автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.10, диссертация на тему:Разработка технологии, технических средств и тампонажных материалов для изоляции водопроявляющих пластов

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ Р® ПО ВШШЕЙ ШКОЛЕ

уяийский шинной институт

На правах рукописи

Дяя служебного: пользования

экз. «

КАЗЫРВАЕВ «УАТ МУТАЛИПОВДЧ РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ, ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ И ТАШКНАЖ-НЫХ МА1ЕВ1АЛОВ ДЛЯ ИЗОЛЯЦИИ ВОДОПРСШЯШЩК ПЛАСТ В

Специальность 05.15.10 - бурение скважин

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степэни кандидата технических наук

УВД 1993

О р

■■¿у. ^ }

Ъ: сХ ^

<уи

}

Работе выполнена в Нефтекамском уловлении Яровых работ в Уфимскоы нефтянок инотитуте.

Официальные оппоненты: Доятор ?ежнячвоких наук

Н.Х.Кариыав

Еандида* технических наук, о.н.о. ДД.Лзлкн

Ведущее прздиряятн ШериНШИнефть

Защага состой тол 23ГП9 1683 г. в 17 чаосв ва ааовдавна сиецааднзированного Совета Д 063.09.02 Уфшокогв нефтяного нноммута по адраоз: 450062, г.Уфа „ уя-Коомовавтов, I.

С двосвртацаей воюю оввагомвгьоя в технической арггве Уфниового Есфтяного института.

Автореферат разведан О £ 1893 г.

Учений секрэтарь сиецналавпрсдааняого Совета р«Н.Бахти8И1

СБИАЯ ХАРАКТ ЕРКСГИКА РАБОТЫ Актуальность проблшьт. Интенсификация разработки нефтегазовых месторождений привела к значительному повышению сслояненнсстн гидрогеологических условий месторождений и возникновению различного рода осложнений в процессе бурения я закгнчизания сквзгнин.

Интенсивная закачка зоды з пласты в -течете длительного времени на месторождениях, находящихся з поздней стадии разработки, вызвала резкую дифференциацию текущего хтастозого давления на различных sro участках, неравномерную выработку вовлеченных в разработку зон, обусловила значительный градиент давление между продуктивными и зс-лснсскыми пластами. 3 силу указанных причин растет число эодопрояэ» лнаких пластов, увеличивается интенсивность всдопритокое з екзажину и эахслсннкх перетоков, усиливается и влияние, оказываемое ими на величину пластовых давлений зыпеленаэих стлсаекяй и др.

Анализ динамики ослсянений на Арлаксксм нефтяном месторождении показывает, что в поздней стадии разработки количество скзахии с во-допрокзленкями увеличивается, йз гола з год растут также затраты материально-технических ресурсрз на борьбу с зодспрсязлениями. Так»на-лример, эти затраты в денежном исчислении з 1962... 1965 гг. превысили раковые по сравнения с предыдущими голами на со,7 тыс.руб. т. е.на 57,3

Специфической особенностью водопрояздений на Арлансксм месторождении является то, что зодопритоки происходят из мелкопористнх i слабопрониигемых отложений сахмаро-артакского яруса и верхнего картона. Другая особенность заключается в -тол, что коэффициент продук-[■изнссти значительно (часто з несколько раз) лревыагет коэффициент триемистости. 3 то г.е зремя эти вопросы исследованы совершенно недостаточно.

Данные промысловой практики покагкза'ет, что интенсивность зодо-гоигокоб колеблется з значительных пределах: от менее 7 да3/'с до to,5 т3/с

и более, и зависит от множества факторов. Водспрояглення

осложняют не только технологию проводки скзаиин, но .и вущественно влияют на охрану природы и окружающей среды,охрану труда и безопасности обслуживающего персонала из-за наличия в пластовой воде сероводорода. Все это еместе взятое определяет актуальность исследован; и разработок по совершенствованию и повышению эффективности меводо; изоляции зодопроявляюдих пластов.

Цель работы.Повышение технико-экономических прказателей,эффективности мер по охране недр, окружающей среды и труда работников 63 ровой бригады при строительстве скважин в сложных гидрогеологических условиях.

Основные задачи работы. Поставленная цель достигается решение}

следующих основных задач:

1) исследование геолого-физических и гидродинамических характеристик зодопроязлякицих пластов, усовершенствование технологии и те; пики гидродинамически исследований водопроявляюгцих пластов;

2) исследование процесса изоляции водопроявляющих пластов различны' ми тампонажннми составами в промысловых и лабораторных условиях оггоеделение их технико-эконсмичесяой эффективности;

3) исследование и разработка наиболее эффективных тшпонаасньк сост воз для изоляции низкопрошшаемнх пластов;

4) разработка классификации водопроявлений, технологии изоляционных работ;

5) установление предельно допустимого уровня остаточных водоприто-ков в скважинах;

6} опенка результатов промысловых испытаний и внедрения разработок в производство.

Методы исследований. Задачи решались геолого-геофизическими и физико-химическими методами анализа, лабораторными с привлечение методов моделирования технологических профессов,промысловыми непос

дствевно на натурных объектах, гидродинамическими с применением Оойянх устройств я контрольно-регистрирующих приборов, а такие а^о-аналитическю: методов,статистически.® методами анализа а об-ботки результатов экспериментов с применением ЭВМ СМ-4, экономи-скими методами.

Научная новизна

1. Установлено, что фильтрационные и гидродинамические характе-зтиня водопроявляших пластов Арланского месторождения при отборах аагнетании зшдкоста существенно различны. Хоэцяашивнг продуктивен з 1,2...6 ,8 раз превышает коэ^-стпиент приемистости, а^козиши-энт гидропроводности - э 1,2...9,0 раз, в связи с чем объективнее рактеристякя их могут быть получены лишь при комплексном асследо-ши", включая методы отбора и нагнетания жидкостей в различных два-зташюнаршх режимах. Мелкопордстке я малопроницаемые водопрояв-

4

яше пласты обладают начальным градиентом давления, что обусловли-!Т начальный перепад давления до 8 Ша и более и порождает спеш-:еские трудности пси борьбе с годопритоками.

