WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |

На правах рукописи

УДК 622.245.42 АКСЕНОВА НАТАЛЬЯ АЛЕКСАНДРОВНА ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНИКИ, ТЕХНОЛОГИИ ЗАКАНЧИВАНИЯ СКВАЖИН С НЕУСТОЙЧИВЫМИ КОЛЛЕКТОРАМИ Специальность 25.00.15 – Технология бурения и освоения скважин

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Тюмень - 2004 2

Работа выполнена в Научно- исследовательском и проектном институте технологий строительства скважин «НИПИ ТСС» при Государственном общеобразовательном учреждении высшего профессионального образования «Тюменский государственный нефтегазовый университет» (ГОУ ВПО ТюмГНГУ) Научный руководитель - доктор технических наук, профессор Овчинников Василий Павлович Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор Агзамов Фарит Акрамович - кандидат технических наук Балуев Анатолий Андреевич Ведущее предприятие: - Общество с ограниченной ответственностью «Тюменский научно-исследовательский и проектный институт природного газа и газовых технологий (ООО «ТюменНИИгипрогаз»)

Защита состоится “19” июля 2004 года в 830 часов на заседании диссертационного совета Д 212.273.01 при Тюменском государственном нефтегазовом университете по адресу: 625039, г. Тюмень, ул. 50 лет Октября, 38

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тюменского государственного университета по адресу: 625039, г. Тюмень, ул. Мельникайте, 72.

Автореферат разослан “19” июня 2004 года.

Ученый секретарь диссертационного совета, д-р. техн. наук, профессор В.П. Овчинников 3

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы Приток пластового флюида в скважину, как на этапах освоения, так и при последующей ее эксплуатации определяется величиной депрессии в интервале продуктивного пласта. Изменение ее величины, непосредственным образом, сказывается на протекании фильтрационных процессов и на состоянии структуры порового пространства продуктивного пласта.

Так, например, повышенные значения депрессии в скважинах, вскрывающих сеноманские отложения, пласты - коллекторы которых представлены рыхлыми породами, приводят к разрушению призабойной зоны продуктивного пласта (ПЗП), выносу песка в скважину и образованию песчаных пробок. По оценочным данным, на сегодня в 23% от общего фонда сеноманских скважин зафиксировано наличие выноса песка. Для снижения его поступления установлены ограничения по депрессии, число таких скважин в 2002 году было порядка четырехсот, что привело к значительному снижению уровня добычи газа.

Поэтому разработка технологий и технических средств оборудования призабойной части ствола, обеспечивающих снижение уровня поступления твердых частиц горных пород в скважину, является актуальной проблемой для эффективной разработки нефтяных и газовых месторождений.

Актуальность этой проблемы ещё больше усиливается на перспективу вследствие постепенного увеличения доли трудноизвлекаемых запасов, из-за непрерывного ухудшения структуры коллекторов на действующих и неблагоприятной ее характеристики на вновь открываемых месторождениях, выработка запасов которых потребует массового применения химических, тепловых и других методов интенсификации.

Цель работы Повышение производительности работы газовых скважин, увеличение сроков их межремонтного периода эксплуатации путем разработки технологий и технических средств по предупреждению пескопроявлений.

Основные задачи исследований 1. Анализ геолого-промысловой характеристики неустойчивых коллекторов.

2. Изучение причин пескопроявлений, механизма разрушения слабосцементированных пластов и последствий выноса песка в скважину.

3. Анализ современного состояния существующих технических и технологических решений, по предупреждению выноса песка в скважину при заканчивании и эксплуатации скважин, их классификация.

4. Разработка требований и обоснование оптимальных физикомеханических и конструктивных характеристик цементного фильтра.

5. Разработка рецептуры и исследование технологических свойств тампонажного материала, формирующего проницаемый тампонажный камень-фильтр.

6. Разработка технологии крепления призабойной зоны скважины с формированием в нем цементного фильтра.

7. Промышленная апробация и внедрение в производство предложенных решений, оценка их эффективности.

Научная новизна выполненной работы 1. Выявлены и классифицированы основные причины движения пластового песка из слабосцементированных пластов.

2. Научно обоснованы требования к параметрам фильтра для предотвращения пескопроявлений. Предложена методика оценки эффективности цементного фильтра из условий обеспечения максимально возможного дебита скважины.

3. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность создания в интервале продуктивного пласта проницаемого цементного камня-фильтра. Объяснен механизм и химизм процесса его формирования.

4. Разработана конструкция и технология оборудования призабойной зоны продуктивного пласта неустойчивых коллекторов специальным тампонажным составом.

