автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.10, диссертация на тему:Совершенствование технологии цементирования скважин в продуктивных горизонтах с целью повышения качества разобщения пластов (на примере нефтяных месторождений Прикарпатья)

Введение.

1. Современное состояние вопроса.

1.1. Особенности геологического строения продуктивных горизонтов нефтяных месторождений Прикарпатья .в

1.2. Краткие сведения состояния крепления эксплуа^-тационных колонн в продуктивных горизонтах . . И

1.2.1. Техника и технология цементирования эксплуатационных колонн • •.••.••• И

1.2.2. Промысловые данные влияния тампонажных растворов на проницаемость продуктивных горизонтов

1.3. Обзор литературных материалов по вопросу исследований

1.3.1. Влияние буровых и тампонажных растворов на коллекторские свойства пласта

1.3.2. Облегченные тампонажные раствора

1.4. Цель и задачи исследований . . зн

2. Исследование влияния тампонажных растворов на проницаемость продуктивных горизонтов .•••

2.1. Методика исследований . . 35"

2.1.1. Принципиальная схема экспериментальной установки

2.1.2. Порядок проведения лабораторных исследований.

2.2. Влияние тампонажных растворов на изменение проницаемости образцов пород . 4/

2.3. Совместное влияние буровых и тампонажных растворов на изменение проницаемости образцов пород. . 3*

2.4. Выводы.

3. Совершенствование технологии проводки скважин с применением в качестве буферной жидкости вязко-упругого разделителя.

3.1. Применение буферных жидкостей и вязкоупругих разделителей для улучшения технологии цементирования скважин.

3.2. Разработка состава термостойкого вязкоупругого разделителя.

3.3. Исследование технологических свойств БУР . . . т

3.4. Совершенствование способа приготовления ВУР и закачки его в скважину. ??

3.5. Выводы

4. Облегченный тампонажный раствор с добавкой смоло-древесной пыли

4.1. Основные параметры и свойства облегченного там-понажного раствора с добавкой смоло-древесной пыли.

4.2. Влияние облегченных тампонажных растворов на проницаемость образцов пород . .У$

4.3. Выводы.Ш

5. Результаты огштно-промыпленных испытаний данных разработок и их экономическая эффективность.

5.1. Влияние тампонажных растворов на углеводородной основе на качество вс1фытия продуктивных горизонтов

5.2. Технологические особенности цементирования скважин с применением БУР . ЮЗ

5.3. Результаты испытаний облегченного тампонажного раствора с добавкой смоло-древесной пыли. . . • //£

5.4. Выводы. . . . . •• Ш

В решениях ХХУТ съезда КПСС и ноябрьского (1982 г.) Пленума ЦК КПСС подчеркивалось, что резервы повшения эффективности производства, его интенсификации необходимо искать в ускорении научно-технического прогресса, в широком и быстром внедрении в производство достижений науки, техники и передового опыта.

Претворяя в жизнь решения партии и правительства, особое внимание уделяется качеству продукции, в том числе повыпению качества и эффективности буровых работ. Наряду с широким развертыванием буровых работ на месторождениях Западной Сибири, обеспечивающих основной прирост добычи, намечены меры по стабилизации или ограничению падения "добычи на месторождениях старых нефтепромысловых районов, одним из которых является Прикарпатье. Стабилизация добычи нефти на нефтяных месторождениях Прикарпатья связана прежде всего с повыпением качества вскрытия и цементирования продуктивных горизонтов, чецу и уделяется значительное внимание. Необходимо отметить, что крепление скважин на указанных площадях из-за сложного геологического строения в отдельных случаях сопровождается различивши осложнениями (поглощениями, односторонним цементированием и др.). Кроме того, в процессе цементирования значительно ухудшаются коллекторские свойства пласта, характеризующиеся низкими значениями проницаемости для этого региона. Поэтому, в последние годы большое внимание уделяется качественному вскрытию продуктивных горизонтов путем применения прямых и обращенных эмульсионных растворов, ингибированных растворов с низким содержанием твердой фазы. Цементирование данных скважин производится тампонажными материалами на водной основе при значительной разности плотностей буровых и тампонажных раетворов (500.700 кг/м3 и более).

