Исследование и разработка методов предупреждения выноса песка при строительстве и освоении водозаборных скважин: На примере месторождений Сургутского района тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.15.10, кандидат технических наук Дьячков, Владимир Николаевич

• Дьячков, Владимир Николаевич
• кандидат технических наук
• 2000

Оглавление диссертации кандидат технических наук Дьячков, Владимир Николаевич

Введение.

1 .Современное состояние и основные проблемы эксплуатации песко проявляющих скважин.

1.1 .Теоретическое обоснование необходимости борьбы с пескопроявлением.

1.1.1 .Исследование влияния песчаной пробки на дебит скважины.

1.1.2.Оценка устойчивости пород призабойной зоны водозаборных скважин.

1.2.Анализ методов борьбы с пескопроявлениями. Выбор направлений исследований.

1.2.1.Критический анализ методов ограничения пескопроявлений при заканчивании и эксплуатации скважин.

1.2.2.Выбор направлений исследований.

2.Исследование технологических процессов бурения и освоения скважин с целью предупреждения выноса песка.

2.1.Краткий анализ геолого-технических условий бурения водозаборных сеноманских скважин на месторождениях Сургутского района.

2.2.Исследование технических и эксплуатационных характеристик сеноманских водозаборных скважин.

2.3.Совершенствование конструкции и технологии строительства скважин.

2.4.Методика исследования водозаборных скважин.

Выводы по разделу 2.

3. Выбор конструкций противопесочных фильтров и разработка методики и расстановки для условий водозаборных сеноманских отложений.

3.1 .Обоснование необходимости применения противопесочных фильтров в сеноманских водозаборных скважинах.

3.2. Выбор типов фильтров для оборудования водозаборных скважин.

3.3. Исследование гранулометрического состава пород апт-альбсеноманских отложений.

3.4.Обоснование конструктивных параметров противопесочных фильтров.

3.5.Постановка и решение задачи расстановки фильтров по стволу водозаборных скважин.

Выводы по разделу 3.

4. Анализ работы противопесочных фильтров на водозаборных скважинах ОАО "Сургутнефтегаз".

4.1.Сбор и подготовка статистических данных по работе водозаборных скважин.

4.2. Сравнительная оценка КВЧ для скважин, оборудованных специальными (ФВС) и фильтрами других конструкций.

4.3.Влияние специальных фильтров ФВС на межремонтный период работы скважины.

4.4 Расчет ожидаемого эффекта от применения фильтров ФВС.

Выводы по разделу 4.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование и разработка методов предупреждения выноса песка при строительстве и освоении водозаборных скважин: На примере месторождений Сургутского района»

Актуальность проблемы. Для поддержания пластового давления (ППД) добываются значительные объемы воды из специально пробуренных водозаборных скважин. Для месторождений ОАО "Сургутнефтегаз" требуется в среднем от трех до десяти тонн воды на 1 тонну добываемой нефти.

Совместно с пластовой водой в ствол водозаборной скважины поступает большое количество песка - продукта разрушения призабойной зоны. Часть песка оседает на забой скважины, что приводит к образованию песчаных пробок, а часть - экскортируется по всей технологической цепочке: водозаборная скважина - кустовая насосная станция (КНС) - напорные водоводы - нагнетательная - скважина - пласт - добывающая скважина - оборудование для подъема воды и нефти.

Это приводит к увеличению издержек на мероприятия по очистке водозаборных скважин от песчаных пробок, по защите и ремонту насосного оборудования и трубопроводов, а также к увеличению энергетических затрат.

Важность проблемы способствовала разработке различных технологий и технических средств по ограничению пескопроявлений. Однако, эффективность этих работ невысока, что, видимо, объясняется недостаточной изученностью механизма пескопроявлений.

В этой связи, задача предупреждения выноса песка, весьма актуальна для повышения технико-экономических показателей разработки месторождений.

Цель работы: ограничение выноса песка с продукцией водозаборных скважин.

Основные задачи исследований:

1. Обобщение теоретических и опытно-промышленных работ по бурению, освоению и выводу на рабочий режим скажин, эксплуатирующих залежи со слабосцементированными коллекторами.

2. Разработка методики, специальных технических средств и технологии проведении исследований водозаборных скважин при работающей водоподъемной установке.

3. Разработка научно обоснованных критериев выбора конструкций пес-козащитных фильтров для водозаборных скважин и рациональной расстановки их в водоносных интервалах.

4. Анализ и совершенствование конструкций и технологии строительства водозаборных скважин.

5. Внедрение результатов исследований и их экономическая оценка.