Практическая ценность и реализация работы Разработанная рецептура тампонажного состава, формирующего проницаемый цементный камень, и технология его формирования на забое позволяет уменьшить вынос песка в скважину. Отсутствие в предложенной технологии перфорационных работ, связанных с большими кратковременными динамическими нагрузками, предохраняет эксплуатационную колонну, продуктивный пласт, цементное кольцо выше и ниже фильтра от разрушения.

Результаты исследований вошли в нормативные документы (инструкции, стандарты предприятий, технико-технологические предложения) и будут реализованы при строительстве газовых скважин на месторождениях Западной Сибири.

Апробация результатов исследований Проблема создания проницаемого цементного камня-фильтра для предотвращения выноса песка обсуждалась на конференциях: “Моделирование технологических процессов бурения, добычи и транспортировки нефти и газа на основе современных информационных технологий” (втор. Всеросс. науч-техн. конф. 1921 апр. 2000 г. -Тюмень: ТюмГНГУ, 2000); “Наука и технология углеводородных дисперсных систем” (второй Международный симпозиум 2-5 окт. –Уфа, 2000г.) “Проблемы развития нефтяной промышленности Западной Сибири” (научн.-техн.

конф. молодых ученых и специалистов 12-15 марта 2001 г., Тюмень, СибНИИНП, 2001); “Повышение эффективности работы нефтегазодобывающего комплекса Ямала путем применения прогрессивных технологий и совершенствования транс портного обслуживания“ (г. Салехард, 11-12 июня 2002 г); “Проблемы развития газовой промышленности Западной Сибири” (XIII Научно-практическая конференция молодых ученых и специалистов 17-21 мая 2004 г. –Тюмень, ООО “ТюменНИИгипрогаз”, 2004).

Публикации По материалам исследований опубликовано 15 научных работ, в том числе 4 статьи, 5 статей в сборнике докладов, 6 тезисов, заявка на изобретение.

Объем и структура работы Диссертационная работа изложена на 178 страницах машинописного текста, содержит 36 таблиц, 43 рисунка. Состоит из 5 разделов и заключения. Список использованных источников включает 114 наименований.

Неоценимую помощь при выполнении работы оказали сотрудники кафедры «Бурение нефтяных и газовых скважин» ТюмГНГУ: д-р. техн. наук, профессор Овчинников В.П., д-р. техн. наук, профессор Кузнецов Ю.С. и сотрудники тампонажного управления филиала «Тюменбургаз» ДООО «Бургаз»: канд. техн. наук.

Белей И.И., Коновалов В.С., сотрудники института «ТюменНИИгипрогаз»:

Сохошко С.К., Баймурзина Т.Н.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во ведении показана актуальность проблемы, основные направления и пути ее решения, определены цель и задачи исследований, сформулированы научная новизна и практическая ценность работы.

В первом разделе работы приведено краткое описание геологического строения верхнеапт-сеноманского нефтегазоносного комплекса ЗападноСибирской плиты и дана геолого-промысловая характеристика неустойчивых коллекторов Уренгойской группы месторождений. Проведен анализ технического состояния сеноманских скважин Уренгойского месторождения. Выявлены причины и последствия выноса песка в скважину, предложена их классификация.

Продуктивная толща Западно-Сибирской плиты представлена чередующимися преимущественно песчаными и алеврито-глинистыми пачками различной толщины, часто линзовидной формы. Глинистые линзы не имеют значительной протяженности. Это обусловливает газодинамическую связь проницаемых пород абсолютно всех газовых залежей, как по площади, так и по глубине. Такая неоднородность строения продуктивного пласта оказывает определяющее влияние на технологический режим его эксплуатации. Анализ кернового материала показал, что содержание глины и карбонатов для коллекторов с низкими фильтрационноемкостными свойствами (ФЕС) составляет 42-62 %, а для коллекторов с высокими ФЕС 15-30 %, проницаемость изменяется от 0,002 до 3,5 мкм2, коэффициент открытой пористости 19,2-40,7 %, коэффициент газонасыщенности 0,04-0,90.

Ахметов А.А. разделяет коллекторы с высокими ФЕС на три типа: песчаники с высокими ФЕС, очень высокими ФЕС и сверхвысокими ФЕС – суперколлекторы. Главными признаками суперколлекторов является низкое содержание -до 6 % глинистых фракций, проницаемость их достигает 3,5 мкм2.

Суперколлекторы имеют очень низкие прочностные свойства и способны разрушаться при минимальных депрессиях от 0,1 до 0,4 МПа, при этом они являются самыми продуктивными – 45-75 % дебита скважин приурочены к интервалам залегания суперколлекторов.

