Содержание к диссертации
Введение
Глава I. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ВСКРЫТИЯ ЗОН АВЦЦ ПРИМЕНИТЕЛЬНО К ГЕОЛОГО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ УСЛОВИЯМ КРАЙНЕГО СЕВЕРА ТЮМЕНСКОЙ ОБЛАСТИ 9
1.1. Размещение зон АВЦЦ по территории Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции 9
1.2. Характеристика геолого-технологических особенностей строительства скважин на площадях Крайнего Севера II
1.3. Состояние изученности вопроса строительства скважин в арктических районах при наличии в разрезе аномально-высоких пластовых давлений 19
1.4. Постановка проблемы исследования 23
Выводы к главе I 24
Глава 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ, ПРОИСХОДЯЩИХ В СИСТЕМЕ
"СКВАЖИНА - ПЛАСТ" ПРИ ВСКРЫТИИ ЗОН АВПД 26
2.1. Исследования по детализации строения зон АВПД и распределению градиентов начальных пластовых и поровых давлений по разрезу 26
2.2. Изучение механизма возникновения искусственной флюидопроводности в системе "скважина-пласт" 34
2.2.1. Распределение и характеристика интервалов осложнений и прогнозирование величин давления гидроразрыва пластов 35
2.2.2. Определение размеров флюидопроводящих каналов 42
2.3. Математическое описание напряженного состояния
системы "скважина-пласт" и изучение гидродинамических процессов на основе реологической модели горного массива . 45
2.3.1. Исследование способности горного массива к расслоению и восстановлению целостности во времени на основе реологической модели вязкоупругой среды 45
2.3.2. Формализация и моделирование на ЭВМ EG-I020 гидродинамических взаимодействий
в системе "скважина-пласт" . 54
Выводы к главе 2 57
Глава 3. РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСА ТЕХНИЧЕСКИХ И ТЕХНО ЛОГИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ОСЛОЖНЕНИЙ ПРИ ВСКРЫТИИ ЗОН АВПД 59
3.1. Разработка оптимальной схемы разобщения технологически несовместимых интервалов с учетом конкретной пластово-барической обстановки 59
3.2. Разработка двухконтурной системы циркуляции промывочной жидкости бб
3.3. Разработка методических и технических средств оперативного прогнозирования АВПД и определения характера осложнений при бурении 75
3.3.1. Прогнозирование зон АВПД с использованием метода модифицированной d - экспоненты 75
3.3.2. Применение термографии и плотнометрии в целях повышения достоверности прогнозирования АВПД 80
3.3.3. Разработка устройства для оперативного определения характера осложнений в
скважине 83
3.4. Особенности технологии бурения и ликвидации осложнений при вскрытии интервалов с АВЦД 90
3.4.1. Технология бурения в зонах АВПД и профилактика осложнений 90
3.4.2. Разработка мероприятий по предотвращению нефтегазопроявлений 93
3.4.3. Разработка мероприятий по профилактике и ликвидации поглощений в зонах АБЕЩ . 97
3.4.4. Предотвращение прихватов бурильных колонн в зонах АВПД К№
Выводы к главе 3 106
Глава 4. ВНЕДРЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОЛОЖЕНИЙ РАБОТЫ В ПРОМЫСЛОВЫХ УСЛОВИЯХ 108
4.1. Результаты опытно-методических работ на глубоких разведочных скважинах, бурившихся на месторождениях с АВПД І08
4.1.1. Вскрытие зон АВПД на скважине № 31 Хараса-вэйской площади в условиях чередующихся поглощений и газопроявлений
4.1.2. Результаты опытных работ на скважине № 38 Харасавэйской площади 1X2
4.2. Экономическая эффективность внедрения новых технических средств и технологических мероприятий, направленных на снижение осложнений 116
4.3. Пути дальнейшего совершенствования техники и технологии вскрытия зон АВПД 117
Выводы к главе 4 119
Основные выводы по работе 121
Заключение 123
ЛИТЕРАТУРА 124
ПРИЛОЖЕНИЯ 136
- Размещение зон АВЦЦ по территории Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции
- Исследования по детализации строения зон АВПД и распределению градиентов начальных пластовых и поровых давлений по разрезу
- Разработка оптимальной схемы разобщения технологически несовместимых интервалов с учетом конкретной пластово-барической обстановки
- Результаты опытно-методических работ на глубоких разведочных скважинах, бурившихся на месторождениях с АВПД
Размещение зон АВЦЦ по территории Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции
Западно-Сибирская равнина по поверхности фундамента представляет собой плиту, имеющую форму ассиметричной чашеобразной впадины. Протяженность геосинеклизы с юга на север 2750 км, с запада на восток максимальное расстояние 1900 км, минимальное - 725 км. Площадь плиты по контуру 3,4 млн. км2, в том числе перспективных земель - 1,6 млн.км2. Овальное днище мегасинеклизы, окруженное прибортовыми склонами, совпадает с границами Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции. / ЦЗ /
Проблема аномально-высоких пластовых давлений при строительстве глубоких разведочных скважин на территории Западной Сибири возникла в 1966-67 годах при бурении на Салымской и Тазовской площадях. По мере разбуривания новых площадей и увеличения глубин скважин пласты с повышенными и аномально-высокими давлениями были вскрыты на других площадях, и в настоящее время они отмечены на более чем двадцати месторождениях нефти и газа Тюменской области.
