автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.10, диссертация на тему:Повышение качества крепления скважин на подземных хранилищах газа Прикарпатья

ШАНО-ФРАНК1ВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХН1ЧНИЙ УШВЕРСИТЕТ

НАФТИ I ГАЗУ

На правах рукопису Для службового користування

npi4)№.ÜJ 2

УДК: 622.245.422

Баранецький Мирон Володимирович

Щцвшцення якост! кршлення свердловин шдземних сховищ газу Прикарпаття

Спешальшсть 05.15.10- буршня свердловин.

Автореферат

дисертаци на здобуггя наукового ступеня кандидата техшчних наук.

1вано-Франывськ- 1999.

Дисертащею е рукопис!

Робота виконана в 1вано-Фрашавському державному техшчному ушверсите™ нафти i газу

Науковий KepiBHHK-доктор техшчних наук, професор кафедри нафтогазово-1 пдромехашки 1вано-Фра1тавського державного техшчного ушверситету Навроцький Богдан 1ванович

Офщшш опоненти:

доктор техшчних наук, професор Яремшчук Роман Семенович, зашдунач кафедри "MopcbKi нафтов! споруди" Гвано-Франювського державного техшчного университету нафти i газу_

(иаукова ступшь, вчене звания, прЬвшце, ш'я, по батысов!, мюцс робота, посада)

кандидат техшчних наук, доцент Горський Володимнр Федорович,_

Чершвецький державний ушверситет iM. Ю. Федьковича_

(науковаступшь, вчене звания, прозвище, ¡м'я, по банков], мюцероботи, посада)

Провщна установа

УкраУнський науково досл1дний шститут природних газ1в. УкрЩДгаз, м. Харюв_

(назва, пщроздш, ыдомство, Micro)

Захист вщбудеться " /о» jctaiKg 1999 р. о годин! на

заслданш спещалЬовашм вчено! ради Д 20.052.02 в 1вано-Франк!вському державному техшчному ушверситет) нафти i газу.

(шифр ради, назва установи, у якШ створена рада, адреса)

3 дисертащею можна ознайомитись у 6i6nioTeyi Гвано-Франмвського державного техшчного ушверситету нафти i газу (284018, м. 1вано-Франювськ, вул. Карпатська, 15)_

(назва установи, адреса)

Автореферат роз1сланий _ 1999р.

Т.в.о вченого секретаря спещал^зовано! вчено! ради д-р техн. наук,

професор ■ JJcbJ—у—:--Б. Навроцький

(тдпис) (привище, шшали)

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

АКТУАЛЬИСТЬ ТЕМИ. При буд1в1шцтш шдземних сховищ газу (ПСГ) га Прикарпагп особливе мюце займають питания герметичноеп свердловин. 5езумовнок> основою герметичноеп ПСГ е вщсутшсть заколонних газопрояв1в, (Ki ведуть до м1жпластових перетомв (МПП) та появи на ycri м!жколонних жив (MKT) впродовж всього термину служби свердловин.

Практика буршня свердловин на ПСГ Прикарлаття свщчить, що через [аявшсть у геолопчному розргз! до 16 газоносних горизонпв, традицшш тех-юлопя та застосовуваш техшчш засоби не гарантують яюсного тампонування »бсадних колон. У деяких свердловинах MKT з'являються вже у перюд ОЗЦ.

На ocuoei анашзу експлуатащТ свердловин у режим1 ПСГ встановлено, цо зростання ылькостх циюпв нагштання-видобувапля, число свердловин, яю 1ають MKT, збшьшуеться.

1снують i безконтрольш заколонш перетоки газу тому, що у свердлови-iax, як! мають MKT, через недостаток) чутливгсгь геоф1зичних приладш, течш азу заколонним простором не виявлено.

Складтсть природи заколонних Mirpauiii газу у свердловинах з пласто-¡ими тисками ршними пдростатичним або з аномально низькими пластовими исками (АНПТ) е насл1дком того, що способа i'x попередження залишаються гало ефективними; в результат! розгерметизовуеться ПСГ i забруднюсться ;овкшля. Отже потр!бт HOBi високоефективш технолога та техшчш засоби з гетою покращення якосп тампонажних розчитв та умов формування непро-гикного заколонного простору свердловин ПСГ i вадновлення герметичное^ у ипадку и порушення.

ЗВ'ЯЗОК РОБОТИ 3 НАУКОВИМИ ПРОГРАМАМИ, ПЛАНАМИ, 'ЕМАМИ. Дана робота проводилася у вщповщносп до ¡снуючих плашв роз-обки науково-досшдних та дослдао-конструкторських роб!т тдприемства Укрбургаз" паралельно з науковими организациями з шщативи автора i без алучення спещалыгах KOiirriB.

