авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 |

Разработка технологии изоляции водопритоков в нефтегазовые скважины в условиях месторождения северный малгобек

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Байсаев Исмаил Усамович

Разработка технологии изоляции водопритоков в нефтегазовые скважины в условиях месторождения Северный Малгобек

Специальность: 25.00.17 - Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Краснодар – 2011

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный университет» (КубГУ)

Научный консультант: доктор химических наук, профессор

Буков Николай Николаевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Антониади Дмитрий Георгиевич

кандидат технических наук

Данильченко Олег Николаевич

Ведущая организация: Комплексный научно-исследовательский

институт РАН (г. Грозный)

Защита состоится " 21 " декабря 2011 г. в 15 часов на заседании диссертационного совета ДМ 212.100.08 при Кубанском государственном технологическом университете по адресу 350020, г. Краснодар,
ул. Красная, 135, ауд. 94

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кубанского государственного технологического университета по адресу: 350072,
г. Краснодар, ул. Московская, 2.

Автореферат разослан " 19 " ноября 2011 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

кандидат химических наук, доцент Г.Г. Попова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

Обводненность продукции в целом по нефтяной промышленности России неуклонно растет: к настоящему времени она достигла 83 % и продолжает прогрессивно увеличиваться. Обводненные скважины активно пополняют бездействующий фонд, который в настоящее время составляет 35 % общего фонда, а по отдельным месторождениям - 40-50%. Среди них значительную долю составляют скважины, обводнившиеся до нерентабельной добычи, в том числе и только что вышедшие из бурения.

Анализ разработок месторождений показывает, что основную долю периода эксплуатации залежи составляет водный период. Фонд скважин, дающих обводненную продукцию сразу же после освоения, составляет 15-20% и более, что приводит к увеличению темпов обводнения разрабатываемых месторождений и сокращению сроков их безводной эксплуатации.

Естественное ухудшение структуры и качества запасов нефти, прогрессирующее обводнение и истощение многих месторождений, а также уменьшение доли крупных высокопродуктивных залежей в общем количестве месторождений, вводимых в разработку, предъявляют повышенные требования к строительству скважин и уделение особого внимания к их заканчиванию.

Подготовка скважин к безводной эксплуатации путем улучшения качества их строительства играет немаловажную, а часто и определяющую роль. На месторождениях, где вследствие литологии пласта добыча углеводородов неизбежно будет сопровождаться добычей воды, проведение работ, предупреждающих водопроявление, позволит продлить безводный или маловодный период работы скважин и эксплуатировать их более рентабельно.

Используемые в настоящее время методы строительства скважин не обеспечивают долговременности их эффективной эксплуатации. Из анализа литературных источников видно, что вопросы водоизоляции изучаются главным образом на поздних стадиях разработки месторождений, причем при невысоких показателях успешности.

Одним из путей решения проблемы преждевременного обводнения скважин является разработка новых эффективных технологий строительства путем надежного тампонирования каналов поступления воды, не снижая продуктивности скважин.

Таким образом, в диссертационной работе изучена чрезвычайно важная проблема продления безводного периода эксплуатации скважин в условиях близкого залегания водоносных горизонтов.

Цель работы

Разработка технологии водоизоляционных работ на поздних стадиях эксплуатации скважин в условиях близкого залегания водоносных пластов для продления безводного периода работы скважин.

При этом решались следующие задачи:

  1. Выбор водоизолирующего состава (ВИС), максимально отвечающего требованиям проведения предупреждающих водоизоляционных работ на поздних стадиях эксплуатации скважин.
  2. Экспериментальные (лабораторные) исследования физико-химических и эксплуатационных свойств водоизолирующего состава.
  3. Разработка технологических приемов водоизоляционных работ на поздних стадиях эксплуатации скважин в условиях близкого залегания водоносных пластов.
  4. Практическое использование разработанной технологии на скважинах НГДУ «Малгобекнефть».

Методы исследований

Для решения поставленных задач проведен комплекс теоретических и лабораторных исследований, стендовых испытаний, сделан анализ и обобщение полученных результатов. Разработаны методы установки водоизолирующего экрана в открытом и обсаженном стволах, произведена апробация разработанной технологии на скважинах.

