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:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 6 |

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

-- [ Страница 2 ] --

Первый раздел посвящен обобщению сведений о влиянии гидродинамических процессов в системе «скважина пласт залежь» при бурении и эксплуатации скважин с учетом геодинамических и фильтрационных процессов. Рассмотрена рабочая гипотеза динамического воздействия на флюидонасыщенный пласт с учетом геодинамических процессов, главным постулатом которой служит обобщенная флюидодинамическая модель пористой флюидонасыщенной среды с учетом масштаба пространства, предложенная научной школой профессора Писецкого В.Б. В настоящее время наиболее общие теории нефтегазообразования в качестве основного генерационного механизма рассматривают процесс тепломассопереноса из нижних этажей бассейна за счет дефлюидизации фундамента. При этом принимается идея блоковых перемещений осадочного чехла и фундамента в виде чередования зон уплотнения и разуплотнения горных пород при их нагреве, происходящем в процессе погружения и последующей литификации. В результате возникает неравновесная система из отдельных блоков, между которыми и происходит прорыв в верхние этажи бассейна нагретых флюидных смесей из фундамента, которые, в свою очередь, встретив углеводородный «полуфабрикат» в виде керогена, запускают процесс генерации нефти и газа. Другими словами, реализация углеводородного потенциала бассейна прямым образом связывается со специфическими условиями его прогрева. В такой модели признаются основными по существу два связанных между собой процесса:

- блоковая динамика осадочного чехла и фундамента;

- термодинамика флюидных потоков.

Названные процессы являются следствием общей геодинамики Земли и, следовательно, существовали всегда и происходят в данный момент времени. С точки зрения времени образования залежи нефти или газа мы можем утверждать с известной степенью вероятности, что в каждом конкретном случае залежь могла образоваться не раньше какого-то периода развития бассейна, но определить конечную временную границу формирования скопления углеводородов мы не в состоянии. Известны факты и достаточно обоснованные гипотезы, свидетельствующие о непрерывном поступлении нефти в ловушку. Так, например, независимые расчеты разных специалистов показывают, что на Ромашкинском месторождении (Республика Татарстан) ежегодно добавляется около 1 млн т нефти. Этот факт можно объяснять с разных позиций: а) процесс генерации нефти из материнской толщи не завершился до сих пор и непрерывно поддерживается тепломассопереносом из фундамента; б) нефть или ее «полуфабрикат» генерируется в глубинных интервалах кристаллического фундамента и поступает в осадочный чехол с восходящими флюидными потоками; в) существует дальняя горизонтальная миграция нефти из множества мелких периферийных скоплений. Подобные примеры не единичны и вполне закономерны в особо активных с точки зрения современной геодинамики регионах (Мексика и т.п.).

Какие бы гипотезы ни выдвигались, фундаментальным обстоятельством, по общему мнению, является одно в основе некоторого множества процессов, приводящих, в конечном счете, к формированию или переформированию месторождения нефти или газа, заложен флюидодинамический режим системы «осадочный чехол фундамент». Логика подобных рассуждений построена на убеждении в том, что собственно флюидодинамический режим осадочного бассейна устанавливается и поддерживается непрерывным образом за счет реализации трех основных процессов:

- последовательного разрушения фундамента и осадочного чехла во всей истории развития литосферы и ее геодинамического режима и образования среды с дискретной структурой;

- потери средой с дискретной структурой прочности и приобретения свойств активной неравновесной системы с блоковой организацией реакции ее стратифицированных интервалов на текущие (современные) изменения параметров геодинамического режима литосферы;

- перехода гидростатического режима бассейна во флюидодинамический режим, согласованный с текущей блоковой активностью системы «осадочный чехол фундамент».

Приведенная в диссертационной работе гипотеза блочного строения фундамента и осадочного чехла дает возможность сделать следующие принципиальные выводы, позволяющие впоследствии предложить технологии воздействия на продуктивные пласты, основанные на эффектах нелинейных колебаний.

1. На границах блоков вне зависимости от их упругих модулей существуют аномалии напряжений (повышенные градиенты напряжений различного знака в ортогональных к каждой стороне блока направлениях).

