Содержание к диссертации
Стр.
ВВЕДЕНИЕ 7
1.СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОМ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ БУРОВЫХ РАСТВОРОВ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЕЙ С ПРИСТВОЛЬНОЙ ЗОНОЙ
КОЛЛЕКТОРА 13
1*1. Основные факторы, определяющие снижение естественной
нефтепроницаемости коллекторов 13
Физико-химические и технологические факторы, вызывающие загрязнение продуктивных отложений при заканчивании скважин 14
Способы оценки влияния буровых растворов на
23
продуктивность скважин
1.2. Существующие методы сохранения проницаемости
27
продуктивных пластов
2. МЕТОДЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 39
2.1. Методики экспериментальных исследований влияния бу
ровых растворов, их фильтратов и технологических жид
костей на восстановление проницаемости кернов 39
Определение динамической фильтрации (скорости фильтрации) буровых растворов 39
Экспериментальная оценка закупоривающего действия жидкой фазы (фильтрата) бурового раствора.. 40
Экспериментальная оценка закупоривающего действия твердой фазы бурового раствора 45
Определение эффективного давления гидрообжима 45
Стр.
2.1.5. Оценка инверсии смачиваемости водонефтесодер-
жащих пород и гидрофобизирующих свойств жид
костей заканчивания 47
Определение перового пространства керна 48
Изучение межфазных взаимодействий на границах раздела фаз в буровых растворах для заканчивания скважин 49
Исследование дисперсионной среды технологических жидкостей и фильтратов буровых растворов 52
Изучение влияния гидрофобных взаимодействий на технологические параметры буровых растворов 56
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА ИЗМЕНЕ
НИЕ НЕФТЕПРОНИЦАЕМОСТИ КОЛЛЕКТОРОВ, ПОВЕРХ
НОСТНЫХ ЯВЛЕНИЙ И ФАЗОВЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ В ДИС
ПЕРСНЫХ СИСТЕМАХ 59
Изменение нефтепроницаемости коллекторов под влиянием буровых растворов 59
Гидратация глин и полимеров 67
Гидратация глин 69
Гидратация полимеров 76
Исследование процессов адсорбции полимеров на глине ... 79
Исследование процессов массопереноса и их влияния на физико-механические свойства глинистых пород 92
Разработка метода оценки ингибирующих свойств буровых растворов 92
Влияние температуры и давления на гидратацию глинистых пород 98
Зависимость процессов массообмена от физико- химических свойств буровых растворов, влияние этих процессов на физико-механические свойства
Стр.
глинистых пород 103
3.5 Влияние ПАВ на избирательную сорбцию углеводородов
на горные породы и металлическую поверхность в
гидротермальных условиях ., 111
Методика эксперимента 111
Исследования краевого угла смачивания и межфазного натяжения растворов различных ПАВ в термобарических условиях 116
4. ОБОБЩЕННАЯ МЕТОДИКА РАСЧЕТА ОПТИМАЛЬНЫХ
СВОЙСТВ БУРОВЫХ РАСТВОРОВ И ПАРАМЕТРОВ ТЕХНО
ЛОГИИ ВСКРЫТИЯ ПРОДУКТИВНЫХ ПЛАСТОВ В РАЗЛИЧ
НЫХ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ 123
Методика оценки качества технологии первичного вскрытия продуктивных пластов 123
Проектирование свойств и составов буровых растворов для технологии первичного вскрытия продуктивных пластов 138
5. РАЗРАБОТКА ХИМИЧЕСКИХ РЕАГЕНТОВ, БУРОВЫХ РАС
ТВОРОВ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЕЙ ДЛЯ ЗАКАН-
ЧИВАНИЯ СКВАЖИН 148
5.1. Разработка модифицированных полисахарндных реагентов
для бурения и заканчивания скважин 148
Производные крахмала 149
Производные целлюлозы 158
Полимерные смеси 168
5.2. Разработка поверхностно-активных веществ и растворов
на их основе для повышения качества заканчивания
скважин * 172
Стр.
Разработка реагентов-комплексных ПАВ 173.
