Контрольная работа дисциплина осложнения и аварии в бурении нефтяных скважин
 Скачать 1.7 Mb.
|
|
Министерство науки и высшего образования РФ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Пермский национальный исследовательский политехнический университет Горно-нефтяной факультет Кафедра Нефтегазовые технологии КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА Дисциплина: «ОСЛОЖНЕНИЯ И АВАРИИ В БУРЕНИИ НЕФТЯНЫХ СКВАЖИН» 6 вариант (3 теоретических вопроса и 12 практических заданий) Выполнил: студент гр. ********* ФИО Проверил: доцент кафедры НГТ Мелехин Александр Александрович Пермь 2022 г. СОДЕРЖАНИЕ
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ Вопрос №1 Использование инертных наполнителей для ликвидации зон поглощений. Виды наполнителей. Их характеристика. Принципы подбора наполнителей. Способы доставки наполнителей в зону поглощения. В качестве наполнителей в настоящее время применяется множество различных материалов. Закупоривающим агентом может быть любой материал, состоящий из частиц определенных размеров, способный проникать в каналы поглощающего пласта. В большинстве случаев наполнители изготавливают из отходов производства. По виду материала наполнители делятся на однотипные и композиционные (табл. 1). Однотипные наполнители состоят из частиц одного материала, имеют приблизительно одинаковую форму, но разные размеры. Композиционные наполнители могут быть представлены двумя или несколькими типами материалов. Частицы таких наполнителей могут отличаться не только размерами, но и физическими свойствами. Характерные однотипные наполнители: отработанный силикагель, древесные опилки, кордное волокно, гравий, щебень, дробленый известняк, древесная стружка, рыбья чешуя, резаная бумага, ореховая скорлупа, слюда, целлюлоза, хвойная лапка. Характерные композиционные наполнители: НДГ (дробленая резина в смеси с кордным волокном), ПУН (частицы резины разной формы), НТП (частицы прорезиненной ткани листообразной формы с резиновой крошкой) и др. Каналы в зонах интенсивного поглощения имеют, как правило, сложную форму и изменяющееся сечение. Изолировать такие зоны от ствола скважины можно только за счет постепенного создания в поглощающих каналах и трещинах каркасов из крупных частиц наполнителей, которые могут стать основной для непроницаемой перемычки. Таблица 1. Классификация наполнителей
Волокнистые наполнители. Имеют волокнистую структуру частиц различного размера в виде волокон, слоев, нитей, которые при закупоривании каналов поглощения существенно изменяют свои размеры и форму. При ликвидации поглощений в крупнотрещиноватых породах их рекомендуется использовать в комплексе для уплотнения жесткого каркаса перемычки, образованного гранулированными наполнителями. Эффективен комплекс наполнителей из волокнистых, гранулированных жестких и гранулированных упругих частиц в объёмном соотношении 3:1:1. Рекомендуемая область применения волокнистых наполнителей в комплексе – при ликвидации высокоинтенсивных поглощений в проницаемых крупнотрещиноватых и кавернозных породах с раскрытием каналов фильтрации более 3 мм. Как самостоятельный закупоривающий материал наполнители первого класса рекомендуется использовать при ликвидации поглощений в проницаемых крупнопористых и среднетрещиноватых горных породах с раскрытием каналов не более 3–5 мм. Гранулированные наполнители. Делятся на два подкласса: гранулированные жесткие наполнители и гранулированные упругие наполнители. Гранулированные наполнители состоят из частиц объемных форм: сферические частицы, многогранники и резко ассиметричные частицы. Частицы гранулированных наполнителей обладают большой прочностью и при заклинивании в каналах поглощения практически не деформируются. Исключение составляют некоторые гранулированные упругие наполнители. Гранулированные жесткие наполнители предназначены для образования в каналах поглощения каркаса перемычек, которые значительно уменьшают поперечное сечение каналов и препятствуют растеканию тампонажной смеси по пласту. Область применения гранулированных жестких наполнителей – ликвидация высокоинтенсивных поглощений в проницаемых крупнотрещиноватых кавернозных породах с раскрытием каналов фильтрации до 3 мм. Гранулированные жесткие наполнители могут быть основой для составления различных комплексов. Их применяют в сочетании с волокнистыми гранулированными упругими наполнителями. При этом жесткие частицы образуют прочный непроницаемый каркас в каналах поглощения, а легкодеформируемые мягкие частицы уплотняют каркас, делая его непроницаемым. У гранулированных упругих наполнителей частицы имеют объёмные формы и могут упруго деформироваться. Изготавливаются из