МЕТА I ЗАДАЧЕ ДОСЛЩЖЕНЬ. Пдаищення якостп кршлення сверд-овин на шдземних сховищах газу Прикарпапя, а також попередження зако-онних nepeTOKiB при тампонувант свердловин, та лжвщащя MKT, що виник-и в процес! кршлення або експлуатаци в режим1 нагштання-видобування. До-ягнення поставлено1 мети пов'язане з виршенням наступних задач: . Вивчення загального стану кр1плення свердловин ПСГ Прикарпатгя, сучас-них тдход'ш до виршення проблеми герметичного тампонування газових свердловин.

. Дослщження мехашзму М1грацй газу кр1зь тужавпочий тампонажний роз-чин.

. Розробка метод1в попередження Mirpaijii газу на основ! керування змшого тиску в заколонному npotrropi свердловини, заповненого тужавиочим там-понажним розчином.

4. Створення ефективних технолопчних процейв попередження газопрояв^в i лгащацй шгошв мгграцп газу в свердловннах, якх сксплуатуються в режим1 ПСГ та оцшка i'x ефективност1.

НАУКОВА НОВИЗНА ОДЕРЖАНИХ РЕЗУЛЬТАТШ.

1. Теоретично обгрунтовано та експерементально дослужено мехашзм виник-нення заколонних перетоыв у свердловннах ПСГ.

2. Вперше експерементально установлено, що з втратою вшьноТ води розчи-нення, цементний розчин, при створенш на нього ¡мпульйв надлишкового тиску, уппльшоеться, зменшуючись в об'ею.

3. Комплексними досгадженнями вивчено мехашзм розподшу стовпом цементного розчину створюваного на ycri свердловин у перюд ОЗЦ ¿мпульсного та статичного надлишкового тиску та його вплив на попередження виникнення MKT.

ПРАКТИЧНЕ ЗНАЧЕНИЯ ОДЕРЖАНИХ РЕЗУЛЬТАТШ.

1. Показана технолопчна можливють попередження заколонного газопрояву в умовах нормальних та АНПТ у перюд тужавшня тампонажного розчину. Розроблена гехнолопя пройшла апробащю на бтьш шж 400 свердловннах i показала високу надшшегь.

2. Розробле1П на piBHi винаход1в i впроваджещ у практику буршня свердловин:

• пдродинашчш пристроТ для гпдвшценпя якосп приготування тампонажного розчину (каменю);

• способ та агрегат для попередження MKT у перюд ОЗЦ;

• агрегат i технологио для яисвщаци MKT в газових свердловинах.

3. Практично шдтверджена можливють недопущения заколонного газопрояву протягом всього перюду служби свердловини на ПСГ, а також еконолпчна та екололчна доцкьшеть впровадження запропонованого способу крапления свердловин ПСГ.

ОСОБИСТИЙ ВНЕСОК ЗДОБУВАЧА. Особисто автором виконаний критичний огляд.опублжованих наукових прадь з проблем шдвшцення якоеи кршлення свердловин ПСГ та сформульовано мету i завдання дослщжень. На основ! проведених дослщжень та аншпзу великого обсягу фактичного ма-Tcpiajxy, автором розкрито мехашзм виникнення заколонного перетоку у свердловинах ПСГ, а також мехашзм да на тампонажний розчин надлишкового тиску створюваного на ycTi у перюд ОЗЦ. Автором розроблено cnoci6 i агрегат для створення надлишкового тиску на тампонажний розчин у перюд ОЗЦ та агрегат для лневвдацп MKT, технологию Yx застосування, а також проведено проми-слов1 випробування та впровадження у виробництво.

3 учаепо автора розроблено низку заход1в для шдвищення якост1 приготування тампонажного розчину (каменю), способи лгквщацп MKT та розроблено технолопчну схему кр1плення свердловин ПСГ, яю гарантують герме-тичшеть заколонного простору впродовж тривало'1 експлуатацп свердловин.

АПРОБАЦ1Я РЕЗУЛЬТАТШ ДИСЕРТАВД. Основш результата дослщжень висвгаповалися у доповщях та товщомленнях на: 1. Науково-техн1чному ceMiHapi НТТ Мшгазпрому СРСР, м.Молодечно, 1985р.;

2. Науково-техшчнш ра/и "УкрНД1Г" та "Укрбургаз", м. Красноград, 1988, 1990,1993рр.

3. Науково-техшчнш конференцИ' "Науково-техшчний прогрес в кршленш свердловин", м. Долина, 1989 р.

4. Республшанському науково-техшчному семшар1 "Шдвищенля довгов1чносп та надшнослч свердловин шдземних сховищ газу", м. КиТв, 1990 р.

5. Науково-техшчнш рад! АТ "Укргазпром", м. Кшв, 1990 р.

У повному обсяз1 дисертацшна робота доповщалася на наукових семшарах кафедри буршня нафтових \ газових свердловин 1вано-Франк1вського державного техничного умверситету нафти 1 газу у листопад! 1995р. та 10 грудня 1998 р.

ПУБШКАЦН РЕЗУЛЫАТ1В ДОСЛЩЖЕНЬ. За результатами досл1джень, розробки техшчних пристро'т та тсхнологш опублжовано 24 нау-юш пращ, з яких 19 складають авгорсый св1доцтва СРСР на винаходи, та 5 наукових статей.

