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 | 4 | 5 |   ...   | 7 |

Методы ограничения водопритока при строительстве и эксплуатации скважин

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

КАДЫРОВ РАМЗИС РАХИМОВИЧ

Методы ограничениЯ водопритока ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ И ЭКСПЛУАТАЦИИ скважин

Специальности: 25.00.17 - Разработка и эксплуатация нефтяных

и газовых месторождений;

25.00.15 - Технология бурения и освоения скважин

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Бугульма 2009

Работа выполнена

В Татарском научно-исследовательском и проектном институте нефти (ТатНИПИнефть) ОАО «Татнефть» им. В.Д. Шашина

Научный консультант: доктор технических наук, академик АН

Республики Татарстан

Ибатуллин Равиль Рустамович

Официальные оппоненты:

Поляков Владимир Николаевич - доктор технических наук, профессор
Хисамутдинов Наиль Исмагзамович - доктор технических наук, профессор
Романов Геннадий Васильевич - доктор химических наук, профессор,

член – корреспондет АН РТ

Ведущее предприятие: Общество с ограниченной ответственностью «РОСНЕФТЬ – УФАНИПИНЕФТЬ»

Защита состоится «___» ___________ в ____ часов на заседании диссертационного совета Д 222. 018. 01 при Татарском научно-исследовательском и проектном институте нефти (ТатНИПИнефть) ОАО «Татнефть» по адресу: 423236, Республика Татарстан, г. Бугульма, ул. М. Джалиля, 32.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института «ТатНИПИнефть».

Автореферат разослан « » 2009г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат технических наук И.В. Львова

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы

В настоящее время большинство нефтяных месторождений России и, в частности, Республики Татарстан находятся на поздней стадии разработки. Эта стадия разработки характеризуется снижением уровня добычи нефти, ростом обводненности добываемой продукции. Рост обводненности добываемой продукции является одной из причин, способствующих выходу скважин из действующего фонда.

В России насчитывается около 122 тысяч нефтяных и газовых скважин, и в 30 % из них продукция содержит более 70% воды. Эксплуатация таких скважин, особенно на поздней стадии разработки, в рамках действующей законодательной (прежде всего, налоговой) системы часто становится убыточной для нефтедобывающих компаний. В результате количество неработающих скважин доходит до 30 тысяч и ежегодно увеличивается.

В зависимости от влияния на показатели разработки извлекаемую попутно с нефтью воду можно разделить на два вида: являющеюся рабочей жидкостью предназначенную для вытеснения нефти и не являющеюся рабочей жидкостью при заводнении коллекторов. К первому виду относится закачиваемая вода, отбор которой оказывает двоякое влияние: с одной стороны, результатом этого является увеличение коэффициента нефтеотдачи пластов, а с другой стороны при этом растет себестоимость добываемой нефти. Ко второму виду относится посторонняя и подошвенная вода на участке добывающей скважины, отбор которой удорожает себестоимость нефти и осложняет выработку пластов.

Мероприятия по ограничению притока вод первого вида предусматривают изоляцию промытых пропластков, отключение обводненных пластов из разработки, ограничение притока закачиваемых вод из разработки выравниванием профиля приемистости нагнетательных скважин и нахождение оптимальных величин отбора ее из пласта. Мероприятия по ограничению притока вод второго вида сводятся к улучшению качества цементирования эксплуатационных колонн при строительстве скважин (первичное крепление) и водоизоляционных работ при эксплуатации (вторичное крепление).

Несмотря на широкие масштабы проведения водоизоляционных работ (ВИР) их успешность при креплении и эксплуатации скважин в ряде геолого-физических условий недостаточно высокая. Задача повышения успешности этих работ требует создания материалов, не только восстанавливающих герметичность заколонного пространства, но и максимально снижающих проницаемость наиболее интенсивно обводнившегося пропластка для исключения поступления воды из него.

Подобным требованиям могут отвечать легко фильтрующиеся материалы с избирательным селективным тампонированием. Селективный тампонирующий материал закупоривает лишь пласты и каналы, насыщенные водой, и извлекается при эксплуатации вместе с пластовой жидкостью из нефтенасыщенных интервалов. Результатом селективной изоляции может быть как полное отключение обводненного пласта (пропластка), так и ликвидация заколонной циркуляции.

