Применение нанотехнологий при цементировании нефтяных скважин - обзор проблем, связанных с цементированием скважин в осложненных условиях
Автор: Абусал Юсеф А.Ю., Мухмамедамин А.И., Исмаков Р.А., Муфтахова Э.Д., Яхин А.Р.
Журнал: Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал @nanobuild
Рубрика: Результаты исследований ученых и специалистов
Статья в выпуске: 6 т.16, 2024 года.
Бесплатный доступ
Введение. В последние годы в нефтегазовой отрасли и эненргетике стало уделяться внимание нанотехнологиям как эффективному средству улучшения показателей бурения и увеличения производительности скважин, особенно в осложненных условиях, таких как сверхглубокие, геотермальные, наклонные и горизонтальные скважины, зоны высоких давлений/температуры (ВДВТ). В таких условиях возникает множество экономических, технических и эксплуатационных проблем, а также проблем в области охраны труда. Они требуют решения. В частности, операции по цементированию в сложных условиях играют важную роль, поскольку цементная оболочка служит барьером, отвечающим различным условиям эксплуатации скважины, включая давление, температуру и поток жидкостей или газов. Считается, что использование нанотехнологий позволит улучшить свойства цемента и его эксплуатационные характеристики в сложных условиях. Методы и материалы. В исследовании представлен анализ влияния давления и температуры на поведение и сложность операций цементирования в скважинах с высоким давлением. Представлены аналитические показатели основных характеристик наноглины (структурные и механические) и ее влияние на долговечность и прочность цементного раствора при строительстве скважин. Результаты и обсуждения. Результаты исследования позволяют сделать вывод о широком использовании наноглины в качестве добавки для повышения долговечности и свойств материалов на основе цемента в сложных условиях.
Скважины с высоким давлением и температурой, портландцемент, нанотехнологии, наноглина, реологические характеристики
Короткий адрес: https://sciup.org/142243715
IDR: 142243715 | DOI: 10.15828/2075-8545-2024-16-6-555-566
Список литературы Применение нанотехнологий при цементировании нефтяных скважин - обзор проблем, связанных с цементированием скважин в осложненных условиях
- Пубуду Гамаге, Джей Девилль. Саморазлагающийся гель для применения в скважине в высокотемпературных коллекторах // Национальная техническая конференция и выставка Американской ассоциации буровых инженеров (AADE). Оклахома. 2013. AADE-13-FTCE-13.
- Ваде Висе, Гуслер Виллиам, Хансен Нелс, Теутсч Брайен, Томас Доминиc. Скважины HP/HT: Выбор жидкости, планирование и извлеченные уроки // Конференция и выставка по жидкостям Американской ассоциации буровых инженеров (AADE). Хьюстон, Техас. 2010. AADE-10-DF-HO-38.
- Mohamed Al-Bagoury, Martin Urraca, Tarek Fattah, Ben Wang (2019, April). Micronized Weighting Agents for Ultra-High-Density Oil Well Cementing. American Association of Drilling Engineers (AADE) National Technical Conference and Exhibition, Denver, Colorado; 2009. AADE-19-NTCE-027.
- Лабибзаде Мотаба, Захабизаде Безад, Кхаедезфулy Амин. Оценка прочности на сжатие в раннем возрасте цемента класса G для нефтяных скважин в связи с изменением давления и температуры в скважине // Журнал американской науки. 2010. 6 (7).
- Филлип Д.М., Хоссейн Эмади, Маршалл К.У., Хабиб К. Менуар. Улучшение целостности цементного ствола скважины с помощью гибридизации волокон: На основе методологии поверхности отклика // Техническая конференция и выставка жидкостей Американской ассоциации буровых инженеров (AADE). Хьюстон, Техас. 2020. AADE-20-FTCE-SPP-09.
- Аль-Сувайди А.С., Солиман А. Абу, Джаммели К., Ариф М., Элатраче Б., Фаттах Т., Агнани М., Вун Э. Новая система цементного герметика для долгосрочной зональной изоляции газовых скважин Хуфф в Абу-Даби // Общество инженеров-нефтяников. Международная нефтяная выставка и конференция в Абу-Даби. Абу-Даби. 2008. SPE 117116.
