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 глушения скважин при интенсификации разработки низкопроницаемых терригенных коллекторов

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Акимов Олег Валерьевич

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТехнологиЙ глушения скважин

при интенсификации разработки низкопроницаемых

терригенных коллекторов

Специальность 25.00.17 - «Разработка и эксплуатация

нефтяных и газовых месторождений»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени

кандидата технических наук

Уфа - 2011

Работа выполнена в ООО «РН-Юганскнефтегаз» и Уфимском государственном нефтяном техническом университете.

Научный руководитель доктор технических наук, профессор Зейгман Юрий Вениаминович.
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 9 июня 2011 года в 14-00 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 6 мая 2011 года.

Учёный секретарь совета Ямалиев В.У.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Интенсификация разработки месторождений нефти и газа сопряжена с возрастающим числом ремонтов скважин, применением ремонтно-технологических жидкостей с высокой плотностью. В настоящее время востребованы жидкости глушения с плотностью 1300 кг/м3 и выше, расход которых имеет устойчивую тенденцию к росту. Появился фонд скважин, требующий для ремонта жидкости с плотностью до 1900 кг/м3.

В частности, на месторождениях, эксплуатируемых ООО «РН-Юганск-нефтегаз», при действующем фонде 11 450 скв., в 2009 г. было проведено 5599 подземных ремонтов скважин (ПРС). При этом порядка 2000 ПРС было проведено с использованием ремонтно-технологических жидкостей с повышенной плотностью (выше 1,18 г/см3) на основе солей кальция. Результаты контроля поглощения жидкостей глушения показывают, что их расход на один ПРС может быть существенно сокращён, что позволит существенно снизить затраты на проведение ремонтных работ.

Актуальность диссертационной работы обусловлена направленностью на решение вопросов совершенствования технологий глушения скважин месторождений нефти с низкопроницаемыми терригенными коллекторами.

Цель работы. Разработка реагентов и совершенствование технологий глушения скважин месторождений с низкопроницаемыми терригенными коллекторами.

В рамках поставленной цели решались следующие задачи:

- анализ и обобщение зарубежного и отечественного опыта технологий глушения скважин с контролем (снижением) поглощения жидкостей глушения пластом;

- разработка технологий глушения скважин со снижением поглощения жидкостей глушения в жёстких термобарических условиях эксплуатации месторождений, в частности, ООО «РН-Юганскнефтегаз»;

- разработка методических документов по применению реагентов и технологий глушения скважин с контролем (снижением) поглощения жидкостей глушения пластом;

- анализ применения разработанных реагентов и технологий глушения скважин.

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 Подобран комплекс водорастворимых полимеров на основе ксантана (КС) - 9 - 12 кг/м3 и полианионной целлюлозы (ПАЦ) - 3 - 4 кг/м3, позволяющий стабилизировать в жидкостях глушения суспензии микрокальцита и твёрдого галита, содержащие соли натрия и кальция с плотностью 1180 - 1500 кг/м3.

2 Установлено, что лучшую седиментационную стабильность (100 ч.) жидкостей глушения при повышенной температуре (95 оС) обеспечивают растворы КС и смеси полимеров КС+ПАЦ, КС+крахмал. Суспензия микрокальцита в растворе КС+ПАЦ наиболее устойчива к термосолевой агрессии - выпадения осадка в интервале 20 - 95 оС не наблюдается в течение 10 сут.

Практическая ценность

1 Разработаны реагенты и технология глушения скважин с контролем (снижением) поглощения жидкостей глушения в жёстких термобарических условиях эксплуатации скважин. При их внедрении на 324 скв. месторождений ООО «РН-Юганскнефтегаз» в 2009 г. удельный объём поглощения жидкостей глушения снижен с 65,2 до 7,4 м3, что позволило уменьшить их расход на 18 700 м3/год, дополнительно добыть около 10 тыс. т нефти и достичь экономического эффекта 98,3 млн.р. Успешность технологии составила 93,8 %.

