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 |

Совершенствование технологий ремонтно-изоляционных работ по отключению обводненных интервалов пласта

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Корнилов Алексей Викторович

Совершенствование технологий ремонтно-изоляционных
работ по отключению обводненных интервалов пласта

Специальность 25.00.17 – Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Уфа – 2010

Работа выполнена в ООО «РН-УфаНИПИнефть»

Научный руководитель: кандидат технических наук Стрижнев Владимир Алексеевич
Официальные оппоненты: доктор технических наук Мерзляков Владимир Филиппович
кандидат технических наук Дубинский Геннадий Семенович
Ведущая организация: Государственное автономное научное учреждение Институт нефтегазовых технологий и новых материалов Академии наук Республики Башкортостан

Защита диссертации состоится « 11 » июня 2010 г. в 14-30 часов в конференц-зале на заседании диссертационного совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 520.020.01 при Открытом акционерном обществе «Научно-производственная фирма «Геофизика»» (ОАО «НПФ «Геофизика»») по адресу: 450005, г.Уфа, ул. 8 Марта, 12.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОАО НПФ
«Геофизика».

Автореферат разослан « 30 » апреля 2010 года.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

доктор химических наук Д.А. Хисаева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

В настоящее время многие нефтяные месторождения России находятся на поздней стадии разработки. Этот период характеризуется снижением объемов добычи нефти и ростом обводненности продукции скважин, а также ухудшением структуры запасов. Наиболее распространенными причинами избыточного водопритока в добывающих скважинах являются прорыв воды в скважину через системы трещин и отдельные высокопроницаемые интервалы пласта, образование конуса обводнения, заколонные перетоки и наличие дефектов в обсадной колонне. По причине высокой обводненности увеличивается скорость коррозии насосного оборудования и стенок обсадной колонны, интенсифицируется отложение солей, приводящее к выходу из строя ЭЦН, а также наблюдается повышенная нагрузка на систему сбора и подготовки нефти в связи с необходимостью перекачивания и деэмульсации больших объемов жидкости.

Таким образом, актуальной задачей является поиск эффективных и рентабельных технологий, направленных на снижение объемов попутно-добываемой воды и вовлечение в разработку интервалов, не вырабатываемых при текущих условиях эксплуатации скважин. Данная цель может быть достигнута путем изоляции водопритока, как правило – проведением ремонтно-изоляционных работ (РИР) с использованием тампонирующих материалов. Так, в случае наличия дефектов конструкции скважин (заколонной циркуляции воды или негерметичности эксплуатационной колонны) обычно применяют отверждающиеся материалы (цементы, смолы), при изоляции прорывов воды по отдельным пластам или их интервалам – различные гелеобразующие составы или их комбинации с отверждающимися.

Отключение отдельных обводненных интервалов пласта (согласно классификатору РИР – КР-1-2) является одним из наиболее сложных видов РИР. Это обусловлено тем, что вода поступает из перфорированного интервала продуктивного пласта, являющегося еще и источником добычи нефти.

Наибольшая эффективность РИР по отключению отдельных интервалов пласта достигается в случае значительной расчлененности (при наличии уплотненных прослоев) и высокого контраста проницаемостей между интервалами продуктивного пласта, продукция которых полностью обводнилась, и пропластками, являющимися в настоящее время источником добычи нефти. При этом проведение РИР может быть осложнено наличием межпластовых перетоков и дефектов конструкции скважины. Поэтому важную роль играет исследование характера обводнения скважин и выявление источника прорыва нагнетаемой или контурной воды, позволяющее избежать потерь дебита нефти по причине полной или частичной изоляции продуктивного пласта.

К основным материалам, применяемым для рассматриваемого вида водоизоляционных работ, относятся полимерные гелеобразующие составы на основе частично гидролизованного полиакриламида со сшивателем (в т.ч. полимер-дисперсные), на базе жидкого стекла и алюмосиликатов, кремнийорганические составы, обратные эмульсии, а также осадкообразующие и дисперсные составы различной природы. Докрепление интервала изоляции в случае необходимости, может производиться как традиционными цементными растворами, так и полимер-цементными растворами, а также смолами.

