WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |

На правах рукописи

Гайдаров Миталим Магомед-Расулович

НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОЛУЧЕНИЯ БУРОВЫХ РАСТВОРОВ И РЕГУЛИРОВАНИЯ ИХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МЕХАНО - ХИМИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЕМ

Специальность 25.00.15 - Технология бурения и освоения скважин

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2009

Работа выполнена в ООО «Научно-исследовательском институте природных газов и газовых технологий - ВНИИГАЗ» и в Актюбинском отделении Казахского научно-исследовательского геологоразведочного нефтяного института (АО КазНИГРИ)

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Агзамов Фарит Акрамович,

доктор технических наук Крысин Николай Иванович,

доктор технических наук Овчинников Павел Васильевич

Ведущее предприятие - ОАО «Сибирский научно-исследовательский институт нефтяной промышленности» (ОАО «СибНИИНП»)

Защита состоится 10 июня 2009 г. в 15 ч на заседании диссертационного совета Д 212.224.02 при Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В.Плеханова (техническом университете) по адресу: 199106 Санкт-Петербург, 21-я линия, д. 2, ауд. 1160.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного горного института.

Автореферат разослан 8 мая 2009 г.

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ

диссертационного совета

д.т.н., профессор Н.И.НИКОЛАЕВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Развитие нефтегазовой промышленности, увеличение объемов геологоразведочных работ в Прикаспийской впадине, в Западной Сибири и на севере европейской части России, необходимость ускорения работ по освоению нефтяных и газовых месторождений на континентальном шельфе требуют совершенствования технологии буровых работ, повышения их научно-технического уровня.

Успешное выполнение этих требований возможно при повышении качества строительства глубоких скважин, главным образом, за счет использования эффективных составов буровых растворов и технологий управления их свойствами с целью предотвращения технологических осложнений в процессе бурения.

Строительство глубоких скважин в сложных горно-геологических условиях, обусловленных литологией, чередованием терригенных, хемогенных и карбонатных пород, наличием зон аномально-высоких пластовых давлений (АВПД) и температур, значительных толщ глинистых отложений, большими глубинами залегания углеводородного сырья, сопряжено с возникновением технологических осложнений, значительным расходом материалов и времени при получения буровых растворов и регулирования их технологических свойств.

Качество буровых растворов в этих условиях определяется технологией получения и эффективностью управления их свойствами. Существующие технологии получения и управления свойствами утяжеленных, особенно минерализованных и углеводородных буровых растворов в условиях высоких температур не всегда эффективны и требуют значительного расхода материалов и времени и не всегда приводят к положительным результатам.

Бурение в гидратационноактивных глинистых отложениях сопровождается осложнениями в виде осыпей, обвалов, кавернообразований и т.д. Известно, что причиной потери устойчивости глин является их увлажнение дисперсионной средой бурового раствора. Применением существующих высокоингибированных и традиционно используемых растворов не всегда удается сохранить устойчивость гидратационноактивных глинистых пород.

Для предупреждения пластического течения солей и текучих глин, нефтегазопроявлений необходимым инженерно-техническим решением является увеличение плотности бурового раствора. В процессе бурения интервалов с коэффициентом аномальности более 2,3 требуется применение утяжеленных растворов. Однако на практике получать утяжеленные растворы плотностью более 2300 кг/м3 с требуемыми технологическими показателями технически трудно и иногда невозможно.

Поэтому актуальной и технически необходимой для решения задачей, имеющей большое практическое значение для строительства глубоких скважин в сложных горно-геологических условиях, является разработка буровых растворов и технологий их получения, обеспечивающих:

- минимальные затраты материалов и времени на получение и регулирование их свойств с различной дисперсионной средой;

- устойчивость гидратационноактивных глинистых отложений;

- получение утяжеленных растворов плотностью 2500 кг/м3 и более.

Работа выполнена в соответствии с программой «Перечень приоритетных научно-технических проблем ОАО «Газпром» на 2006-2010 гг.».

Цель работы. Разработка буровых растворов и методов регулирования их технологических свойств для повышения эффективности бурения глубоких скважин в сложных горно-геологических условиях.

