Введение к работе
Актуальность проблемы. В настоящее время одними из основных проблем нефтяной отрасли России являются:
в бурении — переход к разработке месторождений с мало про — дуктивными глубокозалегающими горизонтами;
в эксплуатации—сохранение дебита скважин на месторож — дениях с системой поддержания пластового давления при проведении текущего и капитального ремонтов.
Для качественного и успешного ведения работ по заканчиванию и ремонту скважин в условиях, осложненных высокими давлениями, температурами и большой обводненностью продуктивного горизонта, необходимы специальные технологические жидкости, обладающие следующими свойствами:
— сохранять максимальную проницаемость коллектора;
иметь плотность, достаточную для создания требуемого противодавления на пласт;
не содержать твердой фазы, вызывающей необратимую кольматацию пор продуктивного горизонта;
— оказывать ингибирующее действие на глинистые минералы
коллектора;
— быть инертными по отношению к внутрискважинному
оборудованию.
Наиболее полно этим требованиям отвечают технологические жидкости на основе концентрированных растворов неорганических солей (рассолов).
Единственной отечественной технологической жидкостью с плотностью 1450 —1600 кг/м является аммонизированный раствор нитрата кальция (АРНК), разработанный ОАО НПО "Бурение". Целесообразность применения АРНК заключается в том, что, во-первых, использование данной технологической жидкости на месторождениях Западной Сибири показало, в основном, хорошие результаты и, во —вторых, промышленное производство АРНК освоено на трех российских заводах (в объеме 350— 400 тыс. тонн в год), что в настоящее время достаточно для решения задач заканчивания и ремонта скважин.
Однако применение АРНК при высоких (более 100 С) температурах в ряде случаев сопровождалось такими негативными явлениями, как интенсивная коррозия металла НКТ и УЭЦН, нарушение электроизоляции погружного двигателя и силового кабеля, отложение солей на рабочих органах УЭЦН и призабойной зоне пласта.
Поэтому актуальность диссертационных исследований заклю — чается в том, чтобы на основе АРНК и недорогих и недефицитных реагентов отечественного производства разработать технологическую жидкость для заканчивания и ремонта в сложных геолого —технических условиях.
Важность и актуальность ііроблемьГ~'Повьіщения качества вскрытия продуктивных горизонтов, создание для этого новых эффективных реагентов и технологий отражена в положениях Федеральной целевой программы "Нефть и газ России: конец XX и начало XXI века (наука, конверсия, инвестиции для создания новейших технологий)".
Цель работы. Обеспечить при заканчивании и ремонте скважин в сложных геолого — технических условиях, связанных с высокими (более 100 С) забойными температурами и большой (до 98 %) обводненностью продуктивного горизонта, сохранность кол-лекторских свойств пласта и скважинного оборудования путем создания на основе АРНК и недорогих и недефицитных реагентов необходимых технологических жидкостей.
Основные задачи исследований.
1. Установление возможности использования технологических
жидкостей на основе АРНК при температурах выше 100 С.
2. Изучение механизмов коррозии и солеотложения при
использоваании АРНК в условиях высоких (более 100 С) темпе
ратур и большой (до 98 %) обводненности продуктивных горизонтов
с целью снижения их отрицательного воздействия на оборудование
и пласт.
3. Обоснование возможности использования класса фосфоновьгх
комплексонов в сочетании с анионными ПАВ в качестве
стабилизатора АРНК, эксплуатирующегося в сложных геолого —
технических условиях.
4. Разработка наиболее эффективных соотношений фосфоновых
комплексонов и ПАВ в составе стабилизатора.
5. Разработка методики контроля рабочих концентраций
стабилизатора АРНК в промысловых условиях.
6. Разработка отраслевого руководящего документа по подбору,
приготовлению и использованию технологических жидкостей на
основе АРНК для условий высоких (более 100 С) забойных
температур и большой (до 98 %) обводненности продуктивных
горизонтов.
