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 |

Обобщения итехнологические разработки по повышению качества,эффективности и экологическойбезопасности буровых работ

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Лушпеева ОльгаАлександровна

Научные обобщения итехнологические разработки

по повышению качества,эффективности

и экологическойбезопасности буровых работ

Специальность 25.00.15-05 -Технология бурения и освоенияскважин

Автореферат диссертациина соискание ученой степени

доктора техническихнаук

Тюмень – 2008

Работа выполнена вСургутском научно-исследовательском ипроектном институте нефтянойпромышленности Открытого акционерногообщества «Сургунефтегаз»(«СургутНИПИнефть» ОАО«Сургунефтегаз»)

Официальные оппоненты: -доктор технических наук,профессор

Поляков ВладимирНиколаевич

- доктортехнических наук, профессор

Лукманов РауфРахимович

- доктортехнических наук, профессор

Вартумян ГеоргийТигранович

Ведущаяорганизация - Открытое акционерное общество«Сибирский научно-исследовательскийинститут нефтяной промышленности» (ОАО«СибНИИНП»)

Защита состоится 18апреля 2008 г. в 9.00 часов на заседаниидиссертационного совета Д 212.273.01 приТюменском государственном нефтегазовомуниверситете (ТюмГНГУ) по адресу: 625039, г.Тюмень, ул. 50 лет Октября, 38.

С диссертацией можноознакомиться в библиотечно-информационномцентре ТюмГНГУ по адресу: 625039, г. Тюмень, ул.Мельникайте, 72 а, каб. 32.

Автореферат разослан___________ 2008 г.

Ученый секретарь

диссертационногосовета,

доктор технических наук,профессор Г.П. Зозуля

Общая характеристика работы

Актуальность работы.Дальнейшее успешноеразвитие ТЭК встране во многом зависит отопережающего,в сравнении с достигнутым уровнем добычи,прироста извлекаемых запасов углеводородногосырья промышленных категорий. Перспективырасширения минерально-сырьевой базы вРоссии тесно связаны с темпами ведениягеологоразведочных работ на нефть и газбурениемглубоких (Западная и Восточная Сибирь) исверхглубоких (Астраханская область) скважин.Поддержание достигнутогоуровня добычи углеводородов за счетповышения эффективности извлеченияостаточныхтрудноизвлекаемых запасов на поздней и завершающей стадияхразработки нефтегазовых месторождений не возможно без бурения уплотняющейсетки скважин (пологих, горизонтальных, многозабойных) в сложныхгорно-геологических,природно-климатических и термодинамических условиях.

Анализ современногосостояния технологии бурения изаканчивания скважин показывает, что эффективномурешению этих задач препятствуют такиефакторы, какзначительная глубина инесовместимость геолого-техническихусловий бурения, аномальность термодинамическихусловий заканчивания скважин как природного,так и техногенного происхождения,природные свойства тампонажных материалов ибуровыхрастворов, сокращение областиэффективного применения технологии репрессионного бурения.

При этом нельзя неучитывать отрицательное влияние на процессстроительстваскважин закономерно развивающихсятенденций, связанных со снижением с 15 % до 10% вводимых в разработкукрупных месторождений, увеличением до 80 % фонда добывающих скважин наместорождениях на поздней и завершающей стадияхразработки сухудшенной структурой остаточных запасов и трудностьюих извлечения, прогрессирующий рост обводненностидобываемойпродукции,достигшей по ЗападнойСибири 70-100% при годовом приросте газа порядка 5%

В сложившихся условияхключевыми проблемами повышения качества,эффективности и экологической безопасности буровыхработ являются:

  • защита природныхколлекторских свойствнефтегазовых пластов при заканчивании и эксплуатации скважин;
  • повышениегерметичности крепи и гидравлическогосовершенства конструкции забоя;
  • минимизация влиянияпроцесса строительства скважин наокружающую природную среду.

Большой научный вклад вуспешное решение проблем бурения изаканчиванияскважин внесли работы институтовАзинефтехим им. М.М.Азизбекова,БашНИПИнефть,НПО «Бурение», ВНИИнефть,ВолгоградНИПИнефть, ИФИНГ, ГАНГ им. И.М.Губкина, СибНИИНП, СургутНИПИнефть,ТатНИПИнефть, УГНТУ, ТГНТУ, и др., а такжепроизводственные объединения ОАО«Башнефть», «Беларусьнефть», «Главтюменнефтегаз»,«Пермнефть»,«Сургутнефтегаз», «Татнефть» и др.

Несмотряна большие достижения в области строительства скважин за последние 15-20 лет, усложнениегеолого-технических,термодинамических иприродно-климатических условий требуетдальнейшего совершенствования и повышения эффективности буровыхработ внедрением в производство современных материалов и технологий.

