Технология крепления скважин в условиях одновременных поглощений и газопроявлений тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.15, кандидат технических наук Пономаренко, Михаил Николаевич

• Пономаренко, Михаил Николаевич
• кандидат технических наук
• 2008

Оглавление диссертации кандидат технических наук Пономаренко, Михаил Николаевич

Введение.

1 Анализ состояния крепления скважин в условиях поглощений и возможных газопроявлений.

1.1 Особенности крепления скважин в условиях поглощений.

1.2 Анализ эффективности применения тампонажных растворов и технологии крепления скважин в условиях поглощений и возможных газопроявлений

1.3 Факторы, влияющие на качество крепления скважин в осложненных горно-геологических условиях, и требования к тампонажным материалам.

1.4 Теоретические предпосылки совершенствования технологии крепления скважин в осложненных условиях.

2 Исследование и разработка составов тампонажных растворов и технологических жидкостей для крепления скважин в условиях поглощений и возможных газопроявлений.

2.1 Применяемые материалы и методы испытаний.

2.2 Разработка технологической жидкости для формирования плавающего гидравлического затвора.

2.3 Разработка аэрированного тампонажного раствора.

2.4 Разработка тампонажных растворов с улучшенными физико-механическими свойствами.

3 Разработка технологии крепления скважин в осложненных условиях.

3.1 Разработка технологии формирования плавающего гидравлического затвора перед спуском обсадной колонны.

3.2 Разработка технологии временного блокирования продуктивного пласта перед спуском обсадной колонны.

3.3 Разработка технологии ступенчатого цементирования скважин в условиях поглощений и возможных газопроявлений.

Результаты опытно-промышленных испытаний разработанных технологий на газовых месторождениях ОАО «Газпром» и технологическая оценка их эффективности.

4.1 Технология блокирования призабойной зоны пласта на скважинах Вынгапуровского месторождения перед спуском обсадной колоны.

4.2 Технология изоляционных работ тампонажным раствором с улучшенными физико-механическими свойствами на скважинах Медвежьего месторождения.

4.3 Технология формирования плавающего гидравлического затвора.

4.4 Технология ступенчатого цементирования скважин в условиях поглощений и возможных газопроявлений.

4.5 Оценка эффективности применения разработок.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Технология крепления скважин в условиях одновременных поглощений и газопроявлений»

Актуальность работы

Скважина является сложным инженерно-техническим сооружением. Учитывая особые условия эксплуатации и длительный срок службы, к ней предъявляются дополнительные требования по надежности и долговечности.

Важнейшим процессом строительства скважины является её крепление, состоящее из различных этапов от подготовки ствола к спуску обсадной колонны до ее цементирования, качество которых зависит от большого числа факторов. Данный вопрос приобретает особую актуальность, если ствол скважины вскрывает разрез со сложными горно-геологическими характеристиками. Наличие в разрезе интервалов поглощений и проявляющих горизонтов осложняет процесс крепления скважин и требует серьезного научного подхода. Несмотря на то, что в данной области имеются значительные научные достижения при освоении новых месторождений, бурении скважин на месторождениях с аномальным пластовым давлением, где разрез представлен поглощающими и проявляющими горизонтами, возникают серьезные проблемы при креплении скважин, для решения которых требуется проведение новых исследований и технологических разработок. Решению этих проблем посвящена данная диссертационная работа.

Цель диссертационной работы

Повышение качества и надежности строительства скважин в условиях одновременных поглощений и газопроявлений за счет разработки технологических жидкостей и тампонажных растворов с улучшенными физико-механическими свойствами и совершенствования технологии крепления ствола скважины, обеспечивающей сохранение коллекторских свойств продуктивного пласта.

Основные задачи работы

Заключение диссертации по теме «Технология бурения и освоения скважин», Пономаренко, Михаил Николаевич

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1 Разработанный способ формирования ПГЗ в скважине над кровлей га-зопроявляющего пласта дает возможность исключить использование дополнительного оборудования при проводке скважин в условиях, характеризующихся полным поглощением бурового раствора, вызывающим газопроявление, которое не удается ликвидировать известными способами (Патент РФ № 2242580).