В качестве буферных жидкостей в основном используется вода и водные растворы кислот ШФК, СЕК, Ш, БК, Ж, которые кроме того, применяют для замедления сроков схватывания тампонажных растворов. Это приводит к образованию больших зон смешивания и другим осложнениям.

Несмотря на то, что имеющимися инструкциями предусматривается цементирование интервала продуктивных отложений тампо-нажным портландцементом для "горячих" скважин, ряд авторов предлагают на старых месторождениях с низкими градиентами пластовых давлений и давлений гидроразрыва пласта цементирование производить облегченными цементами.

Вопросами изучения и совершенствования качества вскрытия и крепления скважин в продуктивных горизонтах занимались многие отечественные и зарубежные исследователи: Булатов А.И., Мамад-жанов У .Д., Мухин Л.К., Апрафьян М.О., Свихнушин Н.М., Здоров Ф.Г., Нижник А.Е., Сюифская У.Л. Амиян В.А., Васильева Н.П., Роджерс В.Ф.,Штицел Т., Слобод Р.П. и др.

На основании обобщения ранее проведенных исследований, а также анализа фактического материала (глава I) сформулированы: цель и основные задачи диссертационной работы.

Цель работы: повыпение качества цементирования скважин в продуктивных горизонтах на площадях Прикарпатья.

Основные задачи:

- исследование влияния тампонажных растворов на углеводородной основе на проницаемость продуктивных горизонтов;

- совершенствование технологии крепления скважин в продуктивных горизонтах с применением в качестве буферной жидкости вязкоупругого разделителя;

- разработка и исследование облегченных тампонажных растворов, обеспечивающих сохранение естественной проницаемости пласта;

- разработка рекомендаций, направленных на повыпение качества вскрытия и заканчивания скважин на нефтяных местороиоде-ниях Прикарпатья.

Все указанные вше положения выносятся автором на защиту. Реализация результатов исследований осуществлялась при бурении скважин на площадях Долинского, Надворнянского, Бориславского управлений буровых работ производственного объединения "Укрнефть".

Основные положения диссертации были доложены на республиканской научно-технической конференции "Проблемы повышения эффективности научных исследований, разработки и внедрения новой техники и прогрессивной технологии в бурении нефтяных и газовых скважин в Украинской ССР" (г.Полтава, 1979 г.); республиканском научно-техническом семинаре "Рациональное применение промывочных жидкостей в бурении и их обработка химреагентами на площадях производственного объединения "Укрнефть" (г.Киев, 1971 г.); научно-технических конференциях Ивано-Франковского института нефти и газа (г.Ивано-Франковск, 1978 г., 1979 г.).

Основное содержание работы опубликовано в семи работах (в трех авторских свидетельствах и чет!фех статьях).

Работа выполнялась в ЦНИЯе и ШШГ в соответствии с тематическими планами, утверященными производственным объединением "Укрнефть", за 1978.1982 г.г.

I. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

6. ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕВДЖЩИ

1. Изучено влияние тампонажных растворов на углеводородной основе на изменение проницаемости образцов горных пород, характерных для нефтяных месторождений Прикарпатья. Установлено, что:

- проницаемость наиболее интенсивно уменьшается при репрессиях на пласт 0,5. Д,0 МПа;

- температура незначительно влияет на изменение проницаемости образцов пород. При увеличении температуры с 40 °С до 100 °С закупорка увеличивается на 20 %\

- с увеличением времени насыщения увеличивается закупорка образцов пород, наиболее интенсивно указанный процесс протекает в первые 5.10 минут и почти завершается через 20.30 минут;

- с уменьшением исходной проницаемости образцов пород закупорка их увеличивается.

2. Установлено, что коэффициент восстановления проницаемости коллекторов после воздействия тампонажных растворов на углеводородной основе равен 0,94.1,0. При совместном влиянии буровых и тампонажных растворов на углеводородной основе коэффициент восстановления проницаемости не менее 90%.

3. Разработана рецептура вязкоупругого разделителя на основе кислой гипано-формалиновой смеси с добавкой смолы древесной, которая обладает термостойкостью до 120 °С.

4. Испытано устройство для приготовления и закачки вязко-упругого разделителя в скважину, которое позволяет приготовлять ВУР различных консистенций и повышает эффективность технологического процесса.