материалов на основе резин, латексов, гранулированной древесины и ряда синтетических материалов. По характеру изменения формы частиц при закупоривании каналов поглощения упругие наполнители занимают промежуточное положение между жесткими гранулированными и волокнистыми наполнителями. Перекрывая входное отверстие канала поглощения, частицы упругих наполнителей под действием перепада давления деформируются и закупоривают его. Это свойство относится к таким наполнителям, как ВОЛ – вулканизованные отходы латекса, поролон. Упругие наполнители обладают большей способностью заклиниваться в каналах поглощения в сравнении с жесткими гранулированными наполнителями. Они применяются для снижения интенсивности поглощения в кавернозных и крупнотрещиноватых породах с раскрытием каналов фильтрации свыше 10 мм: в комплексе с волокнистыми и гранулированными жесткими наполнителями при ликвидации поглощений в горных породах с раскрытием каналов от 5 до 40 мм; в качестве самостоятельного закупоривающего материала при ликвидации поглощений в крупнопористых и среднепористых породах с раскрытием каналов от 1 до 5 мм. Чешуйчато-пластинчатые наполнители. Представлены частицами плоской формы, у которых один из габаритных размеров в десятки и более раз меньше двух других. Это частицы, имеющие чешуйчатую, пластинчатую, листовую форму. Чешуйчато-пластинчатые наполнители используются для ликвидации поглощений при разбуривании крупнопористых или мелкотрещиноватых горных пород большой толщины. Небольшая толщина пластинок при значительной площади поверхности частицы способствует образованию плотной непроницаемой корки вблизи поверхности стенок ствола скважин. Частицы слюды и наполнителя из бумажного пластика способны образовывать прочный каркас, перекрывая трещины размером от 5 до 20 мм. Наиболее эффективно чешуйчато-пластинчатые наполнители используются в комплексе с другими наполнителями: волокнистыми и гранулированными. При этом значительно увеличивается их закупоривающая способность. Набухающие наполнители. Особенностью наполнителей этого класса является способность изменять свою структуру, объём и форму в ходе взаимодействия с буровым раствором или пластовыми флюидами. В результате взаимодействия с указанными жидкостями наполнители этого типа увеличиваются в объёме. К наиболее распространенному и широко применяемому типу набухающих наполнителей этого класса могут быть отнесены глины и глинопорошки. Глины обладают специфическими свойствами, из которых наиболее важными являются набухаемость, пластичность, гидрофильность и способность диспергировать (распускаться) в воде на мельчайшие частицы. Глины – это водные алюмосиликаты. Для борьбы с интенсивными и катастрофическими поглощениями бурового раствора эффективно применение гранул из сухого, спрессованного, высококоллоидального бентонита. В потоке раствора гранулы доставляются в зону поглощения и выдерживаются там в течение нескольких часов до их набухания. Тампонажные смеси на основе бентонита и цемента обладают повышенными закупоривающими свойствами по сравнению с тампонажными смесями на основе цемента. Пластичные наполнители. К ним относят битумы, сырую глину, парафин и др. Эффективность применения пластичных наполнителей обусловливается тем, что они обладают большой пластичностью, гидрофобностью и не размываются в потоке жидкости. Их доставляют в зону поглощения в специальных контейнерах на бурильных трубах с периодическим доливом в трубы бурового раствора. Затем пластичный материал выпрессовывают продавочной жидкостью. Дисперсные наполнители.Дисперсные наполнителиполучают путем диспергирования резин и вулканического латекса в водной среде. Эти наполнители рекомендуют использовать в буровых растворах в количестве 5–10 % при вскрытии мелкопористых проницаемых пород, в интервалах которых происходят прихваты бурильного инструмента под действием перепада давления в системе скважина – пласт. Дисперсные наполнители вводят также в буровой раствор при вскрытии газо- или водопроявляющих горизонтов. Дисперсные наполнители рекомендуется применять в качестве добавки к буровым растворам при специальной обработке продуктивной толщины очистительными устройствами со скребками с целью удаления со стенок скважины рыхлой фильтрационной корки и образования в проницаемой среде изоляционного слоя. Наполнитель из коагулюма латекса. Получают путем коагуляции латекса водным раствором CaCl2. Отношение по объёму латекса и раствора CaCl2 – 1:1. Латекс коагулирует на поверхности в нагнетательной линии при одновременном закачивании в скважину его и 3 % водного раствора CaCl2. Наполнителем является коагулюм латекса, который представляет собой резиноподобные образования