Обоснование технологии крепления слабосцементированных песчаников в призабойной зоне нефтяных и газовых скважин химическим способом Тананыхин, Дмитрий Сергеевич

Введение к работе

Актуальность темы исследований. Вынос песка из продуктивных отложений является серьёзной проблемой эксплуатации скважин. Проведённый анализ научно-технической литературы показал, что, несмотря на множество существующих разработок и на то, что использование способов крепления началось более 80 лет назад, количество скважин, требующих крепления ПЗП, увеличивается, а успешность проведения работ остаётся низкой и составляет 50-60 %. Значительный вклад в развитие способов крепления слабосцементированных пород призабойной зоны нефтяных и газовых скважин внесли отечественные и зарубежные учёные: Абызбаев И.И., Белоусов Ю.И., Бутко О.Г., Вартумян Г.Т., Везиров А.П., Гилаев Г.Г., Давыдов В.В., Дадыка В.И., Орекешев С.С., Пирвердян А.М., Румянцева Е.А., Саушин А.З., Скуин Б.А., Стрижнев В.А., Стрижнев К.В., Строганов В.М., Султанов Б.З., Съюмен Д., Токунов В.И., Эфендиев И.Ю., Acock A., Wu B., Benipal N. и многие другие. Наиболее распространёнными осложнениями, связанными с выносом песка, являются пробкообразование в добывающих скважинах, в том числе оборудованных электроцентробежными насосами (ЭЦН), обрушение кровли пласта, эрозия внутрискважинного оборудования, отложение песка в выкидных линиях и другом наземном оборудовании. На устранение данных осложнений затрачиваются значительные трудовые и материальные ресурсы. В связи с этим разработка технологий и технических средств, обеспечивающих предотвращение и снижение поступления твёрдых частиц из продуктивного пласта в скважину, является актуальной задачей при разработке нефтяных и газовых месторождений.

Цель диссертационной работы. Повышение эффективности крепления слабосцементированных продуктивных песчаников химическим способом.

Идея работы. Повышение прочностных свойств при незначительном снижении фильтрационных характеристик слабосцементированных продуктивных песчаников обеспечивается применением разработанного химического способа крепления призабойной зоны пласта (ПЗП) на основе водных растворов хлористого кальция и гидрокарбоната натрия.

Задачи исследований:

1. Выполнить анализ современных технологий и технических средств, применяемых при эксплуатации скважин, дренирующих

продуктивные пласты, представленные слабосцементированными песчаниками и алевролитами.

1. Исследовать особенности разрушения призабойной зоны пласта на примере Гатчинского подземного хранилища газа (ПХГ).

2. Разработать химическую композицию, предназначенную для крепления слабосцементированных терригенных коллекторов нефти и газа и исследовать её основные свойства.

3. Обосновать технологию крепления призабойной зоны добывающих скважин с использованием разработанной композиции.

Методы исследований. В работе использованы теоретические методы, а также экспериментальные исследования по стандартным и разработанным методикам (реологические, фильтрационные, определение эффективного диаметра взвешенных частиц и др.).

Научная новизна работы:

3. 1. Установлен избирательный характер разрушения слабосцементированных песчаников, обусловленный образованием высокопроницаемых каналов вдоль трещин, развитых в продуктивном пласте по вертикали и вдоль плоскостей напластования слойков.

   2. Предложен способ крепления слабосцементированных песчаников с закачкой водных растворов хлористого кальция и гидрокарбоната натрия, заключающийся в образовании тонкодисперсной взвеси CaCO₃, которая адсорбируется на поверхности минералов под действием межмолекулярного взаимодействия и придает дополнительную прочность песчаникам как цементирующее вещество.

   Защищаемые научные положения:

   3. 2. 1. Скважины Гатчинского ПХГ по объёму выносимого песка распределяются по степенному закону, генератором которого является самоподобная фрактальная структура разномасштабных трещин в пласте, что свидетельствует об избирательном разрушении газонасыщенного песчаника с образованием узких высокопроницаемых каналов вдоль трещин, развитых по вертикали и вдоль плоскостей напластования слойков.

         2. Разработанная химическая композиция, на основе водных растворов хлористого кальция и гидрокарбоната натрия обладает высокой проникающей способностью, селективностью и может применяться в широком диапазоне пластовых температур, что обеспечивает надежное крепление призабойной зоны пласта, при её закачке в слабосцементированные песчаники.

         Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждена теоретическими и

         экспериментальными исследованиями с использованием современного оборудования, достаточной сходимостью расчётных величин с экспериментальными данными, воспроизводимостью полученных результатов.