Опыт эксплуатации сеноманских скважин Уренгойского месторождения и фактические промысловые данные показывают ухудшение их технического состояния. В начальный период разработки УГКНМ (1978-1985 гг.) осложнений практически не наблюдалось. С 1990 г. в скважинах отмечается вынос песка. С 1994 г. число таких скважин увеличилось от 28 до 192 в 1999 г. В 1996 г. появились скважины, в которых наряду с выносом песка происходил вынос пластовой воды. К 1999 г их число увеличилось от 14 до 72. Данные по выносу песка и одновременному выносу воды и песка представлены на рисунке 1.

1994 1995 1996 1997 1998 1999 Годы Песок Вода и песок одновременно Количество скважин Рисунок 1 – Динамика роста количества сеноманских скважин, осложненных выносом песка, воды и песка одновременно Средние значения выноса песка в сеноманских скважинах в зависимости от дебита колеблются от нескольких грамм до нескольких килограмм в сутки.

Вынос песка в скважину нельзя объяснять только поступлением пластовой воды, поскольку в большинстве случаев (в 73% осложненных скважин на УГКНМ) выносится только песок. Подтверждается это и тем, что песок выносится не сразу, а через 10-12 лет после начала эксплуатации.

Предложена классификация причин разрушения коллектора и выноса песка разделением их на три основные группы, исходя из условий возникновения:

геологические (особенности залегания пласта-коллектора, литология), технологические (условия вскрытия пластов и эксплуатации скважин) и технические (конструкция забоя).

Геологические: глубина залегания пласта и пластовое давление; горизонтальная составляющая горного давления; степень сцементированности породы пласта, ее уплотненность и естественная проницаемость; характер добываемого флюида и его фазовое состояние; характеристика пластового песка (угловатость, глинистость); внедрение подошвенных вод в залежь и растворение цементирующего материала; продолжительность выноса песка.

Технологические: дебит скважины; величина репрессии и депрессии на пласт; ухудшение естественной проницаемости (скин-эффект); фильтрационные нагрузки и нарушение капиллярного сцепления песка.

Технические: конструкция забоя; поверхность забоя, через которую происходит фильтрация (интервал вскрытия пласта, открыты или закупорены перфорационные каналы и т.д.).

Последствия выноса песка приводят: к снижению дебита из-за образования песчаных пробок; к разрушению обсадных колонн и фильтров (в результате уплотнения пород, проседания земной поверхности, абразивного износа и эрозии); к затратам на ликвидацию аварий; очистку добытого продукта от песка и его утилизацию.

Результаты комплексного анализа геолого-промыслового материала, причин разрушения слабосцементированных коллекторов и механизма выноса пластового песка позволили оценить условия, в которых происходит формирование цементного камня-фильтра и обосновать требования к его физико-механическим и конструктивным характеристикам.

Во втором разделе проведен анализ методов предотвращения пескопроявлений при заканчивании скважин в интервалах залегания неустойчивых коллекторов.

В настоящее время наиболее рациональными путями борьбы с выносом песка являются: разработка технических и технологических решений по предупреждению обводнения скважин; создание новых конструкций забоя скважин; регулирование технологического режима эксплуатации скважин.

Основные методы эксплуатации пескопроявляющих скважин можно условно разделить на две группы:

- методы эксплуатации скважин с выносом песка на поверхность;

- методы эксплуатации с предотвращением выноса песка из пласта.

Для первой группы методов характерным является применение различных технико-технологических решений по обеспечению очистки добываемого пластового флюида от песка на устье или на забое.

Более эффективны методы борьбы с пескопроявлениями, в основе которых лежит принцип предотвращения выноса песка в скважину. С этой целью применяются химические, физико-химические, механические методы и их комбинации для крепления пород пласта в призабойной зоне скважин.

К механическим методам относятся противопесочные фильтры различной конструкции - гравийно-намывные, каркасногравийные, многослойные сетчатые, гравийно-набивные и другие.

Физико-химические методы закрепления коллекторов основаны на применении физических (температура, перепады давления и т.д.) и химических (химреагенты и продукты реакции) методов - коксование нефти в призабойной зоне, обработка призабойной зоны пласта реагентами с последующей термической обработкой.

Химические методы основаны на искусственном закреплении призабойной зоны пласта (ПЗП) смолами, цементом с соответствующими наполнителями и т.д.

Технологические методы – особенности вскрытия и эксплуатации скважин: метод ограничения депрессии на пласт; водоизоляция подошвенных вод.

Pages:     || 2 | 3 |






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