Введение к работе
Актуальность работы. Современное состояние нефтедобычи в России характеризуется эксплуатацией огромного количества скважин в течение длительного времени, что обусловливает нарушение герметичности системы "горные породы-цементное кольцо- обсадные колонны". Интенсивность этого процесса многократно увеличивается при наличии недостатков в первоначальной конструкции скважин. Последние характеризуются отсутствием цементного кольца за кондуктором и за эксплуатационной колонной в интервалах расположения пресных и примыкающих к ним минерализованных вод, неизолированными поглощающими пластами за обсадными колоннами, нарушениями колонн и т.д., что позволяет их отнести.к категории осложненных.
В настоящее время значительная часть скважин основных (крупных) месторождений России относится именно к указанной категории и представляет опасность для окружающей среды.
Главной причиной осложнения состояния фонда скважин являлось осуществление бурения в течение длительного периода времени в соответствии с различными нормативно-техническими документами на их строительство, не соответствующими современным требованиям охраны окружающей среды. Поэтому к началу 90-х годов только по АНК Башнефть из общего фонда скважин по своей конструкции не соответствовали требованиям охраны окружающей среды по состоянию цементирования эксплуатационной колонны около 48% и кондуктора - 227. скважин.
Наличие громадного фонда осложненных скважин, представляющих собой потенциальные источники перетока минерализованных вод и засолонения пресноводного комплекса, потребовали организации
постоянного контроля за ними и целенаправленного проведения ремонтно- изоляционных (РИР), ремонтно-восстановительных (РВР) и ликвидационных работ. Конечной целью указанных работ являлось улучшение состояния фонда скважин исходя из требований охраны недр и окружающей среды (в последнее десятилетие в нефтепромысловой практике аналогичные работы называются "оздоровлением" фонда скважин).
Научно-технические и научно-методические разработки по программе оздоровления фонда проводятся в трех направлениях: строительство скважин; изучение геолого-технического состояния пробуренных скважин, разработка технологий и осуществление РИР, РВР и ликвидационных работ; контроль за состоянием источников пресных вод.
Основное содержание представленной работы соответствует второму направлению разработок, являющемуся наиболее актуальным с точки зрения оперативного устранения причин уже возникшего отрицательного влияния на окружающую среду или возможностей его возникновения.
В разные годы различные аспекты технологии РИР и РВР рассматривались в работах Амияна А.В., Амияна В.А., Блажевича В.А., Булгакова Р.Т., Габдуллина Р.Г., Газизова А.Ш., Горбунова А.Т., ДонН.С, Загирова М.М., Земцова Ю.В., Кадырова Р. Р., Кисельма-на М.Л., Кощелева А.Т., Кравченко И.И., Лепнева Э.Н., Мавлютова М.Р., Маляренко А.В..Мишина В.И..Муслимова Р.Х., Поддубного Ю.А., Рахимкулова Р.Ш., Рябоконя С.А., Спивака А.И., Сидорова И.А., Умрихиной Е.Н., Усова СВ., Хангильдина Г.Н., Шумилова В.А., Юрьева В.А.,Юсупова И.Г..Янковского Ю.Н.,Ярыша А.Т. и др.
Усовершенствованию приборов, аппаратуры и методических вопросов промыслово-геофизических исследований, в том числе и
технического состояния скважин, посвящены работы Васина Я.Н., Бернштейна Д.А., Габдуллина Т.Г., , Гуторова Ю.А., Дворецкого В.Г., Дворкина И.Л., Жувагина И.Г.,. Кедрова А.И., Кирпиченко Б.И., Комарова В.Л., Кузнецова Г.С., Орлинского Б.М., Токарева М.А., Труфанова В.В., Фахреева И.А. и др.
В известных отечественных исследованиях в области РИР преимущественно рассматриваются вопросы ограничения притока попутно добываемой воды и, в первую очередь, механизм изоляции обводненных интервалов пласта.
Исследования в области РВР хотя и посвящены вопросам технологии этого вида КРС, но в них с достаточной полнотой не рассмотрена многовариантность технологических схем в зависимости от соотношения "дефекты скважины - конкретные геологические и гидродинамические условия в заколонном пространстве". Главным недостатком этих исследований является отсутствие четко разработанной научно-методической основы, включающей в себя комплекс работ по контролю, оценке геолого-технического состояния скважин и технологии оздоровления с учетом всего оставшегося периода эксплуатавди скважин, включая процесс их физической ликвидации.
Результаты проведенных исследований и разработок, представленные в работе, способствуют решению важной народнохозяйственной и социальной задачи.
