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 | 2 ||

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ БОРЬБЫ С ПОГЛОЩЕНИЯМИ В ИНТРУЗИЯХ ДОЛЕРИТОВ ГЛУБОКИХ РАЗВЕДОЧНЫХ СКВАЖИН СИБИРСКОЙ ПЛАТФОРМЫ (методические и технологические

-- [ Страница 3 ] --

Успешное применение этого механизма возможно лишь в условиях, когда закачивание тампонажных смесей в призабойную зону поглощающих пластов происходит в режиме бокового нагнетания, т. е. одновременно по всей их толщине.

В работе раскрыт механизм снижения фильтрационных характеристик поглощающих пластов на радиусе нагнетания тампонажных смесей в «боковом», «переходном» или «донном» режимах, а на рис. 3, 4 и 5 представлены их промысловые аналоги. Рассмотрены преимущества и недостатки этих технологических схем изоляции поглощающих пластов и область их эффективного применения при борьбе с поглощениями.

 Изоляция поглощения интенсивности до 50 м3/чв режиме бокового нагнетания-3

Рис. 3. Изоляция поглощения интенсивности до 50 м3/ч
в режиме бокового нагнетания тампонажных смесей: 1–2 – глинистая паста;
2–4 – цементный раствор

 Изоляция поглощения интенсивностью 50>80 м3/чв переходном режиме нагнетания-4

Рис. 4. Изоляция поглощения интенсивностью 50>80 м3/ч
в переходном режиме нагнетания тампонажных смесей: 1–3 – глинистая паста
и цементный раствор; 3–4 – цементный раствор

 Изоляция поглощения интенсивностью > 80–130 м3/чв «донном» режиме нагнетания-5

Рис. 5. Изоляция поглощения интенсивностью > 80–130 м3/ч
в «донном» режиме нагнетания тампонажных смесей: 1–2 – глинистая паста;
2–3 – цементный раствор; 3–4 – движение смесей в период ОЗЦ

Однако, в промысловой практике не редки случаи вскрытия «катастрофических» поглощений, когда интенсивность поглощений С > 200 м3/ч, раскрытость каналов > 2,5 мм, коэффициент приемистости К > 1,510–2 м3/(с·МПа). Часть таких поглощений может быть изолирована применением комбинированной схемы нагнетания, начиная с «донной» с последующим переходом на схему «бокового» нагнетания (см. рис. 4). Другая часть «катастрофических» поглощений, вероятность встречи которых не превышает 5 % от всех случаев, требует для их изоляции существенно возрастающих финансовых затрат и времени. В каждом таком конкретном случае необходимо привлечение специальных технических средств (например, экспандируемых труб) или альтернативных технологических решений.

Механизм «расклинивающего давления», реализуемый в технологических процессах гидромеханического упрочнения ствола для предупреждения и борьбы с поглощениями, интенсивностью не более 25–30 м3/ч, газонефтеводопроявлениями с проницаемостью пластов К = (2,0 ч 300)·10–15 м2 и раскрытостью каналов до 0,2·10–3 м. Этот механизм характерен для технологий формирования в приствольной зоне скважин гидроизолирующего кольматационного экрана гидромониторными струями буровых, тампонажных и специальных растворов за счет реализации кинетической энергии струи.

На основе теории турбулентных струй и поверхностных макроскопических сил (обобщенная теория ДЛФО – Дерягина, Ландау, Фервея и Овербека) раскрыт механизм формирования приствольного гидроизолирующего экрана с использованием кинетической энергии высоконапорных струй водных суспензий. По результатам экспериментальных и промысловых исследований установлены оптимальные параметры гидромеханического воздействия гидромониторных струй на проницаемые среды, гидроизолирующие характеристики сформированного с помощью управляемой кольматации приствольного экрана и область эффективного применения этой технологии. Сравнительные показатели усовершенствованной и традиционной технологий по эффективности воздействия на техническое состояние необсаженного ствола скважин (герметичность и прочность стенок) представлены в табл. 4.

