Введение к работе
Диссертация посвящена разработке и совершенствованию конструкций технологических скважин, предназначенных для строительства и эксплуатации подземных резервуаров в каменной соли для хранения природного газа (ПХГ). ПХГ сооружается для регулирования сезонной и пиковой неравномерности газопотребления и обеспечения надежного снабжения газом потребителей при возникновении аварийных ситуаций на газопроводе. В 30км от г.Волгоград, на площади Россошинская будет строиться Волгоградское Подземное Хранилище природного Газа. Подземная часть хранилища состоит из 14 резервуаров выполненных методом размыва в каменной соли на глубине 1350-1460 м.
Актуальность проблемы. В общей проблеме улучшения качества строительства газовых скважин, особо важное место занимает решение задачи проводки и крепления скважин в отложениях каменной соли для создания подземных емкостей, особенно если массив осложнен пластами бинюфита, склонными к повышенным кзвернообразованию и текучести. Буровые работы в солевой толще часто сопровождается осложнениями, которые приводят к ликвидации скважин. В связи с повышенными требованиями к конструкциям и методам крепления скважин этой категории возникает необходимость в специальных тоспедованиях, учитывающих специфику их проводки и эксплуатации.
Специфические особенности крепления скважин в солевых отложениях на 'оссошинской площади требуют проработки и решения следующих вопросов: обеспечения качественного разобщения терригеннога и хемогенного комплексов; предотвращение растворения солей на контакте с цементом и образования канала по эторому возможно движение флюида.
Цель работы. Совершенствование конструкций и технологии крепления скважин при роительстве подземных резервуаров хранения природного газа в отложениях каменной ши, осложненной пластами бишофита, для обеспечения длительного безаварийного
срока эксплуатации.
Основные задачи исследований.
-
Моделирование и исследование процессов в системе "скважина - пласт", а также взаимодействия бииюфита и галита с тампонажными растворами.
-
Исследование процесса повышения давления системы "бишофит-вода" в замкнутом объеме.
-
Разработка лабораторного стенда высокого давления для экспериментальных исследований системы "бииюфит - вода" в замкнутом объеме.
-
Экспериментальные исследования поведения магнезиального цемента в процессе затворения и вьщержки в замкнутом объеме под давлением.
-
Моделирование и исследования процессов взаимодействия раствора хлорида магния с системой "цементный камень-бишофит-каменная соль" в замкнутом объеме под давлением.
-
Разработка технологии бурения и крепления технологических скважин на Россошинской площади (Волгоградское ПХГ)-
Научная новизна.
-
Предложена схема процесса поведения каверны в пластах бишофита при цементировании магнезиальным цементом.
-
Экспериментально установлено, что в замкнутом объеме, при растворении бииюфита водой или концентрированным раствором NaCI развивается давление, превышающее предварительно созданное, на 30,0-32,0 МПа.
-
Установлено, что при растворении бишофита в концентрированном растворе хлорида магния (р = 1280 кг/м3) в замкнутом объеме повышение давления составляет около 8,0 МПа.
-
Экспериментально установлено, что при затворении и твердении магнезиального цемента находящегося в контакте с бииюфитом, давление в замкнутом объеме падает,
5 что позволяет прогнозировать отсутствие сминающих давлений при цементировании
пластов бишофита магнезиальным цементом.
-
Стендовыми исследованиями магнезиального цемента, при моделировании процесса сжатия каверны, установлено, что цементный камень, а также зона контакта между образцами в системе "цементный камень - каменная соль - бишофит", сформировавшихся в условиях близких к забойным, не разрушаются под повторным воздействием концентрированного раствора хлорида магния и давления равною забойному.
-
Впервые предложено (заявка №99106260) применение цемента Сореля, на основе активного МдО, для цементирования обсадных колонн перекрывающих пласты бишофита в разрезах каменной соли.
Практическая ценность и реализация работы.
Впервые разработана конструкция, технология бурения и крепления скважин, где эсновная обсадная (эксплуатационная) колонна большого диаметра-245 мм, іредназначенная для работы в переменном режиме (закачка газа-отбор газа), терекрывает раздел каменной соли, включая два пласта бишофита.
Впервые предложена нетрадиционная схема (включенная в Свод правил Подземные хранилища газа, нефти и продуктов их переработки" СП 34-108-98) проведения >абот на скважине, когда на основе предложенной технологии решаются все задачи по іурению ствола скважины из-под башмака промежуточной колонны вплоть до подошвы іудущего резервуара, а потом на проектную глубину спускается и цементируется основная бсадная колонна.
Выполненная диссертационная работа послужила основой для разработки автором руппового рабочего проекта на строительство технологических скважин на Россошинской пощади (Волгоградское ПХГ). Графиком строительства первой очереди объекта редусмотрено бурение 4-х скважин. Проект может быть использован как базовый для
6 бурения еще 10-ти технологических скважин на Россошинской площади, а также на друш>
площадях со сходными геолого-техническими условиями бурения.
Апробация работы.
Основные результаты диссертационной работы докладывались на семинарах "Отделения комплексного проектирования специальной части проекта" и на Ученых советах ООО "Подоемгазлром" ОАО "Газпром" в 1996-1998 г.
Публикации.
По результатам исследований опубликовано 9 статей, 1 патент РФ, СП "Подземные хранилища газа, нефти и продуктов их переработки" СП 34-106-98. Структура и объем диссертации.
Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка цитированной литературы. Диссертация изложена на$Ь страницах машинописного текста, >Зрисунков ft. таблиц, список цитированной литературы Ч{ наименований.