Цель работы. Разработка методологии исследований геолого-технического состояния осложненных скважин, обобщение и разработка эффективных технологий их оздоровления на поздней стадии эксплуатации месторождений.
Задачи исследований.
1. Анализ и обобщение современного состояния технологий
ремонтно-изоляционных, ремонтно-восстановительных работ и ис ледований технического состояния скважин, уточнение возможно тей и областей их эффективного применения.
-
Обоснование структуры информации о геолого-техническ состоянии скважин, разработка методики ее анализа.
-
Разработка нового метода исследования технического со тояния скважин.
-
Разработка регламентов исследований по контролю техн ческого состояния скважин.
-
Обоснование направлений развития технологий ремон но-изоляционных и ремонгно-восстановительных работ в сложи гидро-и термодинамических условиях их осуществления.
-
Создание и испытание технологий ремонтно-восстанов тельных и ликвидационных работ.
-
Разработка рецептур новых тампонажних составов для и пользования в различных интервалах геологического разреза скв жин, обусловливаемых гидродинамическими, термодинамическими экологическими условиями.
-
Реализация результатов исследований путем текущег перспективного планирования и широкомасштабного проведен опытно-технологических работ.
Методы решения поставленных задач.
-
Гидродинамическое моделирование.
-
Математическая статистика.
-
Лабораторные, аналитические и промысловые исследован Основные защищаемые положения.
-
Методология исследования геолого-технического состояв осложненного фонда скважин.
-
Направления развития технологий ремонтно-восстаноЕ
тельных работ и ликвидации скважин.
-
Усовершенствованные и новые технологии ремонтно-восстановительных работ и ликвидации скважин.
-
Новые способы вторичного цементирования колонн.
5. Новые тампонажные составы.
Научная новизна.
-
Впервые в отрасли разработана научно-методологическая основа решения проблемы оздоровления осложненного фонда скважин: дано определение осложненных скважин, объяснена сущность и разработаны методики исследования и контроля геолого-технического состояния скважин, позволяющие установить перспективу их использования в зависимости от степени опасности для окружающей среды, условий разработки месторождения и технологических возможностей.
-
Применительно к процессу ремонтно-восстановительных работ в скважинах теоретическими расчетами установлено, что:
переток жидкости между пластами возникает сразу же после прекращения закачки тампонажного раствора в скважину, он меняет свою величину и направление во времени в зависимости от соотношения гидропроводностей пластов и пластового давления и, в конечном счете, обусловливает образование циркуляционных каналов в изоляционном материале и снижает успешность ремонтно-восстановительных работ;
температура закачиваемого тампонажного раствора значительно изменяется при движении по стволу скважины, что должно учитываться при планировании и проведении ремонтных работ;
при закачивании тампонажного раствора по трубам образуется зона смешения, объем смеси определяется вязкостью жидкостей, диаметром и длиной труб, скоростью закачки и обусловливает по-
терю изолирующей способности части тампонажного раствора.
-
Разработаны рецептуры девяти новых тампонажных составов, отличающихся широким диапазоном изменения сроков схватывания и улучшенными прочностными и адгезионными свойствами; два способа вторичного цементирования колонн; способы изоляции поглощений и эффективного проведения ремонтно-изоляционных работ на уровне изобретений и патентов.
-
Разработан метод оценки перетока закачиваемой воды в непродуктивные пласты в нагнетательной скважине путем определения потенциальной приемистости по эталонным зависимостям.
-
Впервые в отрасли созданы и успешно внедрены технологии физической ликвидации скважин различных категорий и геолого-технического состояния, регламентирующие последовательность и способы вторичного разобщения пластов за обсадными колоннами, способы доставки тампонажных растворов в объекты изоляции и их свойства в соответствии с требованиями охраны окружающей среды, методы контроля качества изоляционных работ.
Практическая ценность.
-
Показаны преимущества и недостатки существующих методов ремонтно-изоляционных, ремонтно-восстановительных работ и обобщены эффективные области их применения в условиях самых различных месторождений России и стран СНГ.
-
Разработаны методики исследований геолого-технического состояния скважин, с использованием которых устанавливаются виды, объемы ремонтно-восстановительных работ, дальнейшее назначение различных категорий скважин.
-
Разработан регламент исследований для контроля текущего технического состояния скважин.
-
Разработаны технологии ликвидации скважин, рецептуры
новых тампонажних составов для использования в процессах изоляционно-ликвидационных и ремонтно-восстановительных работ.