2. Разработан новый пакер натяжного действия типа ПНД, позволя-

t '

¡й надежно отсекать исследуемый или изолируемый интервал от остального юла снвашшн практически на любой малой глубине.

3. Установлена зависимость эадаэктязноотя изоляционных работ от ■енсиваости водоиритоков: она снимется с уменьшением янтенсив-ти водопроявлениа, стоимость каждой последующей изоляционной ■рации, пиясодящаяся на едшнипу снижения интенсивности водопрято-, увеличивается, з связи с чем введено понятие предельно допус-ого остаточного зодопрнтока, изолировать который технико-экономи-ки нецелесообразно. Для условий Арланского нефтяного месторядения дельный остаточный водопрнток составляет менее 7 дм3/с.

4. Разработана методика выбора вида, реологических и структур но механических свойства тампонажнъх составов для изоляции водопрс ляющнх пластов з зависимости от фильтрационных и гидродинамически параметров пластов, а косвенно - от интенсивности водопритоков.

5. ла оЪковачгаи гидродинамических исследований, анализа резу; татов изоляционных работ и технико-эксномическкх расчетов установлен крептерий оценки сложности,который позволил водопроявлятоше пласты разбить на три группы:I группа- с интенсивностью водопротоков до 7 л?,13/с, 2 группа - 7.. .16 ял3/с, 3 группа-свыше 16 да3/с.

5. Разработана для каждой группы скзгасин оптимальная технология изоляции эодопропвляюишх пластов, включающая вид,состав тампо-нежного раствора, его количество и режим нагнетания.

Тампон зжкые составы и технолога? проведения -изоляционных работ выполнены на уровне изобретений я защищены авторским сэидетел

ствами (»Ю5Г213, 1213177)

Основные защищаемые положения.

На защиту выносятся следующие основные положения,

1. Методика и результаты гидродинамических исследований по определению характеристик зодопрсязллющих пластов.

2. Методики и результаты лабораторные и промысловых исследов кий по изучении хольматирующеЯ я тампонирующей способности разлет ных тампонежных составов.

3. новые тампонежные составы для изоляции мелкопористых зодс проявляющих составов, области и технология их применения с исполь зованием пакера натяжного действия.

■4. Технология бурения в условиях регламентированных водопри-•гоков из мелкопористых пластов.

5. Технико-экономическая эффективность внедрения разработок в производство.

Практическая ценность. ,

Разработками, иметцими практическую ценность, являются:

- устьевой герметизатор и пакер натяжного действия, используемые как при исследовании эодопроявлягопщх пластов,так и при их изоляции;

- методики исследования водопроявляищих пластов, предусматривающие получение комплекса юс характеристик;

- классификация водопроявляющих пластов по сложности ситуации, основанная на комплексе их характеристик;

- тгмпонажные составы с высокой проникающей способностью для изоляции мелкппористых отложений, их рецептура и технология приготовления, дифференцированные в зависимости от сложности ситуации в сква-вине, в частности - от интенсивности зодопритоков;

- технология изоляции аодопроявляющих пластов с различной интенсивностью водопрптоков;

- технология ведения буровых работ в условиях реглвментироввннык зодопритоков.

Реализация работы в промышленности.

Разработки, описанные з диссертационной работе, в той или иной tepe применяются почти в каждой третьей (т. е. зодопроявляю(Ц9й)скаажя-te из общего числа в 150...170 ежегодно строящихся в Нефтекамском ГВР скважин.

Собственно технология изоляция водопроявляющих пластов с исполь-юаанием разработанных тамгонажннх составов реализуется лишь в тех ¡кважинах, в которых интенсивность водопритоков составляет 7 дм3/с ; более. Число таких скважин составляет в среднем 8.., 10 56.

За период с 1984 по 1992 гг. технология изоляции применена в олее чем 130 скважинах.

В расчет экономической эффективности, исходя из требований од-ородности испытаний, включены результаты изоляции водопроявляющих . ластов в 45 скважинах.

Экономический эффект от внедрения .указанных выше разработок составил 177 тыс.руб.(в ценах до 1991 года).

Основные положения диссертации докладывались на: УТ отраслевой конференции Миннефтепрома (г.Грозный,1979 г.), заседаниях тех.совета Нефтекамск о го УЕР (1982.....1391 гг.), ПО "Баошефть" (1986,1989,

1991 гг.), заседаниях КТС БашйИПИнефги (1986,1989 гг.), научных семинарах кафедры бурения УШ (1988,1990 гг.).

В полком объеме работа докладывалась на научном семинаре кафедры бурения и НТО Уфимского нефтяного института (1993 г.)

Публикации. Основное содержание работы опубликовано в 9 научных трудах, в т.ч. в трех статьях, двух тезисах докладов, двух информационных листах БадЦгГга, двух авторских свидетельствах.

_Ст2^ктуса_и_объеМ_саботы_

Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов и рекомендаций, списка литературы и приложений.Работа содержит 185 страниц машинописного текста, 31 рисунок, 24 таблицы и 7 приложений на 45 страницах. Список литературы включает 121 наименование.Общий объем работы вместе с приложениями £77'" страниц.

Автор выражает искреннюю признательность научному консультанту доценту Санникову р.Х. за большую помощь при работе над диссертацией, а такге чл.-норр. РАН профессору Мавяютову М-Р. и доценту Галиакбарову В.Ф. за ряд ценных замечаний и советов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении отмечена актуальность проблемы борьбы с водопрояв-лениями, приведены цель и задачи исследований.

Значительный зклад в решение проблемы борьбы с пластовыми проявлениями в различных нефтегазовых регионах страны внесли исследования институтов ВНИИКРнефгь, ВолгоУралНИПИгаз, МИНГ.СевКАВНИИГаз, УНИ, специалистов объединений "Оренбургбургазпром","Оренбурггеологш "Узбекгазпром" и др., а также работы зарубежных исследователей.