2 С применением методов математического планирования экспериментов установлены рациональные соотношения компонентов обратной эмульсии для формирования плавающего гидравлического затвора (ПГЗ), установлена зависимость градиента прорыва газа через ПГЗ от вязкости обратной эмульсии и количества в ней наполнителя, которые позволяют создать высококачественный и долговечный ПГЗ с плотностью менее 1000 кг/м и повышенным градиентом прорыва газа.

3 Разработан новый аэрированный тампонажный раствор (TP) с комплексной структурирующей добавкой «С-3 — Сульфонол — ПВС», обеспечивающий высокое качество цементного камня и экспериментально установлены рациональные дозировки этих добавок.

4 Установлено, что комплексная добавка «С-3 — Сульфонол — ПВС» в оптимальных количествах снижает водоотдачу тампонажного раствора, улучшает реологические показатели, позволяет получить аэрированный раствор плотностью 1250 кг/м при степени аэрации тампонажного раствора в скважинных условиях 0,624, при которой цементный камень имеет удовлетворительные показатели прочности и газопроницаемости.

5 Разработан и запатентован новый тампонажный раствор с улучшенными физико-механическими свойствами на основе тампонажного портландцемента с добавкой суперпластификатора С-3 в количестве 0,5 - 0,7 мае. % и модифицирующего реагента КОМЭА в количестве 0,1 - 0,3 мае. % от цемента и способ его приготовления, при твердении которого формируется прочный безусадочный цементный камень с низкой проницаемостью и повышенной адгезией к металлу и стенкам скважины.

6 Разработана и запатентована технология крепления скважины с временным блокированием продуктивного пласта перед спуском обсадной колонны, которая позволяет сохранить коллекторские свойства пласта при цементировании эксплуатационной колонны в сложных горно-геологических условиях, повысить качество крепления скважины за счет обеспечения подъема тампонажного раствора в одну ступень до требуемой отметки и получения целостного цементного кольца.

7 Опытно-промышленные испытания разработанной технологии крепления скважины с временным блокированием продуктивного пласта перед спуском обсадной колонны, проведенные на Вынгапуровском месторождении Западной Сибири и подтвердили ее эффективность.

8 Разработана и запатентована комплексная технология ступенчатого цементирования обсадной колонны в условиях поглощений и газопроявлений, обеспечивающая повышение качества цементирования за счет улучшения герметизации заколонного пространства и надежного разобщения высокопроницаемого газонасыщенного коллектора от устья скважины.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Пономаренко, Михаил Николаевич, 2008 год

1. Ашрафьян М.О. Технология разобщения пластов в осложненных условиях Текст. /М.О. Ашрафьян. -М.: Недра, 1989.

2. Ашрафьян, М.О. Повышение качества разобщения пластов в глубоких скважинах Текст. / М.О. Ашрафьян. М.: Недра, 1982.

3. Булатов А.И. Технология цементирования нефтяных и газовых скважин Текст. / А.И. Булатов-М.: Недра, 1983.

4. Булатов А.И. Формирование и работа тампонажного камня в скважине Текст. / А.И. Булатов.-М.: Недра, 1989.

5. Гайваронский А.А., Цыбин А.А. Крепление скважин и разобщение пластов Текст. / А.А. Гайваронский, А.А. Цыбин. /.—М.: Недра, 1984.

6. Сутягин В.В. Снижение проницаемости межпластовой изоляции в скважинах Текст. / В.В. Сутягин. М.: Недра, 1989.

7. Соловьев Е.М. Заканчивание скважин Текст. / Е.М. Соловьев — М.: Недра, 1979.

8. Регулирование свойств тампонажных растворов за рубежом Текст. Научно-технический обзор. Сер.: Бурение. /Авт. -М.: ВНИИОЭНГ, 1978.

9. Луценко Н.А., Тампонажные растворы пониженной плотности Текст. / Н.А. Луценко, О.И Образцов. — М.: Недра, 1972.