Большой научный и практический интерес представляют исследования по поиску технологии, эффективной при высоких поглощениях тампонажного раствора (например, при наличии естественной трещиноватости или каверн в заколонном пространстве) и значительных перепадах давления в призабойной зоне пласта. Применение гелеобразующих составов с высокими структурно-механическими свойствами позволяет, во-первых, создать дополнительный барьер против прорыва воды и увеличить допустимую депрессию на цементное кольцо, в результате чего снижается вероятность проявления нарушений при последующей эксплуатации скважин, а, во-вторых, снизить поглощение докрепляющих растворов.

Цель диссертационной работы – совершенствование технологии ремонтно-изоляционных работ по отключению обводненных интервалов пласта путем создания новых тампонажных материалов с повышенными структурно-механическими свойствами и уточнения методических подходов к выбору скважин и технологий РИР.

Основные задачи исследования

  1. Построение математической модели процесса изоляции водопритоков из обводненных интервалов пласта с использованием гелеобразующих составов, смол и цементов.
  2. Уточнение методических подходов к выбору скважин-кандидатов для ремонтно-изоляционных работ.
  3. Разработка алгоритмов для выбора оптимальной технологии РИР в зависимости от геолого-технических условий эксплуатации скважин.
  4. Обоснование и разработка новых технологий получения тампонажных дисперсно-гелевых составов из растительного и минерального сырья с использованием методов механической активации.
  5. Определение оптимальных условий получения и диапазона свойств дисперсно-гелевых составов.

Методы исследования

Поставленные задачи решались на основании анализа современных представлений о технологиях РИР, проведения лабораторных исследований тампонажных гелеобразующих растворов, численного моделирования процессов закачивания реагентов в обводненные интервалы пласта.

Научная новизна

  1. Разработана математическая модель для расчета технологических параметров процесса изоляции обводненных интервалов пласта в зависимости от характера и состава притока жидкости до и после прорыва воды, схем закачивания (во все интервалы или направленно), видов и комбинаций тампонажных растворов.
  2. Разработан методический подход по выбору скважин-кандидатов для РИР, основанный на использовании функции ожидания «продуктивность-обводненность», и алгоритмы выбора технологии отключения обводненных интервалов пласта в зависимости от гидродинамических условий в изолируемом интервале и параметров эксплуатации скважин после РИР.
  3. Разработаны способы приготовления тампонажных составов на основе минерального и растительного сырья, обработанного с использованием методов механохимии, и предназначенные для применения в трещиноватых пластах и при высоких поглощениях технологических жидкостей (патенты РФ № 2340762, 2364613 и 2364703).

Основные защищаемые научные положения

  1. Математическая модель отключения обводненных интервалов пласта с использованием гелеобразующих составов, смол и цементов.
  2. Методический подход к выбору скважин-кандидатов и алгоритм подбора оптимальной технологии РИР по отключению обводненных интервалов пласта.
  3. Технологии получения тампонажных составов для ремонтно-изоляционных работ с использованием методов механохимии.

Практическая ценность и реализация в промышленности

Разработаны и запатентованы способы приготовления гелево-дисперсных тампонажных составов на основе мехактивированных материалов. Технология применения указанных составов используется в руководящем документе ООО «РН-Пурнефтегаз» «Инструкция по построению технологии РИР по ликвидации прорывов газа», утвержденном 28.12.2009 г. генеральным директором ООО «РН-Пурнефтегаз».

Разработана математическая модель и алгоритм выбора технологий РИР, использующиеся в методических указаниях ОАО «НК «Роснефть» «Построение дизайна ремонтно-изоляционных работ» № П1-01.03 М-0031.

Разработанные методические подходы использованы при составлении комплексной программы РИР по отключению обводненных интервалов пласта на 2010 г. для ООО «РН-Пурнефтегаз», а также в процессе проведения ремонтно-изоляционных работ.