-
Результаты разработок обеспечили: возможность перехода к компьютерной обработке всей геолого-технической информации о фонде скважин, повышения оперативности и эффективности программ оздоровления
-
Результаты исследований по оценке перетока закачиваемой воды в непродуктивные пласты "методом мощностей", гидродинамических, температурных и иных условий проведения ремонтных работ в скважинах, рецептуры разработанных тампонажных составов, технологии РИР, РВР и ликвидационных работ вошли в монографии:
Блажевич В.А., Умрихина Е.Н., Уметбаев В.Г. Ремонтно-изо-ляционные работы при эксплуатации нефтяных месторождений.-М.: Недра, 1981.-232 с.
Блажевич В.А., Уметбаев В.Г. Справочник мастера по капитальному ремонту скважин.-М.: Недра, 1985.-205 с.
Уметбаев В.Г. Геолого-технические мероприятия при эксплуатации скважин. Справочник рабочего.-М.: Недра, 1989.-215 с.
Блажевич В.А., Уметбаев В.Г., Стрижнев В.А. Тампонажные (изоляционные) материалы для ремонтно-изоляционных работ в скважинах. Справочник.-Уфа:РЖ) Госкомиздата БССР,1992.-88 с.
Уметбаев В.Г., Мерзляков В.Ф. Капитальный ремонт как средство экологического оздоровления фонда скважин.-Уфа:Башни-пинефть АНК Башнефть,. 1995.-251 с.
Реализация результатов исследовании в промышленности.
Результаты исследований технического состояния скважин составили содержание СТО 03-88-80 по диагностике перетока закачиваемой воды в непродуктивные пласты в нагнетательных скважинах. Стандарт внедрен в производство. Он включен в комплекс
исследований по оценке технического состояния скважин.
Стандарты СТП 0147276-012-90 по инвентаризации эксплуатационного фонда скважин, СТО 03-31-94 .по методике анализа данных о геолого-техническом состоянии скважин используются при анализе и обработке всей геолого-промысловой информации.
Методическое пособие РД 39Р-0135648-005-90, регламентрую-щее исследования по контролю технического состояния скважин, исполізуется в качестве основного нормативно-технического документа.
Разработки по технологии вторичного цементирования кондукторов, восстановлению герметичности и вторичного цементирования обсадных колонн в осложненных скважинах (РД 39Р-0135648-0002-89; РД 39Р-5752454-007-90), внедрены в 1990-1995 г.г. в 1085 скважинах.
Разработанные технологии ликвидации скважин (РД 39-0147276--216-87Р; РД 39Р-0135648-008-91; РД 39-0135648-012-93; РД 39-0147276-016-94 внедрены в 1988-1996 г.г. в 1390 скважинах.
Апробация работы. Основное содержание работы докладывалось на XIII научно-техническом семинаре по гидродинамическим методам исследований и контроля процессов разработки нефтяных месторождений в г. Москве (1976 г.), на отраслевых координационных совещаниях по проблемам ремонтных работ в г. Туапсе (1987, 1988, 1989 г.г.), на публичных лекциях в Уфимском государственном нефтяном техническом университете (1995 г.), в НГДУ Удмурт-нефть (1995 г.), в АОЗТ Нижневартовскнефтегаз (1995 г.), в школе-семинаре "Системный анализ процессов разработки нефтяных месторождений и транспорта нефти и нефтепродуктов" в г. Уфе (1996 г.), в Государственной Академии нефти и газа им. И.М. Губкина в г. Москве (1996 г.), на Ученых Советах Башнипинефти,
на технических советах АНК Башнефть и НГДУ и т.д.
Публикации. По результатам представленных в работе исследований опубликовано 54 работы, в том числе 5 монографий, 2 обзора, 17 статей, 1 тезис доклада, 13 авторских свидетельств (в т.ч. 2 патента), З СТО, З СТП, 10 РД. Результаты исследований изложены также в 8 научно-исследовательских отчетах. В диссертации представлены результаты исследований, выполненных лично автором, под его руководством и непосредственном участии в отделе добычи нефти Башнипинефги в период с 1976 по 1996 год.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав и выводов, содержит 26 стр. машинописного текста, 71 рисунок, 37 таблиц, 177 библиографических ссылок, 2 приложения на '95 страницах.
Автор считает необходимым отметить, что огромное влияние на него оказали личность и работы безвременно ушедшего из жизни В.А. Блажевича. Автор выражает свою искреннюю признательность своим коллегам по лаборатории технологии ремонта скважин за проведение совместных исследований и помощь.
Автор благодарен за помощь и поддержку ученым Башнилинеф-ти, кафедре разрарботки нефтегазовых месторождений УГНТУ и ГАНГ им. И.М. Губкина, а также руководителям и специалистам АНК Башнефть и НГДУ.
