Neftyanaya Provintsiya Journal

No.4(16),2018

SUBSTANTIATION OF PROCEDURE FOR EVALUATION OF CRITICAL STRESSES ACTING ON CEMENT SHEATH DURING WELL INTERVENTIONS

Agzamov F.A., Belousov А.О.

DOI https://doi.org/10.25689/NP.2018.4.225-239

PP.225-239

Download article

Adobe_PDF_Icon.png
 
 

Abstract

Numerical, experimental and field studies have been conducted to determine parameters describing stress-strain performance of cement sheath required for prevention of cement structural integrity failures due to dynamic and shock loads. Estimation of cement sheath strength required to resist dynamic loads and experimental study data indicate that adequate annulus integrity should be provided before any well intervention. Analysis of field data has demonstrated that cement bond integrity failures due to hydraulic fracturing treatments are not infrequent, resulting in losses of reservoir fluids through cross-flows along the cement sheath. Experimental studies confirmed adverse impact of thermal corrosion on Portland cement sheath cured at temperatures of about 100 0С. Particularly, poor strength performance (compression, bending, tensile strength, and shock resistance), increased brittleness and circumferential stresses inside cement are observed. Ultimately, this translates into reduction of oil-well cement sheath resistance to dynamic loads. On the basis of research findings, parameters required for evaluation of cement sheath stress-strain performance are proposed.

Key words:

Cement sheath, support load, bending strength, compression strength, shock resistance.

References

 

1. Агзамов Ф.А. Результаты расчета нагрузок, возникающих при динамическом и ударном воздействии в обсадной колонне, как обоснование требований к прочности цементного камня / Ф.А. Агзамов, А.О. Белоусов // Нефть. Газ. Новации / №10. 2017. – С. 60-64.

2. Булатов А.И. Формирование и работа цементного камня в скважине. / А.И. Булатов //. – М.: Недра, 1990. -409 с. 3. Толкачев Г. М. Оценка упруго-прочностных свойств цементного камня тампонажного материала, предназначенного для цементирования скважин / Г.М. Толкачев, В. А. Асанов, А. А. Фохт // Вестник ПНИПУ. Геология. Нефтегазовое и горное дело. – 2013. – № 8. – С. 36-40.

4. Данюшевский В.С. Проектирование оптимальных составов тампонажных цементов / В.С. Данюшевский //- М.: Недра, 1978. 293с.

5. Овчинников В.П., H.A. Аксенова, П.В. Овчинников. Физико-химические процессы твердения, работа в скважине и коррозия цементного камня / В.П. Овчинников, Н.А. Аксенова, П.В. Овчинников // Учеб. пособие для ВУЗов. Тюмень: Изд-во «Экспресс», 2008. - 368 с.

6. The flattened Brazilian disc specimen used for testing elastic modulus, tensile strength and fracture toughness of brittle rocks: analytical and numerical results. Q.Z. Wang, X. M. Jiaa, S. Q. Koub, Z. X. Zhangb and P.-A. Lindqvistb. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences Volume 41, Issue 2, February 2004, Pages 245-253.

7. Вавилин В.А. Бразильский тест и статический предел прочности / В.А. Вавилин, А.О. Белоусов, Т.Р. Галиев, А.А. Кунакасов, Е.В. Харьков, В.В. Колпаков, Ю.К. Романов, Р.В. Пустошкин // Материалы 5 научно-практической конференции EAGE. Тюмень, 2017.

8. Определение показателей механических свойств горных пород при простых видах нагружения. Учебно – метод. пособ. Уфа. УГНТУ, 2013. – 17 с.

9. Самсыкин А.В. Разработка композиционных тампонажных составов повышенной сопротивляемости динамическим воздействиям для сохранения герметичности крепи скважин. / А.В. Самсыкин // Дисс. канд. техн. наук. – Уфа. 2010. – 247 с.

10. Новохатский Д.Ф. Коррозионная стойкость камня из ШПЦС-120 с добавками КМЦ / Д.Ф. Новохатский, Л.И. Рябова, З.П. Чайко // РНТС. Сер. Бурение. М.: ВНИИОЭНГ, 1976. -Вып. 6. -29 с.

11. Феодосьев В.И. Сопротивление материалов / В.И. Феодосьев // Учеб. для вузов. - 10-е издание, перераб. и доп. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 1999. - 592 с.

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

13. Михалюк А.В. Горные породы при неравномерных динамических нагрузках. / А.В. Михалюк // – Киев: Наук.думка, 1980. – 154 с.

Authors

Agzamov F.A., Dr.Sc, Professor, Oil and Gas Well Drilling Department, Ufa State Petroleum Technical University, Ufa, Republic of Bashkortostan, Russian Federation E-mail: faritag@yandex.ru

Belousov A.O., KogalymNIPIneft, LUKOIL-Engineering Company in Tyumen, Kogalym, Russian Federation E-mail: BelousovAO@tmn.lukoil.com

For citation:

F.A. Agzamov, А.О. Belousov Obosnovanie metodiki ocenki opasnyh naprjazhenij v tele cementnogo kamnja pri provedenii tehnologicheskih operacij v skvazhine [Substantiation of procedure for evaluation of critical stresses acting on cement sheath during well interventions]. Neftyanaya Provintsiya, No. 4(16), 2018. pp. 225-239. https://doi.org/10.25689/np.2018.4.225-239 (in Russian)