СТРУКТУРА ТА ОБ'СМ ДИСЕРТАЦИ. Дисертацшна робота мютить вступ, чотири роздши, основш висновки та 2 додатки 1 викладена на 119 сторшках машинописного тексту, з них 12 рисунклв, 18 таблиць та список ви-користаних джерел ¡з 86 найменувань.

ЗМ1СТ РОБОТИ

У ВСТУШ обгрунтована актуалыисть теми дисертацп, сформовано мету ! основш завдання доомджень.

У ПЕРШОМУ РОЗД1Л1 проведено анашз сучасного стану шдвищення якосп кршлення свердловин ПСГ, стану герметичносп за результатами Тх там-понування, сфективност1 техшко-технолопчних заход!в попередження ди'грацп газу кр1зь заколонний проспр та анал13 сучасних метод1в розв'язання вказано! проблеми. Теоретичш засади та досвщ виршення проблеми герметичносп свердловин, особливо газових внесли науковщ Украши, Росп, Азербайжану, Узбекистану, США, Румунн, ФРН та шших кра'ш: А.Абдулзаде, А.Аветисов, М.Ашраф'ян, О.Бережний, А.Гайво-ронський, В.Данюшевський, Т.Срьоменко, Я.Коцкулич, М.Круглицький, Б.Крих, М.Мавлютов, А.Мрзаджанзаде, Д.Мочернюк, Б.Навроцький, Ш.Рахимбаев, Р.Шищенко, Р.Яремшчук, Р.Маррк, Г.Хархояну, П.Монтгомер1, Р.Маклш, Д.Левайн та ¡шт. Широкий спектр дослщжень причин заколонних перетоюв вказуе не лише на всеб}чне вивчення цього явища, але яскраво свщчить про складтсть його виршення. Важливим е те, що кнукта дослщження спрямоваш на вивчення мехашзму за-колонного перетоку у свердловинах з АВПТ. Однак, при кр!пленш свердловин з тисками р1вними пдростатичним та АНПТ закологан перетоки в перюд ОЗЦ, е найбшьш розповсюдженим 1 характерном ускладненням, яке приводить до появи газу у м1жколонних вщводах, незважаючи на застосування передових метод!в Тх попередження. Дании факт свщчить про те, що мехашзм виникнення заколонного перетоку е складншшм, шж у свердловинах з АВПТ.

Свердловини здаш в експлуатацно з MKT е на Bcix ПСГ. Ix юлыасть складае в середньому 6,6% загального фонду, як наведено у таблиц!. Анал!з на-ведених даних показуе, що на даний час ix кшьюсть зросла до 220-230 i складае бшя 30% загального фонду свердловин.

Виявити джерело газопрояву при течи газу методом розрахунюв чи з допомогою геоф1зичних мстод1в у 6шьшост1 випадюв не вдаеться. Тому вста-новити причину газопрояву та шляхи мпрацп газу надзвичайно важко.

Заколонш газопроявления е характерним ускладненням не т1льки на шдземних сховищах, а також на свердловинах, де у верхнш частиш гео-лопчного розр^зу мктяться газонасичеш горизонта.

Безконтрольне акумулювання газу на шляху течи вщ джерела прояву до устя свердловини, oxpiM розгерметизацп ПСГ, веде до появи на поверх)» земл1 або в аллкшальних водах метану, що перевищуе ГДК. Це розглядаеться нами як серйозне технолопчне ускладнення та техногенне навантажешш на довкшля.

ДРУГИМ РОЗД1Л присвячений анаштичним та експериментальним дослщженням механизму прориву газу кр]зь цементний розчин у перюд ОЗЦ. Анал1з численних po6iT присв'ячених вивченню заколонних перетоюв показу-ють, що ¡снуйте уявлення пояснюють лише причини М1Ш i MKT у свердловинах з АВПТ.

Для розкриття механизму Mirpaaii газу Kpi3b цементний розчин у перюд тужавшня застосовувалася стендова установка, схема яко1 наведена на рисунку 1.

Основними вщмшностями будови стенду е наявшсть проникних, з пер-форованими стшками, та неттрочикних , ii скляних трубок, елемент!в модел! пласта, а також система прилад1в для вим^рювання пдростатичного тиску в певних перетинах модель Лабораторний стенд передбачав також створення статичного i пульсуючого тиску на вшьнш поверхш тампонажного розчину та вивчення його впливу на формування герметичного заколонного простору.

Досл1Дженнями законом1рностей Mirpatui газу кр1зь тужавпочий тампо-нажний розчин встановлено, що зменшення пдростатичного тиску стовпа тампонажного розчину при непроникних стшках модел! е лшшним. При проникних спнках Ефодес всдашддшення закшчуеться через 15-20 хв., а його об'ем досягае 15...25% вщ об'ему тампонажного розчину. Одночасно зменшуеться пдростатичний тиск у заданому перетиш i досягае величини нижче пдростатичного через 20...40 хв.