Научная новизна:
— научно обоснованы и разработаны на основе АРНК
технологические жидкости для заканчивания и ремонта скважин
в сложных геолого—технических условиях, связанных с высокими
забойными температурами и большой обводненностью продук
тивного горизонта;
теоретически и экспериментально доказана возможность безопасного в коррозионном отношении использования технологических жидкостей на основе АРНК в интервале температур 20— 150 С при отсутствии пластовых вод;
на уровне изобретения разработаны составы стабилизатора АРНК на основе реагентов, выпускаемых отечественной промышленностью, для сложных геолого — технических условий и найдены наиболее эффективные соотношения компонентов стабилизатора (заявка № 94043160 "Технологическая жидкость для ремонта и заканчивания нефтяных и газовых скважин и стабилизатор", положительное решение от 28.04.97);
— установлен механизм стабилизации АРНК добавками
фосфоновых комплексонов и анионных ПАВ, заключающийся в
избирательном адсорбционном взаимодействии стабилизатора с
активными центрами микрокристаллов СаСОэ (CaS04), образую
щихся при контакте АРНК с пластовыми водами гидрокарбонатно —
натриевого (сульфатно —натриевого) типов, увеличении индук
ционного периода кристаллизации и уменьшении ее скорости.
Практическая ценность. Разработанные на основе АРНК и стабилизатора высокоплотные технологические жидкости решают проблему сохранности коллекторских свойств и скважинного оборудования при заканчивании и ремонте скважин в сложных геолого — технических условиях, связанных с высокими (более 100 С) температурами и большой (до 98 %) обводненностью продуктивных горизонтов.
Применение технологических жидкостей на основе АРНК со стабилизатором в указанных условиях позволит при заканчивании избежать дополнительных операций по освоению скважины, .«^»«ео.кратить время вызова притока -ип.-пласта. и повысить "^продуктивность; при ремонте — дополнительно добыть нефть (газ) за счет исключения потерь, связанных с простоями скважин в период снижения пластового давления в системе ППД.
Введение в АРНК стабилизирующей добавки позволит использовать данные рассолы не только на месторождениях с гидрокарбонатно — натриевым (Западная Сибирь), но и сульфатно— натриевым (Урало — Поволжье) типами пластовых вод.
Разработанные методики определения скорости коррозии и солеотложения на металлических образцах и контроля содержа — ния стабилизатора АРНК в промысловых условиях, а также составленный на их основе отраслевой руководящий документ РД 39 — 0147001—751 — 94 "Разработка рецептур и технологии применения жидкости глушения на основе кальциевой селитры для условий повышенных температур и солеотложения" позволяют быстро и эффективно осуществить подбор, приготовление, использование технологических жидкостей.
Разработанные стабилизаторы могут быть использованы в составе других технологических жидкостей, а также при цементировании скважин в качестве регулятора схватывания и твердения тампонажного раствора.
Реализация работыв промышленности. Технология подбора, приготовления и использования высокоплотной жидкости на основе АРНК со стабилизатором для условий высоких (более 100 С) забойных температур и большой (до 98 %) обводненности продуктивного горизонта апробирована на экспериментальной скважине в НПО "Бурение" и выдержала промысловые
испытания в АООТ "Кондпетролеум" (НГДУ "Красноле — нинскнефть").
Проведенные приемочные и промысловые испытания подтвердили надежность и эффективность предложенных рецептур жидкости и технологического процесса.
Апробация работы. Результаты исследований, положенные в основу диссертационной работы, докладывались на двух Всесоюзных (г. Киев, г. Волгоград) совещаниях по проблемам коррозии, межотраслевой (г. Куйбышев) и двух научно-технических конференциях молодых ученых и специалистов (г. Москва, г. Куйбышев), а также обсуждены на научно-техническом семинаре ОАО НПО "Бурение".
Публикации. Основное содержание работы изложено в 8-ми опубликованных статьях и тезисах, в том числе заявке на патент и отраслевом руководящем документе.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных выводов и рекомендаций, списка использованной литературы, включающей наименований. Работа изложена на -MJ страницах и содержит иллюстрированный материал из SV рисунков, /? таблиц.