Совершенствование технологических процессов и технических средств при заканчивании скважин

На правах рукописи Нижник Алексей Евстафьевич СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ПРИ ЗАКАНЧИВАНИИ СКВАЖИН Специальность 25.00.15 Технология бурения и освоения скважин Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Краснодар - 2009 Работа выполнена в Научно- производственном объединении «Бурение» (ОАО НПО «Бурение») Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Вартумян Георгий Тигранович доктор технических наук, профессор Крылов Виктор Иванович доктор технических наук, профессор Ахрименко Вячеслав Ефимович Ведущее предприятие – Открытое Акционерное Общество «СевКавНИПИгаз» Защита состоится «_____»___________ в _____ часов на заседании диссертационного совета Д 222,019.01 при ОАО НПО «Бурение» по адресу: 350063 г. Краснодар, ул. Мира, 34. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НПО «Бурение». Автореферат разослан « _____» ____________ г Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук Л.И.Рябова ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность проблемы. Разработка и совершенствование технологических процессов и технических средств при заканчивании скважин, направленных на снижение материальных и энергетических затрат, повышение надежности и долговечности, максимальное сохранение коллекторских свойств продуктивных пластов, имеют большое народнохозяйственное значение. Заканчивание строительства скважины является одним из основных и технологически сложных процессов, которые охватывают весь цикл работ от начала вскрытия продуктивного пласта бурением и до ввода скважины в эксплуатацию. Несмотря на то, что проблеме повышения качества заканчивания скважин уделяется все большее внимание, заметного успеха добиться не удается. По нашим данным и оценкам многих исследователей, средняя относительная продуктивность пласта эксплуатационных скважин почти в два раза ниже потенциально возможной, а период освоения составляет от нескольких суток до месяцев. Кроме того, многие из вводимых скважин имеют межколонные давления или обводняются в первые месяцы работы. Это объясняется не только отсутствием современных разработок, но и плохой организацией их внедрения, а также тем, что разработки не являются комплексными и не привязаны к конкретным горно-геологическим условиям. Одним из наиболее ответственных технологических процессов является крепление скважин, качество которого зависит от успешности изоляционных работ. Анализ состояния фонда нефтяных и газовых скважин показал, что основными причинами низкого качества крепления скважин по-прежнему являются отсутствие герметичности заколонного пространства, а именно: -затрубные, межколонные и межпластовые нефтегазоводопроявления и перетоки; -недоподъем цементного раствора на заданную высоту. Главным направлением работ по повышению качества заканчивания скважин, с точки зрения увеличения их производительности и повышения информативности, является решение задачи по максимально возможному сохранению проницаемости продуктивных пород в призабойной зоне пласта (ПЗП). Проблема сохранения коллекторских свойств является особенно актуальной в низкопроницаемых поровых, трещинно-поровых и трещинных коллекторах. Все это вызывает необходимость изучения и систематизации причин и выработки конкретных мероприятий с целью повышения качества крепления скважин и исключения осложнений с учетом геологических особенностей строения месторождений и применения новых и усовершенствованных технологических решений, технических средств, материалов и химических реагентов. Актуальность проблемы совершенствования технологии заканчивания скважин, особенно на сложно построенных залежах при низкопроницаемых коллекторах подтверждается рядом научно-технических программ и теми проблемными вопросами, которые постоянно поднимаются на многих научно-практических конференциях и совещаниях разного уровня. Цель работы. Совершенствование технологических процессов, технических средств и комплексной технологии заканчивания скважин, обеспечивающих сохранение коллекторских свойств продуктивных пластов, высокое качество цементирования обсадных колонн и предупреждение осложнений при вскрытии, креплении, освоении и эксплуатации. Основные задачи исследований. 1. Анализ состояния проблемы заканчивания скважин при вскрытии и креплении . 2. Обобщение опыта и исследование влияния основных технологических факторов на качество заканчивания скважин. 3. Совершенствование методики исследований с целью оценки влияния технологических жидкостей на проницаемость породы коллектора. 