Введение к работе
Актуальность проблемы. При цементировании скважин, пробуренных с промывкой безглинистыми буровыми растворами (ББР), вследствие их низких структурных характеристик, практически снимается проблема замещения бурового раствора тампонажным. Анализ данных геофизических исследований качества цементирования эксплуатационных колонн, пробуренных с использованием ББР на нефтяных месторождениях Пермского Прикамья, показывает равномерное размещение цементного камня по всей высоте цементного столба. Отсутствие толстой глинистой корки на стенках скважины обеспечивает более плотный контакт цемента с породой. Однако, обеспечение качественного цементирования связано с преодолением ряда трудностей, обусловленных геологическими условиями:
-
низкими положительными температурами: от +7 до +28С в интервале открытого ствола, перекрываемого эксплуатационной колонной (соответственно при глубинах от 200 до 2500 м);
-
высокой проницаемостью слагающих пород, на 80-100% представленных карбонатами и насыщенных высокоминерализованными водами хлоркальцпевого типа, содержащих сероводород;
-
большой разницей в градиентах пластового давления между флгоидонасыщеннымн пластами, в т.ч. техногенных, аномально низких и аномально высоких;
-
основная часть нефтяных месторождений находится в заключительной стадии разработки.
Это приводит к :
-
Невозможности подъема цемента на проектную высоту при цементировании скважин прямой заливкой с использованием тампонажных составов-растворов портландцемента ПТЦ Д0-50 с В/Ц=0.5 и гельцементов;
-
Заколонным перетокам по цементному камню в интервале продуктивных пластов, а также в интервале аномально высоких давлений в надпродуктивной толще;
-
Затруднениям с освоением зацементированных скважин, особенно с аномально низкими пластовыми давлениями в продуктивных пластах.
В связи с этим становится актуальной задача разработки технологических мероприятий и технических средств, обеспечивающих качественное цементирование.
Цель работы. Повышение качества разобщения пластов в геолого-техническнх условиях Пермского Прикамья путем разработки полнмерцементных тампонажних составов с низкой водоотдачей и новых технологий цементирования скважин.
Основные задачи.
1.Анализ процессов, происходящих в системе скважина-пласт при креплении скважин.
2.Исследование процессов взаимодействия цементного раствора и пласта.
3.Разработка комплекса мероприятий по повышению надежности крепи, включающего разработку тампонажних составов с низкой водоотдачей, технологии их применения и технологии подготовки стволов скважин к цементированию.
-
Разработка нормативных документов для составления проектно-сметной и технологической документации.
-
Внедрение технологических мероприятий при креплении скважин.
Научная новизна.
-
Теоретически обоснован и экспериментально подтвержден механизм снижения проницаемости фильтрационной корки, сформированной безглшшстым буровым раствором (ББР).
-
Установлено, что наименьшей проницаемостью обладают фильтрационные корки безглинистых буровых растворов на основе комплексного крахмального реагента с метаснли-катом натрия (МСН), дано объяснение механизма и экспериментально подтверждена эффективность использования МСН для снижения проницаемости фильтрационных корок ББР.
-
Дано объяснение механизма снижения водоотдачи тампонажних растворов, обработанных оксиэтилцеллюлозой (ОЭЦ). Установлено, что показатель фильтрации полнмерцементных тампонажных растворов снижается с увеличением времени их приготовления. Подтверждено, что часть контракционных процессов в полимер-цементных тампонажных растворах может происходить в период их приготовления, что позволяет корректировать технологию цементирования так, чтобы снизить усадочные деформации в цементном камне.
-
Выявлена зависимость между показателем фильтрации и градиентом давления прорыва воды через твердеющий тампонажний раствор. Показано, что при низких значениях водоотдачи в период структурообразовання тампонажного состава градиент давления прорыва выше реально встречающихся в буровой практике.
5 Практическая ценность.
Разработанная методика определения градиента давления прорыва пластовой воды через твердеющий цементный камень, предложенные буферные и изолирующие составы на основе метасиликата натрия, полимерцементные составы с низкой водоотдачей, технологии цементирования скважин с разнонапорными близко залегающими пластами позволили обеспечить качество разобщения вскрытых бурением проницаемых горизонтов. Результатами геофизических исследований установлено, что процент плотного сцепления цементного камня с обсадной колонной на скважинах, где осуществлено внедрение вышеизложенных рекомендаций, составил 96-98.
Реализация результатов работы.
Технология подготовки ствола скважины к цементированию обработкой стенок скважины составами, снижающими проницаемость фильтрационной корки, применяемая при строительстве скважин на большинстве месторождений Пермского Прикамья, прошла испытания на скважинах в Мирненской экспедиции ТПП Лангепаснефтегаз ООО ЛУКОЙЛ-Западная Сибирь. Полимерцементные тампонажные составы с низкой водоотдачей применяются при цементировании всех строящихся скважин и вторых стволов, в т.ч. горизонтальных, в 4-х из 6 буровых предприятий Пермского Прикамья. Технологии цементирования способами управляемой круговой циркуляции и обратной заливки постоянно применяются в 3 буровых предприятиях ЗАО ЛУКОИЛ-Буренне-Пермь. Для руководства работами по цементированию скважин и подготовке проектно-сметной документации составлена комплексная методика по креплению скважин и ряд временных инструкций. Экономический эффект от внедрения технологий составляет 50 - 120 млн.руб./скв. в ценах 1997 года.
Апробация работы.
Основные результаты диссертационной работы докладывались на семинаре-дискуссии «Проблемы первичного и вторичного вскрытия пластов при строительстве и эксплуатации вертикальных, наклонных и горизонтальных скважин» (Уфа, УГНТУ, 5-6 декабря 1996 г.), геолого-технических совещаниях ООО «ЛУКОЙЛ - Западная Сибирь» (1997 г.), ТПП Лангепаснефтегаз (1997 г.), Ученом совете ОАО ПермНИПИнефть (1994-1997г.г.), технических совещаниях ЗАО «ЛУКОЙЛ-Бурение-Пермь» и кафедре бурения ТюмГНГУ (октябрь 1997г.).
Публикации.
По диссертации опубликовано 16 научных работ, получено 5 патентов и авторских свидетельств.
б Структура и объем работы.
Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, основных выводов и рекомендації списка использованной литературы, включающего 104 наименования, приложений. Изл жена на 109 страницах машинописного текста, содержит 16 рисунков и 29 таблиц.