2. Характер аномалий напряжений на горизонтальных и вертикальных контактах блоков во всех случаях препятствует плотному соединению их между собой и вмещающей средой (контактное взаимодействие блоков во всех направлениях ослабляется).

Ранее уже был отмечен факт закономерно прогрессирующего роста аномальности геолого-технических условий заканчивания скважин, существенно усложняющий задачу повышения качества строительства нефтяных и газовых скважин. Так, например, рост дифференциальных забойных давлений с глубиной составляет до 10…18 МПа и более, снижение начальных пластовых давлений на разрабатываемых залежах 50…70 %, повышение градиента давления между разнонасыщенными пластами до 3…7 МПа/м.

Из-за многообразия горно-геологических условий, применяемых технологий и технических средств каждый этап строительства скважин – бурение ствола до кровли продуктивных отложений и заканчивание (первичное вскрытие нефтегазонасыщенных пластов, цементирование эксплуатационной колонны, вторичное вскрытие перфорацией, освоение) существенно отличают геолого-промысловые и гидродинамические условия.

Бурение скважин от устья до кровли продуктивной толщи (первый этап строительства), как правило, связано с природной аномальностью геолого-физических условий, для которых характерными являются:

- физические свойства горных пород, слагающих разбуриваемый интервал (упругие, деформационные и прочностные), зависящие от условий их залегания в массиве, степени неоднородности и анизотропии. Вследствие отмеченного физические свойства горных пород изменяются в широких и непрогнозируемых пределах и при бурении скважин, взаимодействуя с технологическими жидкостями, снижаются их прочность и сопротивления гидромеханическим нагрузкам. В результате этих неконтролируемых изменений происходят обрушения и обвалы стенок скважины, сужение ствола и гидроразрыв горных пород с поглощением жидкости, которые нарушают технологию буровых работ;

- пластовое давление и фильтрационные свойства проницаемых пластов природных гидродинамических систем, первое из которых определяется давлением краевых или контурных вод, а также геостатическим и геотехническим давлениями. Наличие в разрезе скважин пластов с аномально низкими (АНПД) и аномально высокими пластовыми давлениями (АВПД) – один из основных показателей несовместимости условий бурения смежных интервалов горных пород, который препятствует бурению скважин одноразмерным диаметром. Однако, в отличие от интервала продуктивных отложений, градиенты давления между разнонапорными пластами из-за расположения их на значительном расстоянии друг от друга (30 м и более), как правило, не превышают 0,01…0,03 МПа/м. Тем не менее, разделение таких объектов обсадными колоннами без достаточных на то обоснований усложняет конструкцию скважин, гидродинамические условия бурения и увеличивает затраты на ее сооружение. Фильтрационные свойства пород-коллекторов, принадлежащих как к единой, так и к различным гидродинамическим системам, существенно не упорядочены и изменяются в широких пределах. Их количество во вскрываемом бурением интервале, гидродинамическое взаимодействие со стволом и между собой являются одними из главных факторов, осложняющих технологию бурения.

Характер и интенсивность гидродинамического взаимодействия пластовых систем и скважины, в свою очередь, зависят от типа коллекторов (терригенный, карбонатный, смешанный), насыщенности (газ, нефть, вода, газоконденсат), толщины, размера каналов фильтрации, пластового давления и температуры, гидромеханической прочности скелета пород, количества одновременно вскрываемых в интервале проницаемых зон. Дестабилизируя технологические процессы, эти факторы существенно осложняют условия для борьбы с поглощениями, газонефтеводопрояв-лениями, снижая качество и показатели применяемых методов.

Общепринятым подходом в промысловой практике являются отнесение этих интервалов к несовместимым по условиям бурения и крепление их промежуточными обсадными колоннами для разделения со стволом скважины. Однако во многих случаях слепое копирование такого подхода для различных геолого-технических условий строительства скважин навряд ли можно считать оправданным, поскольку при этом усложняется конструкция скважин, сужаются границы оптимизации гидравлических программ бурения и крепления, ухудшаются гидродина-мические условия производства буровых операций, негативные последствия которых затем отражаются на качестве и технико-экономических показателях работ при заканчивании и эксплуатации скважин.

