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 |

Разработка технологии применения облегченных промывочных жидкостей для повышения качества первичного вскрытия продуктивных пластов

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

БАБУШКИН ЭДУАРД ВАЛЕРЬЕВИЧ

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПРИМЕНЕНИЯ ОБЛЕГЧЕННЫХ ПРОМЫВОЧНЫХ ЖИДКОСТЕЙ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА ПЕРВИЧНОГО ВСКРЫТИЯ ПРОДУКТИВНЫХ ПЛАСТОВ

Специальность 25.00.15 - Технология бурения и освоения скважин

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Уфа – 2011

Работа выполнена в ООО «КогалымНИПИнефть» и на кафедре «Бурение нефтяных и газовых скважин» Уфимского государственного нефтяного технического университета

Научный руководитель: доктор технических наук

Исмаков Рустэм Адипович

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

ведущий научный сотрудник

Крысин Николай Иванович

кандидат технических наук

Фатхутдинов Исламнур Хасанович

Ведущая организация: ООО «БашНИПИнефть»

Защита диссертации состоится «29» июня 2011 г. в 16-30 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 « » мая 2011 г.

Ученый секретарь совета Ямалиев В.У.

общая характеристика работы

Актуальность темы исследований

На многих длительно эксплуатируемых месторождениях Западной Сибири, вступивших в позднюю стадию разработки, пластовое давление снизилось, градиент пластового давления имеет значения 0,6–0,9 МПа/100м и менее. Первичное вскрытие таких пластов необходимо производить промывочными растворами пониженной плотности.

Однако, до сих пор для бурения горизонтальных и наклонно-направленных скважин используют промывочные растворы на водной основе с плотностью 1080–1120 кг/м3 и фактической репрессией на продуктивный пласт до 10,0–12,0 МПа, что не соответствует действующим нормативным документам, по которым репрессия на вскрываемый горизонт не должна превышать 3,0 МПа. Основными проблемами при вскрытии продуктивных пластов в таких условиях являются поглощения промывочных жидкостей вследствие гидроразрыва пород, дифференциальные прихваты бурильного инструмента, снижение продуктивности скважин в результате ухудшения фильтрационных свойств пласта.

Актуальной задачей современной буровой технологии является повышение качества вскрытия продуктивных пластов на основе выполнения комплекса исследований путей снижения плотности и разработки новых промывочных растворов, методов их приготовления, регулирования свойств и применения в конкретных горно-геологических условиях строительства скважин.

Цель работы

Повышение качества первичного вскрытия продуктивных пластов, увеличение продуктивности скважин путем применения облегченных промывочных жидкостей.

Основные задачи исследований

  1. Анализ существующих методов регулирования репрессии на пласт при бурении скважин, способов снижения плотности промывочных растворов при вскрытии продуктивных пластов.
  2. Анализ текущих пластовых давлений на месторождениях когалымского региона и обоснование необходимой плотности промывочного раствора.
  3. Разработка рецептур и технологии применения облегченных промывочных растворов на водной основе плотностью менее 1060 кг/м3.
  4. Проведение опытно-промысловых испытаний и внедрение разработанных промывочных растворов при строительстве скважин с аномально-низкими пластовыми давлениями (АНПД).

Методы решения поставленных задач

Поставленные задачи решались путем анализа результатов геофизических и гидродинамических исследований скважин, лабораторными исследованиями облегчающих добавок и промывочных растворов с применением методов планирования эксперимента, стандартными исследованиями параметров промывочных растворов на сертифицированном оборудовании, исследованиями фильтрационных свойств промывочных растворов на естественном керновом материале.

Достоверность научных положений подтверждена результатами промышленного использования разработанной технологии.

Научная новизна

  1. Реализован принцип обеспечения седиментационной устойчивости облегченной алюмосиликатными или натрийборсиликатными полыми микросферами промывочной жидкости применением водорастворимых гидрофобизаторов на основе катионных (ИВВ-1), неионогенных (неонол БС-1) и комплексных (нефтенол ГФ) поверхностно-активных веществ (ПАВ).
  2. Установлено, что облегченный раствор улучшенного качества можно получить путем предварительной гидрофобизации поверхности алюмосиликатных полых микросфер в среде частично омыленных кубовых остатков синтетических жирных кислот (СЖК) совместно с ПАВ (например, синол АН-1 или ОП-10).
  3. Теоретически обосновано и экспериментально подтверждено получение стабильной облегченной безглинистой промывочной жидкости использованием в качестве аэрирующих средств поверхностно-активного неионогенного пенообразователя (МЛ-81Б, ОП-10, неонол) совместно с карбонатом (гидрокарбонатом) натрия и сульфаминовой кислотой, а в качестве стабилизатора – комплексных реагентов на основе микробных и природных полисахаридов.