4. Установление влияния показателей свойств буровых, тампонажных растворов и камня, технологических факторов геолого-физических характеристик коллекторов на оптимальный состав компонентов в рецептурах тампонажных растворов. 5. Исследование свойств тампонажных растворов и буферных жидкостей, обработанных новыми химическими реагентами, оптимизация их составов и установление влияния этих реагентов на проницаемость призабойной зоны пласта и физико-механические характеристики раствора и камня. 6. Разработка и совершенствование способов и технических средств для предотвращения загрязнения продуктивного пласта при заканчивани (креплении) скважин. 7. Создание комплекса технических средств, материалов и технологических решений, обеспечивающих высокое качество цементирования скважин в сложных горно-геологических условиях, в том числе при наличии аномальных пластовых давлений и многолетнемерзлых пород. 8. Обеспечение технического и экономического эффекта от практической реализации разработок при заканчивании скважин в различных горно-геологических условиях. Методика исследования Для решения поставленных задач проанализированы и обобщены литературные и промысловые данные, проведены теоретические, лабораторные, стендовые и промысловые исследования с использованием современной аппаратуры, оборудования, методов моделирования и математической статистики. Защищаемые положения. На защиту выносится совокупность научных разработок и положений, методических, технических и технологических решений и рекомендаций, обеспечивающих высокое качество крепления скважин и сохранение коллекторских свойств продуктивных пластов, включающая: 1. Результаты исследования влияния технологических факторов на качество заканчивания скважин; 2. Методика априорной оценки качества заканчивания скважин по данным лабораторных исследований; 3. Комплексный методический подход к выбору технологических решений, технических средств, материалов и химических реагентов для заканчивания скважин в сложных горно-геологических условиях. 4. Результаты исследования новых материалов и химических реагентов, влияющих на свойства буферных жидкостей и тампонажных растворов; 5. Оптимальные составы новых тампонажных материалов, буферных жидкостей и цементных растворов; 6. Конструктивные особенности технических средств, используемых при креплении скважин, и область их применения; 6.1. Особенности технологической оснастки эксплуатационных колонн, используемой для сохранения коллекторских свойств пласта 6.2. Технические средства для повышения качества цементирования обсадных колонн, в том числе хвостовиков; 7. Результаты внедрения разработанных технико-технологических решений и рекомендаций при заканчивании скважин в различных горно-геологических условиях. Научная новизна 1. Обоснован метод количественной оценки качества заканчивания скважин и влияния различных факторов на сохранение коллекторских свойств пласта и качество цементирования. 2. Усовершенствована методика исследования влияния технологических жидкостей на проницаемость кернов. 3. Осуществлена прогнозная оценка влияния различных технологических жидкостей на фильтрационную характеристику продуктивного пласта, позволяющая регулировать их свойства применительно к конкретным геолого-техническим условиям. 4. Исследовано влияние процесса цементирования на продуктивность скважины. 5. Изучено по фактическим данным влияние режимов цементирования на полноту замещения бурового раствора цементным и качество крепления скважин. 6. Разработана методика компоновки элементов технологической оснастки для повышения надежности и эффективности их работы. 7. Созданы экспериментальные установки для проведения исследований по оценке влияния жидкой и твердой фаз буровых и цементных растворов на проницаемость образцов керна в условиях, близких скважинным. 8. Обоснован выбор технико-технологических решений для повышения качества крепления скважин в сложных горно-геологических условиях. 9. На уровне изобретений разработаны технологии, технические средства, материалы и химические реагенты. Практическая значимость работы Разработаны технологические решения, технические средства, и новые высокоэффективные химические реагенты и составы для приготовления буферных жидкостей и высокостабильных тампонажных растворов для применения в различных геолого-технических условиях крепления скважин, защищенные патентами РФ и организовано их серийное производство. Разработки включают: -буферные жидкости с регулируемыми параметрами (Пат. РФ № 2253008); - способы цементирования и материалы для приготовления тампонажных растворов (А.с. СССР № 1513127; Пат. РФ № 2194149; 2194844; 2209931; 2220275; 2220276; 2220277; 2232042; 2240421; 2255204; 2256775; 2259468; 2266390); - технические средства, используемые при креплении скважин (А.