а

Однако подав л тошее большинство исследований з области борьбы с зодопроявлениями проведено применительно к уде эксплуатирующимся нефтяным скважиням, относительно меньшее число работ относится к проблеме борьбы с рапа л ряссолопроявлениями. Проблеме не- борьбы с зодопроявлениями з процессе строительства скважин посвяпено лишь ограниченное число исследований.

Цаовая глава посвящена анализу современного состояния работ по исследованию л борьбе с зодопроявлениями на Арлансксм нефтяном месторождении. Приведено описание геологического разреза скэгясин и гидрогеологическом ситуации на месторождении.

Основными эодопроявлтащими объектами являются отлскения сзкмасо-ар-пшскне (сокращено с-а) и зерхнего карбона (з-к), глубина залегания ;тх кповли составляет соответственно 200..,.350 и 450... 50U м.

Коллектора дг.тгкекий с-а чруся относятся к ггороЕО-грешиннсму,

ч з-it к грешиннсму тяну г пористостью соответственно 10.. .ЗОЙ и 4...

р ?

253, проницаемостью 0,05... 0,150 мкм л 0,10... 0,30 мкм . Интенсивность эодопроявлеггай из пластов зависит от местоположения скважины на месторождении л альтитуды &е устья и колеблется э широких пределах: от долен до 4,20... 5,60 дм^/с - из с-а труса и от нескольких до 45 л более дм3/с - лз з-к.Эти отложения,особенно с-а, змешзют зкоокоминерализонаннуга.с концентрацией до 350. ..420 мг/дм'3,насиненную сероводородом пластовую золу с плотностью I140...1150 нг/м3, излив которых сопровождается интенсивным выделением сероводорода, обладающего высокой агрессивностью как по отношению к окружающей :реде, так и к буровому оборудованию и инструменту, интенсивность эодопритоков з большинстве случаев повышается по где— )е углубления забоя от хровли с-а отложений до подошвы а-к,однако )на мелеет с глубиной и уменьшаться,что связано с локальной гидро-'еологической обстановкой. В работе проводятся закономерности того явления.

Кроме природных факторов на текущее гидрогеологическое состоя-

ние пласта сушестэенное элияние оказывают система разработки месторождения я методы воздействия на пласт.

Увеличение пластовых давлений,связанное с интенсивной закачкой воды а пласты,л заколокнке перетоки привели к повышения интенсивное ти эодопроявлений,к изменению структуры осложнений в скважинах.

Коэффициент аномальности давлений з указанных пластах достиг 1,28...1,50 и 1,14...1,25. Это привело к еще большей ссясиненности условий строительства скважин,затруднило борьбу с водопроязлениями л поглощениями з условиях активного взаимодействия- разнонапорных пластов,имеюших к тему тсе различные толшину, коллекторсяие и -фильтраиионные характеристики.

Ошой из особенностей эдаеукаэашых эодопрояэляящих пластов, существенно злияюмлх на процесс изоляции,является значительное, от личие з их поведении при закачке и отборе -жидкости,а также наличие достаточно эыссксгс градиента давления начала фильтраши жидкости а пласт. Однако ото явление остается малоисследованным, не извести фактические зеличины гидродинамических и фильтрационных параметров

и другие,что сдерживает разработку эффективных технологий по пре-

>

яупреждению и нзоляши зодопроявлений.

Влияние зодопсоявлений на гидродинамическую ситуацию з скваи не обусловливаете? интенсивными перетоками пластовых зод в нижележащие поглощавшие пласты, вызывая их дополнительное дренирование } увеличение приемистости з 1,7... 3,5сзза ,что вызывает дополнительт затраты на борьбу с поглошекигми з 1,2...1,7 раз.Дополнительные з; траты на зссстановление и стабилизацию параметров промывочной жидкости в условиях аодопритсков увеличиваются до 25%,Если бурание с< проЕокдается изливш пластовых вод на дневную поверхность,то это приводит к затоплению территории буровой и необходимости сооружения вокруг нее мошной обваловки,периодической закачкой еоды обрат! в пласты,ухудшает условия труда рабочих буровой бригады,создает опасность отравления их из-за выделения сероводорода, загрязняет

поверхнсятнаэ и грунтовые штьевш вода.

' 0 работе описаны различна» способы борьба с водопроявлениями при бурении сквеани та Арлаксаоыг ызеторсвдгкш.

Отмачена»что ни одан из ранее' применяемых способов ко решаем в достаточной мэрэ пробяету водопроявлений. Бурзикэ на утяжэлзкных я

свэрхутяжедедаых растворюс рэзко сншшт твхнино-эноншические тана-

<

эатели работ,, повышает вероятность оежигкеииЯ (погяспзэняя„ пщюргз-рав пород,прихзат инструмента) „а технология бурения с йздавсм вод приводит к осложнению гщтэянчэЕпгах условий не только бурения 6ко и крашения сквааин,« нарушаю® требований окраны неда9 окйшшщей срэда и т.д..

Традиционно применяемая технология изоляции водояроявдяющих пластов с кскогьвоаЕнкга вяэяо-пягсгачцьй ссзтЕвов-глшшстш^цгмент-!дйс ^гтъигмэиткж раотвороЭц- эа^ауувоашшя из области бзр&ба с поглощениями ,имее® нигяуа эффективность; гаифйсианость водопроявланий после изоляшишш: работ скиавагся лига на10„, Л2£0п подавляющем . большинсгвэ случав <жз остался без изузяоний.

3 работе приводятся аиалаз аиелобов^пггеташхташюнааных составов,технология кроведбяйя иводяционшхработ при пластовых цро-явиэниях пра бурении (рапо-рас£олопроявле:таях) ткиа содощтто-над .в кеф?ядас снввакяезс. '

Сделан внвод„гг?о 0 иестошцее время црштгчзста т реэработаны эффективные метода борьба о подопрояалегогяииспособы изоляция водо-проявляшцих пластов„в связи с чзм иаобходимн дэтагьшгэ исследования в этой области.

