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 технологии ремонтно-изоляционных работ по исправлению негерметичного цементного кольца (на примере месторождений западной сибири)

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

НИКИШОВ ВЯЧЕСЛАВ ИВАНОВИЧ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ РЕМОНТНО-ИЗОЛЯЦИОННЫХ РАБОТ ПО ИСПРАВЛЕНИЮ НЕГЕРМЕТИЧНОГО ЦЕМЕНТНОГО КОЛЬЦА

(НА ПРИМЕРЕ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ)

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 корпоративном научно-техническом центре ОАО «НК «Роснефть» и Уфимском государственном нефтяном техническом университете.

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Хасанов Марс Магнавиевич.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Хисамутдинов Наиль Исмагзамович;

кандидат технических наук

Уметбаев Вадим Вильевич.

Ведущее предприятие ГАНУ Институт нефтегазовых

технологий и новых материалов.

Защита состоится 26 марта 2010 года в 15-30 на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д. 212.289.04 при Уфимском государственном нефтяном техническом университете по адресу: 450062, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уфимского государственного нефтяного технического университета.

Автореферат разослан 26 февраля 2010 года.

Учёный секретарь совета Ямалиев В.У.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Проведение ремонтно-изоляционных работ (РИР) по исправлению негерметичности цементного кольца скважины (ликвидации заколонной циркуляции жидкости) является, с одной стороны мероприятием направленным на повышение эффективности эксплуатации нефтяных добывающих скважин, с другой - сложным технологическим процессом с недостаточной для практики «успешностью». Поэтому наблюдается несоответствие между потребностью в проведении этого вида РИР (равно и других видов) и их результативностью. Основной причиной этого является несоответствие основных параметров технологии (фильтрационных и прочностных свойств тампонажного раствора, сроков отверждения, условий доставки изоляционных материалов в интервал изоляции) разнообразным геолого-техническим условиям эксплуатации скважин (гидродинамической обстановке в объекте изоляции, температуре, размерам перемычек и др.).

Вступление большинства месторождений в позднюю или завершающую стадии разработки сопровождается ухудшением состояния фонда скважин и увеличением количества восстановительных ремонтов. Например, предприятия ООО «РН-Юганснефтегаз» и «РН-Пурнефтегаз» разрабатывают 52 месторождения, более 30 % которых вступили в третью стадию разработки. При этом из почти 20 тыс. добывающих скважин 47 % находятся в бездействии, консервации и ожидании ликвидации. Среди этих скважин многие имеют негерметичное цементное кольцо и заколонные перетоки жидкости. Этим и обусловлена актуальность диссертационной работы.

Цель работы. Совершенствование технологий исправления некачественного цементного кольца - ликвидации заколонной циркуляции жидкости, на основе обобщения опыта проведения ремонтных работ, методических, теоретических и экспериментальных исследований.

В рамках поставленной цели решались следующие задачи:

- анализ зарубежного и отечественного опыта проведения РИР;

- обобщение опыта применения различных тампонажных растворов;

- разработка математической модели процесса исправления негерметичного цементного кольца путём закачивания тампонажного раствора;

- разработка методических указаний по выбору технологии РИР для исправления негерметичности цементного кольца;

- внедрение результатов научно-методических разработок по совершенствованию технологии РИР.

Методы решения поставленных задач

Поставленные задачи решались путём экспериментальных и аналитических исследований с использованием апробированных методик. Обработка результатов проводилась с использованием современных математических методов, вычислительной техники.

Научная новизна

1 Разработана научно-методическая основа выбора технологии РИР по исправлению некачественного цементного кольца путём учёта геолого-технических условий эксплуатации скважин, видов и изолирующих свойств тампонажных растворов и технологических схем доставки тампонажных растворов в зависимости от направлений перетока.

2 Разработана математическая модель процесса исправления негерметичного цементного кольца путём закачивания тампонажного раствора в дефекты различной геометрической формы, позволяющая оценить потребный объём тампонажного раствора и радиус его проникновения в породы.

Практическая ценность

Результаты исследований по совершенствованию технологии РИР по исправлению некачественного цементного кольца внедрены на месторождениях, эксплуатируемых ООО «РН-Пурнефтегаз». В результате внедрения разработанных технологий на 10 скважинах в 2006 - 2008 г. дополнительно добыто 16,1 тыс. т нефти.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на конференции SPE «Проекты по направлению новые технологии в РИР», г. Москва, 2007 г.; на международной академической конференции «Состояние, тенденции и проблемы развития нефтегазового потенциала Западной Сибири», г. Тюмень, 2006 г.; на международных научно-практических конференциях «Современные технологии капитального ремонта скважин и повышения нефтеотдачи пластов. Перспективы развития», г. Геленджик, 2007, 2008 г.