Распределение зон повышенных и аномально-высоких пластовых давлений и их количественная характеристика в значениях, приведенных к абсолютной отметке (а.о.) 3000 м, (А.В. Шанаурин, 1979 г.) приведены на рис. 1.1,/65 /.В результате изучения характера изменения величин начальных пластовых и поровых давлений в отложениях неокомского и юрского нефтегазоносных комплексов, выделены следующие зоны пластово-барических аномалий.
class2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ, ПРОИСХОДЯЩИХ В СИСТЕМЕ
"СКВАЖИНА - ПЛАСТ" ПРИ ВСКРЫТИИ ЗОН АВПД class2
Исследования по детализации строения зон АВПД и распределению градиентов начальных пластовых и поровых давлений по разрезу
Ранее (см. разд. I.I.) обсуждался вопрос о размещении зон повышенных и аномально-высоких пластовых давлений в региональном плане по территории Западно-Сибирской равнины, при этом констатировался факт, указывающий на максимальные значения градиентов начальных пластовых давлений, полученных при вскрытии и исследовании зон АВПД на разведочных площадях Ямальской НТО. Наиболее характерным по концентрации и интенсивности чередующихся осложнений (типа поглощение-проявление или наоборот) является для вышеупомянутой нефтегазоносной области Харасавэйское газоконденсатное месторождение. При этом следует отметить, что на данном этапе развития буровых работ борьба с поглощениями, в особенности при наличии вскрытых газоконденсатных пластов, требует более значительных затрат времени и материальных средств, чем глушение скважины на ранней стадии флюидопроявления.
В свою очередь профилактика борьбы с поглощениями осложняется отсутствием научно-обоснованных данных о размещении и чередовании зон поглощений и проявлений, о закономерности изменения величины начальных пластовых давлений по разрезу и возможности их прогнозирования.
На рис. 2.1. представлен геологический разрез неокомских и верхнеюрских отложений Харасавэйского месторождения, которое мы используем в качестве натурной физической модели в целях изучения закономерностей, характерных для большинства газовых и газоконденсатных месторождений Крайнего Севера Тюменской области, содержащих зоны АБПД, таких как Крузенштернское, Бованенковское и т.п. 45/.
Комплексное изучение промысловых данных бурения и электрометрических исследований позволило конкретизировать размещение зон АВЦД по геологическому разрезу и их строение.
В табл. П.2.І. приведено сопоставление данных по электросопротивлению пород ( ) и начальных пластовых давлений, расчитан-ных по величинам и противодавлениям столба промывочной жидкости для скважин Харасавэйского месторождения. На основе данных табл. П.2.1,построен график изменения электросопротивлений по глубине на скважине 19 Харасавэйской (рис. 2.2.).
Разработка оптимальной схемы разобщения технологически несовместимых интервалов с учетом конкретной пластово-барической обстановки
На современном этапе развития глубокого бурения в сложных геологических условиях успешное и качественное вскрытие зон АВПД требует наличия целого комплекса средств управления пластовой энергией, соответствующих конкретной пластово-баричеекой обстановке и способных к надежной эксплуатации в определенных климатических и геолого-технологических условиях. Для этой цели был разработан целый ряд технических средств и технологических мероприятий. Например, двухконтурная циркуляционная система с комплексом двухступенчатой дегазации, оптимальные схемы разобщения технологически несовместимых интервалов для различных месторождений, комплекс КИП и А для бурения в сложных условиях, методика оперативного прогнозирования зон АВПД, технология борьбы с поглощениями и не-фтегазопроявлениями и т.п., что способствовало снижению количества осложнений при бурении разведочных скважин в зонах АВПД на Крайнем Севере Тюменской области / 57, 67 /.