- Рави К., Босма М., Гастеблед О. Улучшение экономики нефтяных и газовых скважин путем снижения риска разрушения цемента // Общество инженеров-нефтяников, конференция по бурению IADC/SPE. Даллас, Техас. 2002. IADC/SPE 74497.
- Нyгаард Р., Салехи С., Вейдеман Б. Разрушение цемента и потенциальная утечка из ствола скважины, вызванная нагнетательными нагрузками // Техническая конференция и выставка жидкостей Американской ассоциации буровых инженеров (AADE). Хьюстон, Техас. 2012. AADE-12-FTCE-35.
- Рави К., МакМехан Д.Э., Редди Б.Р., Крук Р. Сравнительное исследование механических свойств цементных композиций с пониженной плотностью // Общество инженеров-нефтяников, Ежегодная техническая конференция и выставка SPE. Хьюстон. 2004. SPE 90068.
- Джозеф Х., Вилларел Ф., Робертс Р. На развитие прочности цемента на сжатие сильно влияет процедура испытания // Техническая конференция и выставка жидкостей Американской ассоциации буровых инженеров (AADE). Хьюстон, Техас. 2014. AADE-14-FTCE-22.
- Рахман М.К., Хан В.А., Махмуд М.А. MWCNT для улучшения механических и тиксотропных свойств цемента для применения в HPHT // Конференция по морским технологиям. Куала-Лумпур, Малайзия. 2016. OTC-26465-MS.
- Кин Я., Панг Х., Ченг Г., Гу Ю., Ли Х. Влияние различных добавок на свойства цементных систем нефтяных скважин в условиях HPHT // Эльзевир. Термические характеристики и микроструктура цементных растворов. 2021. (123). 104202. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.
- Шахри М.А., Шуберт Дж.Дж., Амани М. Обнаружение и моделирование разрушения цемента в скважинах с высоким давлением и высокой температурой (HP/HT) с помощью метода конечных элементов (МКЭ) // Международная конференция по нефтяным технологиям. Доха, Катар. 2005. IPTC 10961.
- Фатемех К. С., Каталин Т. Механизм перемешивания и энергия перемешивания цементных растворов для нефтяных и газовых скважин: Обзор литературы и сравнительный анализ полученных результатов // Наука и техника природного газа. 2016. https://doi.org/10.1016/j.jngse.2016.12.017.
- Цзян Ян, Сисюэ Цзи, Ран Ли, Вэньлун Цинь, Юнцзюнь Лу Достижения нанотехнологий в нефтегазовой промышленности // Разведка и эксплуатация энергоресурсов. 2015.
- Випуланандан С., Мохаммед А. «Умный» цемент, модифицированный наночастицами оксида железа для улучшения пьезорезистивных свойств и прочности на сжатие в нефтяных скважинах.// «Умные» материалы и конструкции. IOPscience. 2015.
- Дежагере И., Сонеби М., Герт де Шуттер. Влияние наноклина на реологические свойства, свежесть, теплоту гидратации и прочность растворов на основе цемента // Строительство и строительные материалы. 2019. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.06.111
- Сушант Агарвал, Фуок Тран, Йи Сун, Мартелло Д., Гупта Р.К. Поведение буровых растворов, стабилизированных наночастицами, и эффект высокотемпературного старения// Национальная техническая конференция и выставка Американской ассоциации инженеров по бурению (AADE), Хьюстон, Техас. 2011.AADE-11-NTCE-3.
- Хасан М.Х., Моллик С. Механические характеристики композита, армированного джутом с добавлением дисперсного монтмориллонита // Международная конференция по материаловедению и инженерным технологиям (ICMSET). 2015. https://doi.org/10.1051/matecconf/20153001007
- Варела У., Барлуэнга Г., Паломар И., Сепулькре А. Синергетический эффект наноклина, нанокремния и добавок, модифицирующих вязкость, на реологические свойства и структуру свежих цементных паст // Строительство и строительные материалы. 2021. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2021.125097
- Випуланандан Кумарасвами, Мохаммед Ахмед. Буровые растворы, модифицированные наноклином для использования в HPHT // Техническая конференция и выставка жидкостей Американской ассоциации инженеров по бурению (AADE). 2016. AADE-16-FTCE-85.
