Проектирование и технология бурения глубоких разведочных скважин в Западной Сибири Шарипов, Амир Усманович

Введение к работе

Актуальность проблемы

В топливно-энергетическом балансе страны роль нефти и газа чрезвычайно высока и длительное время будет оставаться определяющим фактором в базовой экономике страны. В решении задачи подъема и устойчивого поддержания объемов добычи нефти и газа Западно-Сибирский и Урало-Поволжский нефтегазовые комплексы будут оказывать на экономику страны доминирующее влияние. Поэтому повышение основных конечных количественных и качественных показателей бурения и заканчивания глубоких разведочных и добывающих скважин на нефть и газ является актуальной проблемой. Для ее решения необходимо научное многовариантное прогнозирование и проектирование строительства глубоких скважин на длительный период развития с оперативным контролем и регулированием основных количественных и качественных показателей, обеспечивающих устойчивость развития топливно-энергетического комплекса страны. Анализ затрат строительства глубоких разведочных скважин в Западной Сибири показывает, что 80-95% затрат (материальных, финансовых и трудовых) зависят от фактора времени и 5-20% затрат - от постоянных факторов. Поэтому геологоразведочные предприятия, осуществляющие строительство глубоких разведочных скважин, закладывают в проектно-сметную документацию большой фактор времени для получения большого объема финансирования при средних показателях работ. Принцип разработки проектно-сметной документации на строительство глубоких разведочных и добывающих скважин в настоящее время основан на низкосредних показателях прошедшего периода, а не на научной базе проектирования, оперативного контроля и регулирования с целью обеспечения получения высоких конечных основных количественных и качественных технологических и технико-экономических показателей бурения глубоких скважин. Поэтому проектирование основных показателей строительства глубоких скважин должно быть

-4-многовариантным, с научным обоснованием основных показателей по каждому варианту как для отдельных так и для групп скважин с включением для широкой реализации высокоэффективных научно-технических разработок и достигнутого передового опыта. Проектирование основных количественных и качественных показателей бурения и технологических процессов должно основываться на учете поинтервальных изменений этих показателей по глубинам отдельных и групп скважин.

Актуальной проблемой также является создание экологически безопасной технологии бурения глубоких скважин на базе разработки и проектирования основных составов полимерных буровых растворов на базе примения экологически безопасных полимерных и смазочных реагентов для различных интервалов бурения и методов утилизации отходов бурения и освоения скважин.

Цель работы

Разработка научно-методических основ многовариантного проектирования и оперативного регулирования базовых составов полимерных растворов и гаммы низкооборотных долот с целью повышения основных конечных количественных и качественных показателей строительства отдельных и групп глубоких разведочных и эксплуатационных скважин в Западной Сибири.

Основные задачи исследований

1. Обоснование и разработка методики прогнозирования, проектирования и
оперативного регулирования основных конечных показателей бурения.

2. Разработка методики выбора и технологических основ применения
низкооборотных долот при бурении глубоких разведочных скважин в Западной
Сибири

3. Обоснование методики исследований технологических свойств полимер
ного раствора и определение количественного содержания полимеров в растворах.

4. Исследование особенностей вязкостных, адсорбционных, фильтрационных
и флокулирующих свойств полимерных растворов без - и с содержанием твердой
фазы.

5. Теоретические и экспериментальные исследования особенности
фильтрации полимерных растворов в пористой среде применительно к вскрытию
продуктивных пластов.

6. Исследования, разработка и проектирование базовых составов полимерных
растворов как без, так и с содержанием твердой фазы применительно к
конкретным интервалам бурения глубоких скважин в Башкортостане и Западной
Сибири на основе экологически безопасных реагентов.

7. Разработка новых способов утилизации, жидких и твердых отходов
бурения с применением водоотверждающих полиуретановых полимеров и
составов и способов гидроизоляции поверхности шламовых амбаров, сбора нефти
с поверхности водоемов.

8. Программное обеспечение для ПЭВМ прогнозирования и регулирования
основных технологических показателей бурения.

Научная новизна

1. Разработаны научно - методические и технологические основы проектирования, контроля и оперативного регулирования конечных количественных показателей бурения для одиночных и групп глубоких скважин.

2. Теоретически обоснованы и экспериментально подтверждены особенности фильтрации и возникновение начального градиента давления, изолирующие свойства полимерных растворов в системе "скважина-пласт".

3. Установлено явление синергизма - повышение динамической вязкости
полимерного раствора при взаимодействии акриловых полимеров и
карбоксиметилцеллюлозы и других реагентов.