К актуальным иперспективным направлениямнаучно-технического совершенствованиятехнологии буровых работ в первую очередьотносится:

  • развитиетеоретических основ термодинамикипромывочных систем;
  • оптимизация состава исвойств буровых растворов, повышающих их функциональныехарактеристики иэкологическую безопасность;
  • разработка и внедрениематериалов,химических реагентов и технологическихжидкостей длязаканчивания скважин в целях достижениямаксимальновозможногодебита и экологической безопасностибуровых работ.

Цель работы –повышение качества,эффективности и экологической безопасности буровых работ путем созданиясовременных буровых итампонажныхрастворов и технологий строительстваскважин

Основные задачиисследований

Для достиженияпоставленной цели вдиссертационной работе решены следующиетеоретические, научно-методические итехнологические задачи.

  1. Аналитическая оценкасовременногосостояниятехнологии бурения, заканчивания иэкологической безопасности строительстваскважин.
  2. Научно-технические обоснованияперспективных направленийсовершенствования технологических процессовстроительства скважин в аномальных природных итехногенного происхождениягеолого-технических условиях.
  3. Теоретические, экспериментальныеисследования по изучению термодинамики промывочныхсистем (теория гидрофобныхвзаимодействий), оптимизации состава исовершенствованию функциональныххарактеристик экологически безопасныхбуровых и тампонажных растворов.
  4. Эколого-гигиеническая оценкасостояния объектов окружающей среды в районахмассового бурения скважин.
  5. Разработка и внедрение комплекса модифицированныхтехнологий, обеспечивших рост качественных,технико-экономических и экологическихпоказателейработ пристроительстве скважин на месторожденияхОАО «Сургутнефтегаз».

Научная новизна выполненной работы

  1. Теоретически иэкспериментально установлено, чтоосновным стабилизирующим фактором вполимерных системах являются гидрофобные взаимодействия, имеющиеэнтропийную природу, позволяющиесоздавать системы буровых растворов сулучшенными ингибирующими свойствами.
  2. Установлено, чтосовершенствование известных и созданиеновых системпромывочных жидкостей возможно на основе теориинеравновесных процессов и синергетических межреагентных взаимодействий.
  3. Теоретически иэкспериментально обоснованы экологическибезопасныесоставывысокоингибирующихбуровых растворов (ПВБР, ПВБР-К).
  4. Теоретическиобоснованы и экспериментально исследованыоблегченныетампонажныематериалы, обеспечивающие качественноеразобщение пластов в несовместимыхгорно-геологических условиях.
  5. Предложен новыйметодическийподход к оценке воздействия буровыхрастворовна окружающую природнуюсреду, использующий теоретические исследованиямиграции отходов бурения на базематематической модели, комплексныеэколого-токсикологические исанитарно-химические исследованияреагентов, буровых растворов и шламов,систему мониторинга.
  6. Полученакомплексная оценка экологическоговоздействиятехнологии буровых работ на окружающую среду.

Практическаяценность и реализация

  1. Разработан и внедрен в производствокомплекс методических и технологических решений по повышению качества,эффективности и экологической безопасности буровыхработ на месторождениях ОАО«Сургутнефтегаз», включающий:
    • модифицированныесоставы буровых растворов и смазывающихдобавок;
    • оптимизированныесоставы облегченноготампонажного материала;
    • методику прогнознойоценки эффективности применения полимеровдля первичного вскрытия продуктивной толщи;
    • методику проведенияисследований по распространениютехногенного влияния отходов бурения наокружающуюприродную среду.
  2. Разработаны ивнедрены токсикологические паспорта и ПДКдля водоемоврыбохозяйственного назначения на все видыотходов (ОБР, БСВ, БШ и их смеси).
  3. Разработана, прошла промысловыеиспытания и широковнедряется в ОАО «Сургутнефтегаз» всоставе солевых биополимерных иполимерглинистых буровых растворов технологически эффективная и экологически безопасная смазочная добавка кбуровым растворам «БИОЛУБ LVL».
  4. Разработаны,промышленно испытаны и рекомендованы кширокому внедрению:
  • рецептуравысокоингибирующего, экологическибезопасного бурового раствора (ПВБР) на преснойоснове с добавкой бинарнойкомпозиции (К2СО3 и Гликойл-1),усиливающей ингибирующие свойства;
  • рецептура, технология приготовления иобработкиминерализованного, высокоингибирующего,экологическибезопасного раствора (ВБР).