с. СССР № 619624; Пат. РФ № 2055158; 47959; 59130; 61784; 63417; 67172; 68582; 73383; 73913; 2326233). Результаты выполненного комплекса исследований вошли в отраслевые и региональные нормативные документы, инструкции, методики, а именно: -РД 39-2-771-82 «Методика обоснования и выбора конструкции забоев нефтяных добывающих скважин»; -РД 39-2-1319-85 «Технология создания конструкции открытого забоя скважины»; -РД 39-0147009-542-87 «Методические указания по технологии установки цементных мостов в скважинах, осложненных высокотемпературными условиями, кавернозностью ствола, проявлениями и частичными поглощениями»; -Технологические регламенты на заканчивание скважин на месторождениях ОАО НК «Роснефть» («РН-Пурнефтегаз», 2000 г., «РН-Юганскнефтегаз»), 2001г., ОАО «РИТЭК», 2003 г. и др.; -Технико-технологические регламенты на крепление скважин на месторождениях ОАО НК «Роснефть» («РН-Пурнефтегаз», 2002 г., «РН-Юганскнефтегаз», 2003 г.), ООО «Уренгойгазпром», 2004 г. и ООО «Ямбурггаздобыча», 2004 г. -Технико-технологические регламенты на выполнение отдельных технологических операций, включающие следующие технологии: -«Технология создания конструкции открытого забоя скважины с использованием устройства УКСОЗ», 1991г.; -«Технология ступенчатого цементирования скважин с использованием устройства УГЦС», 1991г.; -«Технология селективного цементирования с использованием устройств УСЦС и УС и СЦС», 1994 г.; -«Технология спуска и цементирования потайных колонн и хвостовиков», 1998 г. Реализация работы в промышленности. Основные результаты данной работы (руководящие документы, технологическая оснастка, материалы, химические реагенты и технология крепления скважин с их использованием) при непосредственном участии автора внедрены в производство и нашли широкое применение как при проектировании, так и при практической реализации процесса заканчивания нефтяных и газовых скважин на различных месторождениях, как в нашей стране, так и за её пределами (ОАО НК «Роснефть» - «Юганскнефтегаз», «Пурнефтегаз», «Ставропольнефтегаз», «Ванкорнефть»), ОАО НК «Славнефть» - «Славнефть-Красноярскнефтегаз», ОАО «Томскнефть-ВНК», ОАО «Газпром» - («Уренгойгазпром», «Ямбурггаздобыча», «Кубаньгазпром», «Томскгаз»), ООО «Бургаз» - (Ф.«Тюменбургаз», Ф.«Кубаньбургаз») и др., а также республик Белоруссии, Грузии, Казахстана, Украины и Вьетнама. Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на ежегодных отраслевых и межотраслевых научно-технических и научно-практических конференциях ОАО НПО "Бурение": г. Краснодар, "Вопросы промывки скважин с горизонтальными участками ствола", 1998 г.; г. Анапа - "Технология и материалы для бурения и ремонта нефтяных и газовых скважин", 2000 г.; «Новые технологии, технические средства и материалы в области промывки скважин при бурении, заканчивании и ремонтных работах», 2001 г.; «Основные принципы выбора технологий, технических средств и материалов при строительстве и ремонте скважин с целью снижения их стоимости и повышения продуктивности», 2001 г.; «Заканчивание скважин с низкопроницаемыми коллекторами на месторождениях Западной Сибири", 2002 г.; «Импортозамещающие материалы, химреагенты и технические средства для строительства и эксплуатации скважин», 2002 г.; «Технологическое обеспечение работ по промывке, креплению, восстановлению производительности нефтяных и газовых скважин и охране окружающей среды», 2003 г.; "Сервисное обеспечение бурения и ремонта скважин", 2003 г.; "Заканчивание и ремонт скважин в условиях депрессии на продуктивные пласты", 2004 г.; «Заканчивание и ремонт нефтегазовых скважин с полным сохранением их продуктивности», 2004 г.; "Разведочное бурение на суше и континентальном шельфе России", 2005 г.; "Современная техника и технология заканчивания скважин и бурения боковых стволов", 2006 г; «Техника и технология бурения боковых стволов», 2006 г.; "Современные технико-технологические решения в области бурения и капитального ремонта скважин", 2007 г.; «Материалы и оборудование для бурения и ремонта скважин, в том числе импортозамещающие», 2007г.; «Инновационные направления в области техники и технологи бурения и ремонта нефтегазовых скважин», 2008 г.; на семинаре для специалистов буровых и проектных организаций по теме "Новые технологии, технические средства и материалы, рекомендуемые к включению в проект на строительство нефтегазовых скважин", г. Краснодар 18 – 21 февраля 2002 г.; на научно - технических советах ОАО «Газпром» в г.г. Москве (2004 г.), Тюмени (2001, 2004 г.), Ставрополе (2000, 2003 г.), Краснодаре (2004 г.), на конференциях Ассоциации буровых подрядчиков в г.