Научная новизна. 1 .Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена зависимость притока пластового флюида от высоты песчаной пробки, образующейся в фильтровой зоне скважин.

2. Разработаны принципиально новая система и методика проведения комплексных исследований скважины (патент № 2061819).

3. Научно обоснованы технологические и конструктивные параметры пескозащитных фильтров и схем их расстановки в водоносных интервалах скважин.

Практическая ценность работы. На основании обобщения и проведения теоретических и промысловых исследований разработаны:

- технология ликвидации перетоков из пескообразующих интервалов в месте посадочно-разгрузочного узла эксплуатационной колонны-хвостовика в водозаборных скважинах;

- методика исследования песконесущих горизонтов водозаборных скважин и технические средства, позволяющие повысить качество и информативность данных при исследовании скважин; исключить простой водозаборной скважины во время исследований; не привлекать к работам бригаду капитального ремонта скважин (КРС), тампонажную и другую технику;

- технология цементирования кондукторов водозаборных скважин и конструкция посадочно-разгрузочного узла, исключающая перетоки через него;

- требования, предъявляемые к противопесочным фильтрам и их основные конструктивные параметры;

- конструкция водозаборной скважины, предусматривающая применение противопесочных фильтров.

Реализация в промышленности.

Основные положения диссертационной работы использовались при:

- разработке проектов на строительство сеноманских скважин;

- составлении регламента по проектированию технологических параметров, количества и расстановки противопесочных фильтров в горизонтальных добывающих и водозаборных скважинах ОАО "Сургутнефтегаз";

- проведении гидродинамических исследований в водозаборных скважинах Сургутского региона;

- разработке технологических решений и технических средств по ликвидации пескопроявлений в водозаборных сеноманских скважинах.

Основной объем внедрения разработок осуществлен на предприятиях ОАО "Сургутнефтегаз". Эффект от внедрения разработок за период с 1996 года составил около 6 млн. рублей.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технических советах ОАО "Сургутнефтегаз"(г. Сургут, 1997-2000г.г.), "СургутНИПИнефть" ОАО "Сургутнефтегаз" (г. Сургут, 1997-2000г.г.), ОАО НПО "Роснефть - Термнефть" (г. Краснодар, 1999 г.), на ! и II международных конференциях - "Освоение ресурсов трудноизвлекаемых и высоковязких нефтей" (п.Шепси - 1997г.; г. Анапа

- 1999г.), на заседании кафедры бурения нефтяных и газовых скважин Тюменского государственного нефтегазового университета(г. Тюмень, 2000г.).

При подготовке материалов диссертации и внедрении разработок автор сотрудничал со специалистами ОАО "Сургутнефтегаз" и ОАО НПО "Роснефть

- Термнефть" O.P. Коробовкиным, Н.Л. Щавелевым, Г.Б. Проводниковым, O.A. Лушпеевой, Д.Г. Антониади, М.А. Бурштейном, А.Р. Гарушевым, Г.Г. Гилае-вым, А.Т. Кошелевым, которым автор выражает благодарность.

Заключение диссертации по теме «Бурение скважин», Дьячков, Владимир Николаевич

5. Основные результаты диссертационной работы использовались при разработке проектов на строительство сеноманских водозаборных скважин, оснащенных противопесочными фильтрами, при исследовании скважин и их ремонте. Учтенный экономический эффект от внедрения разработок за 5 лет составил около 6 млн. рублей.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Дьячков, Владимир Николаевич, 2000 год

1. Кристеа Н. Подземная гидравлика т.1, М. : Гостоптехиздат, 1961.344 с.

2. Щелкачев В.Н., Лапук Б.Б. Подземная гидравлика. М.: Гостоптехиздат, 1949.-298 с.

3. Тимошенко С.П., Гузьер Д.Ж. Теория упругости М.: 1975. - 576 с.

4. Рабинович Н.Р. Инженерные задачи механики сплошной среды в бурении. М.: Недра , 1989. - 270 с.

5. Гидравлика псевдосжиженного слоя в вопросе эксплуатации проб-кообразующих скважин / Мирзаджанзаде А.Х., Алескеров С.С., Алиев С.М. и др. // Нефть и газ, -1967,- №1. С. 22-25.

6. Обработка экспериментальных данных по псевдоснижению зернистого материала вязкопластичной средой / Якубов Б.М., Хасаев P.M. // Нефть и газ, -1968,- №8. С. 28-31.

7. Применение экстремального планирования для определения скорости уноса твердых частиц из псевдосжиженного слоя аэрированной жидкостью с полимерными и жидкими добавками / Якубов Б.М. , Вартумян Г.Т., Юсифов Ю.Н. // Нефть и газ, -1975,- №2. С. 32-36.