Этап заканчивания скважин включает операции первичного вскрытия продуктивной толщи, крепление ствола и разобщение комплекса флюидонасыщенных пластов, вторичное вскрытие продуктивных пластов, освоение и ввод скважин в эксплуатацию и по геолого-техническим условиям кардинально отличается от первого этапа работ. Связано это со следующими основными природными и техногенными факторами, такими как:

  • глубина расположения продуктивной толщи, определяющая величину и пределы изменения гидромеханических нагрузок (репрессий, депрессий) на забой и стенки скважины при производстве в ней различных операций. Из промыслового опыта известно, что при глубине скважин более 2000 м величина гидродинамических репрессий при бурении, спускоподъемных операциях (СПО) и цементировании обсадных колонн составляет 8…25 МПа, а депрессий при подъеме инструмента –
    1,8…4,0 МПа;
  • многопластовость сложнопостроенных нефтегазовых залежей с небольшой толщиной водоизолирующих перемычек (в большинстве случаев 2…5 м), наличием пластов с аномально высоким и аномально низким пластовыми давлениями, обусловливающими высокие градиенты давления между разнонапорными пластами (0,9…2,5 МПа/м и более), и связанные с этими факторами межпластовые перетоки и заколонные проявления;
  • фильтрационные характеристики разнонасыщенных пластов, изменяющиеся в широких и непрогнозируемых пределах (от 0,1 до 20,0 мкм2 и более). Это определяет различные по механизму и степени негативные воздействия на призабойную и удаленную зоны продуктивных пластов промывочных, тампонажных растворов и специальных жидкостей в процессе первичного вскрытия, крепления, вторичного вскрытия, освоения и эксплуатации скважин. Одновременно осложняются гидродинамические условия заканчивания скважин из-за высокой вероятности гидроразрыва горных пород, возникновения поглощений, газонефтеводопроявлений и выбросов, нарушения устойчивости стенок скважины;
  • приуроченность большой доли запасов к водонефтяным зонам, затрудняющим извлечение углеводородов с повышенным коэффициентом нефте- и газоотдачи (более 0,5) и производство водоизоляционных работ с высокой эффективностью, а также снижающим качество разобщения продуктивных пластов от водонасыщенных при креплении скважин;
  • значительная литолого-фациальная изменчивость пластов по разрезу и площади, приводящая к ранней обводненности промежуточных и верхних отдельных прослоев, а также пластов, осложняющей их разобщение при креплении скважин и изоляцию в процессе эксплуатации;
  • необратимые изменения гидродинамического состояния и поведения нефтегазовых месторождений в процессе разработки. Широко применяемые системы заводнения и поддержания пластового давления привели к формированию площадных и блоковых систем выработки запасов, а также разделению по отдельным пластам. Следствием этих нестационарных гидродинамических процессов стали дифференциация текущего пластового давления по разрезу и площади, нарушение природного насыщения пластов флюидами, изменение в широком диапазоне коллекторских свойств нефте- и водонасыщенных пластов, рост градиента давления между нефте- и водонасыщенными пластами до 3…10 МПа/м и более.

Поэтому достичь высоких качественных и технико-экономических показателей первичного вскрытия продуктивных горизонтов и изолировать их от водонасыщенных, сохранив при этом потенциальную продуктивность скважин в таких сложных геолого-промысловых условиях, используя традиционную технологию репрессионного бурения, весьма проблематично. При этом невозможно избежать интенсивного загрязнения нефтенасыщенных коллекторов, поглощений и газонефтеводопроявлений, гидроразрыва горных пород и межпластовых перетоков.