Публикации. По результатам исследований опубликовано 10 печатных работ, в том числе 3 работы в изданиях ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 разделов, основных выводов и списка использованных источников из 86 наименований. Изложена на 175 страницах машинописного текста, содержит 20 рисунков, 13 таблиц и 1 приложение.

Содержание работы

Во введении показана актуальность темы диссертации, сформулированы цель, основные задачи исследований и методы их решения, научная новизна и практическая ценность работы.

Первая глава посвящена анализу и обобщению мирового опыта проведения РИР по ограничению притока воды с использованием различных химических составов в качестве основы технологий ремонта скважин. Известно, что в зависимости от причин обводнения существует несколько видов РИР. Для каждого из них имеются свои специфические геолого-технические условия (ГТУ) проведения, которым, по основным свойствам, должен соответствовать применяемый тампонажный состав.

Зарубежный опыт проведения РИР. Аналитический материал представлен по 33 источникам 15 стран и охватывает период 1997 - 2007 г. Анализ проводился отдельно по каждому из пяти видов РИР. Такой подход обеспечивал возможность сравнительного анализа параметров технологий и условий их применения с точки зрения обоснования использования технологий отдельных видов РИР для выполнения основной цели исследования - совершенствования технологий исправления негерметичности цементного кольца (далее - ликвидации заколонной циркуляции жидкости - ЗКЦ) в нефтяных добывающих скважинах.

В результате установлены следующие тенденции развития технологий РИР по ограничению притока воды. Для отключения обводнённых интервалов пласта, как в терригенных, так и карбонатных коллекторах, в основном, используются сшитые солями хрома гели на основе полиакриламида (ПАА) различного молекулярного строения. При этом объём закачиваемого геля изменяется в пределах 50 - 160 м3 в терригенных и 480 - 640 м3 в карбонатных пластах. Большеобъёмные обработки характерны для трещиноватых карбонатных пластов с подошвенной водой. В отдельных случаях объём геля рассчитывается из принятого радиуса проникновения его в пласт, равного 3 - 6 м. Однако при наличии вертикальных трещин, учёт только радиуса проникновения, по нашему мнению, является недостаточным. Установлены случаи когда закачивание около 4 м3 геля приводило к уменьшению обводнённости продукции скважин до нуля, что объясняется поступлением воды по негерметичному цементному кольцу. Указанные случаи показывают важность однозначной диагностики причин обводнения скважин, позволяющей правильно осуществлять планирование технологии РИР. Более сложным является проведение РИР в горизонтальном стволе. Например, закачивание в забойную (предположительно обводнённую) часть ствола с терригенным коллектором 136 м3 геля обеспечило только частичный эффект. Закачивание в вертикальную трещину высотой 50 м, соединяющую горизонтальный ствол и нижний водоносный пласт, более 1900 м3 геля также не привело к долговременному эффекту.

Выявлены случаи отключения высокотемпературного (до 150 °С) верхнего пласта с использованием цемента с добавлением 35 % измельченного силикагеля и высокотемпературного латекса. Для исправления негерметичного цементного кольца применяются расширяющийся цемент, герметики и цементы с оптимизированными свойствами (тонкого помола).

Закачиваемый объём указанных растворов не превышает 2 м3. При проведении РИР по устранению негерметичности эксплуатационной колонны используются технологии на основе волокнистого цемента, гелевых систем (ПАА) в комбинации с полимерной системой для временной изоляции заколонного пространства с целью предотвращения разбавления и поглощения основного изоляционного реагента, а также с применением эластомерной манжеты на основе смолы, отверждаемой при нагревании. Закачиваемые объёмы перечисленных составов также не превышают 2 м3. Установлено, что в пластах с высокой температурой (144 - 165 °С) производится предварительное охлаждение их до температуры 90 - 100 °С путём закачивания воды для обеспечения температурной устойчивости тампонажных составов.

Отечественный опыт проведения РИР. Проанализированы научно-техни-ческие публикации, начиная с 80-х годов прошлого века, по 2008 г. Кратко описана история и эволюция развития РИР. Подчеркнута роль в исследованиях механизма обводнения продуктивных пластов и скважин, обоснования необходимости и целесообразности проведения работ по ограничению притока воды в добывающие нефтяные скважины В.А. Блажевича, Р.Т. Булгакова, Р.Г. Габдуллина, А.Ш. Газизова, А.А. Газизова, А.Т. Горбунова, М.М. Загирова, Ю.В. Зейгмана, Р.Р. Кадырова, А.Т. Кошелева, И.И. Кравченко, А.В. Маляренко, Р.Х. Муслимова, Ю.А. Поддубного, М.Н. Рогачева, Р.Ш. Рахимкулова, С.А. Рябоконя, И.А. Сидорова, Л.А. Скородиевской, В.А. Стрижнева, А.Г. Телина, В.Г. Уметбаева, Е.Н. Умрихина, С.В. Усова, В.А. Шумилова, И.Г. Юсупова и др.

