Введение к работе
Актуальность проблемы.
Российская Федерация является одной из крупнейших газонефтедобывающих стран мира. Часть объемов добычи нефти и газа экспортируется за рубеж. Экспорт газа и нефти обеспечивает 65% валютных поступлений России. На долю топливно-энергетического комплекса России приходится 30% валового внутреннего продукта (ВВП) страны.
Многие крупные газовые и нефтяные месторождения России значительно выработаны и находятся на заключительном этапе разработки, который характеризуется падением пластового давления, поднятием газоводяного и водонефтяного контакта (ГВК, ВНК), изменением напряженного состояния в приствольной зоне пласта (ПЗП), старением и износом знутрискважинного оборудования.
Уменьшение пластового давления приводит, как правило, к изменению границ ГВК или ВНК на конкретном месторождении. В результате возникает одна из основных проблем разработки месторождений углеводородов - происходит их обводнение.
Проблема обводнения является важной для всех месторождений з России и за рубежом.
Текущее состояние газонефтедобывающей отрасли России характеризуется тем, что 70% нефтяных запасов находятся ка грани рентабельности добычи, а доля запасов с выработанностью 80% и с обводненностью более 70% составляет более трети разрабатываемых месторождений.
Три крупных месторождения газовой промышленности: Медвежье, Уренгойское и Ямбургское обеспечивают около 80% добычи углеводородов.
Данные месторождения газовой отрасли эксплуатируются более 30 лет и находятся в завершающей стадии добычи, с ежегодным снижением объема газа на 20-25 млрд. м\
Среди основных проблем добычи газа и нефти - повышение отбора углеводородов за счет создания и совершенствования материалов и технологии капитального ремонта скважин (КРС) при рсмоитно-изоляционных работах (РИР) в условиях аномально низких пластовых давлений (АНПД).
Для обеспечения проектных уровнен добычи газа и жидких углеводородов из продуктивных залежей, а также безопасной эксплуатации
скважин и в целом промысловых объектов, в ОАО «Газпром» ежегодно выполняется более 1500 различных видов ремонтов скважин.
Проблема обводнения газовых месторождений является более сложной, чем приток пластовой воды в нефтяные скважины.
Из-за повышенного содержания воды в продукции газовой скважины происходит ее самозадавливание и скважина перестает работать.
Обводнение ПЗП в газовых скважинах приводит к ее разрушению, выносу песка, размыву глинистой части пласта и, естественно, осложнению условий добычи газа.
В настоящее время около 80% всех запасов газа и нефти относятся к категории трудноизвлекаемых, требуют разработки новых технологий, материалов и оборудования для добычи, а также больших финансовых и трудовых затрат.
Увеличение простаивающего фонда скважин в основном связано со старением внутрискважинного оборудования и увеличением обводненности продукции скважин.
Для решения задач, поставленных газонефтедобывающими компаниями в своих производственных программах, необходимо увеличить объемы работ по выводу скважин из бездействия и простоя.
Из изложенного выше следует, что одной из важнейших проблем газовой и нефтяной промышлешюсти Российской Федерации является увеличение газонефтеотдачи пластов на действующих и разрабатываемых месторождениях углеводородов, за счет повышения эффективности ремонтно-изоляционных работ по ограничению и ликвидации водопритоков.
Цель работы - разработать технологию и новые материалы для РИР в газовых и нефтяных скважин и провести широкое их внедрение, с целью повышения экономической эффективное эксплуатации месторождений, за счет уменьшения бездействующего фонда и повышения коэффициента углеводородоотдачи.
Основные задачи исследования.
Учитывая актуальность проблемы обводнения для газовых, газоконденсатных и нефтяных месторождений России в настоящей диссертации исследовались следующие задачи.
Анализ существующих технологий и материалов, используемых для ликвидации и ограничения притока пластовых вод.
Исследование статистических и гидродинамических математических моделей прогнозирования добычи углеводородов и обводнения нефтяных и газовых месторождений, а также методик оценки технологической эффективности методов воздействия на ПЗП.
Разработка и создание составов новых материалов и технологии их применения для изоляции и ограничения притока пластовых вод к газовым скважинам.
Разработка методики расчета основных параметров технологии ремонтно-изоляционных работ.
Проведение экспериментальных исследований по оптимизации состава новых материалов типа НМН-200, НМН-400 (на основе нафтеиага натрия модифицированного) для изоляции и ограничения притока пластовых вод применительно к сеноманским скважинам Уренгойского газо-нефтеконденсатного месторождения (УГКНМ).
Проведение опытно-промышленных промысловых испытаний новых материалов типа НМН-200, НМН-400 и технологии изоляционных работ на газовых месторождениях.
Методы решения задач исследования.
В процессе работы над диссертацией использовались анализ и обобщение опубликованных научных работ, посвященных теме ограничения водопритока к газовым и нефтяным скважинам.
Лабораторными экспериментами установлена последовательность закачек технологических жидкостей при проведении ремонтно-изоляционных работ.
Лабораторными исследованиями определены оптимальные компоненты герметизирующего состава для конкретных условий.
Аналитическим методом получены приближенные расчетные зависимости для нахождения объема технологического раствора, времени закачки герметизирующего состава и радиуса кольматации водоизолирующего экрана.
