Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА I. ОБОБЩЕНИЕ СУЩЕСТВУЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ И МАТЕМАТИЧЕСКИХ
МОДЕЛЕЙ ОТКЛЮЧЕНИЯ ОТДЕЛЬНЫХ ИНТЕРВАЛОВ ПЛАСТА, ЛАБОРАТОРНЫХ
МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ ТАМПОНАЖНЫХ СОСТАВОВ 9
Тамі юнажные гелеобразующие составы на основе полиакриламида I о
Тамі юнажные гелеобразующие составы на основе неорганических материалов 17
Лабораторные методы исследования тампонажных гелеобразующих составов 21
вискозиметрические методы исследования 27
Обзор существующих математических моделей водоизоляционных работ 37
выводы по главе 1 45
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА ДИСПЕРСНЫХ СОСТАВОВ НА ОСНОВЕ МЕХАКТИВИРОВАННЬТХ
РЕАГЕНТОВ ДЛЯ РЕМОНТНО-ИЗОЛЯЦИОННЫХ РАБОТ 47
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ 48
Неорганические гели кремниевой кислоты 50
Состав торфа и свойства его компонентов 54
Исследование свойств гелей на основе торфа 57
Исследование свойств органо-неорганических гелей 65
Гели из других типов растительного сырья 73
Механизм образования гелей 78
Выводы по главе 2 87
ГЛАВА 3. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ РИР ПО ОТКЛЮЧЕНИЮ ОБВОДНЕННЫХ
ИНТЕРВАЛОВ ПЛАСТА 88
Основные составляющие математической модели ремонтно-изоляционных работ 88
Исходные данные и допущения 96
Основные уравнения 105
Пример использования математической модели 113
выводы по главе 3 120
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА МЕТОДИЧЕСКОГО ПОДХОДА К ВЫБОРУ СКВАЖИН-КАНДИДАТОВ И ТЕХНОЛОГИЙ ПРОВЕДЕНИЯ РЕМОНТНО-ИЗОЛЯЦИОННЫХ РАБОТ... 121
Алгоритм выбора скважин-кандидатов для проведения РИР 121
Использование функции ожидания «Продуктивность-обводненность» и расчет доли невырабатываемых запасов 124
Предлагаемые методы уточнения источников обводнения 127
Выбор проблемных скважин-кандидатов для проведения РИР и расчет технологии 130
Выбор оптимальных технологий РИР по отключению обводненных интервалов пласта.. 135 Выводы к главе 4 144
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ 145
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 146
Введение к работе
В настоящее время многие нефтяные месторождения России находятся на поздней стадии разработки. Этот период характеризуется снижением объемов добычи нефти, ростом обводненности продукции скважин, а также ухудшением структуры запасов [99, 32]. Наиболее распространенными причинами избыточного водопритока в добывающих скважинах являются прорыв воды в скважину через системы трещин и отдельные высокопроницаемые интервалы пласта, образование конуса обводнения, зако-лонный переток и наличие дефектов в обсадной колонне [123]. По причине высокой обводненности увеличивается скорость коррозии насосного оборудования и стенок обсадной колонны, интенсифицируется отложение солей, приводящее к выходу из строя ЭЦН, а также наблюдается повышенная нагрузка на систему сбора и подготовки нефти в связи с необходимостью перекачивания и деэмульсации больших объемов жидкости. Для нагнетательных скважин системы поддержания пластового давления (ГШД) характерна проблема поступления воды в высокопроницаемые промытые пропластки, то есть неэффективного расхода нагнетаемой жидкости.
Таким образом, актуальной задачей является поиск эффективных и рентабельных технологий, направленных на снижение объемов попутно-добываемой воды и вовлечение в разработку интервалов, не вырабатываемых при текущих условиях эксплуатации скважин. Данная цель может быть достигнута путем изоляции водопритока, как правило — проведением ремонтно-изоляционных работ (РИР) с использованием тампонирующих материалов.Так, в случае наличия дефектов конструкции скважин (зако-лонной циркуляции воды (ЗКЦ), негерметичности эксплуатационной колонны), как правило, применяют отверждающиеся материалы (цементы, смолы), при изоляции прорывов воды по отдельным пластам или их интер-
4 валам - различные гелеобразующие составы или их комбинации с цементами или смолами.
