Введение к работе
Актуальность. Основные запасы газа Российской Федерации приурочены к газовым и газоконденсатным месторождениям Севера, характерными отличиями которых являются суровые климатические условия и низкая температура продуктивных пластов, наличие в разрезе многолетнемерзлых пород, крупные геометрические размеры залежей, рыхлый коллектор, кустовое размещение скважин, удаленность от инфраструктур промышленно развитых регионов. Это вызывает ряд специфических осложнений при сооружении и эксплуатации скважин. Поэтому актуальным является обобщение и совершенствование способов сооружения и эксплуатации скважин на северных месторождениях.
Цель работы - обобщение и совершенствование способов сооружения и эксплуатации газовых скважин на месторождениях Севера. Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:
выделение и постановка приоритетных научных проблем и первоочередных практических задач, возникающих в связи с геокриологическими, климатическими, геологическими и физико-географическими условиями на газовых и га-зоконденсатных месторождениях Севера;
анализ степени тяжести осложнений при бурении и эксплуатации газовых скважин, обусловленных наличием в разрезе многолетнемерзлых пород (ММП);
анализ существующих методов защиты скважин от воздействия фазовых переходов в ММП в процессе эксплуатации и разработка технических решений по уменьшению теплового воздействия скважин на ММП;
теоретические и экспериментальные исследования динамики прямого и обратного перемещения границы фазового перехода в породах вокруг газовых скважин при их сооружении, консервации и эксплуатации;
обоснование выбора методов борьбы с гидратами в скважинах и шлейфах в районах Севера, в том числе определение термодинамических условий гид-ратообразования природных газов, разработка критериев выбора ингибиторов гидратообразования и методов безингибиторной добычи и сбора газа;
решение ряда прикладных задач контроля эксплуатации скважин на крупных газовых месторождениях Севера, таких как разработка способов диагностики выносимых из газовых скважин механических примесей, определения генезиса и количества выносимой из газовых скважин воды, определения дебита по данным исследований скважин на стационарных режимах фильтрации; определение оптимального числа режимов при газодинамических исследованиях скважин и др.
Научная новизна
-
Поставлена и решена задача определения времени обратного промерзания пород вокруг простаивающей скважины в зависимости от времени первоначального теплового воздействия.
-
Впервые установлена природа газопроявлений из верхней части толщи многолетнемерзлых пород на территории Ямбургского газоконденсатного месторождения.
-
Предложен новый метод определения границы применимости закона Дар-си по данным газодинамических исследований скважин на стационарных режимах фильтрации.
-
Впервые разработана методика оценки времени начала протаивания мерзлых пород вокруг теплоизолированной скважины или в процессе разбури-вания.
-
Впервые выполнены промысловые исследования теплового взаимодействия бурящейся скважины с горными породами для определения допустимого времени консервации скважин без опасности смятия при обратном промерзании.
-
Разработана методика контроля и диагностики выноса пластовой и техногенной воды из газовых скважин по данным специальных газодинамических исследований и химического анализа.
-
Теоретически обосновано и экспериментально установлено, что подошва многолетнемерзлых пород над центральной частью крупных газовых залежей находится глубже, чем на контуре ГВК.
Практическая значимость
-
Разработана и внедрена методика расчета и выбора конструкций скважин с термической защитой в зоне мерзлоты.
-
Разработана и внедрена методика расчета темпов протаивания и обратного промерзания пород при выборе конструкций скважин в криолитозоне.
-
Выполнены экспериментальные исследования температурного поля около газовой скважины в процессе ее бурения, консервации и эксплуатации (на Мастахской научно-экспериментальной станции, ЯАССР).
-
Разработана и внедрена технология предупреждения и борьбы с гидрато-образованием в скважинах и промысловых коммуникациях на месторождениях Крайнего Севера.
-
Разработана и внедрена методика проведения промысловых и лабораторных исследований для диагностики генезиса мехпримесеи, выносимых с потоком газа.
-
Обосновано и широко внедрено (на Медвежьем, Уренгойском и Ямбург-ском месторождениях) применение теплоизоляции шлейфов для обеспечения безгидратного сбора газа.
-
Предложена методика определения фактических коэффициентов теплопередачи теплоизолированных шлейфов.
Основные результаты диссертационной работы положены в основу 7 отраслевых инструкций и 2 технологических регламентов, утвержденных руководством Газпрома и доведенных до предприятий отрасли, как руководящие документы, регламентирующие процессы сооружения, освоения и эксплуатации скважин.
Книги Б.В. Дегтярева с соавторами используются студентами в учебном процессе при курсовом и дипломном проектировании. Основные положения, выносимые на защиту
1.Методика инженерных расчетов времени начала и темпов протаивания и обратного промерзания ММП в процессе сооружения и эксплуатации скважин.
2.Результаты экспериментальных исследований воздействий на ММП в процессе сооружения и эксплуатации скважин.
З.Методика расчета и выбора конструкций скважины с термической защитой в зоне ММП.