Основные защищаемые положения

  1. Количественная оценка уровня снижения продуктивности скважины из-за избыточной репрессии при вскрытии пласта.
  2. Результаты лабораторных исследований и способы снижения плотности промывочных жидкостей применением газо- и пенообразующих составов и вводом полых микросфер.
  3. Технология стабилизации и применения облегченного алюмосиликатными и стеклянными микросферами раствора для первичного вскрытия продуктивных пластов.
  4. Результаты опытно-промысловых работ при вскрытии продуктивных пластов облегченными промывочными растворами на месторождениях когалымского региона.

Практическая ценность и реализация работы в промышленности

По результатам проведенных исследований разработаны:

– облегченный промывочный раствор на основе алюмосиликатных микросфер плотностью 980–1060 кг/м3 (патент РФ № 2309970), внедренный при бурении 23 скважин в ООО «ЛУКОЙЛ – Западная Сибирь»;

– газовыделяющий и пенообразующий состав для первичного вскрытия продуктивных пластов и освоения скважин (патент РФ № 2327853);

– облегченный промывочный раствор на основе СЖК и алюмосиликатных микросфер (патент РФ № 2330869);

– облегченный промывочный раствор на основе натрийборсиликатных микросфер плотностью 900–1000 кг/м3, внедренный при бурении 9 скважин в ООО «ЛУКОЙЛ – Западная Сибирь».

Разработаны для применения на месторождениях ООО «ЛУКОЙЛ – Западная Сибирь»: инструкция на приготовление и применение раствора, облегченного алюмосиликатными микросферами для бурения горизонтальных скважин; инструкции на приготовление и применение газовыделяющего пенообразующего состава низкой плотности и облегченного раствора на основе СЖК; регламент на приготовление и применение облегченного стеклянными микросферами промывочного раствора для вскрытия продуктивных пластов с АНПД в наклонно-направленных и горизонтальных скважинах.

Материалы диссертационной работы вошли в групповые проекты, используемые при строительстве скважин на месторождениях ООО «ЛУКОЙЛ – Западная Сибирь».

Апробация результатов работы диссертации

Материалы диссертационной работы представлялись на: VIII конкурсе ОАО «ЛУКОЙЛ» на лучшую научно-техническую разработку молодых ученых и специалистов за 2006 г.; II научно-практической конференции «Проблемы нефтегазового комплекса Западной Сибири и пути повышения его эффективности» (Когалым, 2006 г.); VII научно-практической конференции «Геология и разработка месторождений с трудноизвлекаемыми запасами» (г. Геленджик, 2007 г.); XXIII межотраслевой научно-практической конференции (г. Анапа, 2008 г.); Всероссийской научно-практической конференции в рамках VIII конгресса нефтепромышленников России «Новые технологии и безопасность при бурении нефтяных и газовых скважин» (г. Уфа, 2009 г.); II Международной научно-технической конференции «Повышение качества строительства скважин», посвященной памяти М.Р. Мавлютова (г. Уфа, 2010 г.).

Публикации

По материалам исследований опубликовано 10 научных работ, в том числе три патента на изобретение, две статьи опубликованы в ведущем рецензируемом научном журнале, рекомендованном ВАК Министерства образования и науки РФ.

Объем и структура работы

Диссертационная работа изложена на 275 страницах машинописного текста, содержит 56 таблиц, 55 рисунков. Состоит из введения, четырех глав, основных выводов и результатов, 9 приложений. Список использованных источников включает 123 наименования.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ работы

Во введении обоснована актуальность проблемы, сформулированы цель и основные задачи исследований, научная новизна и практическая ценность диссертации.

В первой главе рассмотрено современное состояние технологий первичного вскрытия продуктивных пластов с применением методов регулирования репрессии на пласт.