Разработка буровых растворов на основе ПАВ
ПКД 515 и полисахаридных реагентов 189
5.3. Разработка буровых растворов на основе полиалкиленгли-
колей 199
Исследование влияния различных полиалкиленг-ликолей на технологические свойства растворов и реагентов для их обработки..,.. 204
Разработка рецептур и исследование технологических свойств буровых растворов на основе поли-алкиленгликолей 234
5.3.2.1. Разработка глинистых растворов на ос
нове разветвленных полиалкиленглико-
лей 238
5.3.2.2. Разработка безглинистых полиалкиленг-
249
ликолевых растворов
6. ПРОМЫШЛЕННЫЕ ВНЕДРЕНИЕ И ТЕХНИКО - ЭКОНОМИ
ЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ РАЗРАБОТОК 269
6.1. Промышленные испытания буровых растворов и техноло
гических жидкостей с ПАВ комплексного действия ПКД
51S 269
6.1.1. Промышленные испытания глинистых буровых
растворов с ПАВ комплексного действия ПКД
Промышленные испытания безглинистых буровых растворов с ПАВ комплексного действия ПКД 515 280
Использование ПКД 515 в жидкостях перфорации . 287
Результаты промышленного испытания
Стр.
комплексной технологии заканчивания с ПАВ
ПКД515 295
Промышленные испытания полиалкиленгликолевых растворов и комплексной технологии заканчивания скважин с использованием полиалкиленгликолевых растворов и жидкостей перфорации с ПКД 515
Промышленные испытания безглинистых биополимерных растворов 318
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ 329
ЛИТЕРАТУРА 332
ПРИЛОЖЕНИЯ 355
Приложение 1. Технико-технологический регламент по буровым
растворам для бурения скважин на месторождениях ОАО «Юган
скнефтегаз» 355
Приложение 2. Акт внедрения результатов диссертационной рабо
ты 403
Введение к работе
В связи с вовлечением в разработку месторождений со сложно построенными залежами и низкопроницаемыми продуктивными пластами, на фоне снижения объемов буровых работ к качеству вскрытия нефтенасыщенных зон предъявляются все более высокие требования. Анализ состояния вскрытия продуктивных пластов на месторождениях Западной Сибири показывает, что потенциальные возможности коллекторов используются всего лишь на 40-75 %, а для низкопроницаемых пластов на 20-25 %.
Эти данные говорят с одной стороны о большей чувствительности коллекторов с малой проницаемостью к негативному воздействию буровых растворов и жидкостей перфорации, а с другой, о том, что существующая технология заканчивания скважин не обеспечивает высокого качества вскрытия пластов.
Несмотря на многочисленные исследования по совершенствованию существующих методов снижения негативного воздействия на продуктивные пласты на базе традиционных подходов, все более ясной становится ограниченность прежних принципов и остро ощущается потребность в новых научных и методических подходах.
При лабораторных исследованиях влияния буровых растворов и их фильтратов на нефтепроницаемость кернов, невозможно адекватно смоделировать все процессы, происходящие при вскрытии пластов бурением, поэтому существующие методы оценки влияния буровых растворов на нефтепроницаемость коллекторов являются в большей части эмпирическими. Разрабатываемые на основе этих исследований рекомендации часто не дают ожидаемых результатов в промышленных условиях.
Оценка качества заканчивания скважин по данным гидродинамических исследований скважин носит интегральный характер, что не позволяет оценивать дифференциальный вклад различных факторов в ухудшение состояния приствольной зоны в целом и не дает возможности также идентифицировать механизм изменения фильтрационной характеристики приствольной области.
Вопросами разработки буровых растворов и специальных жидкостей для повышения качества заканчивания скважин, в том числе и горизонтальных, занимались многие российские ученые и специалисты. Наиболее известны работы А. И. Пенькова, М.И. Липкеса, Г. Я. Дедусенко, Б.А. Андресона, O.K. Ангел опуло, Е.П. Ильясова, Н.И. Крысина, В.Д. Городкова, Н.А. Рабиновича, Б.А. Никитина, А.Г. Потапова, В.И. Рябченко, С.А.Рябоконя.