8. Алибеков Б.И., Пирвердян A.M., Чубанов О.В. Гидравлические методы защиты глубинных насосов. М. : Недра ,1972. - 226 с.

9. Пирвердян A.M. Гидромеханика глубиннонасосной эксплуатации. -М.: Недра , 1965.-245 с.

10. Мирзаджанзаде А.Х., Пирвердян A.M. , Чубанов О.В. и др. Методическое руководство по эксплуатации скважин при интенсивном пескопроявлении и откачке неньютоновских жидкостей. Уфа : 1977.182 с.

11. Ашрафьян М.О. Технология разобщения пластов в осложненных условиях. М.: Недра , 1989,- 228 с.

12. Булатов А.И. , Макаренко П.П. , Будников В.Ф. и др. Теория и практика заканчивания скважин : в 5 т. М.: Недра ,1998, т.З,- 410 с.

13. О критических депрессиях при опробывании трещиноватых и пес-чаноглинистых пластов / Зазуляк М.И., Федяшин В.А. // Нефтяная и газовая промышленность, 1987.- №2. С. 33-37.

14. Коротаев Ю.П., Геров Л.Г., Закиров С.П. и др. Фильтрация газов в трещиноватых коллекторах. М.: Недра , 1979.- 223 с.

15. К оценке напряженно деформированного состояния призабойной зоны, ослабленной трещиной гидроразрыва / Яремейчук P.C., Ибрагимов В .А. // Нефть и газ , 1980,- №4. С. 40-43.

16. Байдюк Б.В., Шрейнер Л.А. Расчет устойчивости горных пород при бурении. // В кн.: Вопросы деформации и разрушения горных пород при бурении. Сер. Бурение М.: ГОСИНТИ , 1980,- С. 48-74.

17. Интенсификация добычи газа из месторождений и ПГХ в рыхлых коллекторах / Каримов М.Ф., Киселев Г.И. // Обзор, информ. Сер. Разработка и эксплуатация газовых и газоконденсатных месторождений .- М.: ВНИИЭгазпром, 1980, вып.5.- 37 с.

18. Опыт борьбы с выносом песка на скважинах подземных хранилищ газа / Стражгородский С.И. , Шалимова П.А., Либерман Г.И. //Обзор, информ. Сер. Транспорт и хранение газа, М.: ВНИИЭгазпром , 1983, вып. 9,- 33 с.

19. Предупреждение выноса песка из скважин подземных хранилищ газа / Арестов В.В. , Корнилов А.Е., Лебенков А.М. и др. // Обзор, информ. Сер. Транспорт и хранение газа. М.: ВНИИЭгазпром , 1982, вып. 5. - 39 с.

20. Болелли У. Техника и технология подземного хранения газа в пористых несцементированных песках // Экспресс-информ. Сер. Транспорт, переработка и использование газа. М.: ВНИИЭгазпром , 1988, вып.13. -20 с.

21. Stein N. Calculate drawdown that will onuse sand production. Wold oil ,1988, V. 206, n.4, pp. 48-49.

22. Penberthy W.L. Cravel placement though perforations and perforation cleaning for gravel packing. Journal for Petroleum Technology. 1988, Febr., v. 40, №2, pp. 229-236.

23. Горбунов B.E. и др. Экспериментальные исследования процесса пробкообразования и его влияние на производительность газовых скважин // Реф.сб. ВНИИГазпрома, 1977, вып.4,- С. 21-27.

24. К вопросу образования песчаных пробок в водозаборных скважинах, эксплуатируемых на месторождениях НГДУ «Нижнесортымск-нефть» ОАО «Сургутнефтегаз» / Б.Н.Басков, В.Н. Дьячков // НТИС Сер. Нефтепромысловое дело,- М.: ВНИИОЭНГ, 1966,- №8-9, с. 1419.

25. Исследование причин уменьшения межремонтного периода работы водоподъемных насосов в водозаборных скважинах НГДУ «Ниж-несортымскнефть» и разработка технических средств для устранения этих причин: Отчет о НИР / СургутНИПИнефть.- Сургут, 1994.- С. 90-94.

26. Исследование и испытание на продуктивность водозаборной скважины №1 «ВЗ» Туринской площади Тянского месторождения и разработка дополнения к проекту №59 «3» с учетом полученных данных: Отчет о НИР / СургутНИПИнефть,- Сургут, 1996,- С. 30-35.

27. Булатов А.И. Управление физико-механическими свойствами там-понажных систем. М.: Недра , 1976. 260 с.

28. Влияние технологических факторов на качество цементирования скважин Ашрафьян М.О. , Булатов А.И. // Обзор, информ.- М.: ВНИИОЭНГ, 1978.- 56 с.