Апробация работы

Материалы диссертации докладывались на шести всероссийских конференциях: XVI Менделеевской конференции молодых ученых, Уфа, 25-28 апреля 2006 г.; VI Международной конференции «Химия нефти и газа», Томск, 6-9 сентября 2006; II Международной научно-практической конференции «Современные технологии капитального ремонта скважин и повышения нефтеотдачи пластов. Перспективы развития», Геленджик, 21-26 мая 2007 г.; III Всероссийской научно-практической конференции «Нефтепромысловая химия», Москва, 28 июня 2007 г.; конференции «Наноявления при разработке месторождений углеводородного сырья: от наноминералогии и нанохимии к нанотехнологиям», Москва, 18-19 ноября 2008 г.; IV Всероссийской конференции молодых ученых «Материаловедение, технологии и экология в 3-м тысячелетии, Томск, 19-21 октября 2009 г.

Публикации

Содержание диссертационной работы опубликовано в 18 печатных трудах, в т.ч. 4 статьи опубликованы в рецензируемых изданиях, входящих в перечень ВАК, получено 3 патента на изобретения.

Вклад автора в работы, выполненные в соавторстве и включенные в диссертацию, состоит в проведении лабораторных исследований по разработке способов приготовления тампонажных составов и обобщении их результатов, участие в разработке положений, лежащих в основе математической модели, ее параметрическом тестировании и проведении расчетов по скважинам, анализе результатов, участии в составлении методик и алгоритмов по выбору скважин-кандидатов и технологий для РИР.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и списка использованных источников из 149 наименований. Работа изложена на 162 страницах и содержит 38 рисунков и 12 таблиц.

Автор выражает благодарность сотрудникам ООО «РН-УфаНИПИнефть»: к.х.н. А.Г. Телину, к.ф.-м.н. Ильясову А.М., к.ф.-м.н. И.Ю. Ломакиной, к.т.н. А.Н. Куликову за методическую помощь и поддержку при выполнении работ.

Также автор выражает благодарность сотрудникам Института химии твердого тела и механохимии СО РАН к.х.н., доц. А.А. Политову и д.х.н., проф. О.И. Ломовскому за помощь при проведении лабораторных исследований и обсуждении результатов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность, цель работы, сформулированы задачи исследований, научная новизна и защищаемые положения, приведена практическая ценность.

В первой главе представлен анализ известных технологий ремонтно-изоляционных работ по отключению обводненных интервалов пласта с использованием гелеобразующих составов. Изучению проблем водоизоляции посвящены работы многих ученых как в России, так и за рубежом. Среди них Алтунина Л.К., Блажевич В.А., Булгаков Р.Т., Газизов А.Ш., Газизов А.А.., Горбунов А.Т., Кадыров Р.Р., Клещенко И.И., Кошелев А.Т., Крупин В.В., Курочкин Б.Н., Ленченкова Л.Е., Поддубный Ю.А., Румянцева Е.А., Рябоконь С.А., Скородиевская Л.А., Стрижнев К.В., Старковский А.В., Телин А.Г., Уметбаев В.Г., Daneshy A., Eoff L., Lakatos I., Lane R.H., Seright R.S. и др. При изучении их работ были рассмотрены основные преимущества и недостатки существующих технологий, показаны их области применения и предлагаемые подходы к их расширению. На основании изучения свойств гелеобразующих составов на основе полимеров сшитого полиакриламида (ПАА), неорганических и кремнийорганических гелантов, а также дисперсных реагентов показано, что наиболее эффективным способом совершенствования свойств гелей является сочетание в их составе органических (полимерных) и неорганических компонентов.

Также в главе проведен обзор методов исследования, применяемых для наиболее точной характеристики гелеобразующих составов. Основным методом является определение времени сшивания/отверждения, а также тестирование реологических свойств (вязкости и условий выноса геля) и фильтрационных характеристик. Показано, что для характеристики гелевых составов наиболее важными свойствами являются их реологические и фильтрационные характеристики, взаимосвязанные с промысловыми данными через эмпирические зависимости. Рассмотрены критерии выбора тампонажных составов с оптимальными свойствами для конкретных условий в системе скважина-пласт. В качестве оптимальной модели, позволяющей описывать поведение гелевых составов, выбрано уравнение Гершеля-Балкли (, где – напряжение сдвига, 0 – предельное статическое напряжение сдвига, K – коэффициент консистентности состава, – скорость сдвига, n – индекс течения).