4.Технология предупреждения образования гидратных пробок в скважинах и промысловых коммуникациях; термодинамическое и экономическое обоснование теплоизоляции газосборных шлейфов для безингибиторной добычи газа на крупных месторождениях Севера.
5.Методика обработки стандартных и специальных газодинамических исследований с целью определения дебитов и назначения оптимальных технологических режимов работы скважин и кустов.
б.Методика диагностики генезиса воды, выносимой из скважин (пластовая, конденсационная, техногенная) по данным стандартного химического анализа.
7.0пределение глубины подошвы ММП по данным стандартного каротажа по отбивке цементного камня.
Личное участие автора диссертации выразилось в постановке и формировании научных и практических задач, в обобщении и формализации основных результатов работы, в самостоятельном проведении части экспери-
Ійентальньіх и аналитических исследований, разработке инструктивной документации.
Апробация работы. Отдельные результаты работы докладывались на:
Всесоюзном совещании по разработке газовых и газоконденсатных месторождений (Харьков, 1968);
3-й научно-технической конференции ВНИИГАЗа "Разработка и эксплуатация месторождений природных газов и подземное хранение газа", (Москва, ВНИИГАЗ, 1976);
Всесоюзном совещании по вопросам строительства и эксплуатации газонефтепромысловых объектов в зоне мерзлоты (Тюмень, 14-18 марта 1978 .);
расширенном заседании секций бурения НТС Мингазпрома, Миннефтепрома и НТО НГП им. И.М.Губкина (Тюмень, 28 мая-1июня 1979 .);
межведомственном совещании ГКНТ "Геокриологический прогноз в осваиваемых районах Крайнего Севера" (Москва, ВСЕГИНГЕО, 1982 .);
Научно-практической конференции: "Проблемы методики поиска, разведки и освоения нефтяных и газовых месторождений ЯАССР", (Якутск, 1983);
научно-техническом совещании по изучению гидратоносности недр Мирового океана (Ленинград, ВНИИОкеангеология, 23 июня 1986 .);
совместном заседании Научно- технических советов Госстроя СССР и Мин-нефтегазстроя, посвященном вопросу проектирования и строительства объектов нефтяной и газовой промышленности в условиях вечномерзлых грунтов (Надым, 28-30 октября 1986 ..);
Всесоюзном семинаре "Поиски, разведка и разработка залежей углеводородных газов на территориях, контролируемых криолитозоной" (Тюмень, 27 февраля-3 марта 1987 .);
-1-й Всесоюзной конференции "Экология нефтегазового комплекса" (Надым, 4-8 октября 1988 .)
заседании НТС Мингазпрома, секция "Совершенствование технологии бурения газовых и газоконденсатных скважин" (Москва, 17-21 окт.1988 .);
международном симпозиуме по геокриологии (Ямбург, 1-12 авг.1989);
Всесоюзном совещании по вопросам строительства скважин на Ямале (Ухта, Северспецбургаз, 12-16 ноября 1990 .);
Всероссийском семинаре, посвященном 25-летию предприятия Надымгаз-пром (Надым, 1996 .),
II международном газовом конгрессе "Новые высокие технологии для нефтегазовой промышленности и энергетики будущего", (Москва, 2-4 июня 1997);
научно-технических советах предприятия Надымгазпром (г. Надым, 1995-1998 )
семинарах кафедры разработки и эксплуатации газовых и газоконденсатно-нефтяных месторождений УГНТУ (г. Уфа, 1997-1998 ) и др.
Публикации. Основные результаты исследований отражены в 98 печатных работах, в том числе двух книгах и двух тематических обзорах, а также в восьми авторских свидетельствах и патентах РФ.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, 7 глав, выводов, списка литературы из 302 наименований и 3 приложений. Работа изложена на 352 страницах машинописного текста, включает 93 рисунка и 21 таблицу.
Автор выражает искреннюю признательность З.С. Алиеву, Ю.Б. Баду, А.В. Баранову, А.И. Березнякову, А.Г. Бурмистрову, Э.Б. Бухгалтеру, В.И. Васильеву, А.И. Гриценко, О.М. Ермилову, Г.А. Зотову, В.А. Истомину, В.Е. Карачинскому, Н.Р. Колушеву, Ю.П. Коротаеву, Б.Л. Кривошеину, М.Р. Мавлютову, В.П. Мельникову, Н.Б. Мизулиной, И.С. Немировскому, Г.И. Облекову, Ю.А. Пере-мышцеву, М.И. Подоляко, А.П. Попову, В.В. Ремизову, Ф.Л. Саяхову, М.Н. Середе, B.C. Смирнову, Ю.Г. Тер-Саакяну, М.А. Токареву, В.А. Туголукову, З.А. Хабибуллину, В.А. Хилько, В.П. Цареву, Л.С. Чугунову, P.M. Шайдуллину, П.Т. Шмыгле, а также коллективам лаборатории надежности скважин и промысловых сооружений ВНИИГаза, НТЦ Надымгазпром и кафедры разработки газовых и газоконденсатных месторождений УГНТУ за активное участие в выполнении научных исследований и помощь в подготовке к защите этой диссертационной работы.