- Випуланандан С., Мохаммед А. Контроль потерь жидкости в интеллектуальном бентонитовом буровом растворе, модифицированном с помощью nanogline, и их количественная оценка с использованием модели потерь жидкости Випуланандана // Конференция по морским технологиям. Хьюстон, Техас. 2018. OTC-28947-МИСС.
- Морси М.С., Альсайд С.Х., Акел М. Гибридное влияние углеродных нанотрубок и наноглины на физико-механические свойства цементных растворов // Строительство и строительные материалы. 2011. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2010.06.046
- Чжан С., Фан Ю., Ли Н. Пористая структура и морозостойкость материалов на основе цемента, модифицированных наноклином // Инновации в исследованиях материалов. 2014. https://doi.org/10.1179/1432891714Z.0
- Кавасима Шихо, Хоу Пенгкун, Дэвид Дж., Сурендра П. Шах. Модификация материалов на основе цемента с использованием наночастиц // Эльзевир. Термические характеристики и микроструктура цементных растворов. 2011. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2012.06.012
- Хаками А., Шейх Ф. У. А., Лоу И. М. Тепловые и механические свойства нанокомпозитов, изготовленных из конопляной ткани, армированной наноглином и цементом // Прыгун. Журнал материаловедения. 2014. https://link.springer.com/article/10.1007/s10853-013-7853-0
- Тарик Зишан, Муртаза Мобин, Махмуд Мохаммед. Разработка новых реологических моделей цемента класса G с наноклином в качестве добавки с использованием методов машинного обучения. Американское химическое общество. 2020. https://doi.org/10.1021/acsomega.0c02122
- Ахмед С. Мохаммед. Модель Випуланандана для определения реологических свойств с учетом предельного напряжения сдвига цемента для нефтяных скважин, модифицированного наноклином // Элизевир. Египетский нефтяной журнал. 2020. https://doi.org/10.1016/j.ejpe.2017.05.007
- Фредерикс Пол, Сехса Оссама, Галло Фернандо, Лупо Коррадо. Практические аспекты и ценность автоматизированного бурения скважин методом MPD в HPHT // Национальная техническая конференция и выставка Американской ассоциации инженеров по бурению (AADE). 2009. AADE 2009NTCE-04-04.
- Амр Радван, Моджи Карими. Технико-экономическое обоснование применения обсадного бурения в условиях высоких температур; обзор проблем, преимуществ и ограничений // Конференция и выставка технологий бурения на Ближнем Востоке SPE/IADC. 2011. SPE/IADC 148433.
- Рабия Х. Руководство по проектированию и строительству скважин. 2007.
- Амиджи Мохаммад Реза, Шахбази Халил. Эффективные способы предотвращения оседания барита и технологии прогнозирования оседания в скважинах высокого давления и с отклоняющимися скважинами // Конференция и выставка SPE Deep Gas. 2010. SPE 132015.
- Абердинские школы бурения и учебный центр по управлению скважинами. Высокое давление и высокая температура в скважине. 2008. https://www.aberdeendrilling.com/.
- Проэл Том, Сэбинс Фред. Бурение и завершение глубоководных скважин HPHT // Программа оценки и исследования технологий управления морскими минеральными ресурсами Министерства внутренних дел США. 2006.
- Олусеун А. Сануаде, Элкататный Салахельдин. Моделирование разрушения цемента в скважинах с высоким давлением и высокой температурой: тематические исследования // Ежегодный технический симпозиум и выставка SPE. 2018.
- Аль-Багури Мохамед. Микрокомпозит в качестве добавки для снижения потерь жидкости при цементировании нефтяных скважин // Техническая конференция и выставка жидкостей Американской ассоциации инженеров по бурению (AADE). 2018.