4. Разработаны основные принципы проектирования и оперативного
регулирования базовых составов полимерных буровых растворов для различных

интервалов бурения и заканчивания глубоких скважин на основе экологически безопасных полимерных и смазочных реагентов.

5. Обоснована и доказана целесообразность отверждения отходов бурения и
гидроизоляции грунтов на территории буровых применением водоотверждаю-
щегося полиуретанового полимера и других вяжущих составов и сбора нефти
сорбентами с поверхности водоемов.

6. Разработана методика определения концентрации полиакриламида и
полиакрилонитрила в водных растворах.

Основные защищаемые положения

3. Методические и технологические основы проектирования и оперативного регулирования основных количественных и качественных показателей бурения и вскрытия продуктивных пластов одиночных и групп глубоких скважин.

4. Научные принципы проектирования и технология применения базовых составов полимерных растворов для различных интервалов бурения и вскрытия продуктивных пластов в зависимости от разбуриваемых горных пород, флокулирующей, адсорбционной способности и динамической вязкости растворов.

3.Повышение динамической вязкости полимерных растворов вследствии явления синергизма при взаимодействии полиакриламида, КМЦ и других полимеров.

4. Закономерности фильтрации полимерных растворов через проницаемые среды в системе "скважина-пласт", учитывающие технологические свойства полимерных буровых растворов, режимы вскрытия пластов, емкостные свойства проницаемых сред и фактор времени.

5. Базовые составы полимерных растворов, разработанные применительно к условиям бурения глубоких скважин в Башкортостане и Западной Сибири.

6. Составы и технологии отверждения отходов бурения с использованием водоотверждающих полиуретановых полимеров и других вяжущих составов. Новые способы сбора нефти с поверхности водоемов.

-7-Практическая ценность

1. Методические и технологические основы прогнозирования,
проектирования, контроля и регулирования основных количественных и
качественных показателей бурения глубоких скважин с программным
обеспечением на ПЭВМ полезны научно-исследовательским, учебным нефтяным
институтам и инженерно-техническим работникам предприятий.

2. Проектирование, выбор и регулирование базовых составов полимерных буровых растворов возможно осуществлять на основе предварительных экспериментальных исследований фильтрационных свойств полимерных растворов применительно к конкретным свойствам горных пород по интервалам бурения с сопоставлением результатов геофизических исследований в скважинах.

3. Способы утилизации отходов бурения, гидроизоляции стенок шламовых амбаров и сбора нефти с водной поверхности ценны при реализации экологически безопасной и безотходной технологии строительства глубоких скважин.

4. Оригинальные базовые составы полимерных буровых растворов без - и с малым содержанием твердой фазы на основе экологически безопасных реагентов для бурения и заканчивания глубоких скважин в условиях Башкортостана и Западной Сибири и технологические основы применения. Для оперативного контроля и регулирования процесса вскрытия продуктивных пластов с использованием полимерных растворов разработаны программы для ПЭВМ.

Реализация работы в промышленности

Для реализации работы в промышленности разработаны:

1. РД 39-2-12-70-85 "Инструкция по технологии вскрытия продуктивных пластов бурением с применением полимерных растворов без твердой фазы". Уфа. - 1985.- С. 21.

2. Методическое руководство по проектированию и определению конечных
технико-экономических показателей бурения на базе использования научно-
технического прогресса в различных интервалах бурения. Тюмень. - 1986. - С. 31.

3. Методика и программа работ по применению низкообортных
лицензионных долот с маслонаполненными опорами серии ГНУ и ГАУ
комбинированным способом бурения в 1987-1990 гг. в Главтюменьгеологии.
Тюмень. - 1987. - С. 18.

4. ГОСТ - 1.7.3.12-86 "Общие правила охраны вод от загрязнения при
бурении, добыче нефти и газа на суше". - С. 7.

б. РД 39-2-893-83 "Комбинированный метод очистки бурового раствора от частиц выбуренной породы". Уфа. - 1983. - С. 23.

6. Инструкция по глушению скважин утяжеленными полимерными
жидкостями без твердой фазы. - Уфа. - 1978. - С. 11.

7. Инструкция по применению метода химической очистки технической воды от частиц выбуренной породы. Уфа. - 1981. - С. 19.

8. Инструкция по приготовлению и применению полимерных растворов различного состава при высокооборотном и низкооборотном бурении глубоких разведочных скважин. Тюмень. - 1988. - С. 20.

9. Программа работ по приготовлению и применению полимерного раствора при бурении глубоких скважин в производственных объединениях Главтюменьнефтегаза. Тюмень. 1988. - С. 10.