Анализ практического опыта борьбы с водоцроявлениями и литературных данных показывает, что после проведения йзойяпиотшх работ никогда не удается полностью ликвидировать водопроявлеиия.В этой связи яктуальнш является ткяжв установление предельно допустимого уровня остаточных водопритокоа.

В настоящее время отсутствует тайке классификация водопрояв-

12 -ляющих пластов по степени ослажиешости,>что затрудняет разработку эффективных методов борьбы с водоцроявленияии,

Таким образ ом гразра5 отка эффективных способов борьбы с водо-проявлениями при бурения скейжш не й.рл&исаш шсторсаденш является актуальной научно-технической задвчвй.

По результатам гфоввдвкного а нервов глава анаказа сфорцушз-рованы цель и задета исследований.

Вторая глава, посвящен« . ьсследоваиш характеристик водоцроявяяю-щих пластов,а тана® пластовых флоидоа Арланского нефтяного месторса-дения.

Одаоб из причин низкой эффективности работ по предупреждению и изоляции водопроявлявщдх пластов является кадостаэочкая идучан-нооть их геолого-фиЕичвсю5х,4ильтраии<»ша и гйдродкнбмическюс характеристик. Вайщейшши характеристиками пластов являются глубина аадегания кровли и подошвы пронииашщ; породни* е$фе«стивнвя толщина, пластовое давление,коэффициенты„приемистости ,щюдуктишости, гидро-

ПрОРОДЧОСТИ.

В работе приведено описание иэтодо® и техншш щклаюяовда ш-следований'. Определение фильтрационных яврактвркстик осундаствиялось комплексы геофизических; и гидродинамических иеоледоэашй. По данчда геофизических исследований (рядааятнвного каротажа .каверншетрии, расходометрии) проводилось расчленение водсгфоявдотщвх отделенийо оиенивалось состояние ствола савшшш,оцределяяиоь «олиивство и толщина проницаемых участков,к также црофшв» водоотдачи и приевдотоо-ти пластов.

Гидродинамические исследования производились по двум технологи-чб.ёки>1 схем»: "сверху-вниз" по мере вскрытия пластов и "снизу-вверх" после вскрытия проявлявших пластов на полную толщину. Мо первой схе- . ые производительность и приемистость пластов определялись отбором нагнетанием жидкости черва вагерметиэированнов ¡готьв.Это потребова-

ло разработку специального у с тр о Г:стз a-ус ть е в о го герметизатора УГ, поскольку к этому времени устье сивеккны- ещз на оборудовано яревеп-теркой у"?анозхои.

Осковнь'з требования к УГ и его описание приведены в диссертационной работе.

Промнсяозьга испытания УГ показали его хорошую работоспособность зз каденноеть.

Яо второй схема на бурильных трубах сыскался пакер с глубинкам манометром,который устанавливался в кровле в-я о цэяьи разобщения его от с-а яруса. Ксслековемы с-а отложений осуществлялись ~срэз кожон-труб, в~к через затрубноэ простргкетзо. Глубина установки пакера ::ри атом не превышала 600 давление nanas®акия - 12 Ша.

ВрЕменеккэ кзаесгвнх пзкеров «шов -419 Е2 я ЖЭ1 при каяой глубине {SEO.«.SCO м) и больсом давлений (12 МПа) окезажссб практически н®зо5мок1кга9 нескольку хкетрумакт упэ пра давлении 8-10 Ша начинает смещаться вверх 9 вызывая разгзрлзтЕЭгшяо подаакерного пространства. Б связи о этш неиз разрабогея и создая а«квр4йеторый из гренспоргко-го воаетзшгя б рабочзе пзрзэбдатея тдттс.5 иетяяш инструменте связи о чет он пааьт "покер катяяного да!йтшяиСГЩД).0гличит8льЕгзй его особенность© является то, --río уеилпэ сцепления его со степхой скатан-нн увеличивается с рое?® давлена*. внодгкжаркой,зонв. -

Надежность перевода пакера кз рабочего а трапепертноэ положение достигается выборе.» угла с::оса плслэп.

Проза® ловкэ .кепатшйг ПЩ-КО и ОЩ-216 показали их хорощуа ра-богесяособность а надежность.

В работ» приводятся епивенйз гютодйяи п результата гидродинамических исследований водопроявяявдвс пластов. Методика предусматривает проведение г г р один ш т ее кнх исследований как в режиме отбора пластовой жидкости, так и при ее нагнетании.

По результатам исследований последовательно определяется пластовое давление, строится полная индикаторная характеристика пласте при

отбора и нагнетении яидоости» рассчитываатся коэффициенты суммарной и удельной продуктивности,удельный дебит вдгста,коэффициенты суымар-ной и удельной приемистости и ¡гидроцроводности, величины которых приведены в работе.

Анализ пщучешшх материалов показывает на ивменеии® перечисленных выше характеристик б довольно широких цредзлах. Так, по 29 исся®-дованнш объвктш коэффициент суммарной продужгивносяй колеблется от 1,9 до 11504 да3/с Шав а коэ#ишш суммарной йриешетости - от • 1,1 до 21 щ3/а Ша. , '

Главкой отлшктеиьной оссбеккосзгьэ пкастоэ является .то» что кх фйльтрацкоккаэ и гадрэдщагкчесшю характеристики в больной мере зависят от характера боэдзйстбйя на пласт. Так,Ксзффй1!ИЭкт гфодукт явности в 102,.„5,8 раз вшгз коэффкмеита |фиакшгости»а'коэффициент ГЕдройрОБодаооти цри отбора явдкозян в 152. .„3,0 раз ветз^чем яря её нагнетший.

