reologicheskih svoistv pri ispytanii polimernyh materialov v rezhime bol'shih periodicheskih deformacii [Nonlinearity of rheological properties during testing polymeric materials in the regime of large periodic deformations]. – Vysokomolekuljarnye soedinenija [High-molecular compounds]. Serija A, 2015, v. 57, No. 6, pp. 568–581.18.Воробьева Е.В. Крутько Н.П. Полимерные комплексы в водных и солевых средах. – Минск, Ин-т общ. и неорган. химии Нац. акад. наук. Белоруссии, 2010, 175 с. // Vorob'eva E.V. Krut'ko N.P. Polimernye kompleksy v vodnyh i solevyh sredah [Polymer complexes in aqueous and salt media]. – Minsk, In-t obshh. i neorgan. himii Nac. akad. nauk. Belorussii [Institute of General and Inorganic Chemistry of the National Academy of Sciences of Belarus], 2010, 175 p.19.Нагимов И.Р., Фатихов Р.И., Агзамов Ф.А. Экспериментальная оценка эффективности применения центраторов обсадной колонны при цементировании наклонных скважин. Булатовские чтения: материалы II Международной научно-практической конференции (2018 г.): в 5 т.: сборник статей / под общ. ред. д-ра техн. наук, проф. О.В. Савенок. – Краснодар, Издательский Дом – Юг, т. 3, c. 206–210. // Nagimov I.R., Fatihov R.I., Agzamov F.A. Eksperimental'naya ocenka effektivnosti primeneniya centratorov obsadnoi kolonny pri cementirovanii naklonnyh skvazhin [Experimental Evaluation of the Efficiency of Casing Centralizers in Cementing Deviated Wells]. Bulatovskie chtenija: materialy II Mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii (2018 g.): v 5 t.: sbornik statej / pod obshh. red. d-ra tehn. nauk, prof. O.V. Savenok. [Bulatov's Readings: Proceedings of the II International Scientific and Practical Conference (2018): in 5 volumes: compilation of articles / under the general editorship of Doctor of Engineering Sciences, Professor O.V. Savenok] – Krasnodar, Publ. Izdatel'skij Dom – Jug, v. 3, pp. 206–210.20.Агзамов Ф.А., Шайбеков М.С., Садртдинов Р.Р., Николаев А.И. Установка для исследования процесса вытеснения последовательно текущих жидкостей при цементировании обсадных колонн. – Патент РФ № 2017117360; заявка 18.05.2017; опубл. 25.01.2018, бюлл. № 3. // Agzamov F.A., Shajbekov M.S., Sadrtdinov R.R., Nikolaev A.I. Ustanovka dlya issledovaniya processa vytesneniya posledovatel'no tekushhih zhidkostei pri cementirovanii obsadnyh kolonn [Installation for studying the process of displacement of sequentially flowing fluids during cementing of casing strings]. – Patent of RF No. 2017117360; zajavka 18.05.2017; publ. 25.01.2018, bull. No. 3.21.Базилевский А.В., Ентов В.М., Рожков А.Н., Лернер М.М. Распад нитей полимерных растворов. – Высокомолекулярные соединения, Серия А, 1997, т. № 39, № 3, с. 474–482. // Bazilevskii A.V., Entov V.M., Rozhkov A.N., Lerner M.M. Raspad nitei polimernyh rastvorov [Disintegration of threads of polymer solutions]. – Vysokomolekulyarnye soedineniya [High-molecular compounds], Serija A, 1997, v. No. 39, No. 3, pp. 474–482.