В общем случае, механизм формирования в приствольной зоне проницаемых пород кольматационного экрана на глубину до 25–30 мм и адгезионного покрытия (корки) на стенках скважины толщиной до 3–4 мм основан на реализации энергии высоконапорных гидромониторных струй (динамическая фаза) и физико-химических процессах взаимодействия буровых суспензий с проявлением поверхностных макроскопических сил расклинивающего давления – электростатических, молекулярных и структурных (фаза термодинамического равновесия).

Таблица 4

Сравнительные гидроизолирующие характеристики
приствольных зон, закольматированные направленным
воздействием и без него

Показатели
гидроизоляции
Сформированный
при бурении
Сформированный
гидромониторной
кольматацией
1. Толщина кольматационного экрана 8–12 20–35
2. Давление разрушения закольматированной зоны, МПа
при репрессии 2–5 15–30
при депрессии 0,8–1,2 5–7
3. Время формирования гидроизолирующего экрана, мин 15–30 и более (0,10ч0,30)·10–4
4. Толщина глинистой корки, мм 5–25 2–4
5. Снижение коэффициента приемистости проницаемых пород, 10–2 м3/(с·МПа) ограничено давлением гидропрорыва экрана при 2–5 МПа 0,07–1,001

Анализ известных методов расчета технологических параметров процесса изоляции анизотропных проницаемых пород при борьбе с поглощениями и газонефтеводопроявлениями отличает низкий уровень методических решений и неадекватность применяемых расчетных моделей промысловым характеристикам изолируемых пластов. Причина – отсутствие в разработках системности и неэффективное использование в расчетах информационной базы промысловых данных.

Лишенные этих недостатков расчетные методы, приводимые в диссертации, позволяют получить комплекс технологических параметров контроля и управления гидромеханическими процессами изоляции поглощающих и проявляющих пластов. В этот комплекс входят: расход и давление нагнетания тампонажных смесей в призабойную зону поглощающих пород (QН, РН), средний радиус проникновения изолирующих растворов в призабойную зону проницаемых пород (RН), средняя раскрытость каналов фильтрации (ф), расчетные объемы закупоривающих паст (VЦ) и твердеющих смесей. Для технологических процессов гидромониторной кольматации приствольной зоны проницаемых пород рассчитываются: скорость истечения гидромониторных струй (VН), сила динамического удара струи в стенку скважины (Fg), время контакта пятна струи с обрабатываемой поверхностью ().

Основным назначением расчетных параметров процесса изоляции является эффективная реализация принятого для производства операции механизма снижения проницаемости приствольной и призабойной зон пород-коллекторов.

В третьем разделе диссертации представлены результаты разработки комплекса методов по гидромеханическому упрочнению ствола в процессе бурения и заканчивания скважин. Здесь приводится аналитическая оценка уровня современного развития технологий предупреждения и борьбы с осложнениями.

Уровень развития технологий борьбы с осложнениями определяется результативностью применяемых методов (отношение количества успешных операций к общему количеству проведенных операций), качеством выполняемых работ (полная или частичная изоляция осложнения) и их конечными технико-экономическими показателями (затраты времени и финансовых средств). Из обзора опубликованной за последние 10 лет информации по борьбе с осложнениями в бурении следует, что для большинства применяемых технологий показатели результативности не превышают 0,3–0,5, качества работ – 0,2–0,3, а затраты времени в общем балансе на бурение эксплуатационных скважин составляют 7–22 %.

Аналитические обобщения в этой области показывают, что дальнейшее совершенствование технологий изоляционных работ связано с рядом факторов. Это дальнейшее изучение механизмов воздействия на проницаемые породы в гидравлических условиях скважины, разработка методических решений по выбору технологий, адекватных конкретным геолого-техническим условиям производства изоляционных работ. А также существенное расширение информационной базы промысловых данных, острый хронический дефицит которых в данной области серьезно сдерживает развитие методов предупреждения и борьбы с осложнениями. Этот раздел диссертации содержит материалы по решению отмеченных проблемных вопросов теоретического, методического и промыслового характера.

Высокая степень анизотропии геолого-физических свойств поглощающих и газонефтеводопроявляющих пластов, сложность гидродинамического состояния и поведения скважин в условиях нестационарного взаимодействия этой системы требует в каждом конкретном случае индивидуального подхода к выбору метода (т. е. механизма снижения проницаемости флюидонасыщенных пластов) и способа его реализации. Критериями выбора при этом являются максимальный эффект при минимуме финансовых затрат и времени.