Игдааеэоряаэ вавЕСШооти гтри отборах аидессти шеют прямолийей-кый характер и располшейы в области оси расходов ¡, а щда найнетанш они растгакеш бдаае к оси давлений и указываю? т наличие начального градиента даэдагда, фильтрации.,

Для более точного- определения параметров пласта и его расчетных гидроданаинческйх хараатерксгик нашг разработана методика^ предусматривающая использование шдакаторшак характеристик пласта и формулы Даши»

В диссэртааки прзЕедвкы тш&е реауй&'гатк ксзлздовшм; пластовых вод,в чбстности5стешни их минерализации и солевого-соствва^посколь-ку от ких в значительной мере зависит аффайтанбств йримэнешя некоторых тащонаяшнх составов на полимерной основе.

В третьей главе описаны праынсяовйз и -лабораторные исследования процесса «квотирования медвояоркстых отделений Арлшского месторождения.

В рвйоге оииевва методика промысловых исследований, основное

содержание которой сводится и определений характеристик пласта др и после тампонирующего воздействия,расчету и учету количественных и качественных показателей темяшаякых составов и параметров процесса. Перед изоляционными работши в обязательном порядке проводились гидродинамические исследования штагов как в режиме отбора,так в режиме нагнетания жидкостей согласно принятой методике.

Исследования по кольматецип гиастсв глинистым раствором плот-, ноотьв от 1030 до 1200 иг/м3<коншнтраотя твердой фазы от 5...7 до 20.. .25Й) показ аяи„что в принципиальном плане возможно закачивание в клесты глинистого раствора с указанной плотностью »однако положительной результат ке бьш достигнут:поело разгерметизации устья весь закачанный раствор пэяшея на поверхность.

Следующая серия исследований была проведана на ряде скважин по изоляции пластов шиенттми растворами с плотностью 1300. .Д600кг/мэ. Подробной описание процесса и аийлиз параметров проюсса приведены в работе.

В практическом клёне йе&йш результат™ можно считать то,что шментшй раствор указанных йиршетров в мелкопористые порода с-а яруса, да т з-к практически не проникает (по крайней мере в пласты, из которых интенсивность зодоцритоков не превышает 16 да3/с).

Анализ карты давлений и данных разбурйва.чия цемента позволил выявить зону возмежкоро раскрытия Трещин в кровельной части с-а яруса, что можно считгггь йр^там йёкшгм рёзультатш.

При исследованиях»! т&шоккрсйатеэ пластов полимерним составом ТСД-9 также т бйл получай ймииттельннй результат г после "ОЗЦ" в ст- . воле сквежшы не удалось обяарунить изоляционный мост. В этой связи было сделано предположение о том, что указанный тшпонежннй состав в пластовых условиях не затвердевает из-за недостаточно высокой температуры. Поэтому были проведены сгаэшаяьныэ исследования по изучение отверкдаемости ТСД-9 при низкой температуре в лабораторных условиях с приближением моделированием Пластовых условий (воздействие жидкости и др.).

Иссиедоводия но&йзаяйуЧто рзакдая отверадзнкя смеси "ЩД-9 эк- ■ 80термиявская,и.во всех случаях смесь с^Еэрндалась.Следовательно,,причина неполучения положительном) резулгьката с ней в дрсшнсйовьк условия-,: иная. Это рбуеловило необходимость постановки спошальиых лабораторных исследований го изучение закупоривающей способности различных . тшшонажнЕ« составов методом моделирования.

В работе рассмотрен вопрос моделирования цроцесса тагаонирозшия, на основе известкой Ечтдореша позлгэш. критерии подобия,, определена масштаб и индикаторы подобия исходя из соображений праетшеского удобства. Основные параметры эшгериментвльясй' устшовки опрэдеяанк исходя из условий обёснечгшзя прибявшгдод'о кодширошния ирошсса с учетом размеров керяоэ,отобранных из, интервала валзт-шя водонроавлявщкх пластов боковыми свзрлявд кврйаотборкиковвво взаимосвязи <в принятии 'методов исследований. Суть метода 38кяй*»аегея б кзмерегаш сшкешя давления в камере по мерз фякьтрадаи из веч тшпонааного сосэава чзрэз последуемый керн (щрякоз црокачиввнке) 0а таг®« при фильтрации воды через закольматированный керн в обратно.? ищревланип (обратное арока-чиэанна).

Необходимость увязки изменения давления с проницаемостью керна

но

потребовало решения задачи, в теоретической поставке. При этом быян приняты двэ модели фшьтрааииг линейный .закон Дарск к квадратичная за~-висидость расхода от давления. Задача решена с -учетом деферглкруемое» - ти камеры. Котодика щредушзтрквает такие намерение глубнин проникло-вения колшатанга в кэрн ш Щишэдена -в дасеерганионной работе.

В качеств© «макшгасдах составов бшк кепшьзованы глинистый раез^ вор,раствор аидао^о стекла» шала ТОД-Э ш' гидрофобный тшпоиажный матерная ГЩ-З.В экешршактах' испо&зозаянгь керда с прошш&еиостью

О '

0,032.„. 0,296 мш 5 адо практически перекрывает весь диапазон измен- -чивости пород по этсиу вок&затэла.йналкз экстаримэнтельных данных повазаЛ(,что прокачишпев глинистого раетворав жидкого стекла и ГГМ-3 на цриводег ..8_анакитвльному ствкеш® гидоопроводаостк керна.

При прокачивании через керш» смолы ГТЫ-3 (о добавлением 4% сгвердителя ПЭ1й)на его поверхности практически мгновенно образуется пленка,без проникновения ее во внутрь. Обратная прокачка показали, «гго гидропроводаость керна накопилась незначительно. :

Наилучшие результаты бгли получены при прокачивании сыэои ТСД-9 с 5036 (по объему) формалина. Смесь легко проник вот в коря. Прокачивание осуществлялось до выхода еэ через херя длиной 16 ш. Обротное прокачивание после ¡твердения смеси показало на отсутствие, проницаемости керна. Зякольматировадный керн обесточивает герметичность при градиента давления I Ша/мм.