5. Установлено, что цементирование обсадных колонн с применением вязкоупругого разделителя следует проводить при низкой скорости восходящего потока равной 0,3.О,5 м/сек.

6. Разработана рецептура облегченного тампонажного раствора с использованием смоло-древесной пыли и хлористого кальция. Максимальное содержание смоло-древесной пыли в цементном растворе не должно превышать 13%, а хлористого кальция 5%. Указанный тампонажный раствор соответствует требованиям ТУ 21-21-7-78 на облегченные тампонажные растворы. Применение смоло-древесной пыли в качестве облегчающей добавки позволяет экономить цемент, уменьшает его стоимость, решает проблему утилизации отходов.

7. Внедрение разработок, изложенных в диссертационной работе, в УБР Прикарпатья позволило получить экономический эффект по состоянию на 1.01.1983г. в сумме/¿9,9 тыс.руб.

1. Алекперов В.Т., Никитин В.А. Кольмссгация проницаемых пластов в процессе бурения и ее последствия.- Нефтяное хозяйство, 1972, № 8, с.21-24.

2. Амиан В.А., Васильева Н.П. Влияние промывочных жидкостей на проницаемость коллектора в процессе вскрытия пласта. -Тематические научно-технические обзоры. В кн.: Вопросы вскрытия нефтяного пласта. М., ВНИИОЭНГ, 1965. с.23.

3. Ашрафьян М.О., Гольдптейн В.В., Амешанян P.P. и др. Крепление призабойной зоны скважины проницаемым полимерным материалом,- Нефтяное хозяйство, 1981, № 4, с.16.

4. Ашрафьян М.О. Повышение качества разобщения пластов в глубоких скважинах.- М., "Недра", 1982, с.152.

5. Совершенствование рецептур промывочных жидкостей для вскрытия продуктивных отложений в условиях Прикарпатья и. оказание помощи при их внедрении. Отчет/ЦНИЛ. Руководитель работы Андрусяк А.Н. № ГР 78032III. Инв.№ Б 899474 Ивано-Франковск, 1979- с.190.

6. Бигун Д.С., Жданков В.Ф., Ельманов И.П. и др. Вскрытие нефтеносного пласта при аномально-низком пластовом давлении с применением газообразных рабочих агентов.-М., ВНИИОЭНГ, РНГС, Бурение, 1976, с.13-15.

7. Берман Л.Б., Нейман B.C. Исследование газовых месторождений и подземных хранилищ газа методами промысловой геофизики.- М., "Недра", 1972, с. 216.

8. Бережной А.Й. Промывочные жидкости и цементные растворы в бурении скважин. Г0СТ0ПТЕХИЗДАТ, 1961, с.250.

9. Берман Л.Б., Нейман В.С. К вопросу об изучении зоны проникновения продуктивных пластов методами промысловой геофизики. В кн.: Прикладная геофизика, М., "Недра", 1964, с.174 -181.

10. Булатов А.И., Доманов Г.П. Совершенствование технологии цементирования скважин.- Краснодарское книжное издательство, 1968, с.214^

11. Булатов А.И. Технология цементирования нефтяных и газовых скважин., М., "Недра", 1973, с. 211.

12. Булатов А.И., Тампонажные материалы и технология цементирования скважин.- М., "Недра", 1977, с.252.

13. Булатов А.И., Измайлов Л.Б., Крылов В.И. и др. Справочник по креплению нефтяных и газовых скважин.- М., "Недра", 1981, с. 239.

14. Булатов А.И. Промывка и цементирование скважин,- М., "Недра", 1973.

15. Булатов А.И. Справочник по креплению нефтяных и газовых скважин.- М., "Недра", 1977, с.252.

16. Бутт В.М., Тимошев В.В., Практикум по химической технологии вяжущих материалов.-М., "Высшая школа", 1973, с,172.

17. A.c. 798276 (СССР). Тампонажный раствор /Боднарук Т.М., Николаенко H.A., Куртов В.Д. и др. М. Кл2 E2IB 33/138,17'.01.79 г.

18. A.c. 933938 (СССР). Способ приготовления БУР /Боднарук Т.М., Соболевский Я.Ю., Куртов В.Д. и др.- М. Кл2 E2IB 21.06.81г.