Наличие ряда проблем, связанных с высокой обводненностью добываемой продукции и недостаточной эффективностью технологий ограничения водопритока, указывает на актуальность задачи совершенствования технологий и тампонажных составов для водоизоляционных работ. Эффективность ВИР может быть существенно увеличена при определении оптимальных геолого-технических условий для применения известных технологий, а также за счет разработки новых тампонажных составов, обладающих более высокими технологическими характеристиками и повышенной изолирующей способностью.

Цель диссертационной работы

Создание технологического комплекса на основе новых методов и тампонирующих составов, повышающих надежность и эффективность водоизоляционных работ при строительстве и эксплуатации скважин в различных геолого-физических условиях.

Задачи исследований

1. Анализ и обобщение современного состояния технологий водоизоляционных работ, анализ процессов и явлений в продуктивных пластах и крепи скважин, приводящих к снижению обводненности, и обоснование области применения разрабатываемых технологий.

2. Разработка общих технологических методов тампонирования скважин полимерными материалами с целью формирования качественного гидроизолирующего экрана при ограничении водопритока.

3. Исследования процессов фильтрации, структурирования, деструкции тампонирующих материалов в поровом объеме и глинистой корке в присутствии пластовых флюидов применительно к методам ограничения водопритока и доподъема цемента за эксплуатационной колонной.

4. Разработка комплекса технологий по ограничению водопритока, устранению негерметичности эксплуатационных колонн и заколонной циркуляции.

5. Модифицирование тампонажных материалов, предназначенных для ликвидации осложнений и повышения качества крепления при бурении и эксплуатации скважин.

6. Разработка технологий по производству тампонирующих материалов и технологических жидкостей на базе местного сырья, полуфабрикатов и промышленных отходов.

Методы решения поставленных задач

В диссертации обобщены результаты промысловых работ на скважинах, данные теоретических и экспериментальных исследований, проведенных с применением современных методов, таких как дифференциально-термический, электронно-микроскопический, ядерномагнитная и инфракрасная спектроскопия, рентгенографический и рентгенофлюоресцентный анализы, моделирование технологических процессов на физических моделях пласта и ряда стандартных методик по определению физико-механических характеристик тампонажного камня. Для обработки результатов экспериментов и опытно-промышленных работ применялись методы математической статистики.

Научная новизна

1. Впервые созданы полимерметаллические комплексы на основе сополимеров акриловых кислот с катионами железа, меди, алюминия, стойкие в пластовых жидкостях, избирательно тампонирующие водонасыщенные каналы продуктивного пласта.

2. Подтверждено, что средние размеры глобулярных ассоциатов гидролизованного полиакрилонитрила в водных растворах сопоставимы со средними размерами поровых каналов и зависят от плотности электрического заряда на полимерной цепи, а также от концентрации и вида добавленной соли, вследствие чего происходит осаждение полимера в порах и каналах пласта. Доля закупоривающего эффекта, обусловленная осаждением полимера, находится в пределах 40-70 % от общего эффекта изоляции, а остальные

60-30% связаны с адсорбционными и реологическими свойствами полимера.

3. Научно обоснованы и разработаны технологии водоизоляционных работ на основе олигомеров алкиловых эфиров ортокремниевых кислот в условиях терригенных и карбонатных коллекторов. Установлена прямая зависимость скорости экзотермической реакции структурирования этих олигомеров от концентрации структурообразователя и обратная от величины минерализации пластовой воды и содержания тонкодисперсного диоксида кремния.

4. Рентгенографическими, электронно-микроскопическими и стендовыми исследованиями установлены два типа структурирования, происходящие в коллоидно-коагуляционной микроструктуре, глинистой корке:

- микроструктура монтмориллонита глинистой корки под воздействием катионов поливалентных металлов, содержащихся в пластовой воде или фильтрате цементного раствора, перестраивается в рыхлосвязанную макроструктуру с повышенной проницаемостью и пониженной прочностью, что существенно снижает герметичность контактной зоны „порода-глинистая корка-цементный камень”.

- структура глинистой корки при контактировании с составами на основе олигомеров синтетических смол и их отвердителей упрочняется, что приводит к повышению герметичности контактной зоны.

5. С помощью методов инфракрасной и ядерномагнитнорезонансной спектроскопии доказано, что в щелочной и кислой среде в композиции на основе ацетоноформальдегидной и карбамидоформальдегидной смол образуются интерполимерные комплексы за счет водородных связей с последующей их пространственной сшивкой при поликонденсации.