29. Буферная жидкость для разделения бурового и цементного растворов / Белоусов Г.А., Мурадов В.К., Бывальцев А.Н. и др. // Нефтяное хозяйство. 1987. - №8. С.25-29.

30. Условия эффективности контроля качества цементирования / Кирпиченко Б.И. // Нефтяное хозяйство. 1985. - №3. С.26-28.

31. Патент № 206 1819 на изобретение «Скважина для эксплуатации водоносного горизонта» / Басков Б.Н., Дьячков В.н. // Регистр изобретений от 10.06.96г.

32. Заканчивание скважин за рубежом // Газовая промышленность. Сер. Бурение / ВНИИЭОПТЭиГП, 1982, вып.З.

33. РД 39-1-107-79. Инструкция по освоению скважин с применением пен.

34. Карней Л. Рекомендации по выбору жидкостей // Инженер-нефтяник, 1977, №4.

35. Оценка качества вскрытия продуктивных пластов с АНПД / В.А.Кошляк, Б.А. Шарафутдинов // Нефтяное хозяйство. 1987. -№8. С. 14-18.

36. Овнатанов Ф.Д. Вскрытие и обработка пласта.- М.: Недра , 1964. -168 с.

37. Поляков В.И., Шарипов А.У., Карибов Б.Э. Эффективность вскрытия и методы оценки сложнопостроенных продуктивных пластов при бурении и опробовании глубоких разведочных скважин // Семинар ЗапсиббурНИПИ Тез. докл.- Тюмень, 1990. С. 23-24.

38. Гравийные набивки. //World Oil, 1992 , III , vol/213, №3.

39. Creen К., Mocrbe Е. Drilling mud and rock dits. // Drilling, 1997, VIII, vol.38, №11,p.60-62.

40. Suman G.O. Sand control, Wold Oil , 1975,vol.180, №2, p. 33-39.

41. Hawkins M.F. A not on skin -effeckt, J.Petr. Tech., 1956,vol. 8, №12, p.65-68.

42. Черепанов Г.П. Механика хрупкого разрушения. M. : Наука, 1974. - 640 с.

43. Черепанов Г.П. , Ершов Л.В. Механика разрушения,- М.: Машиностроение , 1977. 224 с.

44. Регель В.Р., Слуцкер А.И., Томашевский Э.Е. Кинематическая природа прочности твердых тел. М.: Наука , 1974. - 560 с.

45. Броск Д. Основы механики разрушения. М.: Высшая школа , 1980.-368 с.

46. Научно-техническое обоснование параметров конструкций проти-вопесочных фильтров и расстановка их в продуктивном пласте горизонтальных скважин Федоровского и Лянторского месторождений / Отчет о НИР/ ОАО «Роснефть-Термнефть», Краснодар, 1994. 166 с.

47. Джавадян А.А. Совершенствование вскрытия и освоения нефтяных и газовых пластов. / Сб. трудов ВНИИ «Добыча нефти», М.: ВНИИнефть, 1977, вып.62.

48. Заканчивание глубоких скважин за рубежом. // Обзорная информация «Бурение» , М. : ВНИИОЭНГ, 1972.

49. Zoback V. D. Permeability and effective stress. AAPG Bull, 1975 , -vol.59, №1, pp. 154-158.

50. Xapp M.E. основы теории механики грунтов. М.: Стройиздат , 1971, 300с.

51. Janes F.A. Laboratory stady of the effects and storage capacity in carbonare racks. J.Petrol.Technol.,1975,vol.27, pp/21-27.

52. Remson D. Applying sail mechanics to well repair comlections . // Oil and gas, 1970, vol.9 / III, №10, pp.54-57.

53. Ибрагимов Э.И., Мелик Асланов Л.С. Методика прогнозирования состояния призабойных зон эксплуатационных скважин по заданному режиму работы. //Тр. АзНИИДН, Баку, 1972 , вып.18, с.399-408.

54. Maly George P. Minimasing formation. Damage I, Proper fluid selection helps avoid damage. // Jil and gas J., 1976 vol74, №12, pp.68-70, 7576.

55. Klotz F.A., Krueger R.F. Effect of perforation damage on well productivity. J. Petrol. Technol.- 1974, vol.26,№11, pp. 1303-1314.

56. Гаврилко B.M., Алексеев B.C. Фильтры буровых скважин. М. : Недра, 1976, 333 с.

57. Щелкачев В.Н. Разработка нефтеводоносных пластов при упругом режиме. М. : Гостоптехиздат, 1959, 462 с.