Проведеними дошпжами вдалося з'ясувати, що тиск стовпа тампонажного розчину змкншуеться з моменту залишення його в спокоТ i досягае пластового вже на початковш стадн тужавшня, тобто в перюд ¡снувашш коагулядшноУ структури, а розбалансовашсть тисктв гшастового та пдростатичного е основною причиною Mirpanii газу i формування канашв у заповненому тампонажним розчиом середовищь

Таблица - Характеристика фонду свердловин з ипжколонними тисками ПСГ Прикарпаття.

Пере- Свердлов, з МКТ

Разом Зданих з МКТ на момент В т.ч. за величиною МКТ, МПа

пег ве- сверд- анатзу

дено в режим ПСГ ловин, шт. кшь-к!сть, % кшь- К1СТЬ, % 0.02 0.05 0.10 >0.10

шт. ШТ.

Бшьче-Волицько-Угерське

а) Бшьче-Волиця, в т.ч.

1983 295 30 10.1 73 24.9 44 17 5 7

св. 0 168 мм

— 236 7 3.0 46 19.5 37 4 3 2

св. 0 219 мм

— 59 23 39.0 27 45.7 7 13 2 5

б) Угерське (XVI гор.) 1975 47 2 4.3 16 34.1 7 3 2 4

Угерське (Х1У-ХУ гор.) 1969 84 4 . 4.8 36 42.5 25 8 2 1

Дашавське 1973 99 5 5.1 30 30.1 20 5 3 2

Опарське 1979 73 5 6.8 33 45.2 24 3 4 2

Богородчанське 1979 153 6 3.9 35 22.8 17 10 1 7

Разом: 751 50 6.6 223 29.7 137 46 17 23

0 25

1 х труба; 2 - мановакууметр; 3 - проникний горизонт; 4 - кран; 5 - трубка для вщбору фшмралу; 6 - герметизуючий вузол; 7 - редуктор; 8 - балон з пропаном.

Рисунок 1. Схема лабораторно! установки для дослщження мехашзму мцрацп газу кр!зь тампонажний розчин.

1 - газовий горизонт А; 2 - тампонажний розчин; 3 - обсадна колона; 4 - дисперсшне середовище; 5 - газовий горизонт В.

Рисунок 2. Схема проникнення газу у тужавдачий тампонажний розчин.

У реальнш свердловиш, як наведено на рисунку 2, тиск бшя пщоиш горизонта А буде дор1вшовати:

D — a D-d

а бшя шдошви горизонта Б буде дор!вшовати cyMi тисшв на 1 i 2 дшянках, тоб

то

Р =

1 i+ii

D-d D-d

D-d D-d

(2)

дс G0 i 0( — СНЗ св1жоприготовленого тампонажного розчину до i шсля про-цесу водовувдачг, Н/м2;

Did — д1аметри свердловини i обсадно! колони вцщовщно, м.

Оскшьки процес водов1дцшс1шя, який суттево впливае на 0,, у цементном) розчиш проткае дуже швидко, то як видно з формул (1) i (2), тиск у свердловиш може досягти мнпмальноТ величини через короткий час.

Мехашзм проникнення газу у тужавиочий тамнонажний розчин зобра-жено на рисунку 2. ГБсля закшчення тампонування у тампонажному розчиш, я» у кшетично нестабшьнш систем! вщбуваеться седиментащя дисперсно!' фази та струкгурних агрегапв. Одночасно вщфшьтровуеться дисперс!йне середовище, Поки тверда фаза перебувае у зваженому CTani вона чинить наллишковий тиск i пдростатичний тиск у заколонному простор! перевихдуе пластовий. У процес! тужавшня збшыдуеться к!льк!сть коагуляцшних зв'язк!в, змешпуеться BMici piflKoi фази, наступае перюд гщро динамичного зр!вноваження м!ж газоносним пластом та заколонним простором свердловини, заповненого тампонажним розчином.

Подальша втрата дисперс!йного середовища та змщнення структури тампонажного розчину порушуе встановлену р1вновагу i поровий тиск стае нижчнм пдростатичного, швидк!сть вщфшьтровування дисперсшного середовища зменшуеться до величини, яка обумовлюе п розм!щення по тдошв1 пласта, а газ з noKpiBfli пласта заповнюе порожнини тампонажного розчину. У по-дальшому пухирц! газу розширюючись i зр1вноважуючи тиски, кпгрують вгору, руйнуючи ослаблен! зв'язки м!ж твердою фазою. Газ Mirpye також попередньо зформованими порами i кашлярами Kpi3b яю фшьтрувалося дисперс!йне середовище в пласт. Tad канали, як правило, у повнш Mipi не заповнюються ново-утвореннями через неперервшсть поступления газу. Довжина таких канал!в ви-значаеться вщцаллю м1ж пластами, глибиною ix залягання, властивостями тампонажного розчину тощо.