То же самое относится к этапу крепления скважины эксплуатационной колонной и разобщению разнонасыщенных пластов продуктивной толщи. При существующих градиентах давления между пластами возникновение межпластового перетока и нарушение герметичности заколонного пространства происходят уже в период ОЗЦ до освоения и ввода скважины в эксплуатацию. Исключить негативное влияние этого фактора на качество разобщения пластов регулированием свойств цементного раствора-камня или режимов цементирования практически невозможно. Использование для этих целей специальных технических средств (заколонных разобщающих устройств) носит временный характер, а сами средства имеют ограниченную область применения.

Из анализа влияния различных факторов на проникновение твердой фазы в пласты-коллекторы (кольматация) в процессе строительства скважин следует, что изменение фильтрационной характеристики коллектора в призабойной зоне продуктивного пласта при проникновении бурового раствора является следствием совокупного действия следующих факторов: закупорки поровых каналов дисперсной фазой промывочной жидкости и шламом выбуренной породы; набухания глинистых минералов, содержащихся в коллекторе; сужения поровых каналов вследствие образования адсорбционно-гидратных слоев; образования в коллекторе устойчивых эмульсий или газовой дисперсии; образования твердых нерастворенных осадков в результате химического взаимодействия фильтрата бурового раствора и пластовой воды; миграции твердых частиц, отрывающихся от поверхности горной породы под воздействием фильтрата раствора, по каналам пласта и сужения проходного сечения при осаждении частиц.

Степень воздействия указанных процессов на состояние призабойной зоны пласта (ПЗП) при вскрытии различна и зависит от физико-химических свойств бурового раствора и пластовой жидкости, перепада давления в системе «скважина пласт», коллекторских свойств продуктивного пласта, а также от степени неоднородности (литологического строения) пород пласта. Формирование блокады ПЗП происходит под действием многообразных процессов, возникающих в результате нарушения устойчивого термодинамического состояния в пласте при изменении температуры, давления, состава и соотношения фаз, заполняющих фильтрующее пространство. Влияние блокады ПЗП может быть снижено на этапе вскрытия продуктивного пласта путем управления формированием блокады и на этапе вызова притока за счет применения эффективных режимов воздействия, обеспечивающих разрушение образовавшейся блокады.

Проведенный анализ влияния концентрации глинистых частиц, температуры окружающей среды и интенсивности излучения на процессы фильтрации промывочной жидкости и кольматации на образцах кернов показал, что основными факторами, влияющими на процесс взаимодействия составных частей промывочной жидкости с проницаемыми пластами, являются направление потока промывочной жидкости относительно стенки скважины, концентрация частиц в промывочной жидкости, энергия активации, температура окружающей среды.

Задача получения необходимой степени кольматации может решаться следующими путями:

- изменением интенсивности излучения;

- повышением концентрации твердой фазы. Ограничивающими факторами могут быть повышение плотности и вязкости промывочной жидкости, приводящее к ее поглощению и росту реологических показателей;

- увеличением времени воздействия. Однако это положение справедливо только для статических и динамических условий. В волновом поле формирование кольматационного экрана проходит в течение нескольких
секунд.

Поскольку необходимое время воздействия ограничивается не­сколькими секундами, то можно совместить работу кольмататора с процессами механического бурения. При определенных режимах работы излучателя с выбором вышеисследованных факторов и с дополнительным учетом гидростатических давлений можно достичь большой прочности и малой глубины кольматационного экрана, что наряду с высокой степенью кольматации позволит качественно вскрывать продуктивный пласт.

Процессы кольматации происходят и внутри продуктивного пласта при его эксплуатации методами «заводнения». В связи с этим поставлена задача изучить механизм создания кольматационного экрана частицами различного происхождения (реликтовое, техногенное) в процессе разработки месторождений, перемещаемыми вместе с фильтрационными потоками. Это приводит к созданию кольматационного экрана (блокированию) на границах между высокопроницаемыми малоглинистыми коллекторами и назкопроницаемыми высокоглинистыми участками.

С целью решения этой проблемы в работе рассмотрены теоретические аспекты изменения структуры порового пространства коллектора в процессе разработки месторождения, приводящие к сосредоточению остаточных запасов в низкопроницаемых высокоглинистых коллекторах терригенного комплекса и их экранированию.



Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 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.