2 Разработанная технология приготовления ремонтно-технологических жидкостей положена в основу разработанных «Методических указаний по приготовлению и применению загущенного блокирующего состава глушения с галитом» и «Методических указаний по приготовлению и применению загущенной блок-пачки с фракционированным микрокальцитом для глушения скважин с ГРП с контролем поглощения».

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на IX научно-практической конференции «Геология и разработка месторождений с трудно извлекаемыми запасами», г. Небуг, 2009 г., на V Всероссийской научно-практической конференции «Нефтепромысловая химия», Москва, РГУ, 2010 г. и «Добыча, подготовка, транспорт нефти и газа», Томск, 2010 г.

Публикации. По результатам исследований опубликовано 7 печатных работ, в том числе 2 работы в изданиях, входящих в перечень ВАК РФ.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, основных выводов и списка использованных источников из 96 наименований. Изложена на 125 страницах машинописного текста, содержит 28 рисунков, 36 таблиц и 3 приложения объёмом 39 с.

Содержание работы

Во введении показана актуальность темы диссертации, сформулированы цель, основные задачи исследований и методы их решения, научная новизна и практическая ценность работы. Значительный вклад в решение поставленных задач ранее был внесён Будниковым В.Ф., Грайфером В.И., Гусаковым В.Н., Демьяновским В.Б., Зейгманом Ю.В., Каушанским Д.А., Магадовой Л.А., Магадовым Р.С., Мариненко В.Н., Рябоконем С.А., Силиным М.А., Телиным А.Г., Шахвердиевым А.Х., M. Hardy и другими исследователями.

Первая глава посвящена анализу и обобщению мирового опыта проведения операций глушения и свойствам различных материалов (растворов) для ремонта скважин. В зависимости от геолого-технических условий проведения подземного ремонта скважин - пластового давления, температуры, глубины вскрытого интервала, газового фактора и др. - существует несколько способов глушения и различные ремонтно-технологические жидкости. Оптимальный выбор раствора глушения способен обеспечить максимальное сохранение фильтрационно-ёмкостных свойств призабойной зоны скважин (ПЗС) во время ПРС с минимальными финансовыми затратами.

Отечественный опыт технологий глушения. Аналитический материал представлен по 61 патенту базы ФИПС и источникам из научно-технической литературы, охватывающим период с 1996 по 2008 г. Можно констатировать, что технические решения, направленные на снижение степени поглощения растворов глушения скважинами сводятся к снижению их способности к фильтрации за счёт повышения вязкости (загущения) растворов, растворению химических веществ (полимеров, ПАВ) или образованию эмульсий, формированию малопроницаемой поверхностной корки в результате введения в раствор твёрдой фазы (образования суспензий).

Анализ патентов за период 1996 - 2008 г. свидетельствует о возрастающей роли технологий глушения для скважин с высоким пластовым давлением и использованию систем с повышенной удельной плотностью (хлорид и нитрат кальция), отсутствию технологий с применением жидкостей глушения на основе нефти, водонефтяных эмульсий и пенах, обладающих низкой плотностью. Выявлены следующие тенденции:

- отсутствие универсального способа снижения поглощения жидкостей глушения скважинами;

- на скважинах, где проводились операции ГРП и/или скважинах, эксплуатирующих более одного пласта, требуется одновременное применение двух и более способов ограничения поглощения технологических жидкостей.

Зарубежный опыт глушения скважин с контролем (снижением) поглощения жидкостей глушения пластом. Аналитический материал представлен по 38 источникам SPE за период 1983 - 2006 г. Установлено, что значительный резерв в сокращении расхода растворов глушения высокой плотности имеют технологии глушения скважин с применением материалов контроля (снижения) поглощения (Liquid Control Materials - LCM). Технологии - LCM глушения с контролем (снижением) поглощения можно условно разбить на две группы. К первой относятся технологии контроля (снижения) поглощения скважин без ГРП с нормальным (близким к гидростатическому) пластовым давлением, не склонные к большому поглощению жидкостей глушения. Общим техническим решением в этом случае является подбор загущенной жидкости глушения с вязкостью, обеспечивающей минимально необходимую глубину проникновения в породы пласта для создания фильтрационного барьера с расчётной проницаемостью.