Идея работы предупреждение осложнений в процессе бурения глубоких скважин за счет дезинтеграторной обработки буровых растворов, управления формированием клатратов в гидратационноактивных глинистых отложениях и обменных химических реакций для получения утяжеленных буровых растворов применительно к солевым отложениям и зонам АВПД.

Основные задачи исследований

  1. Анализ технологических осложнений в процессе бурения глубоких скважин, обусловленных несоответствием свойств буровых растворов условиям бурения, с целью регулирования этих свойств и управление ими при строительстве скважин

2. Исследование влияния дезинтеграторной обработки на свойства буровых растворов с различной дисперсионной средой, разработка составов и технологии их получения.

3. Исследование процессов взаимодействия глин с углеводородными соединениями из состава бурового раствора, разработка рецептур и технологии их получения.

4. Исследование процессов конденсирования твердой фазы в растворах электролитов при получении утяжеленных растворов, разработка составов и технологии их получения.

5. Апробация и промышленное внедрение разработанных буровых растворов и технологий управления их свойствами при проводке глубоких скважин в сложных горно-геологических условиях.

Научная новизна заключается в установлении зависимости изменения структурно-реологических параметров буровых растворов от скорости разрушения структуры дисперсной системы с различными дисперсионными средами, конденсации утяжелителей при обменных реакциях электролитов, а также влияния соединений включений на устойчивость гидратационноактивных глинистых пород.

Основные защищаемые положения

1. Обработка буровых растворов с различной дисперсионной средой по дезинтеграторной технологии при скоростях 10000-12000 об/мин позволяет улучшить их основные технологические показатели, при одновременном сокращении расхода материалов (в 1,5-2,0 раза) и времени их приготовления.

2. Устойчивость ствола скважины в интервалах бурения глинистых отложений обеспечивается их гидрофобной кольматацией путем механического заполнения микротрещин и пустот дисперсной фазой бурового раствора, а также физико-химическим взаимодействием с активными составляющими раствора с формированием соединений включений в структуре воды на поверхности гидратационноактивных пород.

3. Увеличение плотности дисперсной системы путем поэтапного ввода высокорастворимых солей (калиевых и бромнатриевых) и баритового утяжелителя, а также конденсацией сульфата бария при обменных реакциях электролитов позволяет получать утяжеленные буровые растворы с плотностью 2500-2700 кг/м3 с удовлетворительными технологическими параметрами.

Практическая ценность состоит разработке и внедрении в практику строительства скважин в сложных горно-геологических условиях:

-технологии дезинтеграторной активации буровых растворов, в результате применения которой при приготовлении, регенерации и управлении свойствами буровых растворов более чем на 80-ти скважинах в Прикаспийской впадине (ПГО «Актюбнефтегазгеология») удалось сократить расход материалов (в 1,5-2 раза) и времени на приготовление и обработку (в 2 раза);

-составов разработаных гидрофобных кольматантов для обработки буровых растворов в неустойчивых глинистых породах при использовании которых при бурении более чем в 50-ти глубоких скважинах (ПГО «Актюбнефтегазгеология») удалось предотвратить осыпания глинистых пород;

-углеводородные растворы и технологии их получения (ПГО «Актюбнефтегазгеология», ПГО «Уралькснефтегазгеология», ПГО «ЮжКазгеология»). Обеспечено снижение расхода материалов и времени на приготовление и регулирование свойств и повышение технико-экономических показателей бурения;

-рецептур утяжеленных растворов с плотностью 2500 кг/м3 и более для бурения глубоких геологоразведочных скважин в сложных горно-геологических условиях с АВПД.

Внедрение дезинтеграторной технологии на скважинах ПГО «Актюбнефтегазгеология» позволило сэкономить более 1500 т глинопорошка, 4500 т барита, 75 т КМЦ и крахмала, 800 т технической соли, сократить время на 2200 ч, что в денежном выражении по ценам мая 2007г. составило более 40,7 млн руб.

