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 |   ...   | 6 |

Строительство и эксплуатация нефтяных и газовых скважин открытым забоем с использованием волновых технологий (проблемы, теоретические решения, промысловый опыт)

-- [ Страница 1 ] --

УДК 622.24

На правах рукописи

Кузнецов Роман Юрьевич

Строительство и эксплуатация нефтяных

и газовых скважин открытым забоем

с использованием волновых технологий

(проблемы, теоретические решения, промысловый опыт)

Специальности: 25.00.17 – Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений; 25.00.15 – Технология бурения и освоения скважин

Автореферат

диссертации на соискание учёной степени

доктора технических наук

Уфа - 2010

Работа выполнена в Обществе с ограниченной ответственностью
«Тюменский государственный научно-исследовательский и проектный
институт природных газов» (ООО «ТюменНИИгипрогаз») и Научном
центре нелинейной волновой механики и технологии Российской академии наук (НЦ НВМТ РАН)

Научный консультант академик РАН, доктор технических наук, профессор Ганиев Ривнер Фазылович
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Карамышев Виктор Григорьевич
доктор технических наук, профессор Хафизов Айрат Римович
доктор технических наук, профессор Агзамов Фарит Акрамович
Ведущая организация Тюменское отделение СургутНИПИнефть, г. Тюмень

Защита диссертации состоится «___»________2010 года в ___часов
на заседании диссертационного совета Д 222.002.01 при ГУП «Институт проблем транспорта энергоресурсов» (ГУП «ИПТЭР») по адресу: 450055,
г. Уфа, пр. Октября, 144/3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГУП «ИПТЭР».

Автореферат разослан «____»__________2010 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор технических наук Л.П. Худякова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Современный этап становления рыночных отношений предполагает коренную перестройку всего топливно-энергетического комплекса России и перевод его на ресурсосберегающий путь развития при постоянном внимании к экологическим проблемам.

Значительная доля материальных затрат при разработке месторождений углеводородов (УВ) приходится на комплекс работ, связанных со строительством и эксплуатацией добывающих и технологических скважин.

К сожалению, необходимо констатировать, что последние годы характеризуются снижением качественных и технико-экономических показателей работ на фоне закономерно прогрессирующего роста аномальности геолого-технических условий бурения, связанного с увеличением глубин, объёмов наклонно направленного и горизонтального бурения, переходом многих нефтегазовых месторождений на позднюю и завершающую стадии разработки, а также повсеместным применением на практике репрессионного способа бурения.

К существенной осложненности геолого-технических условий бурения приводят и снижение начальных пластовых давлений на разрабатываемых залежах, дифференциация пластовых давлений по разрезу и площади месторождения, высокие градиенты давления между разнонапорными пластами, нестационарность гидродинамического состояния и поведения многопластовой залежи. Действие отмеченных факторов интенсифицирует процессы загрязнения призабойной зоны продуктивной толщи и заколонные межпластовые перетоки при заканчивании и эксплуатации добывающих и нагнетательных скважин. Решающее влияние на техническое состояние ствола и гидродинамическое поведение скважины в этих условиях оказывают нестационарные процессы гидродинамического и физико-химического взаимодействий технологических жидкостей (промывочных и тампонажных растворов) с комплексом вскрытых бурением горных пород, приствольная и призабойная зоны которых характеризуются различными литологическими и физико-химическими параметрами.

Следствием этих взаимодействий становятся большинство встречаемых на практике осложнений (поглощения промывочных жидкостей и тампонажных растворов, нефтегазоводопроявления, межпластовые перетоки, кавернообразования, геомеханические нарушения (обвалы стенок скважины и сужение ствола), мини- и макрогидроразрывы горных пород и необратимые изменения фильтрационных свойств продуктивных пластов). Однако наиболее распространённым осложнением является поглощение буровых и тампонажных растворов, так называемая «естественная фильтрация». Потери, по разным оценкам, на месторождениях Заполярья составляют до тысячи кубических метров на три тысячи метров проходки.

Немаловажная роль в этих негативных процессах принадлежит применяемым конструкциям забоя скважин, технические и эксплуатационные характеристики которых в большинстве случаев не соответствуют возросшим требованиям значительно изменившихся геолого-промысловых условий разработки месторождений на поздней и завершающей стадиях. Формируемая в интервале продуктивных отложений составная крепь (обсадная колонна – цементное кольцо – стенки скважины), как показывает отечественный и зарубежный опыт, не только не обеспечивает герметичность ее элементов (цементного кольца и его контактных зон с обсадными трубами и стенками скважины), но и значительно усложняет в дальнейшем производство ремонтно-изоляционных работ (РИР), обработку призабойной зоны (ОПЗ) и других операций по интенсификации добычи нефти. Результативность РИР в скважинах, несовершенных по характеру и степени вскрытия, составляет в среднем 12…20 % и не превышает 50 %.

Для решения этих проблем необходимо тщательно изучить гидродинамические и геологические условия проводки скважин, знать технологии обеспечения герметичности крепи и, что самое важное, научиться формировать гидродинамически совершенный открытый забой в различных геолого-технических условиях строительства скважин различного назначения. Естественно, очень важным является предупреждение отрицательного воздействия процессов, происходящих в призабойной зоне продуктивных пластов при заканчивании скважин.