Апробация результатов исследований

Основныенаучно-технические положения работыдокладывались и обсуждались на: научно-технических советах иконференциях институтовВНИИКРнефть (Краснодар, 1976 г.), СибНИИНП (Тюмень, 1989, 1990 гг.), НПО "Бурение"(Краснодар, 1990, 1998 гг.), НТС ОАО «Газпром» (Тюмень, 1999 г.);4-ой Всероссийской научно-практическойконференции «Новое в экологии ибезопасности жизнедеятельности» (Санкт-Петербург,1999 г.), научно-практичес-койконференции «Состояние,проблемы, основные направления развитиянефтяной промышленности в ХХI веке. Бурениескважин» (Тюмень, 2000 г.), Всероссийскойнаучно-практической конференции«Разработка, производство и применениехимических реагентов для нефтяной и газовойпромышленности (Москва, 2002 г.), 6 научно-практической конференции «Геология и разработкаместорождений с трудноизвлекаемымизапасами» (Геленджик, 2006г.), 11 Международнойнаучно-технической конференции «Эфирыцеллюлозы и крахмала: синтез, свойства,применение» (Владимир, 2007 г.).

Публикации

По теме диссертацииопубликовано 58 научных работ, в томчисле 1монография,16 статей вжурналах, рекомендованных ВАК РФ, 2 авторскихсвидетельстви 8 патентовРФ.

Объем иструктура работы.

Диссертационная работаизложена на 253страницах машинописного текста, содержит 65 таблиц, 30рисунков. Состоит из введения, 5 разделов, основныхвыводов и рекомендаций, спискаиспользованных источников (309 наименований).

Автор выражает глубокую признательностьза консультации вобластибуровыхрастворов канд. техн. наук Л.П. Вахрушеву, д-ру техн. наук В.Н. Кошелеву, Н.Т.Лосевой; законсультациив области экологии д-ру биол. наукЛ.П. Капелькиной; д-ру техн. наукВ.Н. Федорова за полезное обсуждение работы.

Автор благодаренспециалистам ОАО «Сургутнефтегаз» засодействие во внедрении разработок на предприятии.

Содержание работы

Введение. Обоснована актуальность темыдиссертации;сформулированы цель, задачи, методыисследований и разработок; отмеченынаучная новизна и практическая ценностьработы.

Первый раздел посвящен анализу современного состояниятехнической и экологической безопасностибуровых работ при строительственефтяных игазовых скважин Сургутского региона.Рассмотрены особенности геологического строения игидродинамического состояния залежейнефти и газа на поздней и завершающей стадияхразработки месторождений и ихпревалирующее влияние на гидравлическиеусловия бурения и заканчивания скважин.Дифференциация текущего пластовогодавления по разрезу и площадиразрабатываемых месторождений, ростгидромеханических нагрузок до 7-12Мпа на ствол скважин помере углубления и градиентовдавления до 3-5 МПа/м между разнонасыщенными пластамиинтенсифицируют нестационарные процессы гидравлического ифизико-химического взаимодействиятехнологических жидкостей и массивагорных пород, снижая качество итехнико-экономические показатели буровыхработ.

Как установлено,причиной осложнений пристроительстве скважин является активная гидравлическая связьтехнологических жидкостей иприствольнойзоны массива горных пород, которая привоздействии внешних факторов (давление, температура, время,свойство буровых и тампонажныхрастворов ит.д.) приводит к интенсивным и неконтролируемымпроцессам гидромеханического ифизико-химического взаимодействия в этойсистеме и к негативным последствиям (ухудшениеколлекторских свойств продуктивныхпластов, нарушение герметичности крепи,межпластовые и заколонные перетоки).

Анализ механизмовгидромеханического и физико-химическоговзаимодействия буровых растворов сприскважинной и призабойной зонамифлюидонасыщенных пластов показал, чтобольшинство широко применяемых в нашей стране иза рубежом технологий заканчиванияскважин недостаточно эффективно сохраняютприродные коллекторские свойствапродуктивных пластов и не обеспечивают ихдолговременную изоляцию от водонасыщенных пластов.

В результатесокращается период безводной эксплуатациискважин до 3-6 месяцев, интенсифицируются процессыобводнения,снижается до 10-30 % технологическаяэффективность применения методов ОПЗ,РИР, МУН, нарушается контроль и регулированиеприменяемых систем разработкинефтегазовых месторождений.

Важное место в анализеотведено оценке экологическойбезопасности буровых работ при строительственефтегазовых скважин. Отмечается, чтохарактернойособенностью технологии бурения являютсяпроцессы нестационарного гидравлического ифизико-химического взаимодействиятехнологических жидкостей и массива горных пород.Поскольку эти жидкости содержат в своемсоставетехногенные токсиканты в том или иномколичестве, их применение неизбежнооказывает негативное воздействие на объектыприродной среды. В связи с этим, выбортехнологических жидкостей, обеспечивающихкачественную проводку скважин приминимальномнегативном воздействии на природнуюсреду,является актуальным научно-техническимнаправлением развития буровых работ.