Установлено, что для отключения обводнённых интервалов пласта, в основном, используются легкофильтрующиеся тампонажные составы (гели), улучшенные составы кремнийорганических соединений - КОС (продукт 119 - 296 Т, реагенты АКОР МГ и АКРОН), маточные растворы цеолитов, вязкоупругие составы (ВУС), гелеобразующие составы (ГОС). Наблюдается тенденция увеличения объёмов исследований, направленных на обеспечение доставки тампонажного раствора в высокопроницаемые обводнённые интервалы путём временного блокирования нефтенасыщенных интервалов, что является принципиально важным для переосмысливания роли обязательной селективности тампонажного состава (раствора).

Имеется возможность адаптации технологий на основе перечисленных составов к другим видам РИР, в том числе к ликвидации заколонной циркуляции жидкости (ЗКЦ) жидкости. Для этого используются тампонажные составы, обеспечивающие «успешность» РИР более 80 %. К ним относятся «Силор» (кремнийорганические соединения + НСl + нефть + пресная вода), жидкое стекло с органическими отвердителями и цемент с комплексными добавками. Для этой цели с «успешностью» выше 70 % применяются составы - ацетоно-формальдегидная смола (АЦФ + NаОН + модификатор) и ГПТС (гидрофобный полимерный тампонажный состав). Перспективными для ликвидации ЗКЦ жидкости могут быть составы Карфас, АКОР МГ и АКРОН (усовершенствованные КОС), пеноцементные растворы, составы на основе расширяющегося цемента.

Закачиваемые объёмы тампонажных составов с целью восстановления негерметичности цементного кольца изменяются, в основном, в пределах 2 - 4 м3 в зависимости от геолого-технических условий, с целью изоляции притока воды путём отключения обводнённых интервалов пласта - до 6 м3, иногда 10 - 20 м3, изоляции подошвенной воды созданием непроницаемых экранов - 50 - 100 м3.

Результаты анализа отечественного опыта проведения РИР обобщены в виде классификации тампонажных составов(материалов) по целям и геолого-техническим условиям их применения, включающей в себя виды РИР и тампонажных составов, их свойства и объёмы закачки, условия и результаты применения. В результате анализа показано наличие за рубежом и в России близких тенденций в разработке технологий РИР по ликвидации ЗКЦ жидкости, основанных на использовании легкофильтрующихся полимерных составов и цементных растворов с улучшенной проникающей способностью, отверждённые камни которых обладают высокими прочностными и адгезионными свойствами. Полученные результаты учитывались в дальнейших исследованиях по совершенствованию технологий ликвидации ЗКЦ жидкости.

Во второй главе представлены результаты исследования состояния РИР по ликвидации ЗКЦ жидкости в скважинах месторождений, эксплуатируемых ОАО «НК «Роснефть». Показано, что наибольшее количество РИР проведено в ООО «РН-Пурнефтегаз» - в 45 нефтяных добывающих скважинах 7 месторождений, в том числе в 20 скважинах (45 %) Комсомольского месторождения. В качестве тампонажного раствора в большинстве случаев применялась цементная суспензия, в отдельных скважинах - синтетические смолы. Средние «успешность» и продолжительность технологического эффекта составили, соответственно, 60 % и 5,7 мес. Обводнённость продукции снизилась с 93 до 80 %, дополнительно было добыто 28,2 тыс. т нефти, добыча воды уменьшилась на 20,2 тыс. т. По величине снижения содержания воды после РИР можно предположить, что доля воды за счёт перетока составляет 10 - 15 %, остальное же количество воды поступает по высокопроницаемым пропласткам продуктивного пласта. В этих условиях целесообразно проведение двух одновременно-раздельных ремонтов по ликвидации ЗКЦ жидкости и отключению обводнённых пропластков. В отдельных геолого-технических условиях эксплуатации скважин обе операции ремонта могут быть совмещены (например, один перфорированный пласт, обводнена его подошва, переток воды снизу).

На Барсуковском месторождении за тот же период РИР проводились с использованием цементного раствора (11 скв.) и смолы (1 скв.), при этом «успешность» составила 90 %, продолжительность эффекта 6,7 мес. После РИР отборы жидкости увеличились в 1,6 раза (с 28 до 43 м3/сут), а дебит нефти с 1,7 до 6,5 т/сут, обводнённость снизилась с 94 до 85 %.