Вторая группа технологий, применяемых для ремонта скважин с ГРП и гравийным фильтром, предусматривает создание в порах пласта тонкой фильтрационной корки из твёрдого материала заданного фракционного состава, который в дальнейшем удаляется химическим разрушением деструкторами. Технологии контроля (снижения) поглощения жидкостей глушения скважинами и их основные характеристики приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Системы контроля (снижения) поглощения жидкостей глушения

Гелевая система без твёрдой фазы Гелевая система с твёрдой фазой
Снижение фильтрации за счёт высокой вязкости Снижение фильтрации за счёт закупорки пор скважин, образования фильтрационной корки
Скважины без ГРП, репрессия - до 34 атм, температура до 120 оС, проницаемость - 20 мД - 2 Д, плотность до 1500 кг/м3, отсутствие трещин и суперколлекторов Многопластовые скважины с ГРП, трещиноватые коллекторы, репрессия до 70 атм, температура до 120 оС, проницаемость до сотен Д, плотность до 1700 кг/м3
Потеря контроля при длительном ремонте (7 - 10 сут) на высокопроницаемых объектах, повреждение призабойной зоны скважин вследствие фильтрации Дополнительная обработка деструктором, восстановление проницаемости на 60 - 95 %, дополнительные расходные материалы и оборудование для приготовления систем глушения

LCM-технологии включают в себя обоснованный набор реагентов - водный или неводный растворитель, солевую систему для генерации раствора заданной плотности, полимерный или безполимерный загуститель, при необходимости - твёрдую фазу, деструктор для восстановления проницаемости; программу приготовления, закачки и удаления; математическую модель прогноза остаточного поглощения, средств разрушения загустителя, прогноз восстановления проницаемости пород.

В качестве растворителя для приготовления ремонтно-технологических жидкостей чаще применяется техническая вода, для увеличения её плотности используются водорастворимые соли. Ряд технических решений предусматривает использование неводных растворителей (изопропиловый спирт, бутилцеллозольв, этиленгликоль, полигликоль) для получения устойчивых суспензий водорастворимых загустителей без «гелевых дефектов». В качестве водорастворимых загустителей используются вещества различного происхождения, основные из которых приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Загустители, применяемые в LCM-технологиях

Биополимеры Искусственные полимеры Растительные полимеры Технические материалы
Ксантан, сукциногли-кан, склеро-гликан ПАА, ПАК, винилпиролидон, радиационно-сшитый ПАА, атактический полипропилен, камцел Производные целлюлозы: КМЦ, ГЭЦ, КМГЭЦ, гуаровые производные: ГПГ, КМГПГ, КМГ Цвиттерионные ПАВ, СЖК и их соли, эмульгаторы и эмульсии

Примечание: ПАА - полиакриламид; ПАК- полиакриловая кислота; КМЦ - карбоксиметилцеллюлоза; ГЭЦ - гидроксиэтилцеллюлоза, КМГЭЦ - карбоксиметилгидроксиэтилцеллюлоза; ГПГ - гидроксипропилгуар; КМГПГ-- карбоксиметилгидроксипропилгуар; КМГ - карбоксиметилгуар; ПАВ - поверхностно-активное вещество; СЖК - синтетические жирные кислоты.

Главным технологическим недостатком полимерных загустителей является существенная потеря вязкости их растворов при повышении температуры. Исключение составляют растворы, загущенные сукциногликаном, сохраняющие вязкость до температуры около 70 оС, и эруциламидопропил-бетаином.