58. Чарный И.А. Подземная гидромеханика. М. : Гостоптехиздат, 1963, 396 с.

59. Бочевер Ф.М., Гармонов И.В., Лебедев A.B., Шестаков В.Н. Основы гидрогеологических расчетов. М.: Недра, 1965, 306 с.

60. Пилатовский В.П. Влияние призабойной микронеоднородности пласта на дебит скважины. / Докл. АНСССР, т. XCIII , 1953, №3 , с. 417-420.

61. Приближенная теория установившегося притока жидкости и газа к несовершенным скважинам с меридионально симметрической конструкцией забоев. / Труды ВНИИгаз, вып. VIII, 1956, с. 91-94.

62. Klotz D. Hydrauliche Eigen cshaften der schlizfilter. Bohrtechnir, Brun-nent Rahr leitungsban. Vol. 22, № 8, 9, 1971, pp. 283-286, 323-328.

63. Гаврилко B.M., Абрамов C.K. Подбор и расчет фильтров водозаборных скважин. М. : Водгео, 1956, 47 с.

64. Гаврилко В.М. Фильтры водозаборных, водопонизительных и гидрологических скважин. М.: Гостоптехиздат, 1968.

65. Выбор гравия для гравийных фильтров лабораторные исследования . // Экспресс-информация , сер. «Нефте и газодобывающая промышленность»,- М. : ВИНИТИ, 1975, вып. 19, с.34.

66. Регулирование выноса песка . // Экспресс-информация , сер. «Нефте и газодобывающая промышленность».- М. : ВИНИТИ, 1975, вып. 29, с.31.

67. Современные методы борьбы с выносом песка из скважин. // Сер. «Нефтепромысловое дело». М.: ВНИИОЭНГ,1978, вып.5.

68. Аржанов Ф.Г., Маслов И.И., Репин В.И., Свиридов B.C. Применение противопесочных фильтров в скважинах IV горизонта Анастаси-евско-Троицкого месторождения // Сер. «Нефтепромысловое дело» .- М.: ВНИИОЭНГ, 1981, вып.Ю.

69. Пирвердян A.M. Физика и гидравлика нефтяного пласта .- М.: Недра 1982. 360 с.

70. Бурштейн М.А., Дьячков В.Н., Кошелев А.Т., Щавелев Н.Л.К вопросу повышения качества и снижения затрат на строительствоводозаборных скважин. / Тр. КубГТУ, сер. «Сер. «Нефтепромысловоедело», т.1, Краснодар, 1999, с.31-32.135

71. СТП 39-005-2000, Методика расчетов параметров и расстановки фильтров в водозаборных скважинах, вскрывающих водоносные пласты большой мощности. // Краснодар, ООО «Роснефть-Термнефть», 2000, 18с.

72. ШенкХ. Теория инженерного эксперимента. М.: Мир, 1972, 382 с.

73. Вентцель A.C. Теория вероятностей.- М.: Наука, 1964, 572 с.

74. Пугачев B.C. Введение в теорию вероятностей. М.: Наука, 1968, 368с.оь ЭОьЗОьРис. п. 1.7 Конструкция 7

75. Направление 0426мм, глубина спуска 30м.

76. Комбинированный кондуктор 0324x245мм, глубина спуска 600м,0324 560м, 0245 -560-600м

77. Фильтр щелевой, обмотанный проволокой.

78. Башмак эксплуатационной колонны-хвостовик 0168x146мм.02453=Ц-16400ь1500ь700ьРис. п. 1.8 Конструкция 8

79. Направление 0324мм, глубина 1. спуска 30м.

80. Кондуктор 0245мм, глубина спуска 2. 700м,

81. Эксплуатационная колонна 3. 0168мм, глубина спуска - 1700м.

82. Все глубины колонн даны по верти- 4. кали.

83. Фильтр щелевой, обмотанный проволокой.

84. Башмак эксплуатационной колонРис. п. 1.9 Конструкция 9 Направление 0630мм, глубина спуска 30м.Кондуктор 0426мм, глубина спуска 400м,Эксплуатационная колоннахвостовик 0168мм.Башмак эксплуатационной колонны-хвостовика 0168ммРис. п. 1.10 Конструкция 10

85. Направление 0426мм, глубина спуска 30м.

86. Кондуктор 0324мм, глубина спуска 400м,

87. Эксплуатационная колонна 0245мм, глубина спуска 1850м.4. Зона перфорации.

88. Собирается технологическая колонна из бурильных труб ЛЕТ 147x11 (6). Низ колонны оборудуется «глухим» герметизирующим башмаком (3) и перфорированным патрубком из ЛБТ 147x11 (4).