Промысловыми экспериментами, с применением новых технологий КРС и материалов типа НМН-200, НМН-400 и, проведены ремонтно-изоляционные работы на более 200 нефтяных и газовых скважинах.
Научная новизна.
На основе обобщения результатов производственного опыта по предупреждению обводнения газовых и нефтяных скважин, а также анализа опубликованных аналитических работ, посвященных разработке
специальных изоляционных материалов, создан и разработан новый состав типа НМН-200, НМН-400 и технологии проведения РИР.
Разработан «Герметизирующий состав» (Патент РФ № 2270227 от 20.02.2006г.) избирательного действия для ликвидации водопротоков в пористых и пористо-трещиноватых пластах, состоящий из:
нафтеновой кислоты и ее* производных;
комплексной добавки;
хлористого кальция или сульфата алюминия.
Разработан «Состав для повышения нефтеотдачи» (Патент РФ № 2270229 от 20.02.2006г.), содержащий водный раствор нафтеновой кислоты, или её соли и реагент «Галка-Термогель».
Разработан «Способ ликвидации негерметичности обсадной колонны» (Патент РФ № 2366801 от 10.10.2008г.) с применением «Герметизирующего состава» (Патент РФ № 2270227).
Проведены лабораторные исследования и установлен оптимальный состав компонентов нового материала типа НМН 200, НМН 400 и особенности технологии проведения РИР для конкретных термобарических условий сеноманских отложений УГКНМ.
На основе лабораторных исследований определена основная технологическая схема проведения РИР, новым в которой, является циклическая закачка изолирующего материала типа НМН 200, НМН 400 и электролита.
На основе общепринятых положений подземной гидро- газодинамики (И.А.Чарный, С.Д.Пирсон) впервые получены приближенные аналитические зависимости, позволяющие находить радиус зоны кольматации водоизолирующего экрана, объем технологического раствора и время закачки герметизирующего состава, с учетом вязкостей раствора и пластовой воды, длины (мощности) продуктивной зоны пласта и интервала изоляции, проницаемости горной породы и др.
Практическая значимость работы.
Производство новых материалов типа НМН-200, НМН-400, НМН-500 организовано в России, в Краснодарском крае, в г. Горячий ключ, при использовании отечественного оборудования.
Новые материалы НМН-200, НМН-400 и технологии ремонтно-изоляционных работ внедрены на месторождениях Крайнего Севера: на 187 газовых скважинах УГНКМ; на 16 скважинах Ямбургского газоконденсатного месторождения (ЯГКМ); на 4 скважинах
Комсомольского газового месторождения, с эффективностью 80-90 % и длительностью эффекта более трех лет за период 2000 - 2008 гг.
Основные рекомендации и положения диссертационной работы могут быть использованы при составлении отраслевых руководящих документов для проведения РИР на различных месторождениях.
Экономический эффект за счет восстановления работы 129 газовых скважин УГНКМ составил более 2,3 млрд. руб. (цены 2008 г.), при дополнительной добыче газа за период 2003 - 2008 гг.
Апробация работы.
Основные научные положения и результаты диссертации доложены на: II Всероссийской научно-практической конференции «Разработка, производство и применение химических реагентов в нефтяной и газовой промышленности» (25-26 ноября 2004 года, Москва, РГУ нефти и газа им. акад. И.М. Губкина); 6-ой научно-технической конференции, посвященной 75-летию Российского государственного университета нефти и газа им. акад. И.М. Губкина (26-27 января 2005 г., Москва, РГУ нефти и газа им. акад. И.М. Губкина); научно-техническом совете ОАО «Газпром» «Актуальные вопросы и научно-технические решения по технике и технологии добычи, извлечения и подготовки углеводородного сырья к транспорту на газоконденсатных месторождениях», секция «Добыча и промысловая подготовка газа газа и газового конденсата» (22-25 ноября 2005 г., Анапа, ЛОК «Витязь»); научно-техническом совете ОАО «Газпром» «Современное состояние и пути совершенствования технологии эксплуатации и ремонта скважин на месторождениях ОАО «Газпром», секция «Добыча и промысловая подготовка газа и газового конденсата» (15-18 мая 2007 г., Астрахань, ООО «Астраханьгазпром»); научно-технический семинар «Теория и практика применения особо тонкодисперсных минеральных вяжущих в нефтегазовой отрасли промышленности» (3 марта 2010 г., Москва, РГУ нефти и газа им. акад. И.М. Губкина).
Публикации.
По теме диссертации опубликовано 13 печатных работах, в том числе 5 Патентов Российской Федерации, 7 статей и одна брошюра (из которых семь статей в журналах, включенных в «Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертации на соискание ученых степеней доктора и кандидата наук» по решению ВАК Минобразования РФ).
Структура н объем работы.
Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, основных выводов и рекомендаций, списка литературы, включающего 171 наименование, и приложения.
Работа изложена на 221 странице машинописного текста, содержит 20 таблиц, 10 рисунков.
Похожие диссертации на Создание и разработка технологии и новых материалов для ремонтно-изоляционных работ в газовых и нефтяных скважинах