Отже, наявшсть у геолопчному po3pi3i свердловини декшькох пласта з колекторськими властивостями i з малопотужними прошарками м!ж ними, а

також прояв одше"1 з негативних властивостей цементного розчину (швидка втрата вшьноТ води розчинення) приводить до того, що вже в раннш перюд ОЗЦ у заколонному простор! свердловини вадбуваються процеси, за яких пла-стовий тиск у продуктивному горизонт] стае бшьшим в1д тиску стовпа цементного розчину, тобто будучи пдрос-татичним або аномально низьким, через вщсутшсть достатнього протитиску, перетворюеться на аномально високий. При цьому Пластова енерпя ¿з пасивного стану змшюеться на активний \ завдя-ки зростанню перепаду тиску починасться теч1я газу в заколонний проепр, а дал! й на устя свердловини. Це 1 е головною причиною виникнення заколонно-го перетоку у свердловинах ПСГ Прикарпаття.

ТРЕТ1Й РОЗД1Л присвячений розробщ заходов та техшчних засоб1в для попередження млграшУ газу кр!зь тужашючий тампонажний розчин. Оскшьки структура тампонажно1 суспенз1'1 стае дефектною у раннш перюд ОЗЦ, вщразу ж шел я заюнчення вадфшьтровування на стад и утворення коагу-ляцшноУ структури, тобто у той час, коли дисперсна система ще здатна до вщновлення зруйнованого просторового каркасу, виникае можлишеть зруйну-вати, а в крайньому випадку деформувати утворену структуру без ншдливих наондюв для процесу тужавшня, мщност11 проникносп камешо, шляхом передач! через тужавпочий розчин такого виду енерги, яка могла б зм!нювати структуру порового простору не ильки в мкщ прикладання, але й на значних глибинах.

Для виявлення процеЫв, як1 проходять у структур! цементно'1 суспензп вщ дн надлишкового тиску, була проведена низка експерименпв якими, було виявлено здатн!сть цементного розчину стискуватися. При цьому стискуванню шдцаеться вся складова суспензп, тобго дисперсна фаза 1 зв'язане дисперсшне середовище, що веде до ущшьнення суспензн ! супроводжуеться руйнуванням коагуляц!йних зв'язюв ! зменшенням кшькосп макропорожнин. Порожнини у матриц! тампонажно\' суспензп при цьому зменшуються, скрануються, фЬьтрацшш канали повшетю руйнуються 1 тампонажний розчин набувае здат-ност! непроникного середовища ! дае можливють уникати заколонних пере-

т0к1в.

Для бшьш повного використання тампонуючих властивостей цементу, нами розроблено декшька пдро- та ф!зико-мехашчних пристроГв, яю дозволя-ють шляхом мокрого домелювання при приготуванш, прискорювати процес структуроутворення цементного розчину ! п!двищувати тампонуючу здатн!сть цементного каменю. Проведеними рентгено-структурними та диференщалыю-терм!чними дослщженнями тампонажного каменю встановлено, що запропо-нований гщродинам!чний диспергатор з одночасним омагшчуванням потоку цементного розчину суттево поглиблюе ступ!нь пдратаци, що збшыпуе повно-ту використання в'яжучих властивосте цементу, а з нею ! ягасть цементування. Поряд з тим показано, що нав!ть такий досконалий ! прогресивний метод акти-вацп як мокре домелювання у вихровому генератор!, де завдяки кавггацц утво-рюеться стшкий тонкодисперсний попк, а гакож посл!довна обробка у магштному пол!, де понижуеться електропотенщал 1 покращуються реолопчш

властивосп, отриманий тампонажний розчин все ж не гарантуе формування заколонному npocTopi газонепроникного каменю, враховуючи особливосй ге лопчного середовища ПСГ Прикарпатгя.

У ЧЕТВЕРТОМУ РОЗДШ oniicaHi промислов{ дослщження та резул тати вировадження технологй' попередження i лквщацп мпраци газу, iiaeeflef BÍflMÍnuocTÍ природн заколонного перетоку у свердловинах з нормальними AHI 11 вщ його природи у. свердловинах з АВГГГ, а також пояснюеться mov ÍMOBÍpHÍCTb íx появи у перщга rpyni свердловин е большою, шж у другш.

Нами запропоновано cnoc¡6 кршлення свердловин на газосховшца: який виключае заколонш прояви впродовж усього перюду служби Свердлов! ни. Суть способу полягае в тому, що заколонний простор свердловини тамп< нуеться не весь, а частково заповнюегься ынетично, агрегативно i термод! намЬшо сайкою дисперсною колодаюю рщиною, шертною по вщношенню д прських порщ та обсадних труб. Завдяки активнш дп шертно! колоТдноТ рщин на пoлiмepнiй ochobí, лдростатичний тиск и стовпа завжди бшьший вщ плг стового i тому не дасть можливосп м!грувати газу заколошгам просторо\ Пюля закшчення термшу служби свердловини icnye реальна можливют шдняти не зацементокаш обсадн1 труби, що окупить витрати на ií лневщацио.