10. Разработан и освоен выпуск отечественного полимера ВПК комплексного
действия для полимерных и тампонажных растворов.

11. Разработан и освоен выпуск отечественного реагента Амифол комплексного действия для буровых и тампонажных растворов, соответствующий ТУ 6-09-20-157-89.

12. Разработан и освоен опытно-промышленный выпуск полимерных реагентов Флучан и Дэман, соответствующий ТУ 6-08-873-86.

-9-Апробация работы

Основные результаты исследований диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях, семинарах и совещаниях:

- Всесоюзный симпозиум "Физико-химические основы применения и
направленного синтеза ПАА", Ташкент. - 1974;

Всесоюзное научно-техническое совещание "Новые способы получения газонаполненных полимеров и области их применения в народном хозяйстве". Владимир. - 1974 и 1978 гг.;

VII международный конгресс по поверхностно-активным веществам. Москва. - сентябрь. - 1976;

- Всесоюзный семинар по гидравлике промывочных жидкостей я цементных
растворов. Волгоград. - 1976;

- Седьмая Всесоюзная конференция по коллоидной химии и физико-
химической механике. Минск. - 1977;

- Четвертая Республиканская конференция по физико-химии, технологии
получения и применения промывочных жидкостей, дисперсных систем и
тампонажных растворов. Киев. - Ивано-Франковск. - 1977,1981;

Всесоюзное совещание "Применение неньютоновских систем в нефтедобыче". Ухта. - 1977;

Всесоюзный семинар по гидравлике промывочных и тампонажных растворов. Астрахань. - 1978;

Десятая Международная научная конференция по геохимическим и физико-химическим проблемам при разведке и добыче нефти и газа. Петролгеохим-82. Варна, НРБ. - 1982;

Всесоюзная конференция "Разрушение горных пород при бурении скважин". Часть 2. Уфа. - 1982;

Всесоюзное совещание "Состояние и пути совершенствования техники и технологии промывки скважин, вскрытия продуктивных пластов". Краснодар. -1984;

- Всесоюзная научно-техническая конференция "Нефть и газ Западной
Сибири. Проблемы добычи и транспортировки". Тюмень. - 1985;

Областная конференция "Пути улучшения качества и ускорения строительства скважин в условиях Западной Сибири". Тюмень. - 1987;

III Всесоюзная конференция "Водорастворимые полимеры и их применение". Иркутск. - 1987;

- Всесоюзная конференция "Вскрытие продуктивных горизонтов и освоение
скважин". Ивано-Франковск. - 1988;

Всесоюзные семинары, организованные автором: "Эффективность применения полимерных растворов при бурении и заканчивании глубоких разведочных скважин на нефть и газ.", "Эффективность вскрытия и методов оценки сложнопостроенных продуктивных пластов при бурении и опробовании глубоких разведочных скважин" Тюмень. - 1989,1990;

Международная конференция "Механика горных пород при бурении". Грозный. - 1988, 1990, 1991.

В 1987-1991г.г. работы в области создания и технологии применнения низкооборотных долот, полимерных реагентов и растворов выполнялись в составе отраслевой программы "Геолог" .Работы в области создания полимерных растворов для вскрытия продуктивных пластов выполняются региональной научной Российской программой "Поиск"

Разработки по теме диссертации экспонировались на ВДНХ СССР и автор удостоен золотой (1992 г.), двух серебрянных (1980, 1992 гг.) и двух бронзовых медалей (1978, 1979 гг.).

Фактический учтенный экономический эффект в ценах 1984 г. от внедрения полимерных растворов по Нефтекамскому, Краснохолмскому, Уфимскому УБР за 1980-1991 годы составил по 2844 скважинам - 4160 млн.руб.

Фактический учтенный экономический эффект от применения полимерных растворов на 250 скважинах за 1986-1991 гг. по объединениям Пурнефтегазгеология, Ханты - Мансийскнефтегазгеология, Ямалнефтегаз-геология составил - 2598,7 млн.руб.

Объем применения полимерных растворов при бурении добывающих скважин в Западной Сибири, разработанных автором, составил более 10 тысяч скважин с экономическим эффектом в ценах 1987 года - 2733 руб.на одну скважину.

Публикации

По диссертации опубликовано 135 научных работ, в том числе 7 брошюр, 80 статьи, 48 изобретений и патентов.

Структура и объем диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов, основных выводов и приложений. Общий объем работы составляет 456 страниц и включает 79 рисунков, 91 таблицу, список литературы из 208 наименований и второй том приложений.