В случае закачивания гелеобразующих композиций со стороны нагнетательных скважин за счет изоляции промытых участков происходит перераспределение водных потоков в пласте и довытеснение нефти водой из низкопроницаемых областей коллектора [83].
Отключение отдельных обводненных интервалов пласта (согласно классификатору РИР [75] - КР-1-2) является одним из наиболее сложных видов РИР. Это обусловлено тем, что вода поступает из перфорированного интервала продуктивного пласта, являющегося еще и источником добычи нефти.
Наибольшая эффективность РИР по отключению отдельных интервалов пласта достигается в случае значительной расчлененности (при наличии уплотненных прослоев) и высокого контраста проницаемостей между интервалами продуктивного пласта, продукция которых полностью обводнилась и пропластками, являющимися в настоящее время источником добычи нефти. При этом проведение РИР может быть осложнено наличием межпластовых перетоков и дефектов конструкции скважины. Поэтому важную роль играет исследование характера обводнения скважин и выявление источника прорыва нагнетаемой или контурной воды, позволяющее избежать потерь дебита нефти по причине полной или частичной изоляции продуктивного пласта.
К основным материалам, применяемым для данного вида водоизоля-ционных работ, относятся полимерные гелеобразующие составы на основе частично гидролизованного полиакриламида со сшивателем (в т.ч. полимер-дисперсные), композиции на базе жидкого стекла и алюмосиликатов, кремнийорганические составы, обратные эмульсии, кроме того применяются осадкообразующие и дисперсные составы различной природы. Док-репление в случае необходимости может производиться как традиционными цементными растворами, так и полимер-цементными растворами, а
5 также смолами (фенол-резорциноформальдегидными, ацетоно-
формальдегидными, карбамидо-формальдегидными и др.).
Большой научный и практический интерес представляют исследования по поиску технологии, эффективной при высоких поглощениях тампонажного материала (например, при наличии естественной трещиноватости или каверн в заколонном пространстве) и высоких перепадах давления в призабойной зоне пласта [86]. Применение гелеобразующих составов с высокими структурно-механическими свойствами позволяет, во-первых, создать дополнительный барьер против прорыва воды и увеличить допустимую депрессию на цементное кольцо, в результате чего снижается вероятность проявления нарушений при последующей эксплуатации скважин, а, во-вторых, снизить поглощение докрепляющих растворов.
Цель диссертационной работы — совершенствование технологии ре-монтно-изоляционных работ по отключению обводненных интервалов пласта путем создания новых тампонажных материалов с повышенными структурно-механическими свойствами и уточнения методических подходов к выбору скважин и технологий РИР.
Основные задачи исследования
Построение математической модели процесса изоляции водоприто-ков из обводненных интервалов пласта с использованием гелеобразующих составов, смол и цементов.
Уточнение методических подходов к выбору скважин-кандидатов для ремонтно-изоляционных работ.
Разработка алгоритмов для выбора оптимальной технологии РИР в зависимости от геолого-технических условий эксплуатации скважин.
Обоснование и разработка новых технологий получения тампонажных дисперсно-гелевых составов из растительного и минерального сырья с использованием методов механической активации.
Определение оптимальных условий получения и диапазона свойств дисперсно-гелевых составов.
Методы исследования
Поставленные задачи решались на основании анализа современных представлений о технологиях РИР, проведения лабораторных исследований тампонажных гелеобразующих растворов, численного моделирования процессов закачивания реагентов в обводненные интервалы пласта.
Научная новизна
Разработана математическая модель для расчета технологических параметров процесса изоляции обводненных интервалов пласта в зависимости от характера и состава притока жидкости до и после прорыва воды, схем закачивания (во все интервалы или направленно), видов и комбинаций тампонажных растворов.