На Тарасовском месторождении РИР были проведены в 5 скважинах с закачиванием в объект изоляции цементного раствора (3 скв.) и смолы (2 скв.). «Успешность» ремонта и продолжительность эффекта составили соответственно 88 % и 2 мес. Обводнённость продукции в среднем уменьшилась с 95 до 74 %. По этой причине снизился отбор жидкости из скважин после РИР в 1, 9 раза, прирост дебита нефти составил 6,5 т/сут. В целом по месторождениям, эксплуатируемых ООО «РН-Пурнефтегаз», «успешность» РИР составила 67 %, дебит жидкости снизился на 18 %, обводнённость на 6 % (с 94 до 88 %), дебит скважин по нефти увеличился с 2,8 до 7,5 т/сут.

На остальных месторождениях, эксплуатируемых ОАО «НК «Роснефть», РИР по ликвидации ЗКЦ жидкости в период 2004 - 2006 г. были проведены на 43 скважинах, в том числе на 39 скважинах 10 месторождений эксплуатируемых ООО «РН-Юганскнефтегаз», 1 скважине ООО «РН-Ставропольнефтегаз» и 3 скважинах ООО «РН-Удмуртнефтегаз». «Успешность» РИР в скважинах месторождений, эксплуатируемых ООО «РН-Юганскнефтегаз», за указанный период времени снизилась до 69 %, что может быть объяснено недостаточным соответствием применяемых технологий осложняющимся условиям эксплуатации скважин, в частности, применением в большинстве случаев цементных растворов с ограниченными проникающей способностью, прочностью и адгезией.

Проведённый анализ состояния РИР по ликвидации ЗКЦ жидкости в скважинах месторождений, эксплуатируемых ОАО «НК «Роснефть», показал нестабильную «успешность» их во времени и на различных предприятиях, что обусловливает необходимость дальнейшего проведения научно-методических и лабораторно-промысловых исследований.

Приведены результаты лабораторного тестирования тампонажных растворов (материалов) с целью обоснования выбора их оптимального состава для условий конкретных месторождений. К тестируемым физико-химическим и технологическим параметрам относились вязкость, термостойкость, прочность, адгезия, сроки «схватывания» и др. Осуществлено лабораторное тестирование различных цементов и растворов на их основе, синтетических смол и гелей.

Базовый цемент ПЦТ-50 и цемент класса G. Тестирование свойств цементных растворов и отверждённого камня проводилось по общепринятым стандартным методикам. Показано, что прочностные и адгезионные свойства цемента марки G выше по сравнению со стандартным цементом ПЦТ-I-50. Например, прочность на изгиб камня из обычного цемента и цемента марки G составляет, в зависимости от температуры и времени испытания, 4,2 - 5,9 и 5,4 - 6,7 МПа соответственно, адгезия с поверхностью металла 1,3 - 2,7 и 2 - 3 МПа соответственно. Растворы на основе цемента марки G имеют меньшее время «схватывания»: начало - конец «схватывания» - 3 ч 40мин - 4 ч 50 мин вместо 4 ч 40 мин - 6 ч 10 мин для обычного цемента.

Расширяющийся цемент с добавками. В качестве расширяющей добавки использовалось невзрывчатое разрушающее средство (НРС-1), ускорителя схватывания CaCl2. Показано, что прочность цементного камня на изгиб с добавлением только CaCl2 и НРС-1+ CaCl2 несколько больше прочности обычного цементного камня - соответственно 4,6; 5,0; 4,5 МПа, а сроки схватывания сокращаются в 2 - 4 раза. При добавлении в цемент одновременно CaCl2 и НРС-1 в количестве 3 и 4 % (масс.), соответственно, адгезия цементного камня с поверхностью металла увеличивается более чем в 4 раза (5,6 МПа против 1,3 МПа). Рецептура наиболее подходит для РИР по ликвидации ЗКЦ жидкости.

Фенолрезорциноформальдегидные смолы ОГР-Н и ОГР-В. Результаты исследования показывают, что смола считается загустевшей при увеличении вязкости до 0,55 Пас при скорости сдвига 100 с-1. Перегиб на кривых вязкости связан с автоускорением реакции за счёт выделения тепла при конденсации смолы в процессе индукционного периода. Время схватывания смол составляет 90 - 100 мин, прочность на изгиб 2,4 - 2,7 МПа, адгезия 4,6 - 4,8 МПа, что более чем в 2 раза больше, чем для обычного цементного камня.



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.