Следует отметить, что проблема заканчивания скважин открытым забоем имеет достаточно давнюю историю, всегда привлекала внимание технологов как наиболее перспективная с точки зрения совершенства вскрытия продуктивных горизонтов. Но отсутствие уверенности в долговременной эксплуатации открытого фильтра таких скважин при наличии суффозии, возможных флюидоперетоков между разнонапорными пластами и отсутствии технологии первичного вскрытия на депрессии или равновесии сдерживало развитие и внедрение подобных способов.

Для реализации перспективной технологии формирования открытого забоя многопластовых залежей в различных геолого-технических условиях строительства скважин необходимо:

- сформулировать требования к фильтру скважины в различных геолого-технических условиях;

- выявить причину и основные факторы некачественного первичного вскрытия скважин и разобщения пластов;

- решить проблему обеспечения герметичности заколонного пространства над башмаком эксплуатационной колонны на весь период работы скважины несмотря на сложность борьбы с так называемым «зависанием» цементного раствора за колонной в период превращения его в камень, контракционными, суффозионными и другими процессами, происходящими в период ожидания затвердевания цемента (ОЗЦ);

- разработать комплекс технологий долговременной изоляции разнонапорных пластов, включающий дренирование приствольной зоны с последующей изоляцией ее твердеющими растворами и тампонирование высокопроницаемых водонасыщенных пластов продуктивной толщи;

- предусмотреть технологии восстановления коллекторских характеристик пласта, например, за счет увеличения поверхности фильтрации и формирование такой формы забоя, которая позволяла бы более успешно применять перспективные методы увеличения добывных возможностей скважины передачей волновой энергии в отдаленные от забоя скважины зоны пласта.

Адресная подача волновой энергии группе продуктивных пластов хорошо коррелируется с позицией флюидодинамической модели углеводородного резервуара с учётом блоковой динамики осадочного чехла и фундамента.

На решение указанных проблем, направленных на обеспечение первичного вскрытия продуктивной толщи с максимально возможным сохранением естественных фильтрационно-емкостных характеристик продуктивных пластов многопластовой залежи, их надёжного разобщения и герметизации заколонного пространства с целью долговременной безводной эксплуатации добывающей скважины, а также обеспечения возможности доставки волновой энергии в удалённые зоны пласта для более полного извлечения углеводородов, и нацелено настоящее диссертационное исследование.

Цель работы повышение углеводородоотдачи пластов при эксплуатации месторождений сложнопостроенных залежей строительством скважин с открытым забоем с использованием в процессах добычи углеводородов волновых эффектов теории нелинейных колебаний.

Основные задачи работы

  1. Анализ проблем повышения текущей и конечной углеводородоотдачи с учетом геодинамических и гидродинамических процессов в системе «скважина пласт месторождение».
  2. Обоснование необходимости обязательных требований и технической возможности заканчивания скважины способом «открытый забой» как одним из главных путей повышения текущей углеводородоотдачи пластов.
  3. Теоретическое обоснование применения волновой технологии в основных процессах строительства и эксплуатации скважин.
  4. Формирование и реализация комплекса технологий по предупреждению осложнений и аварий при бурении скважин и созданию герметичного заколонного пространства (необходимые условия для скважин с открытым забоем).
  5. Изучение механизма экранирования остаточных запасов углеводородов и влияния на эти процессы геодинамических явлений с учетом блокового строения земной коры (теоретические аспекты проблемы).
  6. Разработка и усовершенствование технологий волнового воздействия генераторами III-его поколения на призабойную зоны пласта и на заблокированные зоны.
  7. Разработка технической и проектной документации для промысловой оценки эффективности разработанных технологий.

Научная новизна

  1. На основе современных представлений о блоковой динамике осадочного чехла и фундамента с учетом термодинамики флюидных потоков сделан научно обоснованный вывод об особенностях естественного состояния сред с дискретной структурой, которые в совокупности определяют способность массива горной породы реагировать на дополнительные силовые нагрузки любого типа.
  2. Теоретически доказана и экспериментально подтверждена возможность создания градиентов (в разы больших, чем при заводнении) при вытеснении жидких углеводородов из низкопроницаемых коллекторов в дренажные каналы продуктивного пласта при наложении на него волнового поля расчетных параметров.
  3. На основе эффекта группирования твердых частиц в потоке бурового раствора объяснен механизм струйно-волновой кольматации неустойчивых пород без их эрозионного размыва созданием кольматационного экрана с регулируемыми параметрами (прочностью, проницаемостью).
  4. Научно обоснованы методика предупреждения и борьбы с осложнениями в процессе бурения и требования к качеству разобщения многопластовых залежей с целью обеспечения герметичности заколонного пространства скважин различного назначения.
  5. Разработаны теоретические основы площадной обработки волновым полем заблокированных зон продуктивного пласта на расстояниях до 1000 метров от скважины и более с целью их разблокирования и включения в разработку.

