Крепление призабойной зоны слабосцементированных рыхлых пород. Кильдеева КРС. Крепление призабойной зоны рыхлых слабосцементированных пластов
 Скачать 72.34 Kb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «ТЮМЕНСКИЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» ИНСТИТУТ ГЕОЛОГИИ И НЕФТЕГАЗОДОБЫЧИ КАФЕДРА «БУРЕНИЕ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН» РЕФЕРАТ на тему: «Крепление призабойной зоны рыхлых слабосцементированных пластов» по дисциплине: «Капитальный ремонт скважин» Выполнил: студент гр. БСб-19-1 Кильдеева Ксения Тюмень, 2022 СодержаниеВведение 3 актульность 3 Причины разрушения коллектора призабойной зоны и выноса песка 4 ТЕХНОЛОГИИ КРЕПЛЕНИЯ ПРИЗАБОЙНОЙ ЗОНЫ ПЛАСТА 6 физико-химический метод крепления призабойной зоны пласта 7 Химический метод крепления призабойной зоны пласта 8 Укрепление грунта призабойной зоны пласта цементно-песчаной смесью 9 Заключение 13 Список литературы 14 ВведениеПри эксплуатации нефтяных и газовых месторождений, которые сложены слабосцементированными песчаниками, возникают различного рода осложнения, среди которых можно выделить пескопроявление как одно из давних и критических, поскольку оно порождает множество серьезных проблем при добыче нефти и газа. Наиболее распространёнными проблемами являются пробкообразование в добывающих скважинах, обрушение кровли пласта, эрозия внутрискважинного оборудования, отложение песка в выкидных линиях и другом наземном оборудовании. На сегодняшний день существует ряд технологий для укрепления призабойной зоны пласта и предотвращения выноса песка, которые используются в зависимости от конструкции забоя скважин, времени эксплуатации, геологических и температурных параметров. С этой целью применяются технологические, механические, химические и комбинированные методы крепления пород пласта в призабойной зоне скважин актульностьВынос песка из скважин наносит серьезные осложнения при эксплуатации наземного и подземное оборудование, а также снижает продуктивность скважины, что может оказать негативное влияние на экономичность добычи нефти. Контроль песка необходим для экономичной эффективной добычи нефти и газа из слабосцементированных пластов-коллекторов. Таким образом, разработка комплексных методов контроля песка и технологии крепления призабойной зоны пласта с одновременным сохранением фильтрационно емкостных свойств коллектора является одной из распространённых задач и продолжается в нефтяной промышленности. Причины разрушения коллектора призабойной зоны и выноса пескаРазрушение слабосцементированных коллекторов может происходить вследствие растворения и выноса цементирующего материала и проявления капиллярных сил в результате большого притока пластовой воды. Установлено, что в большинстве случаев в малоустойчивых породах роль цементирующего материала между зернами осуществляется глинистыми фракциями, легко разрушающимися при вызове притока жидкости из пласта в скважину. Прочность глинистого цемента – следствие геологических процессов, приводящих к обезвоживанию глинистых осадков. Глинистые материалы состоят из плоских элементарных чешуек, наложенных друг на друга своими плоскими гранями. Накрадываясь друг на друга, чешуйки могут образовывать агрегаты большой толщины. Они соприкасаются своими силикатными слоями, но не имеют жесткого скрепления друг с другом и легко могут быть отделены одна от другой. Вмешательство человека нарушает физико-химический баланс, существующий между глинистыми частицами и их окружением. При обводнении пласта состав жидкости в порах между песчинками меняется, глинистые частицы при набухании стремятся отделиться друг от друга, тем самым приводя в подвижное состояние основу коллектора и как следствие, прочность глинистого цемента снижается. При разработке продуктивных пластов, сложенных рыхлыми песчаниками, в призабойной зоне пласта может образовываться зона подвижного песка (пластическая область). В этом случае в первые месяцы эксплуатации скважины наблюдается интенсивное неконтролируемое пескопроявление, связанное с вымыванием песка и образованием каверны (рисунок 1) у кровли пласта, либо у неразрушенного (более прочного) пропластка при неоднородном пласте.  