Вместе с тем ряд научных и практических проблем остаются нерешенными. Поэтому совершенно очевидна потребность в разработке научно-обоснованных методов прогнозирования физико-химических взаимодействий буровых растворов, технологических жидкостей и их фильтратов с породами коллекторов и на базе этих принципов создания новых эффективных систем буровых растворов для первичного вскрытия продуктивных пластов.
В ОАО «НПО Бурение» уделяется серьезное внимание вопросам разработки и внедрения новых методов и средств повышения качества заканчивания скважин на этапах первичного вскрытия, освоения и перфорации, а также цементирования продуктивных пластов в различных регионах страны.
Только за последние десять лет проведены работы по договорам и программам для ОАО «Газпром», НК «Роснефть», НК «Лукойл», ОАО «Мегион-нефтегаз», ОАО «Юганскнефтегаз» и др., таким как :
«Исследование поверхностных явлений и фазовых превращений в дисперсных системах гидрофильной и гидрофобной природы и их взаимодействия с горными породами в условиях критического состояния, обусловленного хемотермобарическими факторами» - договор № 89.115.92;
«Анализ геолого-технических условий, технологии заканчивания скважин по основным месторождениям акционерных обществ НК «Роснефть» - договора» 95.152.96 г.
«Усовершенствовать, адаптировать и внедрить технологию заканчивания скважин, повышающую в 1,5 - 2,0 раза их продуктивность на месторождениях «Мегионефтегаз» - договор № 96.08.96.
«Создать и освоить технологию производства и применения полисаха-ридного реагента для регулирования фильтрационных и реологических свойств буровых растворов и технологических жидкостей для бурения и вскрытия пластов» - договор № Б-118/95.97.
«Разработать и освоить технологию производства универсального реагента стабилизатора пресных и минерализованных растворов и тампонажных цементов - смешанного эфира целлюлозы (КМОЭЦ)» - договор № Б-108/95.99.
«Комплекс работ по первичному вскрытию продуктивных пластов и креплению скважин, обеспечивающих сохранение их естественной проницаемости на месторождениях НК «Лукойл» - договор № 97.34.98.
«Разработка и совершенствование систем буровых и тампонажных растворов для бурения и заканчивания газовых и газоконденсатных скважин» - договор № Б-09/99.
«Разработать и внедрить на Южно-Харампурском месторождении комплекс технико-технологических решений, обеспечивающих качественное заканчивайте скважин и повышение их продуктивности» - договор № 995 / 21.99.00.
«Разработка экологически безопасного бурового раствора для бурения нефтяных скважин и вскрытия продуктивных объектов на месторождении При-разломное и технологии подготовки отходов бурения для захоронения на дне моря» - договор № 00.41.00.
«Разработка и внедрение новых рецептур буровых и тампонажных растворов с целью повышения качества вскрытия и крепления в условиях АВПД Сладковско - Морозовской группы месторождений» - договор № 00.42/127/403
«Опытно-промышленные работы на Приобском месторождении по отработке технологии заканчивания поисково-разведочных скважин с низкопроницаемыми коллекторами и обеспечению устойчивости отложений Алымской свиты при бурении скважин» - договор 00.71/ДР 3082-16.
«Разработка комплексной технологии раздельного вскрытия пластов, крепления и освоения скважин на Харампурской группе месторождений» - договор № 337/07.01.
«Разработка и внедрение синтетических и органоминеральных растворов для раздельного вскрытия пластов» - договор № 333/04.01.
«Разработать и внедрить комплекс технико - технологических решений по первичному и вторичному вскрытию продуктивных пластов и креплению скважин на Северо - Кислорском месторождении «РИТЭКБелоярскнефть» - договор № 123/02Н.12.02.
и многим другим.
Данная работа посвящена обобщению результатов научных исследований и разработке новых технологических решений, касающихся повышения качества заканчивания скважин и сохранения коллекторских свойств продуктивных пластов в различных геолого-технических условиях, для различных видов скважин: вертикальных, пологих, горизонтальных, эксплуатационных, разведочных и поисковых.