г. Анапе (2000 г.), Москве (2005 г.), на научно-технических советах нефтяных компаний («Лукойл» (2003 г.), «Сургутнефтегаз» (2003 г.), «ТНК» (2003 г.), «ТНК-ВР» (2004 г.), «Юкос» (2002 г., 2003 г., 2004 г.), «Славнефть» (2004 г.) и др. Публикации. По теме диссертации опубликованы 84 печатные работы, в том числе – одна монография, 2 научно-технических обзора, 2 авторских свидетельства и 23 патента РФ на изобретения и полезные модели, 56 статей. Структура и объем работы. Работа состоит из введения, шести глав, основных выводов, списка использованной литературы, включающего 286 наименований и приложений, изложена на 318 страницах машинописного текста, содержит 74 рисунка и 38 таблиц. На разных этапах работа выполнялась в лабораториях заканчивания скважин, вскрытия продуктивных пластов, крепления скважин и в лаборатории технологической оснастки ВНИИКРнефть и ОАО НПО «Бурение», в которых автор работал и участвовал в качестве исполнителя отдельных этапов или руководителем. Большую консультативную и техническую помощь в работе на разных этапах ее выполнения оказывали проф. М.О.Ашрафьян, проф. А.К.Куксов, проф. Д.Ф.Новохатский, д.т.н. Л.И.Рябова, сотрудники лабораторий, которым автор выражает искреннюю благодарность. Особую признательность автор выражает специалистам производственных предприятий «Красноленинскнефтегаз», «Пурнефтегаз», «Юганскнефтегаз», «Красноярскнефтегаз», «Ванкорнефть», «Таймырнефтеразведка», «Тюменбургаз», «Кубаньгазпром» и др. за техническую помощь при практическом внедрении разработок на предприятиях отрасли.

Похожие:

	Устройство селективного заканчивания скважины Изобретение относится к области нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для селективной изоляции пластов при заканчивании...		Мгупб Методические указания предназначены для студентов, изучающих курс «Автоматизация технологических процессов и производств» и«Системы...
	Основная образовательная программа бакалавриата, реализуемая вузом... Автоматизация технологических процессов и производств и профилю подготовки Автоматизация технологических процессов и производств...		Рабочая программа по дисциплине опд. Ф. 08 Моделирование и оптимизация... Курс «Моделирование и оптимизация технологических процессов» является прикладной наукой, занимающейся вопросами моделирования рациональных...
	Совершенствование клинико-технологических процессов донорства крови...		Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... «Сервисные услуги при строительстве эксплуатационных скважин с горизонтальным окончанием, поисково-разведочных скважин, реконструкции...
	Учебно-методический комплекс по дисциплине «технология материалов и покрытий» Целью дисциплины является изучение общих подходов к описанию и анализу технологических процессов, а так же сущности и назначения...		Курсовой проект содержит 1 лист чертежей формата А1, пояснительную... Целью проекта является выбор и обоснование технологических процессов и средств их механизации для эффективного ведения открытых горных...
	Рабочая программа по дисциплине опд. Ф. 08 Моделирование и оптимизация Курс «Моделирование и оптимизация технологических процессов» является прикладной наукой, занимающейся вопросами моделирования рациональных...		Многоагентная система проектирования технологических процессов При этом трудоемкость создания прикладных систем была бы на порядок ниже, чем при традиционном программировании [1-3]
	Рабоч ая учебная программа дисциплины Технология материалов твердотельной электроники Целью освоения дисциплины является изучение общих подходов к описанию и анализу технологических процессов, а так же сущности и назначения...		Технология строительного производства при возведении подземной части... При выполнении настоящего курсового проекта студенты должны овладеть основами проектирования технологии строительных процессов при...
	Кафедра : «Безопасность жизнедеятельности» Требования к оформлению... Завершающим этапом при подготовке студентов заочного факультета по специальности 280102 «Безопасность технологических процессов и...		Конспект лекций для специальности 230100 Сервис и техническая эксплуатация... Большинство технических металлов имеют кристаллические решетки: объемно-центрированную кубическую, кубическую гранецентрированную...
	Разработка технических средств для исследования нестационарных процессов в опорах качения Цель: создание педагогических условий для формирования общих компетенций студентов педагогического колледжа		Методические указания и контрольные задания по выполнению внеаудиторной... Методические указания составлены в соответствии с рабочей программой по мдк 04. 01 «Автоматизация технологических процессов», для...