         Практическое значение работы:

         3. 2. 2. 1. Разработан химический способ крепления слабосцементированных песчаников в добывающих скважинах, основанный на закачке в ПЗП водных растворов CaCI₂ и NaHCO₃ с предварительной обработкой призабойной зоны пласта ацетоном.

                  2. Выявлен характер разрушения ПЗП Гатчинского ПХГ и установлено, что разномасштабные трещины и плоскости напластования песчаников формируют сложную разветвлённую структуру высокопроницаемых каналов и приводят к степенному распределению объёмов выносимого песка.

                  3. Разработан экспериментальный стенд, моделирующий призабойную зону добывающей скважины, с целью воссоздания условий плоскорадиальной фильтрации.

                  4. Материалы диссертационной работы могут быть использованы в учебном процессе при чтении лекций и выполнении лабораторных и практических занятий по дисциплинам «Технология и техника методов повышения нефтеотдачи пластов», «Эксплуатация нефтяных и газовых скважин», «Подземная гидромеханика» студентам, обучающимся по направлению «Нефтегазовое дело» в Национальном минерально-сырьевом университете «Горный».

                  Апробация работы. Основные положения, результаты теоретических и экспериментальных исследований, выводы и рекомендации работы докладывались на 11 научно-практических конференциях, симпозиумах, форумах и семинарах, в т.ч. на межрегиональной научно-технической конференции «Проблемы разработки и эксплуатации месторождений природных битумов и высоковязких нефтей» (г. Ухта, УГТУ, 2010); Международном форуме-конкурсе молодых учёных «Проблемы недропользования» (г. Санкт-Петербург, Горный университет, 2010); Межрегиональном семинаре «Рассохинские чтения» (г. Ухта, УГТУ, 2011); межвузовской научно-практической конференции (г. Санкт- Петербург, Горный университет, 2011); Международной научно- практической конференции «Увеличение нефтеотдачи -

                  приоритетное направление воспроизводства запасов углеводородного сырья» (г. Казань, ИНГГ СО РАН, 2011); Всероссийской научно-технической конференции «Нефтегазовое и горное дело» (г. Пермь, ПНИПУ, 2012); научно-практической конференции «Комплексное изучение и освоение сырьевой базы нефти и газа Севера Европейской части России» (г. Санкт- Петербург, ВНИГРИ, 2012).

                  Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 научных работ, в том числе 4 статьи в изданиях, входящих в перечень ВАК Министерства образования и науки России. Получен патент на изобретение РФ № 2475622.

                  Структура и объём диссертационной работы.

                  Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, основных выводов и рекомендаций, библиографического списка, включающего 120 наименований. Материал диссертации изложен на 142 страницах машинописного текста, включает 20 таблиц, 40 рисунков.

                  Похожие диссертации на Обоснование технологии крепления слабосцементированных песчаников в призабойной зоне нефтяных и газовых скважин химическим способом

                  

                  Обоснование технологий нефтеизвлечения и способов их безопасного применения на месторождениях БашкортостанаМустафина Галия Рустэмовна

                  

                  Разработка способов и технологий повышения продуктивности скважин газовых и нефтяных месторождений Райкевич Сергей Иосифович

                  

                  Разработка и исследование способов повышения герметичности резьбовых соединений обсадных труб в газовых скважинахДобренков Александр Николаевич

                  Обоснование технологии кислотной стимуляции карбонатных коллекторов на основе многофункциональных композиций с регулируемой реакционной способностьюНасибулин, Ильшат Маратович

                  

                  Обоснование технологии строительства скважин для эффективной разработки месторождений природного битума Республики ТатарстанФайзуллина Нелли Вадимовна

                  

                  Обоснование технологий интенсификации добычи и повышения нефтеотдачи пласта на основе литологофациональной модели продуктивных коллекторовСоколов Вадим Сергеевич

                  

                  Обоснование технологий борьбы с осложнениями при разработке месторождений с трудноизвлекаемыми запасами нефти Республики ТатарстанВалиуллин Ильсур Вазихович

                  

                  Обоснование технологий регулирования фильтрационных характеристик призабойной зоны скважин при подземном ремонтеМардашов Дмитрий Владимирович

                  

                  Обоснование технологии выравнивания профиля приемистости нагнетательных скважин на нефтяных месторождениях композициями на основе щелочных силикатно-полимерных гелейРогова Татьяна Сергеевна

                  

                  Исследование и обоснование технологий разработки сложнопостроенных залежей высоковязкой нефти : на примере Тазовского месторожденияДубив, Игорь Богданович