Обработка результатов экепзркментов танка показала,что прочее фильтрация жидкостей через керны хорошо аппроксимируется квадратичной зависимость» расхода от давления„ т.е. модель» ыэляопористой ерэда.

В работе приведена график« изменения давлешет-во вргиани.

Дальнейпке исследования проводились а гграшелоаых условиях.В работе цриввдвгш описание исследований и их результата.

Ярерыдущи® срсьсюловш я деборатпрнда исследования пеяязали кеэ<£фэ:тг явность использования татаяттк составов,еодарвещих тввр-дга фазу.двл нзодядам слабогрояинййшяЕ от«скений и и& необходимость отсечения крозельиой части чэрхнэго карбона оя вышвяеаещего интервала. Поэтоцу изодявионныэ работь проводились в основная с цримоненивм водных растворов аидвого стокла ипо-ииеров (смолы ГШ-3,ТС$-9 ш по-лкгярилащцв 0„1О, кондантрашга) ,а глигпгстай,!ишктдай я гель-

исмаяткый рествора яригеиядксь ять в ряда скэеккн.

В работе приведены графики сюягакпя коэффициента сриеыистос .-и пхестов,которые для всех тшпоившес составов кыгют гиперболический характер.Учитывая,что этот показатель неоднозначно характеризует результативность изоляционной операции,был проввдея статистический анализ данных по 34 объектам.Найдены коэ^ЕфиииеяС» корреляция между любыми парами из следующих показатвлвйгначальиая Он и конечная 9к

интенсивность водопроявлашя„коэффициент продуктивности и приеыисфос-ти до и после иэожящонных работ соответственно Кн и Кк,Сн и Ск.Найдена надежность ошнки козф$иш»нтав. Установлено,что неслучайная корреляционная связь имеет место между а Он,С» я Он,На и Кн,Сн и Кн, Ск и Нк,Сн и Ка.Ск м Ки. Здесь пара расположены в порядаэ убывания силы ?вяэи.

Такой же анализ был проведен для объект 02г.в которых язоляшонные работы проводились с яспольвованием лишь раствора ПАА. Результат при этом изменился незначительно.Ноэффишикт корреляции ыеаду Он и фк вырос с 0,94 до 0,96 и свяеь стала еще ближе к функциональной.

Исследования также показали,что какой бы изоляционный материал ни был использован,ня а однси случае интенсивность водопротоков ке удалось снизить до куля.По анализиров&ннш с ко айкнем её удалось сня-эить в среднем на 40,4/5 в дарвом случае (цри исводьаозйшш различиях составов и на 4056 - во эторсм.Зтот вывод следует считать тиншшшгь-но вяжнш,который должен учитываться при выборе стратегии борьбы с водопроявлениями.в первую очередь - при решении вопроса о взяесообраа-ности проведения повторных . изоляционных отароиий0что в, свою очередь, связано с предельно доцусгимьм уровнем остаточных водопритоков.

Исследования 'позволили выявить также еда одну закономерность. заключающуюся в том,что с уменьшением интенсивности водокроявлений эффективность изолящонных работ снижается, что опять Ее указывает на необходимость установления допустимого уровня остаточных вододрявоков.

Четвертая глава посвящена разработке тамлоншвщх составов,способов и технологии изоляции водопрояаляющих пластов,слаженных мелкопорис-тши породами,» оценке их технико-зконоыической эффективнвсти*

Результаты исследований в предыдущих главах обусловили поиск новых таипонахвых составов,которые помимо высокой проникающей способности обладали бы свойством надежно удеришветься в каналах пласта,например, благодаря эффекту расширения при гвердении или иным эффектам.

В качестве таких изолирующее материалов разработаны тшпонаянне С0С18ЕЫ на основе реагентов Хайсел-ОН,нитронноро волокна (НР) и смеси

ористого кальция л сульфата .алюминия отдельно или в сочетании с дру-чн тампонажнкми составами на основе полимеров.

3 работе приведено описание указанных реагентов,ж реиептуры,тех-гсогии приготовления и условий применения.

Скорость полимеризации реагента Хайсел-СН и прочность образутощего-при этом резиноподобного материала растут с увеличением концентрации агентов э растворе,температуры среды.При смешении с минерализованной Зой,содержащей сероводород,резиноподсбный материал не образуется.

Наиболее технологичным является реагент марки Хайсел-ОН 822У,кото-3 при 10% концентрации полимеризуется за I час против 5...10 минут 1 реагента Хайсел-ОН 1А)/, оптимальное содержание его э растворе о...

0.Нижний предел ограничивается прочностью образушегося материала, зхний-расходсм и стоимостью его.

Основой для приготовления тампонзкных составов на основе нитрон-чо зслокна ^зляется реагент НР.представляющий собой продукт шелочно-гядрслиза отходов производства нитронного волокна.Долимеи НР гото-:ся централизованно на глинозаводе с использованием отходов производ-¡а нитронного золокна, каустической солк и эоды з соотношении 10...12%, .8%,80.. .33/5.Пси приготовления смесь нагревают до температуры 50... 'С. 3 основе получения тампонаяного состава с использованием сульша-алюмнния и хлористого кальция лэяит хорошо известная химическая реак-

1,при которой зыпадгет з осадок сульфат кальция. Для приготовления ¡поняжного состава используются ЗСй и 5С?о эоднке растворы зсотзетст-[но хлористого кальция и сульфата алюминия.Количество активных зе-тв берется из расчета полного использования обеих реагентов.

Растворы этих реагентов приготовляются в разных ПА зо избежание случайного преждевременного смешения.

Спссоб тампонирования,основанный на применении'указанных реаген-,позволяет такие осуществлять селектиЕнуо изоляцию, при которой чале в пласт закачивают водные растворы полимеров,а затем растворы данных реагентов.Раствор полимера при этом проникает в наиболее круп-

нке каналы я частично закупоривает ж,благодаря чему существенно вн нивается профиль приемистости пласта,создавая гем самым благоприя^ условия для белее равномерного фронтального продвижения растворов ? ристого кальция и сульфата алюминия,имеющих более высокую прониквш способность.