Представлен анализ существующих подходов к математическому моделированию процессов водоизоляционных работ. Показаны применяемые алгоритмы и области ремонтно-изоляционных работ, в которых они используются. Несмотря на высокую проработанность отдельных направлений моделирования, следует отметить ряд недостатков существующих моделей, в частности, отсутствие учета ряда важных технологических параметров, в некоторых моделях не принимается во внимание характер работы скважины до проведения водоизоляционных работ; в более сложных пластовых симуляторах не оцениваются процессы, происходящие непосредственно в призабойной зоне и в стволе скважины (в связи с относительно большим размером ячейки моделирования).

Представленный анализ позволил определить перспективное направление по улучшению характеристик гелевых составов для водоизоляционных работ, заключающееся в комбинировании полимерных и неорганических составов. Составлен каталог базовых методов исследования гелеобразующих составов и изучена их взаимосвязь с технологическими параметрами эксплуатации скважин. В ходе анализа существующих математических моделей водоизоляционных работ показано, что актуальным направлением повышения успешности РИР является создание модели, сочетающей в себе простоту расчетов, учет приемистости объекта изоляции и других технологических параметров, а также возможность использования комбинаций тампонажных составов.

Во второй главе рассмотрено применение новых технологий в области механохимии для получения гелево-дисперсных составов на базе жидкого стекла, получаемого из песка или отходов производства и органических материалов.

Механическая активация проводится в вибрационно-центробежных мельницах с высоким ускорением подвижных элементов, обеспечивающим не только измельчение материала с увеличением поверхности реакции, но и разрушение кристаллической решетки оксида кремния в наноразмерном слое у поверхности частиц, в результате чего и повышается скорость его растворения в щелочи. После растворения при нагревании при атмосферном давлении образуется раствор силиката натрия с взвешенными нерастворенными микродисперсными частицами. В качестве органических материалов может использоваться торф или отходы пищевой промышленности. Они обеспечивают стабилизацию частиц в структуре геля и являются дополнительным структурирующим фактором.

Гель образуется при добавлении к полученному составу кислоты (соляной, сульфаминовой) или другого вещества с pH < 7. Образующиеся гели имеют высокие значения предельного напряжения сдвига, что свидетельствует о формировании прочной трехмерной структуры. Также механическая активация позволяет обеспечить высокую степень извлечения оксида кремния из растительного кремнеземсодержащего сырья (например, шелухи риса), позволяя его использовать для получения гелево-дисперсных составов.

На рисунке 1 представлены сравнительные данные исследования гелей на основе жидкого стекла и гелево-дисперсных составов на базе мехактивированных песка и торфа, а также шелухи риса c близкими концентрациями силиката натрия (около 4% мас.). При малых скоростях сдвига значения эффективной вязкости для всех составов близки. Однако для гелей жидкого стекла характерно быстрое разрушение структуры при сдвиге и резкое падение вязкости, причем оно является необратимым, так как гель теряет однородность. Для дисперсных же составов характерно восстановление своей структуры.

Показано, что при совместном использовании органического и неорганического компонентов наблюдается синергетический эффект: введение в систему силиката натрия в области pH его гелеобразования приводит к значительному увеличению ее вязкости, при этом смешанный дисперсный гель, в отличие от неорганического, обладает свойством тиксотропии и восстанавливается (по данным повторных реологических измерений снижение предельных сдвиговых напряжений не превышает 10%).

Математическое описание реологических свойств систем на основе торфа затруднено, так как структура геля неоднородна (торф является полидисперсным материалом). Поэтому основным параметром для сравнения служило предельное статическое напряжение сдвига (предел текучести, 0), определяемое на основании экспериментальных данных при их аппроксимации уравнением Гершеля-Балкли. Этот параметр показывает, при каких приложенных внешних напряжениях (например, перепаде давления) система начинает вести себя не как твердое тело, а как жидкость. С технологической точки зрения этот параметр определяет, при каком градиенте давления в пористой среде может происходить вынос геля в процессе эксплуатации скважины.

 Сравнение характеристик гелей на основе жидкого стекла, мехактивированных-2

Рисунок 1. Сравнение характеристик гелей на основе жидкого стекла,
мехактивированных торфа и песка и мехактивированной шелухи риса.



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.