6. Научно обоснованы новые технологические методы приготовления тампонажных материалов на забое скважины или в самом пласте, улучшающие водоизолирующие свойства гидроизоляционного экрана за счет ускоренного структурирования тампонажного материала.

7. Новизна технических и технологических решений, полученных в ходе исследований, подтверждена 27 изобретениями. Рекомендованы к промышленному внедрению 20 технологий. Разработаны и утверждены 24 РД. Рекомендуемые технологии внедрены более чем на 4000 скважинах. Экономический эффект составил 414 млн. рублей (в ценах 2008 г.).

Основные защищаемые положения

1. Методические подходы по оптимизации целенаправленного синтеза и модификации тампонирующих материалов при разработке составов с заданными физико-химическими свойствами. Разработка и совершенствование методов структурирования тампонирующих материалов непосредственно в пласте и контактной зоне «порода-глинистая корка-цементный камень-обсадная колонна».

2. Комплекс усовершенствованных технологий, новых способов, устройств и составов, обеспечивающих селективное ограничение водопритока в терригенных и карбонатных коллекторах, увеличение дополнительной добычи нефти и уменьшение ее потерь, эффективное проведение природоохранных мероприятий в процессе строительства и эксплуатации скважин.

3. Методические основы по подбору тампонирующих материалов на полимерной основе, их комплексному применению для ограничения водопритока при первичном креплении и эксплуатации скважин.

4. Создание и совершенствование технологических процессов получения тампонирующих материалов из местного сырья, полуфабрикатов и промышленных отходов. Разработка методических основ совместной добычи нефти и пластовой воды, технологий переработки пластовой воды для получения ценных химических материалов, модификаторов тампонажных растворов и технологической жидкости для глушения скважин.

Практическая ценность и реализация работы

Выполненные исследования легли в основу разработки комплекса технологий по ограничению водопритока при строительстве и эксплуатации скважин, который широко реализован в промышленном масштабе:

- технология ограничения притока вод в нефтяные скважины с использованием сополимеров акриловых кислот и алюмохлорида (РД39-0147585-88);

- технология ограничения притока вод в нефтяные скважины с применением реагента МАК-ДЭА (РД39-3-1169-84). Суммарный экономический эффект от этих технологий по 83 скважинам, которые проводились под надзором автора, составил 11,828 млн. рублей. Общий объем внедрения составил 350 скважин с экономическим эффектом 33,53 млн рублей;

- технология по применению водоизоляционных композиций на основе гидролизованного полиакрилонитрила (гипана) для ремонтно-изоляционных работ в скважинах (РД 153-39.2-517-07) внедряется с 1974 года. Общий объем внедрения по ОАО «Татнефть» составил 3000 скважин, экономический эффект 240 млн. рублей;

- технология ограничения притока вод в нефтяные скважины с использованием кремнийорганического продукта 119-296Т (РД39-0147585-93) применяется в ОАО «Татнефть с 1993 года. Суммарный экономический эффект от технологии на 69 скважинах, проведенных под надзором автора, составил 16,2 млн. рублей. Общий объем внедрения по ОАО «Татнефть» и ГУП «Ингушнефтегазпром» составил 170 скважин с экономическим эффектом 93,9 млн. рублей;

- технология по проведению ремонтно-изоляционных работ с использованием кремнийорганической жидкости «Силор» (РД 153-39.1-316-03) применяется с 2004 года. Общий объем внедрения - 18 скважин с экономическим эффектом 1,4 млн. рублей;

- технология ликвидации нарушений эксплуатационной колонны и негерметичности цементного кольца (с использованием ацетоноформальдегидной смолы РД 153-39.0-275-02) применяется с 2004 года. Общий объем внедрения - 41 скважина с экономическим эффектом 5,9 млн. рублей;

- технология ограничения притока вод в нефтяные скважины с использованием нефтепираносернокислотной смеси (РД 39-0147-585-059-91) применялась в 1991-1996гг. Общий объем внедрения составил: 192 скважины, экономический эффект 14,8 млн. рублей;

- технология ограничения водопритоков в скважины композициями на основе жидкого стекла (РД 153-39.0-274-02) применяется с 2003 года. Общий объем внедрения в ОАО «Татнефть» составил 72 скважины, экономический эффект 7,2 млн. рублей и с суммарной дополнительной добычей по нефти на 52 скважинах ПФ «Эмбамунайгаз» Республика Казахстан 10347 тонн;