Разработан методический подход по выбору скважин-кандидатов для РИР, основанный на использовании функции ожидания «продуктивность-обводненность», и алгоритмы выбора технологии отключения обводненных интервалов пласта в зависимости от гидродинамических условий в изолируемом интервале и параметров эксплуатации скважин после РИР.
Разработаны способы приготовления тампонажных составов на основе минерального и растительного сырья, обработанного с использованием методов механохимии, и предназначенные для применения в трещиноватых пластах и при высоких поглощениях технологических жидкостей (патенты РФ № 2340762, 2364613 и 2364703).
Основные защищаемые научные положения
Математическая модель отключения обводненных интервалов пласта с использованием гелеобразующих составов, смол и цементов.
Методический подход к выбору скважин-кандидатов и алгоритм подбора оптимальной технологии РИР по отключению обводненных интервалов пласта.
Технологии получения тампонажных составов для ремонтно-изоляционных работ с использованием методов механохимии.
Практическая ценность и реализация в промышленности Разработаны и запатентованы способы приготовления гелево-дисперсных тампонажных составов на основе мехактивированных мате-
7 риалов. Технология применения указанных составов используется в руководящем документе ООО «РН-ГТурнефтегаз» «Инструкция по построению технологии РИР по ликвидации прорывов газа», утвержденном 28.12.2009 г. генеральным директором ООО «РН-Пурнефтегаз».
Разработана математическая модель и алгоритм выбора технологий РИР, использующиеся в методических указаниях ОАО «НК «Роснефть» «Построение дизайна ремонтно-изоляционных работ» № Ш-01.03 М-0031.
Разработанные методические подходы использованы при составлении комплексной программы РИР по отключению обводненных интервалов пласта на 2010 г. для ООО «РН-Пурнефтегаз», а также в процессе проведения ремонтно-изоляционных работ.
Апробация работы
Материалы диссертации докладывались на шести всероссийских конференциях: XVI Менделеевской конференции молодых ученых, Уфа, 25-28 апреля 2006 г.; VI Международной конференции «Химия нефти и газа», Томск, 6-9 сентября 2006; II Международной научно-практической конференции «Современные технологии капитального ремонта скважин и повышения нефтеотдачи пластов. Перспективы развития», Геленджик, 21-26 мая 2007 г.; III Всероссийской научно-практической конференции «Нефтепромысловая химия», Москва, 28 июня 2007 г.; конференции «Наноявле-ния при разработке месторождений углеводородного сырья: от наномине-ралогии и нанохимии к нанотехнологиям», Москва, 18-19 ноября 2008 г.; IV Всероссийской конференции молодых ученых «Материаловедение, технологии и экология в 3-м тысячелетии, Томск, 19-21 октября 2009 г.
Публикации
Содержание диссертационной работы опубликовано в 22 печатных трудах, в т.ч. 4 статьи опубликованы в рецензируемых изданиях, входящих в перечень ВАК, получено 3 патента на изобретения.
Вклад автора в работы, выполненные в соавторстве и включенные в диссертацию, состоит в проведении лабораторных исследований по разработке способов приготовления тампонажных составов и обобщении их результатов, участие в разработке положений, лежащих в основе математи-
8 ческой модели, ее параметрическом тестировании и проведении расчетов по скважинам, анализе результатов, участии в составлении методик и алгоритмов по выбору скважин-кандидатов и технологий для РИР.
Структура и объем работы
Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и списка использованных источников из 149 наименований. Работа изложена на 162 страницах и содержит 38 рисунков и 12 таблиц.
Автор выражает благодарность сотрудникам ООО «РН-УфаНИПИнефть»: к.х.н. А.Г. Телину, к.ф.-м.н. Ильясову A.M., к.ф.-м.н. И.Ю. Ломакиной, к.т.н. А.Н. Куликову за методическую помощь и поддержку при выполнении работ.
Также автор выражает благодарность сотрудникам Института химии твердого тела и механохимии СО РАН к.х.н., доц. А.А. Политову и д.х.н., проф. О.И. Ломовскому за помощь при проведении лабораторных исследований и обсуждении результатов.
Похожие диссертации на Совершенствование технологий ремонтно-изоляционных работ по отключению обводненных интервалов пласта