Большой вклад в решение вопросов качественного вскрытия пластов с использованием промывочных систем на водной и углеводородной основе внесли А.В. Амиян, В.А. Амиян, О.К. Ангелопуло, И.И. Белей, А.И. Булатов, С.В. Васильченко, А.Н. Гноевых, Г.В. Конесев, В.Н. Кошелев, Н.И. Крысин, В.А. Куксов, А.Н. Лобкин, Р.Р. Лукманов, М.Р. Мавлютов, С.В. Меденцев, В.И. Нифонтов, А.И. Пеньков, В.М. Подгорнов, В.Н. Поляков, Б.А. Расстегаев, С.А. Рябоконь, К.М. Тагиров, А.У. Шарипов, З.М. Шахмаев, Тихуана Дево, Алессандро Кой, Martin Cowie, Stephen Vickers и др.

В настоящее время все большее число нефтедобывающих компаний в России и за рубежом при разработке малодебитных низконапорных залежей или возврате к разработке истощенных продуктивных горизонтов на эксплуатируемых месторождениях сталкиваются с дополнительным загрязнением продуктивных пластов в результате неоправданно высоких репрессий при первичном вскрытии.

Так на месторождениях Западной Сибири, большая часть которых разрабатывается с 70-х годов XX-го века, продуктивные горизонты имеют градиенты пластовых давлений от 0,9 до 0,6 МПа/100м. Среди наиболее значимых осложнений, связанных с первичным и вторичным вскрытием истощенных горизонтов можно отметить прихваты колонн из-за дифференциального давления, существенное загрязнение коллекторов промывочными растворами или жидкостями заканчивания и, как следствие, затруднение вызова притока и снижение дебита скважин.

Плотность раствора является одним из основных показателей, оказывающих значительное влияние на качество вскрытия продуктивного пласта. Лабораторными исследованиями на керновом материале и анализом промысловых данных подтверждено, что при увеличении плотности промывочного раствора при вскрытии продуктивных пластов с 1100 кг/м3 до 1300 кг/м3 (создании дополнительной репрессии на пласт 3,0–5,0 МПа) продуктивность скважин снижается на 15–20 %.

Анализ исследований отечественных и зарубежных учёных и технологий первичного вскрытия продуктивных пластов с АНПД показал, что в настоящее время известными способами снижения репрессии при вскрытии продуктивного пласта является бурение:

  • с продувкой воздухом (инертными газами);
  • с промывкой пеной;
  • с промывкой аэрированной жидкостью;
  • с промывкой растворами на углеводородной основе (РУО);
  • с промывкой растворами, облегченными полыми микросферами.

Основными недостатками применения воздуха (газа) и газожидкостных систем являются необходимость использования дополнительного дорогостоящего оборудования, требующего квалифицированного обслуживания, увеличение абразивного и коррозионного износа бурильных труб и оборудования, необходимость заполнения скважины жидкостью при проведении отдельных видов геофизических работ. К недостаткам РУО относятся повышенная экологическая и пожарная опасность, высокая стоимость, затруднения в утилизации шлама.

Опыт применения полимерных, алюмосиликатных и стеклянных микросфер в промывочных растворах известен как в России, так и за рубежом. В частности, данный вопрос изучали Н.Ф. Кагарманов, И.И. Клещенко, В.Н. Кошелев, К.Л. Минхайров, А.И. Пеньков, А.К. Ягафаров, а также зарубежные исследователи: Blanco, Medley, Montgomery, Ramirez и др. В большинстве случаев применение микросфер было обосновано необходимостью ликвидаций поглощений при бурении трещиноватых, высокопроницаемых пластов. Вместе с тем, вопросы применения облегченных микросферами промывочных растворов для повышения качества вскрытия пластов остаются малоизученными. Особенно актуально это при бурении горизонтальных скважин, количество которых за последние годы значительно увеличилось.

Для повышения качества вскрытия продуктивных пластов с АНПД и соблюдения требований безопасности перспективны технологии бурения на пониженной репрессии, достижимой при применении промывочных растворов низкой плотности. Из проведенного анализа следует, что наиболее перспективными и технологичными в применении являются облегченные промывочные растворы на водной основе с добавлением легких наполнителей – алюмосиликатных и натрийборсиликатных микросфер или системы, получаемые с применением газо- и пенообразующих реагентов. Для подтверждения данного предположения необходимы проведение лабораторных исследований, разработка технологии применения и проведение промысловых испытаний облегченных растворов.

Во второй главе обоснован выбор методов экспериментальных исследований, которые использовались при выполнении диссертационной работы.