Исходный материал и личный вклад. В основу диссертационной работы положены результаты теоретических, экспериментальных и производственных исследований, начатых в 1985 г. и выполненных при непосредственном участии автора в лаборатории специальных буровых растворов Актюбинского отделения Казахского научно-исследовательского геолого-разведочного нефтяного института, Уральской партии №6 Атырауской опытно-методической экспедиции, ООО “ХимПАНГА”, ООО “ВНИИГАЗ”. Личное участие автора состоит в постановке и выполнении теоретических и экспериментальных исследований по разработке и управлению свойствами буровых растворов с различной дисперсионной средой, получению составов гидрофобных кольматантов, утяжеленных растворов плотностью более 2500 кг/м3, защищенных авторскими свидетельствами и патентами, а также внедрения результатов работы в промышленных условиях.

Апробация работы. Основные материалы диссертации докладывались на: Всесоюзной конференции молодых ученых и специалистов ( Шевченко, 1987); Всесоюзной школе-семинаре “Эффективность применения полимерных растворов при бурении и закачивании глубоких разведочных скважин на нефть и газ” ( Тюмень, 1989 ); Всесоюзной научно-практической конференции “Аномально высокие пластовые давления и нефтегазоносность недр” ( Ленинград, 1990 ); Казахстанско-американской конференции по развитию нефтяной и газовой промышленности ( Алматы, 1992 ); Международной конференции: ПХГ “Надежность и эффективность” (ВНИИГАЗ, Москва, 2006 ); “ХI Международная конференция по водорастворимым эфирам целлюлозы (Владимир, 2007); отраслевой конференции “Современное состояние и пути совершенствования технологии эксплуатации и ремонта скважин на месторождениях ОАО “ГАЗПРОМ” ( Астрахань, 2007). Работа в полном объеме докладывалась на заседании кафедры бурение нефтяных и газовых скважин Уфимского государственного нефтяного технического университета ( Уфа, 2008 ), на заседании секции «Строительство, эксплуатация скважин и промысловая подготовка углеводородов» Ученого совета ООО «ВНИИГАЗ» (п. Развилка, 2008 ) и на заседании кафедры технологии и техники бурения скважин Санкт-Петербургского государственного горного института им. Г.В. Плеханова ( Санкт-Петербург, 2008 ).

Публикации. Основные положения работы опубликованы в 46 научных работах, в том числе в 7 авторских свидетельствах и патентах, 12 работ опубликованы в журналах, входящих в «Перечень...», утвержденный ВАК Минобрнауки РФ.

Структура и объем. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, выводов и рекомендаций, списка использованных источников ( 144 наименования ), приложения и содержит 315 стр., 52 рис., 58 табл. В приложении приведен акт, подтверждающий объем и эффективность промышленного использования разработок.

Автор выражает глубокую признательность своим первым учителям: горному инженеру В.П. Андрееву и канд. техн. наук У.С. Карабалину; д-ру техн. наук, проф. Я.М. Курбанову, д-ру техн. наук З.З. Шарафутдинову, а также всем коллегам из ООО «ВНИИГАЗ», Актюбинского отделения КазНИГРИ, КазНИГРИ, ПГО «Актюбнефтегазгеология», «Уральскнефтегазгеология», ПО «Актюбнефть» за оказанную помощь при выполнении работы и проведении промысловых испытаний.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, ее цель, задачи исследований, представлена научная новизна и основные защищаемые положения, показана практическая ценность результатов диссертации и ее реализация в промышленности.

В первой главе приведены сведения о сложных горно-геологических условиях, обусловленных литологией, чередованием надсолевых, солевых и подсолевых отложений, наличием зон АВПД, большими глубинами залегания углеводородного сырья, высокими температурами и т.д.

Строительство глубоких скважин в этих условиях с использованием существующих буровых растворов и технологий управления их свойствами сопряжено со следующими трудностями:

- перерасходом материалов и времени, особенно при использовании минерализованных, высокоминерализованных и углеводородных растворов;

- потерей устойчивости ствола скважины;

- проблемой получения утяжеленных растворов с плотностью 2300 кг/м3 и более и управления их технологическими свойствами.

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»