- технология с использованием составов на основе цемента с добавками аэросилов (дополнение к РД 39-0147009 «Технология ремонтно-изоляционных работ», включающая выбор тампонажного материала) применялась в 1986-87 гг. ОАО «Татнефть» и НГДУ «Урайнефть». Общий объем внедрения - 152 скважины, экономический эффект 16,4 млн. рублей;

- технология наращивания цементного кольца с использованием облегченных органоминеральных тампонажных материалов (РД 39-153-39.0-325-04) в настоящее время находится на стадии внедрения. Реализована на 5 скважинах с экономическим эффектом 870,6 тыс. рублей;

Разработан проект установки по получению технологической жидкости из пластовой девонской воды, пригодной для глушения скважин и модификации цементных растворов. По предложенному проекту предусмотрено получение ряда попутных продуктов: поваренной соли (ТУ 9192-076-00209527-96 «Соль поваренная пищевая "Девонская"», гигиенический сертификат № 006319 «Соль поваренная пищевая "Девонская"», выданный Городским центром Госсанэпиднадзора г. Санкт-Петербург от 18.08.1996 г.) йода, брома и их производных.

Обоснованы перспективные направления по альтернативному использованию промышленной, энергетической инфраструктуры и трудовых ресурсов для создания сервисных производств по получению тампонирующих материалов и переработке пластовой воды с извлечением химических реагентов, пригодных для применения в нефтедобыче и химической промышленности.

Предложены новые способы совместной разработки залежей нефти и пластовой воды на месторождении, позволяющих уменьшить обводненность продукции в добывающих скважинах и не влияющих отрицательно на извлечение нефти на месторождении с последующим использованием извлекаемой и облагороженной пластовой воды для модификации тампонажных растворов, приготовления технологических жидкостей и получения из нее ценных химических продуктов на основе запатентованных методов переработки пластовой воды.

На базе предпроектных исследований обоснована и составлена «Целевая программа комплексного использования пластовых вод нефтяных месторождений Республики Татарстан», одобренная постановлением Кабинета Министров Республики Татарстан за № 564 от 17.08.2001 года.

В целом разработанные под руководством и с участием автора технические и технологические решения реализованы более чем на 4000 скважинах с суммарным экономическим эффектом 414 млн. рублей (в ценах 2008 г.).

Апробация работы

Основные результаты работы докладывались на международных, региональных научно-технических конференциях, симпозиумах и совещаниях.:

- на Всесоюзном семинаре «Пути совершенствования ремонтно-изоляционных работ в нефтедобыче и бурении», г. Гомель, 1981 г.

- на Всесоюзном семинаре «Водорастворимые полимеры», г. Иркутск, 1982 г.

- на 3-х научно - технических конференциях Казанского химико-технологического института имени С.М. Кирова, 1979-1982гг.

- на Всесоюзных координационных совещаниях в области техники и технологии ремонта скважин, г. Туапсе, 1985-1988 гг.

- на Всесоюзном совещании «Процессы студнеобразования в растворах полимеров», г. Саратов, 1985 г.

- на ХII Менделеевском съезде по общей и прикладной химии, г. Баку, 1981г.

-на II Всероссийской научно-технической конференции «Моделирование технологических процессов бурения, добычи и транспортировки нефти и газа на основе современных информационных технологий», Тюмень, ТюмГИГУ, 2000 г.

- на VII Московском международном Салоне промышленной собственности «Архимед», Москва, 2004 г.

- на научно-практической конференции VIII международной выставки «Нефть, газ и нефтехимия», Казань, 2001 г.

- на научно-практической конференции «Новейшие методы увеличения нефтеотдачи пластов - теория и практика их применения», Казань, 2001 г.

- на юбилейной научно-методической конференции «III Кирпичниковские чтения», Казань, КГТУ 2003 г.

- на XVII Менделеевском съезде по общей и прикладной химии «Материалы и нанотехнологии», Казань, 2003 г.

- на II Всероссийской научно-технической конференции «Разработка, производство и применение химических реагентов в нефтяной и газовой промышленности», Москва, РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2004 г.

- на III Всероссийской научно-технической конференции «Нефтепромысловая химия», Москва, РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2007 г.

- на Международной научно-практической конференции «Состояние и перспективные развития производств йода, брома и антипиренов», г. Саки, Украина, Республика Крым, 2006 г.

- на V ежегодной международной научно-практической конференции, посвященной 45-летию СевКавНИПИгаза «Проблемы добычи газа, газового конденсата, нефти», г. Кисловодск, 2007 г.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 7 |
 





 
© 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.