3 метою .впливу на умови формування тампонажного каменю у nepio, ОЗЦ, нами сконструйовано спещальний агрегат, який дозволяе створювати шдтримувати у заколонному npocTopi надлишковий тиск. Розробле» спещальну технологно його застосування, порядок шдготовки та роботу arpe гата, внесено корективи в обладнання верхньоТ частини обсадних колон i пре венторного устаткування для здшенення даного заходу, а також показано мож лив! змши поведшки створюваного на yeri надлишкового тиску. Багатор^чнш доевщ його застосування евщчить про високу ефсктившсть технологи попе редження MKT у перюд ОЗЦ.

3 метою лквщаци MKT, яи виникли у npoycci тампонування або експ луатацп свердловин у режим} ПСГ, нами розроблено cnoci6 розмежування за колонного простору, що базуеться на тривалш до nocii иного тиску на дефект« тампонажне кшьце, а також створено спещальний агрегат для його реашзацп Процес лжвщаци MKT проходить у два етапи. Спочатку у М1грацшш канал* нагштають газовий конденсат а сладом за ним мапптну речовину на колоУднп ochobí. Заповнивши канали, в'яжуча рдана вщновлюе герметичшеть заколонного простору. Особлив1стю використання цього методу е встановлення тиск) та швидкосп нагштання у заколонний npocrip магнитно!" радини на колощшй ochobí. Обмеженням для тиску нагштання е величина тиску пдророзриву nopi/i нижче кондуктора у випадку, коли MKT icnye за пром1жною колоною.

Розроблений агрегат та запропонована технололя пройшли дослщно-промислову nepeeipKy де показали правильшеть методу та його велику пер-спектившсть.

висновки

.. Наявшсть М1жколонних тисив е прямим свщченням втрати герметичносп елементами кршлення свердловини, але через вщсутнкть даних про джере-ла газопрояв1в, М1сця вторинного акумулювання, геометрто шлях1в Mirpaqi'i та об'еми газув, ¡стинна характеристика заколонного перетоку залишаеться невизначеною. Тому i вщсутшсть MKT на уел, не може бути ознакою гер-метичносп заколонного простору свердловини. В силу наведених ознак проблема яккного i надшного кршлення свердловин на ПСГ залишаеться актуальною.

1. Формування м1гращйних канал ¡в i виникнення заколонних перетоив кр1зь заповнений цементним розчином кшьцевий upocrip свердловин, вщбуваеться через недостатню для умов ПСГ Прикарпаття його тампоную-чу здатнкть.

I. Теоретично обгрунтовано та експериментально дослщжено мехашзм виникнення заколонних перетоков у свердловинах з аномально низышми або р1вними пдростатичним пластовими тисками. Встановлено, що основною причиною заколонних перетоюв в таких умовах е трансформування аномально низького, або piBHoro пдростатичному пластового тиску в аномально високий, вщносно тиску, який створюе на нього тужавшчий тампонаж-ний розчин.

к Комплексними дослщженнями вивчено мехашзм розподшу з глибиною, створюваного на ycri свердловини в перюд тужавшня, надлишкового тиску стовпом тампонажного розчину. При цьому встановлено що:

• в перюд ¡снування коагулядшно! структури i шсля втрати вшьно! води розчинення, тампонажний розчин мае здатшсть зменшуватися в об'ем! внасладок дп на нього надлишкового тиску;

• у npoueci розподшу тиску шдбуваеться деформащя утворених при во-дов1дцшенш фшьтрацшних канал ¡в та зменшення в o6'eMi макропорово-го простору i, за рахунок ущшьнення коагуляцшно1 структури, тампонажний розчин набувае здатносп не пропускати кр1зь заколонний npocTip газ;

• тиск вздовж oci свердловини передаеться плавно i виюпочно в раннш перюд тужавшня, а його розподш носить нелишний характер i чим бшьша його абсолютна величина, тим швидше i глибше Bin проникае кр1зь тужавдачий тампонажний розчин;

• швидшсть розподшу тиску зал ежить вщ об'ему вщфшьтрованоТ у про-HiiKHi горизонта вшьно1 води розчинення i чим бшьше обезводнений тампонажний розчин, тим повшышне передаеться тиск, незалежно В1д приросту його величини на ycri свердловини.

. На шдстав] результате дослщжень мехашзму да на тампонажний розчин надлишкового тиску розроблено технологию попередження заколонних пе-ретоюв у перюд тужавшня та створено спещальний агрегат для и застосу-вання. Впровадження ново!' технологи показало, що:

• при створенш 3...5 ¡мпульив надлишкового тиску величиною 3...4 МПа i BHcoxi стовпа тампонажного розчину 1100...1250 м, р1вснь у заколонному npocTopi понижуеться на 30. ..80 м;

• створення надлишкового тиску на ycri дае можливгсть уникнути появи м1жколошшх тисюв у першд гужавшня тампонажного розчину у сверд-ловинах ПСГ.