Научная новизна

1. Установлена зависимость скоростей фильтрации ВИС на основе дисперсии силиката натрия в воде от характера насыщения пористых сред (вода, нефть) при прочих одинаковых условиях. Определено, что скорость поступления ВИС в водонасыщенную среду в 3,7 раза больше чем в нефтенасыщенную: Св = 3,7 Сн. На основании этой зависимости получена формула радиуса проникновения ВИС в водонасыщенный пласт: Rв = (3,7 Rн2 -2,4 Rс2)1/2, позволяющая рассчитать требуемые объемы ВИС с максимальным сохранением продуктивности пласта по нефти.

  1. Определен характер распределения ВИС в пористой среде в зависимости от ее насыщения (вода, нефть). Экспериментально установлено, что равномерное распределение ВИС происходит при перепадах давления не более 0,3-0,4 МПа. Дальнейшее увеличение перепада давления приводит к образованию зон прорыва ВИС и нарушению сплошности водоизолирующего экрана.
  2. Предложен метод изоляции водопритоков в нефтяные и газовые скважины закачкой дисперсии твёрдого силиката натрия (силикат глыбы) с силикатным модулем ниже 2 в растворе гидроксида натрия непосредственно в пласт. Описанных условий достаточно для продолжения процесса образования жидкого стекла. При этом твёрдый силикат натрия не обладает реакционной способностью в течение времени растворения (4-8 часов).
  3. Определены прочностные характеристики модельных образцов песчаника, просиликатированных с отверждением поливалентными катионами, обладающими высокой поляризующей способностью. Изучение кинетики отверждения ВИС позволяет определить время остановки процесса закачивания и процесса тампонирования (отверждения), время пуска скважины в освоение.

Практическая значимость работы

  1. Разработаны технологические схемы водоизоляционных работ для различных геологических условий с целью предупреждения водопритока на поздних стадиях эксплуатации скважин.
  1. Обосновано применение водоизолирующего материала на основе дисперсии силиката натрия в воде с позиций его химической природы и свойств для водоизоляционных работ.
  2. Полученные результаты исследований успешно внедрены на скважинах на поздних стадиях разработки. Показано, что изоляция водопритоков в скважины снижает обводнённость продукции и увеличивает дебит нефти.

Достоверность и обоснованность научных положений и выводов обеспечены современными методами и средствами исследований, использованием статистических методов обработки информации, подтверждением теоретических положений экспериментальными данными, а также двумя патентами на способы изоляции водопритоков в нефтегазовые скважины.

Личный вклад автора заключается в анализе поставленной проблемы, формулировке и выполнении задач исследований, нахождении теоретических и экспериментальных решений, внедрении разработанных технологий на скважинах месторождения «Северный Малгобек», анализе полученных им результатов и формулировке выводов проведённых исследований.

Основные положения, выносимые на защиту:

  1. Обоснование применения водоизолирующего материала на основе дисперсии силиката натрия в воде с позиций его химической природы и свойств для водоизоляционных работ на поздних стадиях эксплуатации скважин
  2. Результаты изучения характера распределения предлагаемого ВИС в пласте с различными насыщающими флюидами и факторов, оказывающих на это влияние.
  3. Влияние присутствия поливалентых катионов с большим значением поляризующей способности на прочности тампонированных материалов.
  4. Результаты проведенных ремонтно-изоляционных работ на скважинах № 826, № 843, № 840, № 931 месторождения «Северный Малгобек».

Апробация работы

Основные положения диссертационной работы доложены на 5-ти международных и всероссийских научно-практических конференциях. В полном объеме работа доложена и обсуждена на расширенном заседании научно-технического Совета ОАО «Ингушнефтегазпром».

Публикации

По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ. Из них 5 статей, 5 тезисов докладов и 2 патента.

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных выводов. Работа изложена на 134 страницах машинописного текста, содержит 17 таблиц, 15 рисунков, список литературы из 110 наименований.

основное СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы и сформулирована цель и задачи диссертационной работы.