Решению проблемэкологической защиты окружающей природной средыпри строительстве скважин посвященыработы Р.А. Абдуллина, Б.А Андресона, У.М Байкова,О.Н. Балаева,Г.П. Бочкарева, И.Ю. Быкова, Э.Х. Векилова, В.В.Грешинлена,Н.И. Крохина, В.И. Матыцина, В.И. Рябченко, У.Д.Мамаджанова,А.У. Шарипова,В.Ю.Шеметова и многих другихисследователей.

Уровень техногенногозагрязнения окружающей среды пристроительстве скважин во многом зависит отприменяемой технологии, конструктивногосовершенстваи эксплуатационных характеристик буровогооборудования.

Основнымизагрязнителями природной среды являютсятехнологические отходы бурения:отработанные буровые растворы (обр), буровые сточныеводы (БСВ),выбуренная горная порода и буровой шлам (БШ). Вотходах бурения кроме воды и выбуренной породысодержатся материалы и химическиереагенты,придающие имопределенной уровень токсичности. Какпоказывает промысловый опыт, при строительствеодной скважины образуется в среднем до 500-600 м3 отходов бурения. Влияниеотдельныхвидов отходов на водные объекты, какнаиболее подвижные системы в частности понефтяному загрязнению водоемов в районахмассового бурения, остается пока на уровнеслабого воздействия.

Проблема складирования отходов,образующихся пристроительстве скважин, до настоящеговремени как в России, так и за рубежом решаетсясооружением земляных амбаров. Буровые сточныеводы, составляющие до 60 % объемаводопотребления, не подвергаютсяпредварительной очистке из-за большихзатрат, а сбрасываются в земельные амбары, где частьстоков испаряется, а часть фильтруется в грунт изагрязняет подземные источники пресныхвод. Опыт показывает, что использование различныхконструкций амбаров-накопителей не решает полностью проблемутилизации, нейтрализации, захороненияжидких отходов бурения, а такжеэкологическибезопасной их ликвидации после окончаниябуровых работ. Загрязнение почвогрунтов отходамибуренияпроисходит в основном при утечках изамбаров-накопителей за счет переполнения,нарушения обваловки, фильтрации, а такжепри возникновении флюидопроявлений вскважине.

Из веществ иматериалов, используемых в бурении,наибольшую опасность для почвогрунтовпредставляют минеральные соли, нефть инефтепродукты. Во всех случаях послеразлива отходов бурения, особенносодержащихнефть, растительный покров практическиполностью уничтожается.При этом установлено, чтоосновнымифакторами,отрицательно влияющими на почвы, являютсяизбыток растворимых солей и высокоесодержание в растворах объемногонатрия. Анализ характера и последствийзагрязнения природной среды в районах массовогобурения под воздействием техногенных факторовприводит квыводу о том, что основнымииз них являются углеводороды и минеральные соли.

Бурение скважин винтервалах неустойчивых горных породосложняет технологию буровых работ из-завозникновения осыпей обвалов,каверно- иобвалообразований и связанных с нимиприхватами инструмента, поглощениями жидкости,гидроразрывами. К основным методампредупреждения и борьбы с этим видомосложненийотносятся: регулирование давлений вскважине, плотности и водоотдачи буровых растворов, атакже их ингибирование, снижающееинтенсивность физико-химических процессоввзаимодействия с горными породами иповышающее устойчивость стенок скважин.

Вместе с тем, из анализапубликаций по исследованию причиннарушения устойчивости приствольной зоныгорных пород установлено, что успециалистовпо этому вопросу до настоящего времени нетединого мнения. Одни объясняют причину неустойчивостиприствольной зоны горных пород действием тектоническихнапряжений,колебаниями гидродинамических давлений вскважине,другие -проявлениемосмотических эффектов, процессамифизико-химического разупрочнения горныхпород и т.д. Однако, при близком рассмотрении этих «причин»становится очевидным, что они относятся или кразличного рода факторам, илинепосредственно к негативным последствиям. Тогдакак причиной нарушения устойчивостистенокскважин является процесс физико-химическоговзаимодействия технологическихжидкостей и горных пород на границераздела фаз.

В этих условияхперспективным направлением повышенияустойчивости стенок скважин является разработкарецептур ингибирующихрастворов, позволяющих продлитьпериод устойчивости легко набухающих глини водочувствительных аргиллитов.

Проведенный анализ иоценка современного состояния технологиии экологической безопасности буровых работпозволили сформулировать цель и задачи научно-прикладныхисследований по повышению ихкачества, эффективности и экологической безопасности на месторожденияхСургутскогорегиона.

Во второмразделе основное вниманиеуделено теории гидрофобных взаимодействий(термодинамика промывочных систем) и ееприкладным аспектам. Подвержены критической оценкесложившиеся теоретические представления оструктуре исвойствах буровых растворов. При этомпрослеживаются связи между коллоидно-химическимихарактеристиками буровых растворов и ихтехнологическими параметрами.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |
 





 
© 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.