19. A.c. 662695 (СССР). Вязкоупругий разделитель / Боднаррук Т.М., Соболевский Я.Ю., Андрийчук И.С. и др.- М. Кл E2IB 33/14. 79 г.

20. Вадецкий Ю.В. Бурение нефтяных и газовых скважин. -М., "Недра", 1973, с. 385.

21. Гиматудинов М.К. Физика нефтяных пластов. М., "Гос-топтехиздат", 1963, с. 215.

22. Временное руководство по применению кислой гипано-формалиновой смеси (ГШ) при ограничении притока вод в нефтяные скважины.- Труды БашНИПИнефть, Уфа, 1974, с. 38.

23. Гольдштейн В.В. Теоретические основы разработки рецептур полимерных тампонажных материалов.- М., "Недра", "НефтяР ное хозяйство", 1981, № 3, с.II.

24. Городнов В.Д. Физико-химические методы предупреждения осложнений в бурении.- М., "Недра", 1977, с. 279.

25. Доленко Г.Н., Ярош Б.И. Хоменко В.И. и др. Закономерности нефтегазоносности Предкарпатского и Закарпатского прогибов." Киев, "Наукова думка", 1969, с. 201.

26. Давидов В.К., Тюрин И.П. Приготовление и применение вязкоупругих глинополимерных смесей при бурении скважин.- М., БНИИОЭНГ, РНГС, Бурение, № 4, с. 14-17.

27. Данй'шевский B.C., Толстых Милынтейн В.М. Справочное руководство по тампонажным материалам.- М., "Недра", 1973, с. 310.

28. Зейналов Н.Э., Соловьев Е.М. О водоотдаче цементного раствора через глинистую фильтрационную корку. Изд. Вузов, "Нефть и газ", 1975, № 4, с. 17-21.

29. Здоров Ф.Г., Нижник А.Е. О влиянии цементирования на фильтрационную характеристику продуктивных объектов. М., "Нефтяное хозяйство", 1978, № 10, с.16-17.

30. Здоров Ф.Г. Влияние водоотдачи цементных растворов на проницаемость пород приствольной зоны пласта.- В кн.: Техникаи технология промывки и крепления скважин. Краснодар, 1976, с. 78-82.

31. A.c. 732499 (СССР). Буферная жидкость /Зельцер П.Я., Коновалов Е.А., Фролов B.C. и др.- М. Кл2 Е 21 В 33/14, 17.09.77г.

32. Инструкция по креплению нефтяных и газовых скважин. Краснодар, ВНИИКРнефть, 1975 .

33. A.c. 415353 (СССР). Тампонажная смесь/Ивачев Л.М., Кипко Э.Я., Полозов Ю.А. и др.- М. Кл2 Е 21 В 33/138, 01.03.72.

34. Иванюта М.М., Гульгин В.ГО., Зозуляк М.И. и др. Повышение эффективности вскрытия и опробования нефтегазоносности пластов. М., "Недра", 1973, с.128.

35. Караев A.K., Гасанов Г.Т., Гасанзаде Н.А. и др. Влияние эксцентричного расположения обсадных колонн на полноту вытеснения промывочного раствора при креплении скважин.- М., "Нефтяное хозяйство", 1968, № 12, с. 22-25.

36. Коновалов Е.А., Зотеев A.M., Безруков С.Н. и др. Опыт применения вязкоупругих буферных жидкостей при цементировании скважин в Якутии.- М., ВНИИОЭНГ, РНГС, Бурение № 8, 1979, с.33-36.

37. Коновалов Е.А. Результаты применения вязкоупругих смесей при бурении скважин в Якутии. М., ВНИИОЭНГ, РНГС, Бурение, № 12, 1982, с.14-15.

38. Разработка метода разобщения ствола скважины вязко-пластичной жидкостью. Отчет/ЦНИЛ, руководитель работы Качмар Ю.Д., № ГР 74024435. Инв. И> Б 43II58 Ивано-Франковск, 1975 - с. 132.

39. Крылов Д.А. Акустические методы контроля формирования контакта цементного камня с обсадными трубами.- "Нефтяное хозяйство", 1982, №2, с. 19-22.