Практическая ценность и реализация результатов работы

  1. Разработанные методика и критерии формирования скважин с открытым забоем многопластовых залежей позволяют решить следующие технологические задачи:
    • обеспечить максимально возможный приток углеводородов к забою скважины;
    • создать в процессе первичного вскрытия многопластовых залежей долговременные непроницаемые кольматационные экраны против водоносных горизонтов;
    • создать наиболее благоприятные условия для передачи волновой энергии в продуктивные пласты с целью воздействия на призабойную, удаленную и заблокированную зоны;
    • обеспечить комфортные условия для выполнения различных операций, связанных с разработкой месторождений (выравнивание фронта заводнения, закачка вытесняющего агента, химическая обработка пласта и др.).
  2. Разработаны и усовершенствованы комплексы технологий, обеспечивающие строительство скважин и их эксплуатацию в запроектированном режиме:
  • комплекс технологий на этапе бурения и заканчивания скважины с целью формирования открытого ствола:

- технология кольматации проницаемых пластов с применением гидроэлеватора со встроенным кольмататором (гидроэлеватор НГ-3К);

- технология управляемой струйно-волновой кольматации, основанная на использовании эффекта группирования разноплотностных частиц и увеличения их проникающей способности в капиллярные каналы в волновом поле;

- технологии обработки тампонажного раствора электрогидроимпульсным устройством в период превращения тампонажного раствора в камень;

- технологии первичного вскрытия пластов продуктивной толщи в водонефтяных зонах гидрофобным карбонатным буровым раствором с глубокой необратимой кольматацией встречающихся водоносных горизонтов;

  • комплекс технологий для формирования открытого забоя, обеспечивающего наилучшие условия передачи волновой энергии:

- технология изготовления щелей в скважине;

- технология формирования протяженных каналов фильтрации сверлящим перфоратором;

  • комплекс технологий освоения, очистки приствольной и призабойной зон при текущем и капитальном ремонтах скважин и площадных воздействий:

- технология освоения скважин и очистки призабойной зоны пласта с применением вибрационно-вакуумного очистителя;

- технология очистки призабойной зоны малопроницаемых слоисто-неоднородных пластов добывающих и нагнетательных скважин с применением гидродинамического генератора волнового (ГДГВ);

- технологии волнового воздействия для площадной обработки пласта, для декольматации экранированных заблокированных зон.

  1. Разработаны технические устройства для обеспечения устойчивости ствола скважины при бурении, очистки приствольной и призабойной зон при освоении и ремонте, а также устройства и установки для воздействия на удаленные зоны продуктивного пласта.
  2. Основные разработки включены в проектную документацию (более 100 проектов) на строительство разведочных и эксплуатационных скважин Западной Сибири ОАО «Газпром».

Апробация работы. Результаты диссертационной работы и основные положения докладывались и обсуждались на:

- Международных научно-технических и научно-практических конференциях: «Ресурсосбережение в топливно-энергетическом комплексе России» (Тюмень, 1999 г.); «Освоение ресурсов трудноизвлекаемых и высоковязких нефтей» (Анапа, 2003 г.); «Повышение нефтеотдачи пластов и капитальный ремонт скважин» («Ашировские чтения») (Самара, 2008 г.);

- Всероссийских научно-технических и научно-практических конференциях: «Моделирование технологических процессов бурения, добычи и транспортировки нефти и газа на основе современных информационных технологий» (Тюмень, 1998 г.); «Проблемы совершенствования технологий строительства скважин и подготовки кадров для Западно-Сибирского нефтегазодобывающего комплекса» (Тюмень, 2000 г.); «Инновационный потенциал молодых специалистов ОАО «Газпром» как условие повышения эффективности разработки углеводородных месторождений Ямала» (Салехард, 2004 г.); «Энергоэффективность. Проблемы и решения» (Уфа, 2008 г.);

- научно-практических и научно-технических конференциях: «Энергосбережение при освоении и разработке северных месторождений Западно-Сибирского региона» (Тюмень, 1997 г.); XVII научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, посвященной 35-летию ТюмГНГУ, «Новые технологии – нефтегазовому региону» (Тюмень,
1998 г.); «Проблемы строительства, эксплуатации и исследо­вания горизонтальных скважин» (р.п. Актюба, 1999 г.); «Повышение эффективности работы нефтегазодобывающего комплекса Ямала путем применения прогрессивных технологий и совершенствования транспортного обслуживания» (Салехард, 2002 г.); «Современные тенденции в научных инновациях нефтегазодобычи и информационных технологиях» (Тюмень, 2009 г.);

- семинарах Научного центра нелинейной волновой механики и технологии РАН (2007, 2008, 2009, 2010 гг.); НТС ООО «ТюменНИИгипрогаз» (2005, 2007, 2009, 2010 гг.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 37 печатных работ, из них 16 в журналах, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов, основных выводов и рекомендаций, библиографического списка использованной литературы, включающего 205 наименований, и приложения. Работа изложена на 355 страницах машинописного текста, содержит 83 рисунка, 44 таблицы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность проблемы, сформулированы цель и основные задачи работы, а также показаны ее научная новизна и практическая ценность.



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





 
© 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.