10. Parker P.N. Basik cementing. Pt. 2: Speciality cements can solve special problems. Oil and Gas Journal, 1977, v. 75, № 9, pp. 128-131.

11. Данюшевский B.C. Справочное руководство по тампонажным материалам Текст. / B.C. Данюшевский [ и др.]- М.: Недра, 1973.

12. Булатов А.И. Тампонажные материалы и технология цементирования скважин Текст. / А.И. Булатов- М.: Недра, 1971.

13. Smith D.K. A new material for deep well cementing. — J. Petrol. Technology, 1956, v. 8, № 3, pp. 31-35.

14. Булатов А.И. Тампонажные материалы Текст. / А.И. Булатов, B.C. Данюшевский-М.гНедра 1987.

15. Крюковский В.Б. Анализ патентования изобретений по пенополиуретанам в Европейских странах СЭВ — Вспененные пластические массы Текст. В.Б. Крюковский, Ю.В. Александрова, Р.И. Корненко // (Сб. научных трудов / НИИТЭХИМ- М., 1976.

16. Шиянов Л.И. Основные тенденции развития в области пенопластов Текст. /Л.И. Шиняев, А.И. Грачева, Л.М. Куркина, Р.К. Горадецкая -Вспененные пластические массы // Сб. научных трудов НИИТЭХИМ -. М., 1978.

17. Толстых И.Ф. Применение облегченного пеноцементного раствора при цементировании высокотемпературных скважин Текст. /И.Ф. Толстых, B.C. Бакшутов, В.В. Бондаренко [ и др.] // Нефтяное хозяйство, 1980, №7.

18. Цепляев И.И. Анализ лабораторных исследований пеноцементных растворов Текст. / И.И. Цепляев // Бурение скважин в условиях Западной Сибири. Тр. СибНИИ Нефт. промышленности. — Тюмень, 1979, Вып. 13.

19. Low density foam cements solve many oil field problems. /Montman R., Sutton D., Harms W., Mody B. Wold oil, 1982, Vol. 194, № 7.

20. Бакшутов, B.C. Минерализованные тампонажные растворы для цементирования скважин в сложных условиях Текст. / B.C. Бакшутов. — М. Недра, 1986.

21. Бондаренко В.В. Разработка и исследование тампонажных пеноце-ментов для различных условий применения Текст. /В.В. Бондаренко, И.Ф. Толстых, B.C. Бакшутов // Нефтяное хозяйство, 1981, № 6.

22. Тампонажный пеноцементный раствор «Аэротам» для цементирования поисково-разведочных скважин при низких паложительных и отрицательных температурах Текст. / Проспект ВДНХ (МИНХ и ГП им. Губкина), М., 1979.

23. Пат. 2136843 Российская Федерация. МПК6 Е21 B33/138 Тампонажный раствор Текст. /Цыцымушкин П.Ф., Коновалов Е.А., Гаранович С.Н., [и др.]; Заявитель и патентообладатель «Волго-УралНИПИгаз». № 97106934/03; заявл. 28.04.97; опубл. 10.09.1999; Бюл. № 25.

24. А.с. 933944 СССР, Е 21 В 33/13 Способ цементирования скважин в условиях поглощения Текст. / Волгоградский НИПИ нефтяной промышленности. № 3003949/22 - 03; заявл. 12.11.80; опубл. 07.06.82, Бюл. № 21.

25. А.с. 1105613 СССР, Е 21 В 33/13 Способ цементирования преимущественно нефтяных и газовых скважин Текст. / Сибирский НИИ нефтяной промышленности. № 3561203/22 - 03; заявл. 09.03.83., опубл. 30.07.84. Бюл.№ 28.

26. А.с. 1155721 СССР, Е 21 В 33/13 Способ изоляции зон поглощения Текст. / Альметьевское управление буровых работ «Татнефть». № 3503166/22-03; заявл. 13.08.82., опубл. 15.05.85. Бюл.№ 18.