40. Касьянов Н.М., Рахматулин Р.К. Исследование влияния инвертных эмульсионных растворов на качество вскрытия продуктивного пласта.- М., ВНИИОЭНГ, РНГС, Бурение, 1981, № 6, с.17-20.

41. Круглицкий Н.Н., Гранковский И.Г., Вагнер Г.Р. и др. Физико-химическая механика тампонажных растворов. Киев, "Нау-кова думка", 1974, с. 287.

42. Котяхов И.Ф. Физика нефтяных и газовых коллекторов.-И., "Недра", 1977, с. 286.

43. Леонидова Л.И., Соловьев Е.М. Исследование фильтрационных свойств растворов тампонажного цемента. Бурение нефтяных и газовых скважин. Труды МИНХ и ГП, вып. 40, Гостоптехиздат, 1963, с. 86-98.

44. Мамаджанов У.Д., Рахимов А.К., Поляков Г.А. и др. За-канчивание газовых скважин.- М., "Недра", 1979, с.174.

45. Касперский Б.В., Шишков С.Н., Чумаков В.М. Опыт применения эмульсионного раствора на нефтяной основе на площади Северный Тоган. М., ВНИИОЭНГ, РНТС, Бурение, 1981, № 8, с. 13-15.

46. Методика определения экономической эффективности использования при строительстве нефтяных и газовых скважин новой техники, изобретений и рационализаторских предложений. РД 39-379-78, М., 1979, с. 239.

47. Мирзаджанзаде А.Х., Кремнев В.И., Ковалев Л.Г. и др. 0 вытеснении смешивающихся и несмешивающихся вязкопластических сред.- "Нефтяное хозяйство", 1968, № 10, с.45-47.

48. Мищевич В.И., Сидоров H.A. Справочник инженера по бурению, том П М., "Недра", 1973, с. 138.

49. Обморышев K.M., Овнатанов Г.Т. Применение ПАВ при вскрытии нефтегазоносных галогенно-карбонатных отложений. -"Азербайджанское нефтяное хозяйство", 1977, № 12, с.61-64.

50. Орлов Л.И., Ручкин A.B., Свихнушин Н.М. Влияние промывочной жидкости на физические свойства коллекторов нефти и газа.- М., "Недра" 1976, с. 29-38.

51. Олексюк В.И., Гусаков Е.К. К вопросу о влиянии погло•ьщений промывочной жидкости на продуктивную характеристику вскрываемых пластов. Научно-производственный сборник. "Нефтяная и газовая промышленность".- Киев, "Техника", № I, с.8.

52. Оголихин Э.Д. Применение ОНЭЦР для цементирования газовых скважин с аномально-высоким пластовым давлением. М., "Недра", "Нефтяное хозяйство", 1975, № 12, с.12-14.

53. Патенты США, № 3865601, ПКИ 106-95. Публикация 1975 г.

54. Палий П.А. К вопросу о повыпении качества вскрытия пластов. М., ВНИИОЭНГ, РНГС, Бурение, 1977, № 9.

55. A.c. 734398 (СССР). Облегченный тампонажный раствор/о

56. Пекарский Н.Ш., Маслеев Н.П., Боднарук Т.М. и др. М. Кл Е 21 В 33/138, 18.09.78 г.

57. Расизаде Я.M. Применение вязкоупругих составов для ликвидидетвмщш* поглощений бурового раствора,- М., ВНШОЭНГ, РНГС, Бурение, 1977, № II, с.8-12.V

58. Регуш В. А. Влияние глинистых частиц из бурового раствора на проницаемость песчаников и алевролитов. М., ВНИИОЭНГ, Нефтегазовая геология и геофизика, 1970, № 15, с.3-7.

59. Ручкин А.В. Особенности формирования зоны проникновения в карбонатных породах различного типа.- М., "Разведочная геофизика", "Недра", 1973, вып. 57, с. 139-150.

60. Расизаде Я.М. Опыт применения вязкоупругого разделителя для очистки ствола скважины при ее бурении.- Сер. "Бурение", ТНТО, 1975, вып. 12.

61. Роджерс В.Ф. Состав и свойства промывочных жидкостей для бурения нефтяных и газовых скважин.- М., "Недра", 1967,с. 600.