6. 3 метою попередження Mirpauii газу у заколонний простер свердловин шдземних газосховтц, лкввдацн ¡снуючих м!жколонних тисив та недопущения заколонних перетошв протягом всього перюду служби свердловин на ПСГ розроблено на piBHi винаход1в:

• пристро1 для шдвищення тамнонуючоТ здатноста тампонажних розчин'ш при ix приготуванш та транспортуванш у заколонний простер (A.c. СССР № 1269821, 1406869, 1379136, 1406868, 1402155, 1392727, 1483706, 1793756, 1793758, 1788626, 1827853, 1793755, 1786871, 1481377, 1392727,1788810).

• технологи та пристро! для лпевщацп м^жколонних тисив (A.c. СССР № 1461866 i 1540188).

• технолопчну схему способу кршлення свердловин на газосховищах (A.c. СССР №4213931).

7. Практика використання розроблених технологш та техшчних 3aco6iB при цементуванш понад 400 свердловин на ПСГ Прикарпатгя шдтвердила ix технолопчшеть та ефектившеть. Економ1чний ефект лише за перших 3 роки впровадження склав понад 1 млн. грн.

Основний зм1ст дисертацп опублковано в таких роботах:

1. Баранецький М.В. Про природу заколонного газопроявления шд час ОЗЦ у свердловинах-з нормальними та АНПТ. // Розр. нафт. i газ. родовищ, вип. 35 том 2,1998, -С. 168-175.

2. Баранецький М.В. Причины нарушения целостности промежуточних колон при креплении скважин на ПСГ Прикарпатья и меры их предупреждения. И.С. ВНИИЭГ, серия НТД и ПО, 1990. № 2. -С. 42-45.

3. Баранецкий М.В., Барабаш И.В., Галык В.В. Предупреждение заколонных проявлений в период ОЗЦ II Нефтяная и газовая промышленность . -1990. -№ 2.-С. 27 -28.

4. Баранецкий М.В., Барабаш И.В., Галык В.В. К вопросу вызова притока из скважин // Нефтяная и газовая промышленность. -1991. -№ 2. -С. 38-39.

5. Баранецький М.В., Савюв Б.П., Сидор П.Г. Надшшсть i доегсшчшеть ПСГ — пошук piuieHb. // Нафтова i газова промисловкть. -1991. -№ 4. -С. 46-47.

6. A.c. 1269821, СССР. МКИ В 01 F 11/ 02 .Гидравлический диспергатор (соавторы Б.И. Навроцкий, В.В.Фридрак, М.М.Мердух и другие) Опубл.в Б.И. 1986, №42.

'. A.c. 1406869, СССР. Смеситель (соавторы А.М.Абдулзаде, В.А. Бандурчен-ко, З.С.Иззадуст), ДСП.

!. A.c. 1379136, СССР. Гидравлический излучатель (соавторы A.M. Абдулза-де, В.В.Галык, Ф.А.Абдулзаде), ДСП.

>. A.c. 1406868, СССР. Смеситель (соавторы А.МАбдулзаде, Н.В.Боднарук, И.В.Барабаш и другиие), ДСП.

0. A.c. 1402155, СССР. Генератор колебаний (соавторы А.М.Абдулзаде, В.А.Бандурченко, М.Х.Яныков), ДСП.

1. A.c. 1788810, СССР. МКИ F 03 В 3/00. Устройство для создания пульсаций в потоке жидкости (соавторы А.М.Абдулзаде, А.Б.Зильберман, В.Д.Куртов), ДСП.

2. A.c. 1392727, СССР. Гидравлический возбудитель упругих колебаний (соавторы А.М.Абдулзаде, Н.В.Боднарук, П.С.Кравец), ДСП.

3. A.c. 1483706, СССР.МКИ В01 F01/20. Смеситель (соавторы А.М.Абдулзаде, З.В.Боднарук, П.С.Кравец), ДСП.

4. A.c. 1793756, СССР. МКИ Е21 В21/00. Устройство для обработки цементного раствора (соавторы А.М.Абдулзаде, Н.В.Боднарук, А.Б.Зильберман), ДСП.

5. A.c. 1793758, СССР. МКИ Е21 ВЗЗ/14. Устройство для обработки буровых и тампонажных растворов (соавторы А.М.Абдулзаде, Ш.Х.Джанмамедов, М.Х.Яныков), ДСП.

6. A.c. 1788626,СССР.МКИ Е21 ВЗЗ/14.Вихревой смеситель (соавторы А.М.Абдулзаде, Ш.Х.Джанмамедов, Е.С.Иззадуст), ДСП.

7. A.c. 1827853, СССР. Вихревой смеситель (соавторы А.М.Абдулзаде, И.К.Курбанов, М.Х.Яныков и др.), ДСП.

8. A.c. 1793755,СССР.МКИ Е21 В17/10.Центратор обсадной колонны (соавторы А.М.Абдулзаде, Я.И.Бурба, В.В.Галык и др.), ДСП.

9. 1786871, СССР. Устройство для обработки растворов (соавторы А.М.Абдулзаде, В.А.Бандурченко, М.Х.Яныков и др.), ДСП.