27. А.с. 1435758 СССР, Е 21 В 33/13 Способ цементирования эксплуатационных колонн газовых скважин Текст. / Украинский НИИ природных газов. № 4106949/22 - 03; заявл. 12.06.86., опубл. 07.11.88. Бюл. № 41.

28. Пат. 2016188 Российская Федерация, Е 21 В 33/13 Способ цементирования обсадных колонн нефтяных и газовых скважин Текст. /заявитель и патентообладатель Северный ГНИПК геологический центр.№ 4694472/03; заявл. 30.03.89., опубл.-15.07.94, Бюл. № 13

29. А.с. 1454953 СССР, Е 21 В 33/14 Способ цементирования обсадных колонн Текст. / Казахский политехнический институт им. В.И. Ленина. -№ 4221605/22 03; заявл. 31.03.87., опубл. 30.01.89, Бюл. № 4.

30. А.с. 1707185 СССР, Е 21 В 33/14 Способ цементирования скважин Текст. / ЦЛ НИ и опытных работ Объединения «Куйбышевнефть». № 4600399/03; заявл. 31.10.88., опубл. 23.01.92, Бюл. № 3.

31. Тагиров К.М. Крепление скважин в условиях поглощения и газопроявления Текст. / К.М.Тагиров, А.П.Мигуля, В. И.Ни фантов,

32. A.М.Лихушин // Газовая промышленность. 2001г. - № 3. - с.48.

33. Пат. 2188302 Российская Федерация МКП7 Е21 ВЗЗ/14 Способ ступенчатого цементирования скважины в условиях аномально низких пластовых давлений в зоне поглощения Текст. / Нерсесов С.В., Мосиенко

34. B.Г., Гасумов Р.А. и др.; Заявитель и патентообладатель ОАО «СевКав-НИПИгаз». -заявл. 19.09.2000.; опубл. БИПМ 2002. - Бюл. №24.

35. А.с. 883334 СССР, МКИЗ E21B33/138. Способ крепления скважин Текст. Татарский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности. № 2834783/22-03 заявл. 01.11.79; опубл.23.1181, Бюл. № 43.

36. Толстых, И.Ф. Применение облегченного пеноцементного раствора при цементировании высокотемпературных скважин Текст. / И.Ф. Толстых, B.C. Бакшутов, В.В. Бондаренко и др. // Нефтяное хозяйство. — 1980. №7.-С. 70-74.

37. Цепляев, И.И. Анализ лабораторных исследований пеноцементных растворов Текст. / И.И. Цепляев // Бурение скважин в условиях Западной Сибири: сб. тр. СибНИИ Нефт. промышленности. — Тюмень, 1979. -Вып. 13.

38. Low density foam cements solve many oil field problems Text. / R. Montman, D. Sutton, W. Harms, B. Mody // Wold oil. 1982. - Vol. 7. - P. 194-196.

39. Макаренко П.П. Комплексное решение проблем развития газодобывающего региона Текст. / П.П. Макаренко. -М.: Недра, 1996.

40. Яковенко В.И. Эксперементальная оценка влияния процесса цементирования скважин на их относительную продуктивность Текст. / В.И. Яковенко, М.Н. Шурыгин // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море -1999 с.44-46.

41. Инструкция по креплению нефтяных и газовых скважин Текст. : РД 39-00147001-767 2000 : утв. Госгортехнадзором Рос. Федерации 21.07.2000 : ввод, в действие с 01.08.2000 - М : ЭНАС, 2000. - 278 с.

42. Булатов, А.И. Тампонажные материалы и технология цементирования скважин Текст. / А.И. Булатов. М.: Недра, 1971.

43. Булатов, А.И Справочник по креплению нефтяных и газовых скважин Текст. / А.И. Булатов М.: Недра, 1977.

44. Мосиенко В.Г. Универсальная установка для испытания газопроницаемости кернов Текст. / В.Г. Мосиенко, Р.А. Гасумов, С.В. Нерсесов // Строительство газовых и газоконденсатных скважин: сб. научных трудов ВНИИгаза и СевКавНИПИгаза. М.:1997, с. 54 - 55.