62. Семак Г.Г., Яремийчук P.C., Елманов O.P. и др. "Опыт вскрытия нефтеносного пласта с очисткой забоя азота/}. -М., ВНШОЭНГ, РНГС, "Бурение", 1974, № 3, с.7-9.

63. Серпенский В.А., Булатов А.И., Рабченко В.й. и др.0 формировании контактной зоны на границе цементного раствора и фильтрационной корки промывочной жидкости.-Буровые растворы и крепление скважин. Труды ВНИИКРнефть, Краснодар, 1971, с.94-97.

64. Соловьев Е.М. Заканчивание скважин,- М#, "Недра, 1979, с. 325.

65. Салахаб У.Ф. Установка цементных пробок в необсаженных скважинах,- Переводное издательство США, "Нефть, газ и нефтехимия", 1979, № I.

66. Соболевский Я.Ю. К оценке эффективности применения вяз' коупругого разделителя при креплении скважин.- Научно-производственный сборник. Нефтяная и газовая промышленность, Киев, "Техника", 1980, № I.

67. Терентьев Ю.Г. Новая технология предотвращения осложнения при проводке скважин на Северном Кавказе. Серия "Бурение". ТНГО, М., ВНИИОЭНГ, 1976.

68. Трусов С.Б., Филиппов В.Т., Шлевин Д.И. и др. Производство и испытания тампонажного цемента для приготовления растг вора плотностью 1300 кг/м3.- М., ВНИИОЭНГ, РНГС, Бурение, 1982, № 4'.

69. Уханов Р.Ф. Применение буферных жидкостей при креплении скважин.- М., ВНИИОЭНГ, РНТС, Бурение, 1977, № 8, с.24-27.

70. Узенбаев Х.Ф. Пути повышения качества вскрытия продуктивных пластов на площадях Кенкиян и Каратабе. М., ВНИИОЭНГ, РНГС, Бурение, 1979, № 7, с. 34-35.

71. Хартман К.Ф., Лецкий Э.М. Планирование эксперимента в исследовании технологических процессов.- М., "Мир", 1977, с. 87.

72. Штицел Т. Специальная программа цементирования обсадных колонн на месторождениях Сан-Ардо в Калифорнии. Переводное издательство США, "Нефть, газ и нефтехимия", 1979, № 4.

73. Шерстнев Н.М., Расизаде Я.М., Сидоров Н»А. Применение вязкоупругих сред при бурении скважин.-сер. "Бурение", М., ВНИИОЭНГ, 1976, с,34,

74. Шерстнев Н.М. Применение вязкоупругого состава для герметизации резьбовых соединений.-М., ВНИИОЭНГ, РНГС, Бурение, 1977, № 5, с.23-25.

75. Чехов А.П., Сергеев A.M., Дибров Г.Д. Справочник по бетонам и растворам,-Киев, "Буд1вельник", 1979, с.25.

76. Чорный М.И., Антонишин Г.И. Оценка качества вскрытия продуктивных горизонтов с учетом зон АВПД.

77. Вскрытие продуктивных горизонтов и освоение нефтегазовых скважин. Тезисы докладов всесоюзной научно-технической конференции. Ивано-Франковск-1982.

78. Единые технические правила ведения работ при строительстве скважин на нефтяных, газовых и газоконденсатных месторождениях. Москва, 1983.

79. Яремийчук P.C., Шановский Я.Ю., Хоминец З.Д., Кифор Б.М.,

80. Метод селективной закупорки пластов для регулирования профилей притока или приемистости. Экспресс-информация "Нефте-и газодобывающая промыпленность". ВИНИТИ № 42 М., 1977.

81. А.К.Мирзаджанзаде, В.И.Мищевич, Н.И.Титков и др,

82. Повыпение качества цементирования нефтяных и газовых скважин.

83. М., "Недра", 1975 г., с. 231.

84. Grawford Р.В., Tragesser A.J1., Grawford H.R. I.Petrol. Tecnal. 19, 11, 1967.

85. Бутт Ю.М., Тимашев B.C., Бакшутов B.C. и др.

86. Internationale Baustoff und Lilikattaqung, Weimar, 333» 1970.

87. Herman A. Baustoffindustrie, 1970, 13,. 68.

88. Werner Koerth SilicattechniJs, 1968, 20, 58.