Введение к работе
Актуальность темы: При бурении нефтяных и газовых скважин одним из главных и наиболее часто встречающихся видов осложнений является поглощение буровых растворов. Из них наиболее сложными являются катастрофические поглощения с интенсивностью, достигающей значений свыше сотни кубических метров в час.
Особенно остро данная проблема стоит при бурении поисково-разведочных скважин, когда поглощение большой интенсивности возникает внезапно, а для его оперативной ликвидации на буровой нет заранее подготовленных технических средств и эффективных тампонажных материалов, а также технологий их применения.
В этой связи исследования и разработка тампонажных смесей на основе глинистых растворов, которыми вскрыт осложнённый интервал, с последующим их переводом в вязко-упругие расширяющиеся системы, представляются весьма актуальной задачей для оперативной ликвидации указанных осложнений, что в ряде случаев позволяет сократить время строительства скважины на 20 - 25%.
В связи с этим главными задачами исследования являются разработка новых композиций тампонажных смесей для ликвидации катастрофических поглощений и технологии проведения тампонажных работ, обеспечивающих оперативную изоляцию поглощающего интервала при бурении глубоких разведочных скважин.
Значительный вклад в развитие научных представлений о процессах тампонирования скважин внесли отечественные и зарубежные исследователи Агзамов Ф.А., Ангелопуло O.K., Ахмадеев Р.Г., Бабаян Э.В., Булатов А.И., Вахрамеев И.И., Данюшевский B.C., Крылов В.И., Мавлютов М.Р., Мирзаджанзаде А.Х., Николаев Н.И., Поляков В.Н., Тян П.М., Шарафутдинов 3.3., Яковлев A.M., и др.
Актуальность темы подтверждается ее соответствием плану госбюджетных НИР кафедры технологии и техники бурения
скважин, хоздоговору № 4/2007 с ООО «Севергазпром», проекту № 1.6.08 «Разработка научных основ бурения и освоения скважин в сложных геолого-технических условиях» в 2008 - 2009 гг. по заданию Федерального агентства по образованию Российской федерации.
Целью работы является повышение эффективности изоляционных работ в скважинах в условиях катастрофических поглощений бурового раствора.
Идея работы состоит в. оперативной изоляции зон катастрофических поглощений промывочной жидкости вязко-упругими расширяющимися тампонажними смесями на основе акриловых полимеров.
Задачи исследования:
анализ причин возникновения катастрофических поглощений промывочной жидкости при бурении разведочных скважин на нефть и газ и существующих технологий ликвидации поглощений большой интенсивности;
теоретические исследования процесса ликвидации поглощений бурового раствора вязкоупругими тампонажными смесями;
экспериментальные исследования реологических и физико-механических свойств и разработка составов тампонажных смесей на основе акриловых полимеров;
экспериментальные стендовые исследования и анализ полученных результатов;
разработка технологии и технических средств для оперативного тампонирования скважин;
опытно-производственная оценка эффективности предложенных разработок.
Методика исследований носила экспериментально-теоретический характер, включающий в себя комплекс экспериментальных работ по исследованию свойств тампонажных смесей на основе водонабухающего суперабсорбента акрилового ряда «Петросорб» и его закупоривающей способности, а также
разработку математической модели ликвидации поглощений бурового раствора вязкоупругими тампонажними смесями.
Научная новизна заключается в установлении аналитической зависимости, связывающей технологические параметры процесса ликвидации поглощений бурового раствора с геометрическими характеристиками осложнённого интервала скважины и структурно-реологическими свойствами тампонажных смесей, а также получении экспериментальных зависимостей интенсивности процесса гелеобразования вязкоупругих тампонажных смесей на основе акриловых полимеров и их закупоривающей способности от гранулометрического состава водонабухающего полимера и дисперсионной среды.
Защищаемые научные положения:
Введение в состав бурового раствора высокомолекулярного полимера акрилового ряда обеспечивает получение эффективных расширяющихся вязко-упругих полимер-глинистых составов для ликвидации поглощений промывочной жидкости.
Составы тампонажных смесей на основе глинистых буровых растворов с плотностью 1050 - 1500 кг/м3, содержащие водонабухающий реагент «Петросорб» в количестве 1 - 3% обладают высокой закупоривающей способностью, обеспечивающей снижение проницаемости среды на 40 - 100% в течение 10 - 120 минут.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций определяется современным уровнем аналитических и достаточным объемом экспериментальных исследований, высокой степенью сходимости их результатов и воспроизводимостью полученных данных.
Практическая значимость работы заключается в разработке составов тампонажных смесей для тампонирования зон катастрофических поглощений, технических средств и технологии их применения при бурении разведочных скважин на нефть и газ.
Апробация работы. Основные положения, результаты теоретических и экспериментальных исследований, выводы и рекомендации докладывались на ежегодных научно-технических
конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых Санкт-
Петербургского государственного горного института (Санкт-
Петербург, 2008, 2009 г.г.); на XLIII Международной конференции
молодых ученых (Польша, Краковская горно-металлургическая
академия, 2007 год); на XVII Международной конференции по науке
и технике (Польша, Краковская горно-металлургическая академия,
2008 год); на конференции "Механика грунтов, основания и
фундаменты", (Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский
государственный архитектурно-строительный университет, 2008).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ, в том числе тезисы одного доклада. Одна статья опубликована в журнале, входящем в Перечень ведущих журналов и изданий, рекомендуемых ВАК Минобрнауки России.
Структура и объем диссертационной работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, основных выводов и рекомендаций, библиографического списка, включающего 110 наименований. Материал диссертации изложен на 126 страницах, включает 14 таблиц, 36 рисунков и 1 приложение.