Для достижения поставленных задач необходимо оценить: технические характеристики облегчающих добавок (прочность, геометрические размеры, плотность); влияние ввода облегчающих добавок и процессов газо- и пенообразования на общие технологические параметры облегченных растворов (плотность, стабильность, реологические характеристики и др.); влияние микросфер на фильтрационные свойства облегченных растворов (проницаемость корки) и качество вскрытия продуктивных пластов.

Для оценки прочности облегчающих добавок разработана методика определения количества разрушившихся микросфер под действием гидростатического давления, которая обеспечивает высокую воспроизводимость результатов и основана на учете разности плотностей целых и разрушенных частиц микросфер.

Стандартные методы исследований облегченных промывочных растворов включали в себя определение плотности, показателя фильтрации, реологических и структурно-механических свойств, коэффициента трения в среде промывочного раствора, водородного показателя и др. в соответствии с РД 39-00147001-773-2004 «Методика контроля параметров буровых растворов».

В группу специальных методов, при которых моделировались термобарические условия бурения скважин, входило изучение фильтратоотдачи облегченного раствора в условиях высоких давлений и температур; динамические фильтрационные исследования на приборе FANN 90; определение коэффициента восстановления проницаемости после фильтрации промывочного раствора на естественном керновом материале; исследования триботехнических свойств растворов на «Машине для испытания материалов на трение и износ ИИ 5018».

В третьей главе рассмотрены геолого-технические условия бурения скважин на месторождениях когалымского региона Западной Сибири. Проведен анализ пластовых давлений по основным эксплуатационным объектам за 2008–2010 г.г. Установлено, что большинство месторождений, вступивших в позднюю стадию разработки, имеют аномально низкие пластовые давления, обусловленные причинами техногенного характера. По результатам анализа пластовых давлений за 2008 г. были определены участки, на которых допустимо применение промывочных растворов обычной плотности (1060–1120 кг/м3) – это 18% от общего количества скважин (99 скважин из 570). Для 184 скважин (32%) актуальным является применение облегченного промывочного раствора плотностью 1000–1050 кг/м3, для 180 скважин (32%) необходимо применение растворов плотностью 900–990 кг/м3. В 107 скважинах (18%) необходимо применять растворы плотностью 700–890 кг/м3.

Аналогичный анализ проведен в 2009 и 2010 годах. Анализ показал, что в 2009 г., по сравнению с 2008 г., количество скважин, на которых необходимо применять промывочные растворы обычной плотности, увеличилось с 18% до 24% и с 32% до 40% увеличилась доля скважин, где необходимо применять облегченные растворы плотностью 1000–1050 кг/м3, а количество скважин, в которых необходимо применять сверхлегкие промывочные растворы (плотностью 700–990 кг/м3) уменьшилось с 50% до 36%. В 2010 г. требуемые значения плотности по всем месторождениям находились в диапазоне от 890 до 1000 кг/м3. Практически по всем месторождениям в 2009 г. фактическая плотность раствора при вскрытии продуктивных пластов превышала требуемые значения (рисунок 1).

Из-за наличия в разрезе месторождений когалымского региона водоносных горизонтов с гидростатическим пластовым давлением, находящихся выше продуктивных пластов с АНПД, требуется изменение конструкции эксплуатационных скважин при применении облегченных растворов. В связи с этим выполнено обоснование изменения конструкции скважин с учетом геологического строения месторождений и разработана технология вскрытия продуктивных пластов на облегченном промывочном растворе.

Рисунок 1 – Минимально необходимая и максимально допустимая плотность промывочного раствора (в соответствии с требованиями п. 2.7.3.3 ПБ-08-624-03) по объектам месторождений ООО «ЛУКОЙЛ-Западная Сибирь» на 2009 г.

Для снижения репрессии на продуктивный пласт возможно использование облегченных промывочных растворов, полученных с применением газо- и пенообразующих реагентов. В качестве газовыделяющих реагентов предложено использовать кальцинированную соду (карбонат натрия) или пищевую соду (гидрокарбонат натрия), а в качестве газообразующего реагента – сульфаминовую кислоту (патент РФ № 2327853).

В результате реакции между этими компонентами образуется диоксид углерода:

Na2CO3 + 2 (NH2SO3)H = 2 Na(NH2SO3) + CO2 + H2O

NaНCO3 + (NH2SO3)H = Na(NH2SO3) + CO2 + H2O

Регулирование плотности промывочной жидкости при этом может осуществляться количеством реагирующих газообразующих компонентов, соотношением и концентрацией ПАВ, что позволит регулировать забойное давление и осуществлять необходимый режим вскрытия пластов.



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.