В диссертационной работе дано понятие и обоснование предельно допустимого урозня остаточных эодопритоков.Обоснование базируется г сравнении двух вариантов. По первому( старому)вариенту изоляционные ; ты не-производятся,бурение сопровождается зодопритокеми постоянной изменяющейся интенсивности эплоть до перехода на глинистый раствор, ливающаяся зола откачивается с помощью специального насоса в колли ЙГДУ. Если его производительное ;ь ниже интенсивности зодопри-оков,1 часть зода закачивается э пласты буровыми насосами,на что затрачив; ся зремя,прерывается процесс бурения.

По зторому(новому) эашанту сразу лее после вскрытия зодопроявл^ ¡ций пласт изолируете я, так что до перехода на глинистый раствор бур« сопровождается аодопритокамл меньшей интенсивности.Дополнительные ; траты при этом связаны с расходом изоляционных материалов,затратам! времени на проведете изоляционных работ.

3 работе приведен технико-экономический расчет по двум группа? скважин,эключаяпим II скважин по первому варианту и 13 екзажин - ш второму.

Показано,что при интенсивности эодопритоков до б лм3/с проведение ; ляиионньк работ экономически нецелесообразного я принято как пре] но допустимый уровень остаточных водопритоков.

В диссертации сделана первая попытка классификации водопроянл« ний.На практике основным л единственным критерием сложности ситуаш принята интенсивность эодопритоков.Хотя эта характеристика являете! безусловно необходимой,но нередко она оказывается недостаточной щи полной оиенки ситуации.Поэтому нами помимо этого показателя предложено использовать следующие:коэффициент продуктивности К и приемке тп С.а также безоаэмеоный паоамето.представлявший собой отношение г

ииентов начальной приемистости и продуктивности,т.е. ^ =Сн/Кн.Вмес-с другими показателями этот параметр возволяет более обоснованно бирать способ изоляции я таипонажные составы.Параметры Сн я Кн ределяются по индикаторным характеристикам пласта при нагнетании и боре жидкости.

Согласно предложенной классификации водопроявляющяе пласты Арланс-го месторождения можно разделить на три категории сложности,которые иведенн а работе.В классификационной заблние приведены также возмож-е способы предупреждения или изоляции,технические средства,тампон аас-е составы.

Апробация этой классификации показала принципиальное соответствие основных положений фактическим условиям Арланского месторождения.

По «ере накопления промыслового материала я опыта борьбы с зодо-ЯТ0К8МИ эта классификация будет совершенствоваться.

В работе описаны рекомендуемые технологические схемы проведения оляиконных работ.Первая,наиболее простая схема заключается в закачке лпонсжных составов с устья одним или двумя Ш. через загерметизиро-•тасе устье.Смесь требуемого объема приготовляется на устье непосред-зенно з процессе изоляционной операции и продавливается расчетным • ' ьемсм глинистого раствора или воды.Эта схема применима лишь при затее относительно больших объемов смеси.

Наиболее распространена схема,при которой смесь закачивается че-з открытый конец бурильных труб.расположенный на 20.,.4См зыше кровли ^проявляющего пласта,при загерметизированном устье.Обязательным ус-зием при этом является эакачна пресной воды объемом 1-2...5-8 ы3.Мак-!альное давление з процессе продавки не должно превышать 7...8 МПа. '

Третья схема предусматривает закачку смеси через бурильные трубы ^пользованием пакера типа ИНД.Применение пакера позволяет произво-ъ исследование пластов,залегаоащ на малой глубине »создавать требуе-! давление,не опасаясь разрыва зышелаяащих пород.

Исходя из опыта борьбы с водопроявленлями,описанной выше клвсси-

фикации,в диссертации приведено описание технологии изоляции зодогц ляющих пластов с применением водных растворов ПМ,нитронного золою Хайсел-ОН и других.

Хотя з принципиальном плане свойства этих материалов имеют сходстве нако имеются и существенные отличия з юс поведении,в связи с чем т; логии их применения описаны отдельно.Одним из главных факторов при ведении изоляционных работ является строгое соблюдение рецептуры с» выбранной исходя из характеристики пластов,и обеспечение необходит условий доставки их в пласт,а также применение буферных жидкостей 5 лродавочной жидкости необходимой плотности и требуемого объема.

Для реагента Хайсэл-Ои,кроме того,важно соблюдать условия по с пени Минерализации вид з подлежащем изоляции интервале пласта.

асть существенное отличие з технологии изоляции пластов с исш зованием хлористого кальция и сульфата алюминия,которая нами назвав комбинированной. Она заключается а том,что перед этими компонентами пласт закачивается раствор ПАЛ,после чего последовательно эакачивак растворы указанного компонента.которые разделяют.порцией пресной вс объемом 0,2...0,5 м3кониенграшго ПАА выбирают пи-данным гидродиннш к их исследований пласта, например, при С=1и. ..12 м3/час МПй. она долж* быть и,20.. ,0,35й.Шъем раствора ОАА выбирается из расчета 2...ч м' I м3/час интенсивности.Продавлизание тампонатного-состава произзод! водой,либо 0,1% раствором ПАА.Для лучшего смешения компонентов смес пласте осуществляется серия (3. ..о раз) чередующихся между собой крг ковременных отборов и закачек продавочной жидкости с выдержкой тех} логических пауз продолжительностью 20...30 мин.

Регламентом предусмотрена также нейтрализация сероводорода,схе ввода и расход нейтрализаторов,ввод в раствор ингибиторов коррозии •Т. л.

Внедрение разработок диссертационной работы в производство по; лило существенно улучшить технико-экономические показатели строите; ва скважин,изменение которых в динамике по годам за период с 1981 I

1990 р. ттпияопрнп а пякпггр.