45. Гасумов Р.А. К вопросу о методике испытания изолирующей способности специальных технологических жидкостей и тампонажных растворов Текст. / Р.А. Гасумов, В.Г. Мосиенко, С.В. Нерсесов

46. Строительство газовых и газоконденсатных скважин: сб. научных трудов ВНИИгаза и СевКавНИПИгаза. М.: 1997, с.51-54.

47. Подгорнов В.М., Веденеев И.А. Практикум по заканчиванию скважин Текст. / В.М. Подгорнов, И.А. Веденеев М.: Недра, 1985.

48. Хикс Ч. Основные принципы планирования эксперимента Текст. / Ч. Хикс М.: Мир, 1967, С.134-150.

49. Румшинский JI.3. Математическая обработка результатов эксперимента Текст. / Л.З. Румшинский М.: Недра,1971, С.56-91, 107-126.

50. Рузинов Л.П. Статистические методы оптимизации химических процессов Текст. / Л.П. Рузинов М.: Химия, 1972. - 199с.

51. Методическое руководство по применению статистических методов при проведении лабораторных исследований с буровыми и тампонажными системами Текст. ВНИИКрнефть, Краснодар, 1971. - 134с.

52. Зедгинидзе И.Г. Планирование эксперимента для исследования многокомпанентных систем Текст. / И.Г. Зедгинидзе М.: Недра, 1976.

53. Рузинов Л.П. Статистические методы оптимизации химических процессов Текст. / Л.П. Рузинов-М.: «Химия», 1972, с. 199-218.

54. Матвеев Д.Ф. Гидрофобные эмульсии для обработки продуктивных пластов газовых скважин Текст. / Д.Ф. Матвеев, В.Г. Мосиенко, С.А.

55. Акопов и др. //. Геология, бурение и разработка газовых и газоконденсат-ных месторождений и ПХГ: сб. науч. тр. / СевКавНИПИгаза. -Ставрополь: СевКавНИПИгаз, 2002.-Вып.37.- С. 400.

56. Булатов А.И. Формирование и работа цементного камня в скважине Текст. / А.И. Булатов М.: Недра. 1990.

57. Мосиенко В.Г. Влияние структурирующих добавок на водоотдачу тампонажных растворов Текст. / В.Г. Мосиенко, Ю.И. Петраков, Р.А Гасумов //Строительство газовых и газоконденсатных скважин: Сб. научн. статей ВНИИгаза. М., 1992. - С.77-82.

58. Тагиров К.М. Комплексные пластифицирующие добавки в тампонажный раствор Текст. / К.М. Тагиров, Р.А. Гасумов, В.Г. Мосиенко //Строительство газовых и газоконденсатных скважин: Сб. научн. статей ВНИИгаза.-М., 1993. С.17-22.

59. Гасумов Р.А. Изоляция водопритоков в скважинах Уренгойского месторождения Текст. / Р.А. Гасумов, В.Г. Мосиенко, С.В Нерсесов // Региональная научн-технич. конф. по проблемам газовой промышленности: тез. докл. СтГТУ Ставрополь: СтГТУ, 1997. - С. 14-15.

60. Клюксов А.А. Пластификаторы цементов Текст. / А.А. Клюсов, А.В. Мнацаканов, А.А. Рябоконь, Ю.Т. Ивченко. М.: ВНИИЭгазпром, 1990.

61. Рахинбаев Ш.М. Обработка цементных растворов полвиниловым . спиртом и метилцеллюлозой Текст. / Ш.М. Рахинбаев., Т.Р. Хасанов // НТС, серия Бурение М.: ВНИИОЭНГ, 1970. - с.75.

62. Кравченко И.В. Химия и технология специальных цементов Текст. / И.В. Кравченко, Т.В. Кузнецова, Б.Э. Власова. М. 1978. 207с.

63. Гасумов Р.А. Новые технологии бурения и капитального ремонта газовых и газоконденсатных скважин Текст. / Р.А. Гасумов, К.М. Тагиров, В.И. Нифантов и др. // Газовая промышленность.-1997.-№9.-с.32-34.