Однако в теории и практике борьбы с осложнениями до настоящего времени отсутствуют научно-обоснованные методические подходы и технологические разработки по решению этой важной прикладной задачи. Как следствие, выбор и применение тех или иных методов борьбы с осложнениями носит произвольный характер. При этом, как правило, не учитываются взаимосвязь и влияние на результаты изоляционных работ геолого-физических факторов, фильтрационных характеристик проницаемых пластов, механизмов изоляции, технологических параметров контроля и регулирования изоляционной операцией.

Для решения этой сложной прикладной задачи нами сформулированы основные методические требования и предложены технико-технологические решения по повышению эффективности изоляционных работ, суть которых сводится к следующему:

1. Определение основных геолого-физических и фильтрационных характеристик объекта изоляции.

2. Оценка сложности геолого-технических условий производства изоляционных работ, выбор соответствующих технологических схем и технических средств их реализации.

3. Обоснование механизма изоляции, соответствующего геолого-физических и фильтрационным характеристикам изолируемого пласта.

4. Расчет параметров технологического процесса по эффективной реализации механизма изоляции призабойной зоны поглощающих пластов.

5. Выбор типа и структурно-механических свойств тампонажных смесей, соответствующих механизму снижения проницаемости поглощающих пластов.

В соответствии с установленными системными требованиями к методам борьбы с осложнениями, реализация которых нелинейно повышает качественные и технико-экономические показатели изоляционных работ, разработана комплексная технология гидромеханического упрочнения ствола в процессе бурения и заканчивания скважин. Комплекс включает: технологии изоляции газонефтеводонасыщенных пластов с низкими фильтрационными характеристиками и тампонирования поглощающих пластов в широком диапазоне изменения их приемистости; экспресс-контроль технического состояния ствола (герметичность и прочность стенок), расчет технологических параметров процесса изоляции проницаемых пород, критерии оценки гидравлического совершенства режимов нагнетания тампонажных смесей в призабойную зону поглощающих пород. Подробное описание этих разработок приведено в п.п. 3.1 и 3.4 диссертации.

Значительное место в третьем разделе занимают описание и анализ технологических схем нагнетания тампонажных растворов в зону поглощения, которые весьма скупо освещены в специальной литературе, технические приемы опрессовок необсаженного ствола скважины, методы и гидродинамических исследований скважин и пластов, а также применения этих результатов в технологии работ и инженерных расчетах (профилеметрия, термошумометрия – АКТАШ-36, выборочно телеметрия – САТ).

В промысловой практике борьбы с осложнениями наблюдается недооценка влияния гидравлических факторов на показатели качества и эффективности изоляционных операций. Поэтому нами разработана методика оценки гидравлического совершенства режимов нагнетания тампонажных смесей в зону поглощения. Критериями сравнительной оценки гидравлических режимов изоляции предложены коэффициент гидравлического совершенства (рис. 6) режима нагнетания тампонажной смеси и коэффициента динамической приемистости поглощающих пород Кg, рассчитываемых по формулам (1) и (2).

= Ркрi/Рni, (1)

где Ркрi - перепад давления на кровлю изолируемого пласта во

время нагнетания тампонажной смеси;

Рni - перепад давления на подошву изолируемого пласта.

 Зависимость коэффициента гидравлического совершенстварежима нагнетания-6

Рис. 6. Зависимость коэффициента гидравлического совершенства
режима нагнетания раствора от толщины поглощающих пород (h)
и перепада давления (Р)

1 = 0,1…0,4 – режим донного нагнетания;

2 = 0,4…0,6 – переходный режим нагнетания;

3 = 0,1…0,4 – режим донного нагнетания

Изменение от 0,1 до 0,4 характеризует донный режим нагнетания тампонажной смеси, более 0,4 до 0,6 – переходный режим и более 0,6 – боковой режим нагнетания (гидравлически совершенный).

Фильтрационная характеристика процесса изоляции – коэффициент динамической приемистости определяется уравнением

Кg = Qi / Рi, (2)

где Qi – расход нагнетания во время процесса изоляции;

Рi – перепад давления нагнетания, соответствующий Qi.