Первая глава (литературный обзор) посвящена анализу состояния проблемы обводнения скважин, начиная с этапа их освоения. Показано, что эта проблема является актуальной и повсеместной, работа большого количества скважин характеризуется коротким безводным периодом. Представлен обзор отечественных и зарубежных работ по рассматриваемой теме. Значительный вклад в решение вопросов, связанных с предупреждением ранних водопроявлений, внесли Андресон Б.А., Ашрафьян М.О., Бекетов С.Б., Габдуллин Р.Г., Гилаев Г.Г., Гилязов Р.М., Городнов В.Д., Зайнуллин А.И., Клещенко И.И., Кошелев А.Т., Краснов Т.Л., Куксов А.К., Курочкин Б.М., Рахимкулов Р.Ш., Рябоконь С.А., Скородиевская Л.А., Телков А.П., Усов С.В. и другие.

Рассмотрены различные виды ВИС (на основе минеральных вяжущих, акриловых полимеров, жидкого стекла, синтетических смол и др.) и используемые методы работ. Показано, что традиционный метод водоизоляции (цементирование) не может обеспечить эффективное отключение водоносных зон. Многие ВИС (различные виды ВУС, ВДС, ПДС, ГАЛКА, Темпоскрин, Полисил и др.) разработанные специально для методов увеличения нефтеотдачи пластов и предназначенные для закачки в нагнетательные скважины, не обеспечивают эффективности водоизоляционных работ. Большая часть применяющихся ВИС разработана на основе акриловых полимеров и представляет собой вязкоупругие системы, выносимые из добывающих скважин при создании депрессии.

Многие авторы, анализируя причины и динамику обводнения скважин, эффективность проводимых водоизоляционных работ, приходят к выводу о необходимости проведения профилактических работ путем предварительного отключения водоносных пластов на завершающем этапе строительства скважин. Но пока этот вопрос не находит должного отражения ни в публикациях, ни на практике. В настоящее время отсутствует информация о действующих методах предупреждения обводнения скважин.

Определены основные причины раннего обводнения скважин. Анализ результатов водоизоляционных работ показывает, что в реальных условиях при строительстве скважин невозможно избежать различных осложнений: межпластовых перетоков, нефтегазоводопроявлений и т.п. При близком расположении водоносных интервалов в подавляющем большинстве случаев без специальных работ невозможно обеспечить продолжительный безводный период работы скважин.

Учет причин раннего обводнения скважин позволил выработать требования к технологическому процессу, при котором производится глубокая блокировка водоносного пласта или пропластка и обеспечивается создание искусственной перемычки или увеличение толщины существующей в зоне ВНК (ГВК).

Предварительное тампонирование водоносного участка (до спуска и крепления эксплуатационной колонны) закачкой хорошо фильтрующегося ВИС на расстояние, обеспечивающее надежное перекрытие притока воды, позволит увеличить безводный период работы скважин и улучшить условия их эксплуатации. Проведение таких работ будет способствовать увеличению безводного периода работы скважин.

Показано, что теоретические расчеты, определяющие зависимости различных факторов на приток воды в скважину, подтверждают необходимость и возможность разработки методов преждевременного обводнения добывающих скважин еще в процессе их строительства. Такие профилактические методы, являясь альтернативными методам устранения водопритоков при эксплуатации, будут иметь свое развитие и позволят улучшить эксплуатационные характеристики скважин, пробуренных в сложных гидродинамических условиях.

Во второй главе изложены методики лабораторных экспериментов, представлены результаты исследований, стендовых испытаний, являющиеся исходными данными для разработки основ и принципов технологического процесса водоизоляции.

Адекватность полученных зависимостей в экспериментах проверялась по критерию Фишера (Р-критерию) при уровне значимости 0,05 (вероятность 0,95). Оценкой точности построенных зависимостей определяемого параметра (т) служила остаточная дисперсия (ост2).

Для всех экспериментов остаточная дисперсия находилась в пределах 0,02 < ост2 < 0,40, что, учитывая дисперсию воспроизводимости опытов, свидетельствует об адекватности полученных зависимостей.