На защиту выносятся впервые выполненные разработки, подготовленные автором самостоятельно или при его непосредственном участии:
1. Результаты исследований по влиянию свойств буровых растворов и
различных технологических факторов на фазовую проницаемость коллекторов
разработан научно-обоснованный метод оценки качества первичного вскрытия и влияния различных факторов на последующую продуктивность нефтегазонасыщенных коллекторов (Пат. 2131902 РФ);
разработан метод оценки ингибирующих свойств буровых растворов (а.с. 1222670 СССР).
2. Методика оценки качества первичного вскрытия продуктивных зон бу
рением.
- разработана математическая модель и соответствующее программное
обеспечение для выбора состава и свойств буровых растворов и режимов при
бурении продуктивных зон (свидетельство № 2003611502).
3. Новые композиции ПАВ для модификации поверхностно-активных и
нефтесмачивающих свойств буровых растворов и жидкостей вторичного
вскрытия :
- разработаны новые комплексные поверхностно- активные вещества для
обработки буровых растворов и технологических жидкостей для заканчивания
скважин (ПКД 515, Суперконцентрат полиэфирный, Гликойл) (Пат. 2131902
РФ, Пат. 2153615 РФ, Пат. 2149988 РФ, Пат. 2169753 РФ).
4. Составы буровых растворов с требуемым набором свойств, для обеспе
чения качественного вскрытия продуктивных зон при бурении различных ти
пов скважин, включающие:
- полипропиленгликолевые буровые растворы для проводки скважин в
различных геолого-технических условиях (Пат. 2163614 РФ),
- безглинистые буровые растворы для вскрытия продуктивных пластов
горизонтальными скважинами (Пат. 2168531 РФ).
5. Комплексная технология заканчивания скважин, включающая:
- комплекс технологических решений по первичному и вторичному
вскрытию продуктивных пластов с использованием новых буровых растворов и
жидкостей перфорации (Пат. 2156859 РФ).
6. По результатам вышеперечисленных работ разработаны и утверждены регламентирующие документы, определяющие правила, технологию проведения работ по заканчиванию скважин, рецептуры буровых растворов:
Инструкция по применению ПАВ комплексного действия марки ПКД 515-1995 г.;
Инструкция по применению не загрязняющего продуктивные пласты бурового раствора «РИНПОЛИС» на полимерной основе ПС и ПАВ комплексного действия (ПКД) для бурения горизонтальных скважин - 1995 г;
Инструкция по применению комплексного полимерного реагента ПС -
1996 г.;
- СТП 03-17-98. Технология вторичного вскрытия продуктивных пластов;
Инструкция по применению реагента полисахаридного для бурения ПСБ-1998г.;
Инструкция по применению реагента Полицелл СК-Н — 1999 г.;
Регламент по приготовлению и применению экологически безопасного бурового раствора на основе полиалкиленгликолей (ПАГ) для вскрытия продуктивных пластов - 2000 г.;
- Технологический регламент на заканчивание скважин на Южно-
Харампурском месторождении - 2000 г.;
- Технологический регламент на заканчивание поисково-разведочных
скважин на месторождениях ОАО «Юганскнефтегаз» - 2001 г.;
- Технологический регламент по промывке скважин на месторождениях
ОАО «Юганскнефтегаз», 2004 г.
Результаты проведенных исследований и разработки, выполненные по теме диссертации, нашли широкое применение на месторождениях России (ОАО «Юганскнефтегаз», ОАО «Роснефть - Пурнефтегаз», ОАО «Сургутнефтегаз», ОАО «Саратовнефтегаз», ТПП «Урайнефтегаз», ОАО «Оренбургнефть», ОАО «Роснефть - Краснодарнефтегаз», ОАО «Башнефть», ОАО «Удмурт-нефть», ОАО «Томскнефть» ВНК и др. )
Автор выражает особую признательность и искреннюю благодарность специалистам ОАО «Юганскнефтегаз», ОАО «Сургутнефтегаз», ОАО НК «Роснефть» за содействие во внедрении разработок на предприятиях отрасли.
Фактический экономический эффект только по результатам внедрения полипропиленгликолевых растворов в ОАО «Юганскнефтегаз» в 2002-2003 г. составил более 100 млн.рублей.