цилиндрической формы, имеющие диаметр, равный диаметру труб, в которых происходил процесс коагуляции латекса. При непрерывном процессе ведения изоляционных работ движение коагулюма по бурильным трубам и через пакер происходит без резкого роста давления. Малоконцентрированный латекс выпускается следующих марок: СКС-30, ШХП, ДМВП-10Х, ДВХ5-70. Наполнитель из высококонцентрированного латекса (ВКЛ) в тампонажной смеси рекомендуется применять при ликвидации высокоинтенсивных поглощении бурового раствора в средне- и крупнотрещиноватых горных породах. Принципы подбора наполнителей. Во всех изученных и описанных технологических методах борьбы с поглощениями успех зависит от правильного выбора наполнителей: типа материала, его свойств, размера и формы частиц. В большинстве случаев борьбы с поглощениями, а особенно в наиболее сложных случаях, связанных с бурением через трещиноватые породы, правильный выбор закупоривающего материала основывается на оптимальном подборе комплекса наполнителей. При отсутствии точной информации о форме и размерах каналов в зонах поглощения буровых и тампонажных растворов применение смеси наполнителей различных типов дает наилучшие результаты. Подбор наполнителей в комплексы базируется на основе практического опыта лабораторных исследований и промысловых испытаний. При подборе в комплексы следует придерживаться следующих основных положений: при профилактике поглощений не рекомендуется вводить в буровой раствор чешуйчатые наполнители совместно с гранулированными, так как их присутствие может вызвать образование искусственных трещин; при использовании гранулированных наполнителей значительно увеличиваются потери давления в затрубном пространстве, что приводит к увеличению забойного давления до давления раскрытия трещин и поглощения бурового раствора; хорошей совместимостью и высокой закупоривающей способностью при приготовлении мягких пробок, а также при добавке в тампонажные твердеющие смеси обладают следующие материалы: волокнистые и чешуйчатые, волокнистые и гранулированные, волокнистые и чешуйчатые (с размерами частиц в 2-3 раза меньше частиц наполнителя); при ликвидации поглощений высокой интенсивности (60-100 м3/ч и более) в крупнотрещиноватых породах следует для образования более плотного каркаса перемычек использовать крупноразмерные гранулированные наполнители из жесткого и упругого материала (например, керамзита, дробленого известняка, дробленой резины, вулканизированных отходов латекса); целесообразно при намыве наполнителей в зоны высокой интенсивности поглощения использовать одновременно наполнители разной плотности: всплывающие и оседающие; при ликвидации поглощений средней интенсивности (не более 40-60 м3/ч) хорошей результативностью отличаются комплексы из следующих материалов: целлофана и слюды, шелухи зерновых или технических культур в смеси с гранулированными наполнителями, имеющими частицы различного размера; при совмещении в растворах наполнителей из различных материалов необходимо поддерживать правильное их соотношение по типу и размерам частиц. Рекомендуется придерживаться следующих соотношений в комплексах наполнителей: при использовании гранулированных и пластинчатых наполнителей добавка последних должна составлять не более половины от объема гранулированных; при смешивании волокнистых материалов с гранулированными или пластинчатыми следует стремиться к тому, чтобы объём добавки волокнистых наполнителей приближался к объему гранулированных или пластинчатых. Упругие гранулированные наполнители имеют преимущество в комплексах, особенно при необходимости создания перемычки в породах различной трещиноватости. При совмещении их с жесткими следует придерживаться соотношений от 2:1 до 5:1 (по объёму). При использовании высоких концентраций наполнителей необходимо предпринимать обычные меры предосторожности для обеспечения равномерного распределения наполнителей в жидкости-носителе перед закачиванием их в скважину. Целенаправленное применение наполнителей даст необходимый эффект, если их выбор производить из особенностей строения горной породы в поглощающем горизонте и интенсивности поглощения бурового раствора. При выборе способа изоляционных работ с применением наполнителей и тампонажных смесей пользуются величиной приемистости пласта. Для наиболее сложных зон поглощения, представленных крупнотрещиноватыми породами с большей величиной раскрытия поглощающих каналов (40 мм и более), рекомендованы пробные изоляционные работы с применением высокоэффективных тампонажных смесей с наполнителями. Зоны поглощения, по которым положительные результаты не получены, целесообразно перекрывать с помощью специальных устройств. |