64. Гасумов Р.А. Пенные системы для блокирования призабойной зоны скважин Текст. / Р.А. Гасумов, В.Е. Шмельков, А.А. Перейма, Е.А. Эйс-монт//Газовая промышленность. 1997. -№9. с.39-43.

65. Гасумов Р.А. Пеноэмульсия для заканчивания и ремонта скважин Текст. / Р.А. Гасумов, Т.А. Липчанская, Е.А. Эйсмонт // Строительство газовых и газоконденсатных скважин. 1998. - С. 170-174.

66. Амиян В.А. Вскрытие и освоение нефтегазоностных пластов Текст. / В.А. Амиян, Н.П. Васильева-М.: Недра 1972.

67. Амиян В.А. Применение пенных систем в нефтегаздобыче Текст. / В.А. Амиян, А.В. Амиян, JI.B. Казаневич [и др.]- М.: Недра 1987.

68. Тагиров К.М. Вскрытие продуктивных нефтегазоностных пластов с аномальными давлениями Текст. / К.М. Тагиров, А.Н. Гноевых, А.Н. Лоб-кин М.: Недра, 1996.

69. Гасумов Р.А Пенные системы с наполнителем для глушения скважин Вынгапуровского месторождения в процессе РИР Текст. / Р.А. Гасумов, К.М. Тагиров, А.А. Перейма, В.З. Минликаев // Газовая промышленность. 1999. №8 - с.50-51.

70. Гасумов Р.А. Реагент-наполнитель на основе торфа для применения в пенной системе для глушения скважин Текст. / Р.А. Гасумов, P.P. Гасумов, Ю.А. //Пуля Проблемы развития газовой промышленности Западной

71. Сибири: тез. докл. нач. конф. ТюменНИИгипрогаз. — Тюмень: ТюменНИИ-гипрогаз, 2002. cl 11-112.

72. Гасумов Р.А. Крепление скважины с временным блокированием призабойной зоны продуктивного пласта Текст. / Р.А. Гасумов, М.Н. Пономаренко, В.Г. Мосиенко // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море М.- ВНИИОЭНГ -№ 8 2007 С56 - 58.

73. Рекомендации по технологии крепления скважин в условиях интенсивных поглощений Текст. Ставрополь: ОАО «СевКавНИПИгаз», 2005, 48 [Текст]. - Ставрополь: ОАО «СевКавНИПИгаз», 2004, 166 с.

74. Шамшин, В.И. Капитальный ремонт скважин в условиях АНПД Текст. / В.И. Шамшин, Д.А. Удодов, Р.А. Гасумов [и др.] // Газовая промышленность. 2001. - №4. - С. 44 - 46.

75. Тагиров, К.М. Временная инструкция по глушению скважин с применением пеноэмульсий с наполнителями в условия АНПД Текст. / К.М. Тагиров, Н.И. Кабанов, Р.А. Гасумов [и др.] / СевКавНИПИгаз; Газпром. -Ставрополь : СевКавНИПИгаз 2001.

76. Туголуков В.А. Совершенствование разработки месторождений Крайнего Севера. Текст. / В.А. Туголуков // Газовая промышленность. -2002, -№ 6. С. 29-31.

77. СТО Газпром «Вскрытие пластов с интенсивным поглощением промывочной жидкости» Текст. /. М: ООО «ИРЦ Газпром», 2007 г.

78. Рекомендации по технологии проводки и цементирования промежуточной колонны скважин Песчано-Уметского ПХГ» Текст. отчет о НИР 0255-02-2 / СевКавНИПИгаз ; рук. Гасумов Р.А.; исполн. Мосиенко В.Г. Ставрополь, 2002.

79. Временные методические указания по определению коммерческой эффективности новой техники в ОАО «Газпром» Текст.: утв. Правлением и введенные в действие с 1 октября 2001 г. -М.: ИРЦ ОАО «Газпром», 2001.-39 с.