Введение к работе
Актуальность темы. При разработке газовых месторождений, добыча газа осложняется поступлением воды в призабойную зону пласта (ПЗП) и ствол скважины. Поступление воды в газовые скважины снижает их дебит вплоть до полной остановки (самоглушение скважин). Вода способствует разрушению призабойной зоны пласта (ПЗП), выносу песка и образованию песчаных пробок в скважине, увеличивает потери давления при движении газа через слои воды (висячие водяные затворы), снижает температуру газа в результате испарения жидкости, через слой которой газ барботируется. Вынос пластовой воды в систему сбора увеличивает расход и затрудняет регенерацию осушителей (сорбентов и метанола), приводит к образованию газовых гидратов и льда в наземных трубопроводах. Обводнение скважин значительно снижает эффективность разработки газовых месторождений и приводит к потере запасов углеводородного сырья.
Основными причинами поступления воды в призабойную зону и ствол скважины являются: заколонные межпластовые перетоки (следствие некачественного цементирования скважин); неравномерное продвижение газоводяного контакта (ГВК) и образование конуса обводненности.
Значительные объемы газа в стране добываются из месторождений, приуроченных к сеноманскому горизонту Западной Сибири. Разработка запасов газа сеноманского горизонта осложняется наличием активных подстилающих вод. Коллектора состоят из плохо сцементированного заглинизированного гидрофильного песчаника, что является причиной обрушения ПЗП и приводит к образованию песчаных пробок после подтягивания ГВК к забою скважин. Геологический разрез месторождений включает значительные интервалы многолетних мерзлотных пород (ММП), глинистых и неустойчивых пород. Пласты сеноманского горизонта имеют небольшое давления гидроразрыва. Все это затрудняет бурение и крепление скважин, требует применения облегченных тампонажных составов для крепления верхних интервалов разреза.
В условиях сеноманского горизонта обводнение скважин происходит в результате подтягивания воды по заколонным перетокам и из-за неравномерного продвижения уровня ГВК. В настоящее время практически единственным мето-
дом борьбы с поступлением воды в скважины является установка цементных мостов, отсекающих нижние, обводненные интервалы продуктивного пласта.
Решить проблему водоизоляции в скважинах сеноманского горизонта можно путем повышения качества строительства (крепления) и капитального ремонта скважин, а также создания водоизоляционных барьеров в ПЗП. Необходимо разработать новые подходы и методы водоизоляции в газовых скважинах, учитывающие особенности продуктивного пласта сеноманского горизонта, свойства и состав добываемого газа и особенности вышележащего интервала горизонта.
Для направленного изменения свойств и характеристик цементных суспензий и камня, характеристик пористых сред коллекторов наиболее подходят коллоидные реагенты, обладающие высокой удельной поверхностью и поверхностной активностью. Именно этот тип веществ может быть использован для улучшения рецептуры цементных тампонажных составов и для создания новых типов водоизолирующих составов для применения в газовых скважинах.
Настоящая работа посвящена исследованию применения коллоидных реагентов для улучшения рецептуры тампонажных растворов для крепления скважин и селективной водоизоляции в газовом пласте.
Цель работы и задачи исследования
Основная цель данного исследования заключалась в снижении обводнения газовых скважин месторождений, приуроченных к сеноманскому горизонту, путем разработки улучшенной рецептуры тампонажных цементных составов для повышения качества крепления скважин и гидрофобизирующих композиций для селективной водоизоляции в призабойной зоне сеноманского пласта.
Для достижения цели диссертации необходимо было решить следующие задачи:
Анализ существующих методов водоизоляции в газовых скважинах.
Исследование и разработка цементных тампонажных растворов с улучшенной адгезией цементного камня с металлом труб.
Исследование и разработка составов для селективной водоизоляции в газовых пластах.
Научная новизна
Обнаружено, что стабилизированный латекс способен увеличивать прочность контакта стандартного тампонажного цементного камня нормальной плотности с металлом труб на 49 - 79 % при содержании стабилизированного латекса в цементной суспензии 0,5 - 0,75 % от веса цемента.
Установлено, что добавка стабилизированного латекса увеличивает адгезию расширяющегося цементного камня с поверхностью металла на 55-61 %. Оптимальное содержание стабилизированного латекса в цементной суспензии составляет 0,10 — 0,25 % латекса (от веса цемента).
Показано, что стабилизированный латекс увеличивает адгезию облегченного цементного камня с полыми алюмосиликатными микросферами с металлической поверхностью на 33 — 39 % при содержании латекса в цементной суспензии 0,25 - 0,75 % (от веса твердой фазы).
Впервые обнаружено, что стабилизированный латекс увеличивает прочность контакта загрязненного гидрофобной жидкостью металла с цементом нормальной плотности в 1,7-3 раза и с облегченным цементным камнем до 19 раз.
Показано, что состав содержащий гидрофобизатор АБР, гидрофобный пленкообразователь и легкокипящий растворитель снижает проницаемость водо-насыщенных сред по воде, не влияет или увеличивает проницаемость газонасыщенных пористых сред по газу, уменьшает насыщенность пористой среды водой и проявляет селективность при закачивании в неоднородную по насыщенности пористую среду, что обеспечивает селективную водоизоляцию.
Практическая ценность
1. Установлено, что стабилизированный латекс является универсальным реагентом и увеличивает адгезию тампонажного цементного камня, облегченного и нормальной плотности, с металлом труб, является высоко технологичным реагентом, полностью подходящим для условий Крайнего Севера и повышает качество цементирования скважин на Заполярном газоконденсатном месторождении не менее чем на 10 %.
Разработаны гидрофобизирующие составы на базе гидрофобизатора АБР, пленкообразующего гидрофобизатора и легколетучего растворителя для селективной водоизоляции в условиях сеноманского горизонта.
Промысловый эксперимент на Ямбургском нефтегазоконденсатном месторождении показал, что составы для селективной водоизоляции могут быть использованы:
для газовых скважин находящихся на начальной стадии обводнения.
на скважинах месторождений с истощенной энергией пласта при использовании технических средств, позволяющих производить направленную закачку состава только в обводненные интервалы пласта (использование пакеров, отсекающих газонасыщенный верхний интервал).
для превентивной борьбы с подтягиванием конуса воды (например, в ходе операций глушения скважин).
Положения, выносимые на защиту
Метод повышения адгезии цементного камня с металлом труб, основанный на использовании стабилизированного латекса.
Способ селективной гидрофобизации в газовых скважинах сеноманского горизонта, с использования растворов гидрофобизаторов в легколетучих растворителях
Рецептура гидрофобизирующих составов для селективной водоизоляции в газовых скважинах сеноманского горизонта.
Апробация работы
Результаты работы докладывались на Восьмой всероссийской конференции молодых ученых, специалистов и студентов «Новые технологии в газовой промышленности» (Москва 06 - 09 октября 2009), VII Международной конференции «Химия нефти и газа», (Томск 21- 26 сентября 2009), VIII Конгресс нефтегазо-промышленников России (Уфа 26- 29 мая 2009), VIII Всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы развития нефтегазового комплекса России» (Москва 1 - 3 февраля 2010), Московская межвузовская научно-практическая конференция «Студенческая наука» (Москва, 2009), Всероссийская
IV научно-техническая конференция «Современные технологии для ТЭК Западной Сибири» (Тюмень, 22 апреля 2010).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 статей, 8 тезисов докладов.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных результатов и выводов, библиографического списка использованной литературы из 110 наименований и трех Приложений. Работа изложена на 227 страницах машинописного текста и содержит 41 рисунок и 40 таблиц.