Рассмотрены характеристики применяемых в настоящее время ВИС и соответствие их свойств требованиям, предъявляемым к водоизолирующим системам для заканчивания скважин. Определено, что наиболее полно этим требованиям отвечают селективно отверждающиеся составы на основе жидкого стекла, химический состав которых обеспечивает широкий диапазон свойств и условий применения. Объектом исследования был выбрана дисперсия силиката натрия, производимая в соответствии с ТУ 2458-189-00147001-99.

Знание особенностей процессов отверждения состава, реологических характеристик, фильтрующейся способности, характера распределения в пласте с различными насыщающими флюидами и других факторов, позволяет влиять на процессы отверждения, управлять ими и подбирать композиции в соответствии с геологическими условиями пласта, его температурой и приемистостью.

Определены реологические свойства ВИС на основе дисперсии силиката натрия в воде. Установлено, что ВИС проявляет свойства ньютоновской жидкости, т.е. вязкость его не изменяется с изменением скорости сдвига. При вводе отвердителя через определенное время ВИС приобретает свойства псевдопластичных жидкостей. Увеличение температуры, а также содержание поливалентных катионов до определенного значения, инициируют эти процессы и уменьшают индукционный период отверждения систем. Проведены экспериментальные исследования и рассмотрены возможности и условия регулирования процессов отверждения с целью определения времени нагнетания ВИС в пласт, радиуса обработки призабойной зоны, закачиваемого объема, динамики изменения давления при закачке, времени вызова притока продукции из пласта и др.

Экспериментально подтверждены селективность отверждения ВИС и высокие термогидролитические свойства отвержденного продукта.

С целью изучения распределения состава в пористой среде в зависимости от ее свойств, характеристики насыщающего флюида и режима нагнетания состава проведены исследования на стендовой установке СИФ-6 (рис. 1) конструкции ВНИПИтермнефть, представляющей собой модель пласта, состоящей из нефтенасыщенного и водонасыщенного пропластков.

1 – Дозировочный насос; 2 – Поджимки с реагентами; 3 – Модель пористой среды (Керн); 4 – Датчики замера перепада давления; 5 – Переключатель; 6 – Цифровые показывающие приборы; 7 – Записывающее устройство.

Рисунок 1 – Схема испытательной установки для изучения распределения водоизолирующего состава в пористой среде

Экспериментально установлено, что характер распределения ВИС на основе дисперсии силиката натрия в воде в водонасыщенном и нефтенасыщенном пропластках различен. В водонасыщенном пропластке в результате поршневого вытеснения воды ВИСом образуется сплошной протяженный экран, т.к. вязкость рассматриваемой системы близка к вязкости воды. В нефтенасыщенный пропласток ВИС проникает лишь незначительно в виде узких языков, что обусловлено значительным различием вязкостей состава и нефти. Отсюда следует, что для достижения селективности воздействия на пласт и сохранения продуктивности по нефти закачку низковязких составов, у которых в пласте происходит увеличение вязкости вплоть до потери текучести, необходимо завершить при максимальной разнице вязкостей водоизолирующего состава и нефти.

Определено, что наиболее равномерное распределение ВИС в водонасыщенном интервале наблюдается при перепадах забойного и пластового давлений 0,3-0,4 МПа. Используя известную формулу Дарси, можно рассчитать скорость закачки состава в пласт, необходимую для обеспечения заданного перепада давления. Так, при проницаемости коллектора 300-500 мД и радиусе экрана 1 м расход ВИС должен быть в пределах 2-3 л/с.

Наблюдаемая картина позволяет утверждать следующее:

- водные дисперсии силиката натрия не являются истинными растворами, а представляют собой коллоиды, состоящие из частично или полностью гидролизованных молекул поликремниевой кислоты, подвергшихся неполной полимерной сшивке, а также дисперсной фазы твёрдого силиката натрия;

- на границе раздела твёрдой и жидкой фазы происходит растворение силиката натрия образование олигомеров поликремниевой кислоты и их трёхмерная сшивка поливалентными катионами;

- пиковое уменьшение значения рН связано с разгонкой коллоидных и молекулярных компонентов ВИС и сдвигом равновесия гидролиза;

- продвижение фронта тампонирующего материала в проницаемой породе обусловлено эксклюзионным механизмом сепарации наиболее высокомолекулярных частиц.



Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.