Для освоения скважин после глушения жидкостями, загущенными с помощью полимеров, используются деструкторы, которые подбирают индивидуально к каждому загустителю (таблица 3). Их эффективность основана на спо- собности снижать вязкоупругие свойства загущенных жидкостей вследствие возможности разрушать углеродные цепочки макромолекул полимеров (перекиси, энзимы), способствовать химическому превращению функциональных

Таблица 3 - Перечень рекомендуемых деструкторов

Деструкторы гелирующего материала
Кислоты Энзимы Перекиси Комплексоны
10 % соляная, муравьиная, уксусная, полигликолевая Ферменты, специфичные на один вид био- или растительного полимера Персульфаты аммония и калия, мочевины, гидроперекись, пероксокарбонаты ОЭДФ, НТФ, щавелевая, винная кислоты

Примечание. ОЭДФ - оксиэтилендифосфоновая кислота; НТФ - нитрилфосфоновая кислота.

групп макромолекул (кислоты), снятию эффекта сшивки макромолекул (комплексоны).

Технология применения деструкторов предусматривает два варианта использования - совместно с загустителем при приготовлении раствора, и индивидуальное применение после проведения ремонта скважины, при этом первый вариант обеспечивает полный контакт деструктора со всем объёмом полимерного загустителя, полное отсутствие полимера после освоения скважины и высокий коэффициент восстановления проницаемости.

При разрушении полимера введением быстродействующего деструктора обеспечивается снижение поглощения раствора глушения на всё время проведения ПРС независимо от его продолжительности. Однако, вследствие склонности полимеров к адсорбции и значительного различия в вязкости растворов деструктора и полимера, полное разрушение макромолекул загустителя невозможно. Это приводит к снижению коэффициента восстановления проницаемости и частичной потере продуктивности скважин. Этого недостатка лишена безполимерная загущенная жидкость «Clear Pill J557» фирмы «Шлюмберже» на основе низкомолекулярного продукта - цвиттерионное ПАВ эруциламидо-пропилбетаин. Снижение её вязкости при освоении скважины после ремонта обеспечивается разбавлением её водой или нефтью, а отсутствие в составе полимеров исключает образование прочных фильтрационных корок.

Для повышения коэффициента восстановления проницаемости пород после временной кольматации в процессе глушения скважин, в состав блокирующих пачек рекомендуется вводить модифицирующие добавки, снижающие адгезию корки кольматанта к материалу коллектора. Установлено, что добавка гликоля позволяет уменьшить силы сцепления, за счёт которых удерживается фильтрационная корка. В результате уменьшается «застревание» корки в поверхности фильтра и снижается требуемое давление её «отрыва».

Формирование фильтрационной корки, обеспечивающей малую глубину её проникновения в пласт, осуществляется подбором фракционного состава кольматанта, отвечающего геометрическим параметрам порового пространства. Необходимость соответствия фракционного состава кольматанта параметрам порового пространства объясняется тем, что его мелкие твёрдые частицы глубоко проникают в поровые каналы и приводят к частичной потере проницаемости пород при вводе скважины в эксплуатацию. Крупный кольматант не способен образовать низко проницаемую фильтрационную корку, пропускает фильтрат в пласт и не предотвращает поглощение жидкости глушения во время ПРС.

Подбор оптимального фракционного состава кольматанта проводят с помощью трёх алгоритмов. Решение задачи подбора по теории идеальной упаковки (Ideal Packing Theory - IPT, М. Kaeuffer) сводится к подбору состава смеси из различных по фракционному составу кольматантов методом приближения фракционного состава смеси в координатах «интегральный фракционный состав - корень квадратный из диаметра частиц» к идеальной прямой. Идеальная прямая - это зависимость доли накопленного объёма частиц от квадратного корня их диаметра, выходящая из начала координат. Идеальное распределение по М. Kaeuffer показано на рисунке 1 а (синий тренд).

Второй вариант идеального распределения - критерий Викерса (Stephen Vickers). Это распределение сложнее и задается кривой, проходящей через точки:

Диаметр D(max) 2/3 D(max) 1/3 D(max) 1/7 D(max) D(min)
Доля, % 90 75 50 25 10


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.