The PDF file of this paper is in Russian.
In a series of stages of creating insulation in a well in the form of a cement ring, the most critical and least studied is the stage of the beginning of the hardening of the cement slurry behind the casing. It is proved that during this period the pressure of the solution column at the bottomhole decreases and conditions arise for the influx of reservoir fluids into the well and the formation of behind-the-casing flows. It is difficult to simulate these processes in the laboratory, and it is expensive to observe in the well. Therefore, mathematical modeling can be a significant addition to their understanding. In the article, solutions are given to boundary value problems of an equation describing the process of the fall of the "hydrostatic" pressure of cement slurries in a well with impermeable walls even when the cement mortar column hardens in contact with the permeable formation with a given pressure of fluid. Using the formulas obtained, the pressure distribution curves of the cement slurry over the depth of the well and over time were constructed according to which pressure gradients operating during the waiting on cement period in the annular space of the well were calculated. The criteria for the resistance of cement slurries to the introduction of formation fluid in them to the formation of behind-the-casing flows through hardening cement mortar are formulated. Comparison of pressure gradients acting in the well with the criteria for cement slurry resistibility allows calculating the size of the zones of suffusion fracture of the structure of cement suspensions by formation fluid in the annular space during waiting on cement.
В ряду этапов создания искусственной изоляции пластов в скважине в виде цементного кольца наиболее ответственным и наименее изученным является этап начала затвердевания цементного раствора за обсадной колонной, так называемый период ожидания затвердевания цемента (ОЗЦ). Доказано, что в этот период давление столба раствора на забой уменьшается, возникают условия для притока в скважину пластовых флюидов и формирования заколонных перетоков. Моделировать эти процессы в лаборатории сложно, а наблюдать в скважине дорого. Поэтому существенным дополнением к их пониманию может стать математическое моделирование. В статье рассмотрены решения краевых задач уравнения, описывающего процесс падения «гидростатического» давления тампонажных суспензий в скважине с непроницаемыми стенками и в случае, когда столб цементного раствора твердеет в контакте с проницаемым пластом, с заданным давлением флюида, равным пластовому. С помощью полученных формул, построены кривые распределения давления столба цементной суспензии по глубине скважины и во времени, по которым рассчитаны градиенты давления, действующие в период ОЗЦ в кольцевом пространстве скважины. Сформулированы критерии сопротивляемости тампонажных растворов внедрению в них пластового флюида и формированию заколонных перетоков через твердеющий цементный раствор. Сравнение действующих в скважине градиентов давления с критериями сопротивляемости тампонажных растворов позволяет рассчитывать размеры зон суффозионного разрушения структуры цементных суспензий пластовым флюидом в заколонном пространстве в период ОЗЦ.