Этот показатель позволяет установить оптимальные пределы снижения коэффициента приемистости поглощения во время нагнетания тампонажной смеси, достаточного для его эффективной изоляции. Верхний предел снижения этого показателя не должен превышать 0,3·10–2 м3/(с·ПМа).

В четвертом разделе работы анализируются результаты промысловых испытаний и внедрения комплекса разработок при борьбе с поглощениями в глубоких скважинах Сибирской платформы. Как ранее отмечалось, сложность строительства скважин на разведочных площадях этого региона существенно осложняется из-за высокой насыщенности осадочного чехла трапповыми интрузиями (от 2 до 5 этажей). Последние характеризуются: невыдержанностью общей толщины интрузивов, залегающих на различных гипсометрических отметках и стратиграфических уровнях, а также перехода их с одного на другой гипсометрический уровень; специфической системой трещиноватости интрузий и их эндоконтактных зон, раскрытые трещины в которых изменяются от 0,25 до 20,0·10–3 м. Преобладающий размер трещин (до 95 %) – (0,25–6,0)·10–3 м. Развиты преимущественно три системы трещин – поперечные, продольные и пологие вдоль структуры течения, расположение трещин – вертикальное, пологое, горизонтальное.

Все отмеченное значительно осложняет гидравлические условия бурения, снижает качество и эффективность буровых работ и методов борьбы с осложнениями. Для решения этих проблем разработан и прошел широкие промысловые испытания комплекс методических и технологических разработок по гидромеханическому упрочнению необсаженного ствола скважин в горно-геологических условиях Сибирской платформы. Отличиями этой разработки от известных в данной области являются: значительное расширение информационной базы промысловых данных, использование системных принципов при разработках методических подходов и технологических решений, возможности контроля и управления механизмами гидроизоляции поглощающих пластов.

В этом разделе представлены результаты промысловых испытаний и внедрения комплекса гидромеханического упрочнения ствола в процессе строительства глубоких разведочных скважин на Сибирской платформе. Наибольшее внимание в анализе результатов внедрения разработок уделено вопросам информационного обеспечения промысловыми данными (гидродинамические исследования и гидромеханические испытания скважин), технологическим схемам и механизмам изоляции проницаемых пластов, расчетам технологических параметров процесса тампонирования поглощающих пластов, адекватных их геолого-физическим и фильтрационным характеристикам.

В заключение представлены сравнительные технологические показатели борьбы с поглощениями традиционных методов и комплексной технологии гидромеханического упрочнения ствола в процессе бурения скважин (табл. 5).

Таблица 5

Технико-экономические показатели промысловых испытаний
комплекса усовершенствованных технологий борьбы
с поглощениями в ГГП «Енисейнефтегазгеология» за 199091 гг.

Показатели Варианты
базовый новый
объем выборки объем испытаний
1. Количество зон поглощений 116 7
2. Количество изоляционных операций (всего) 221 11
3. Коэффициент результативности 0,35 0,82
4. Градиент давления испытания
на гидромеханическую прочность,
МПа/м
0,012–0,016 0,0175–0,0190
5. Общие затраты на борьбу
с поглощениями, руб.:
2129486 58663
в среднем на одну зону поглощения 18355 8380
6. Экономия, руб., всего 69822
на одну зону поглощения 9975

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Аналитические обобщения и критическая оценка сложившихся в современной теории и практике строительства скважин представлений, научно-технических направлений развития, показателей качества и эффективности изоляционных работ выявил ряд негативных тенденций. Так в вопросах совершенствования и развития технологии изоляционных работ не уделяется должного внимания методам гидродинамических исследований поглощающих скважин и пластов, контроля и регулирования гидромеханических процессов тампонирования фильтрационных каналов призабойной зоны, а также механизмам снижения приемистости поглощающих пород различных категорий сложности. Следовательно современный уровень развития технологии борьбы с осложнениями характеризуется состоянием существенной неупорядоченности этой сложной геолого-технической системы «скважина – n пластов», типичными для

Pages:     | 1 | 2 ||
 





 
© 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.