- Рао Палла Венката Гопала, Дешпанде Абхиманью. Достаточно ли подготовлена скважина для цементирования? Поиск ответов с помощью электрохимической импедансной спектроскопии // Техническая конференция и выставка жидкостей Американской ассоциации инженеров по бурению (AADE). 2014.
- Аль-Багури Мохамед, Ревиль Филипп, Кастад Атле. Дисперсия кремнезема для высокотемпературного цемента для нефтяных скважин // Техническая конференция и выставка жидкостей Американской ассоциации инженеров по бурению (AADE). 2016.
- Эндрю С. Джуп, Ангус П. Уилкинсон, Карен Люк, Гэри П. Фанкхаузер. Гидратация цемента класса H при температуре 180°C и высоком давлении в присутствии диоксида кремния // Эльзевир. Исследование цемента и бетонных смесей. 2008. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2007.12.004
- Ма Сивэй, Кавасима Шихо. Реологический подход к изучению гидратации цемента нефтяных скважин в раннем возрасте: влияние температуры, давления и наноглины // Эльзевир. Строительство и строительные материалы. 2019. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.04.177
- Вайдеман Бенджамин, Найгаард Рунар. Как операции по производству цемента влияют на краткосрочную и долгосрочную целостность цементной оболочки // Техническая конференция и выставка жидкостей Американской ассоциации инженеров по бурению (AADE). Хьюстон, Техас. 2014. AADE-14-FTCE-20.
- 42 Гаджанан. Бхат, Рагхавендра Р. Хегде, Камат М.Г., Дешпанде Бхушан. Волокна и нетканые материалы, армированные наноклином // Журнал инженерных волокон и тканей. 2008. https://doi.org/10.1177/155892500800300303
- Антонелла Д. Алессандро, Аннибале Луиджи Матерацци, Филиппо Убертини. Нанотехнологии в строительстве на основе цемента // Издательство Дженни Стэнфорд. ООО. 2020. https://www.jennystanford.com/.
- Кавасима Шихо, Ван Кеджин, Райсса Дуглас Феррон, Чжэ Хонг Ким, Треггер Натан, Сурендра Шах. Обзор влияния наноглины на свойства материалов на основе цемента в свежем виде и при затвердевании // Эльзевир. Исследование цемента и бетона. 2021. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2021.106502
- Калаби Флади М., Тенг Б.К.Г., Рейес П., Мора М.Л. Природные наноклинали: применение и будущие тенденции – взгляд Чили // Минералогическое общество. Глинистые минералы. 2009. https://doi.org/10.1180/claymin.2009.044.2.16
- Джавейд Мохаммад, Абу эль-Касем Каисс, Рашид Бухфид. Полимерные композиты, армированные наноглиной, нанокомпозиты и бионанокомпозиты // Springer Science and Business Media, Сингапур. Pte Ltd. 2016.
- Фэн Го, Арьяна Саман, Хан Инхуэй, Цзяо Юньпэн. Обзор синтеза и применения полимерно-наноглиняных композитов. MDPI. // Прикладные науки. Приложение № 8 (9) 1696. 2018. https://doi.org/10.3390/app8091696
- Безерра У.Т., Мартинелли А.Э., Мело Д.М.А., Мело М.А.Ф., Оливейра В.Г. Снижение прочности портландцемента специального класса для нефтяных скважин // Керамика. 2011. https://www.researchgate.net/publication/262595843.
- Морси М.С., Аль-Саллум Ю.А., Аббас Х., Альсайд С.Х. Поведение цементных растворов, содержащих нанометакаолин, при повышенных температурах // Эльзевир. Строительство и строительные материалы. 2012. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2012.04.099
- Вэй-Цзянь Ван. Прочность на сжатие и теплопроводность бетона с наноглином при различных высоких температурах // Эльзевир. Строительство и строительные материалы. 2017. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.04.141
- Абдулхамид Махмуд Ахмед, Салахельдин Элкататны. Смягчение реакции СО2 с помощью гидратированного цемента для нефтяных скважин в условиях геологической изоляции углерода с использованием частиц наноглины // Журнал науки и техники о природном газе. 68 (102902). 2019. https://doi.org/10.1016/j.jngse.2019.102902
Статья научная