Перечисленные мероприятия составляют единый технико-технологический комплекс, внедрение которого в целом позволяет эффективно управлять процессом вскрытия зон АВПД. Ниже рассматриваются основные элементы технологического комплекса, нашедшие применение в глубоком разведочном Зурении на площадях Западной Сибири.
3.1. Разработка оптимальной схемы разобщения технологически несовместимых интервалов с учетом конкретной пластово-баричеекой обстановки. Основными элементами и параметрами системы разобщения технологически несовместимых интервалов являются количество и диаметр обсадных колонн, глубины их спуска, диаметр долот, необходимых для бурения под каждую колонну, а также высота подъема тампонажного раствора за ними. Проектирование конструкции скважины в связи с этим охватывает широкий круг технических и технологических проблем и зависит от многочисленны:/ факторов как геологического, так и технико-экономического характера. К ним, например, относятся: а) реологические особенности разреза, физико-механические свойства горных пород, наличие флюидосодержащих горизонтов и изменение термобарических условий по глубине; б) назначение и цель бурения скважины; в) предполагаемый метод заканчивания скважины и т.п. Многие из этих параметров и факторов не могут быть запроектированы в своем максимально выгодном значении, поскольку являются технологически несовместимыми. К таким, например, можно отнести плотность промывочной жидкости, давление гидроразрыва и пластовое давление.
Результаты опытно-методических работ на глубоких разведочных скважинах, бурившихся на месторождениях с АВПД
На месторождениях Крайнего Севера Тюменской области были пробурены глубокие разведочные скважины, на которых проводились опытно-методические работы по совершенствованию технологии бурения в зонах АВПД. Программы этих работ разрабатывались и осуществлялись под авторским надзором сотрудников лаборатории технологии бурения в зонах АВГЩ института ЗапСибНИГНИ. При бурении та -ких скважин был получен значительный объём промысловых данных, позволивших разработать комплекс мероприятий, обеспечивающих уверенное добуривание до проекта скважин, несмотря на серьезные осложнения,.возникавшие вследствие ошибок, допущенных геологи -ческой службой при прогнозе пластово-барической обстановки по геофизическим данным. Ниже приводятся наиболее существенные результаты по отдельным скважинам, полученные либо в процессе внедрения рекомендаций, изложенных в данной работе, либо позволив -шие разработать практические предложения важные для производства.
4.І.І. Вскрытие зон АВЦЦ на скважине № 31 Харасавэйской площади в условиях чередующихся поглщений и газопроявлений.
Геолого-технические условия бурения скважины № 31 глубиной 2500 м характеризуются двумя зонами АВЦЦ, которые расположены в интервалах 2140-2180 м и 2300-2315 м (см.рис.2.I). Пластовые давления соответственно составляют 34,3 МПа и 40,3 МПа. Перед вскрытием первой зоны АВЦЦ была спущена техническая колонна диаметром 0,219 м на глубину 2056 м, в то время как рекомендованная глубина спуска колонны составляла 2120 м. Приведенный факт, как показали дальнейшие опытно-методические работы, проведенные на скважине, оказался серьезной ошибкой, допущенной геологической службой экспедиции, которая привела к возникновению многочисленных осложнений при последующем бурении скважины.
При бурении в интервале 2056-2082 м в целях профилактики поглощений в промывочную жидкость был введен инертный наполнитель (резиновая крошка) в количестве 15 кг на І м промывочной жидкости. Несмотря на это, на глубине 2083 м произошло поглоще-ние промывочной жидкости интенсивностью 20 иг/ч. Возникновение поглощения явилось следствием недостаточной глубины спуска технической колонны, в результате чего остался неперекрытым продуктивный пласт Tlljg, имеющий градиент гидроразрыва 0,014 МПа/м, в то время как бурение производилось с применением промывочной жидкости плотностью 1750-1760 кг/м , необходимой для безопасного ведения работ по вскрытию первой зоны АВЦД.