Расчет экономической эффективности внедрения разработок в произ-дотво производился в соответствии с действующей методикой РД-39-0 Ю52-547-57.

Экономический эффект 'от внедрения разработок э производство сос-1Вил:по группе в 25 скважин с интенсивностью зодопритоков 7—16 дм3/с ¡0,1 тыс.руб. по груше в 20 скважин с интенсивностью зодопроявлений Мб 15 да3/с -156,9 тыс.руб.Суммарный экономический эффект составил '7,0 тыс.руб. ,из которых: на долю автора приходится 131,6 тыс.руб.,з =нэх ^¿С г. сСнОВНЫЕ ЕЫВОДЫ И РЕКОИЕНДАШ .

1. Показано,что Лрлакское нефтяное месторождение характеризуется шичием двух разнонапорншс,расположенных на небольшой глубине мелко-гаистых зодопсояйляюших пластов с различной интенсивностью водсприто->в,не поддающихся изоляции с помощью традиционно применяемых при борь-! с осложнениями тампон а^ных .составов,технических средств и технолога изоляции. Это существенно сдергивает оптимизацию технологии эеде-

[я буровых работ,сникает технико-экономические показателя бурения,погадает олсиснкэ экологические условия на буровой и месторождении,ухуд-1ет условия безопасности труда,охраны недр и окружающей среды.

2. Разработаны устьевой герметизатор (УТ) и пакер нат«иного дей-■вия (ГШД)для исследования эодопраязляющих пластов з режимах нагнета-1я и отбора жидкостей из пластов,а также методика проведения исследо-ший.ПНД позволяет отсекать исследуемый интервал от вышележащего на )бой глубине при малом аесе инструмента.

3. Установлено,что для эффективной изоляции слобопроницаемкх от-шзний необходимы изолирующие составы с высокой проникающей способ-)стью.Разработаны новые тампонажные составы,представлявшие собой вод-¡е растворы полимеров (полиакрилвмида,яитронного волокна .реагента Шсел-СЩ, обладающие вьюокой проникающей способностью.

4. Установлено,что с уменьшением интенсивности зодопроявлений рфективность изоляционных работ снижается, к существует предельно-до-стимый уровень водопритоков Сменее 7 да3/с)улзоляпия которых технкко-сонсмически нецелесообразна. ';

5. Разработана классификация водопроявлений, позволяющая водопрояэ-ляющие пласты сакмаро-артинского яруса и верхнего карбона разделить на три категории сложности: 1-е интенсивностью водопротоков до 7 . с, 2-7...1о дм3/с, 3- свыше 16 ды3/с. Рекомендованы для пластов кал категории сложности возможные способы предупреждения водопроявлений способы и технические средства их изоляция, вид и количество изолир щего агента, режимы обработки пластов.

Наилучшие результаты достигаются при использовании комбинирова. него способа, предусматривающего последовательную закачку в пласт сульфата алюминия,хлористого кальция и водных растворов полимеров, обладавших высокой проникающей способностью, а при интенсивности водопроявдений 7-16 дм3/с - реагент Хейсел-ОН.

6. Экономический эффект от внедрения разработок в производство ло группе в 25 екзажин с интенсивностью водопритоков 7...15 дм3/с сост; вил 20,1 тыс.руб., а по группе в 20 екзажин с интенсивностью водопр! явлений .свыше 16 дм3/с - 156,9 тыс.руб. Суммарный-экономический эффект - 177,0 тыс.руб., из которых на долю автора приходится 131,6 тыс.руб.(з ценах до 1991 г.). Основные положения диссертации опубликованы з следующих работах:

1. Подяков В.Н., Раянов К.С., Казырбаев Ф.М.Совершенствование гидравлических процессов тампонажа поглощавших пластов. Тезисы доклг дов У1 Всесоаэного семинара по гидравлике промывочных и тампокаяных растворов.- Астрахань,1978.- с. 58.

2. Казырбаез Ф.М., Ралнов К.С. Совершенствование технологии работ при борьбе с поглощениями и водопроявлениями на Арланском место-роадении. Б кн. Материалы У1 отраслевой конференции молодых специалистов Миннефтепрома. М.: БШИОЗНГ.- 1979.- с. 45...52.

3. Лукманов P.P., Поляков В.Н., Казырбаев Ф.М. и др. Тампонаж-ный раствор.АС № I05I23I СССР.МКИ Е 21 В 33/138.Опубл.в 1983 г.,БИ »

:. Гайсин P.M., Казырйаев Ф.М., Раянов К.С. Изоляция зон во&опрояв- ' гений при бурении скважин в Северо-Заладансс районах Башкирия/ В кн. 'р.БашНШИнесрть.-вил.70.- Уда.-1984.-с.32т..35.

5." Полчков В.Н..Мавлвтов М.Р. .Назарбаев Ф.М, и др. Способ тампо-лрованпя поглощающих и водопроявлягашх пластов. AG л I2I3I77 СССР,

; 21 33/13. Опубл. 1986 г., Ш Я 7

6. Галиакбаров В.Ф..Казырбаев Ф.М., Санников P.I. и др. Об одном :етоде совершенствования язолядии водопроявленяй в скважинах.- уияиск. еи,т.ин-т.-Уфа.IS87.-4 с. (сукон. :деп.во ВЕИИОЭНГ Г5.09.87 № 1464 НГ.570

7. Сакаев P.M., Казнрбаев <5.М., Фаязнлгаянова Ф.И., Янышев Л.Я,, : вопросу повншеаия качества крепления сквазотн на Арланскоа площади.

кя. Технология бурения нефтяных и газовых сквазшн. - У^а, 1989. -.114.

подписано к печати

•оршт. бумаги 60x84 I/T6. Бумага писчая. • Печать офсетная. !еч. листов У, о . Tirpa* ^оо зкз- Заказ 20,

фимсюш нефтяной институт

'отаприкт Уфимского нефтяного института

дрес института к полдхрафпредпркятия: 450062, Уфа, Космонавтов,- I