;0. A.c. 1481377, СССР.МКИ Е21 ВЗЗ/05. Цементировочная головка (соавторы А.М. Абдулзаде, М.Х.Яныков, П.И.Сербов и др.), опубл. в Б.И. 1988, № 19.

,1. А.с.1369410, СССР. Устройство для создания пульсаций в потоке жидкости (соавторы А.М.Абдулзаде, Н.В.Боднарук, В.А.Бандурченко), ДСП.

2. A.C. 4213931, СССР. Способ крепления скважин на газохранилище (соавторы А.М.Абдулзаде, В.М.Кульбаба, В.А.Бандурченко), ДСП.

3. A.c. 1461866, СССР. МКИ Е21 ВЗЗ/068. Способ разобщения межтрубного пространства скважин (соавторы А.М. Абдулзаде, В.М.Кульбаба, Ш.Х.Джанмамедов), опубл. в Б.И. 1989, № 8.

4. A.c. 1540188, СССР. Способ изоляции зон утечек газа в скважине на газохранилище (соавторы А.М.Абдулзаде, В.М.Кульбаба, и др.), ДСП.

Баранецький М.В. Пщвищення якосп кршлення свердловин на шдземних сховищах газу Прикарпаггя.

Дисертацшна робота на здобуггя наукового ступеня кандидата техшчних наук по спещальносп 05.15.10 - буршня свердловин. 1вано-Франювський державний техшчний ушверситет нафти i газу, 1999.

Захищаеться 5 наукових праць i 19 авторських свщоцтв, яю м1стять тео-ретичш i експериментальш дослвдження та тсхшчш вщмшення проблеми по-кращення якосп кр1плення свердловин на шдземних сховищах газу Прикар-паття. Розкрито мехашзм виникнення заколонного перетоку у свердловинах з пдростатичними i AHI IT i мехашзм дн надлишкового тиску на тампонажний розчин. Розроблено засоби для пщвищення якосп приготування тампонажних розчин1в, технологи i агрегата для попередження заколонних прояв1В у пер ¡од ОЗЦ, Л1кв1дацп м1жколонних tockîb, а також cnoci6 кршлення свердловин на газосховипц, який виключае заколошп прояви протягом всього перюду служби свердловин.

Ключош слова: шдземне сховище газу, яюсть кр1плення, заколонний переток, м1Жколонний тиск, тампонажний розчин.

Baranetskyy M.V. The improvement of casing quality at underground gas storages of pre-Carpathians. Tnesis for the degree of Candidate of technical science by speciality 05.15.10 - well drilling. Ivano-Frankivsk State Technical University of Oil and Gas, 1999.

Five scientific works and ninteen author's certificates are defended contain theoretical and experimental researches and technical decisiones of the problem of the improvement of casing quality at undeground gas storages of pre-Carpathians. The mechanism of the transcolumnar overflow origin in wells with hydrostatic and anomalies low reservoir pressure and the influence mechanism of overpressure on plugging-back fluid were explained. Means of improvement of quality preperation of the plugging-back fluids, tecnologies and units for prevention transcolumnar phenomena in W.Ó.C. period, liquidation of the betweencolumnar pressure, as well as the way of casing at gas storages, that prevent transcolumnar phenomena for a period of all life time of the well were elaborated.

Key words: undeground gas storage, casing quality, transcolumnar overflow, betweencolumnar pressure, plugging-back fluid.

Баранецкий M.B. Повышение качества крепления скважин наподземных хранилищах газа Прикарпатья. Диссертационная работа на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.15.10 - бурение скважин. Ивано-Франковский государственный технический университет нефти и газа, 1999.

Защищается 5 научных работ и 19 авторских свидетельств, которые содержат теоритические и экспериментальные исследования, а также технические решения задач повышения качества крепления скважин ПСГ Прикарпатья путем изучения механизма миграции газа сквозь твердеющий

тампонажный раствор, предупреждения заколонных перетоков газа управлением изменения давления твердеющим тампонажным раствором, создания эффективного технологического процесса ликвидации межколонных давлений.

Теоретически обосновано и экспериментально исследовано механизм возник-новения заколонних перетоков в скважинах с АНПД и пластовыми давлениями равными гидростатическому. Установлено, что в гидродинамически связанной сис-теме "пласт-скважина" с твердеющим тампонажным раствором, АНПД за счет снижения гидростатического давления столба тампонажного раствора, переростает в аномально высокое. Изучен механизм распространения давления, создаваемого на устье в период ОЗЦ. Создание 3...5 импульсов избыточного давления величиной 3...4 МПа, при зисоте столба тампонажного раствора 1100... 1250 м, его уровень в заколонном пространстве снижается на 30...80 м, раствор уплотняясь предупреждает возникновение заколонных перетоков газа.

Разработанные технологии и устройства предупреждения и ликвидации меж-колонних давлений внедрены в практику цементирования скважин со (начительным экономическим эффектом.