Рисунок 1– Образование каверны в призабойной зоне пласта за счёт разрушения песчаников: 1 - нефтенасыщенный песчаник; 2 - кавернообразования в песчанике На образование и характер пластической области влияют многие факторы: перераспределение около горной выработки ранее существовавших напряжений, вызванное бурением; действие бурового раствора на цементирующий материал, скрепляющий зерна песка; ударные нагрузки на призабойную зону при кумулятивной перфорации; темпы отбора пластового флюида и ряд других. Вынос песка обычно увеличивается с ростом отбора продукции, при увеличении водонефтяного фактора, истощении эксплуатируемого пласта. ТЕХНОЛОГИИ КРЕПЛЕНИЯ ПРИЗАБОЙНОЙ ЗОНЫ ПЛАСТАИзучение многолетнего промыслового опыта борьбы с пескопроявлением показало, что наиболее рациональными путями борьбы с выносом песка являются следующие методы, которые можно разделить на три группы: 1. Механические методы (установка фильтров различной конструкции: проволочные, щелевые, каркасные гравийно-намывные, многослойные сетчатые); 2. Химические методы, основанные на закачке в пласт веществ, впоследствии твердеющих и цементирующих песок (тампонажные составы, смолы, цемент с соответствующими наполнителями, химические растворы и т.д.); 3. Комбинированные, предполагающие использование механических фильтров и химическое закрепление зерен песка. При выборе способа борьбы с выносом песка в скважину учитывается ряд факторов. Большое значение имеет конструкция забоя скважин. При заканчивании скважин с открытым забоем, как правило, используются механические или комбинированные способы. Химические методы закрепления песка применяются, в основном, в новых скважинах, где еще не успели образоваться каверны из-за выноса песка. Основной задачей укрепления призабойной зоны скважины является повышение ее прочности, при сохранении или незначительном снижении фильтрационно-емкостных свойств коллектора, для обеспечения высокого дебита скважины. Сохранение пористой структуры и проницаемости обрабатываемой зоны пласта достигается благодаря правильному выбору химических добавок, использовании соответствующей буферной жидкости (продавочного флюида) и технологии закачки полимерного состава. физико-химический метод крепления призабойной зоны пластаПри разработке нефтяных месторождений термическими методами одним из перспективных способов борьбы с выносом песка является крепление призабойной зоны способом коксования нефти. Сущность способа крепления коксованием состоит в получении кокса в пласте в качестве вяжущего материала за счет продолжительного окисления в призабойной зоне горячим воздухом. Так как термическое разложение нефти завершается образованием твердого углеродистого остатка — кокса. С повышением давления выход газообразных продуктов распада уменьшается, а количество твердых продуктов реакции увеличивается. При нагнетании горячего воздуха в условиях термического разложения нефти (при температуре 260-450°С) кислород взаимодействует с компонентами нефти, образуя пары воды, двуокись углерода и низкомолекулярные продукты окисления (эфиры, кислоты, альдегиды). При этом структура и свойства остатка нефти значительно изменяются из-за возрастания количества коксообразующего материалом нефти. Этот способ укрепления пластов в скважинах может применяться на ранней стадии эксплуатации месторождений с высокой вязкостью нефти и небольших глубинах залегания пластов. Однако, данный способ требует дополнительных затрат на использование теплового генератора для получения тепла для нагрева закачиваемого воздуха. В целом, этот метод обработки пластов распространен незначительно в связи с усложнением технологии и удорожанием работ . Химический метод крепления призабойной зоны пластаХимический метод крепления грунта в ПЗП нефтяных скважин, осуществляемый путём закачки через отверстия фильтра специального химического реагента. Реагент обладает способностью разлагаться и выделять не растворимые в воде и нефти смолы, которые, затвердевая, связывают частицы песка в проницаемую и в то же время прочную и устойчивую против размыва массу при наличии в поровом пространстве как воды, так и нефти. Разложение реагента и твердение смолы при высоких температурах происходит в призабойной зоне глубоких скважин (60 0С и выше) быстро и без участия катализаторов. При низких температурах в призабойной зоне неглубоких скважин разложение реагента и твердение смолы происходит крайне медленно. Для ускорения твердения смолы на холоде применяют катализатор – 20 %-ный раствор соляной кислоты. В соответствии с различными свойствами смолы применяют две технологии крепления ПЗП: для скважин с температурой на забое 60 0С и выше; для скважин с температурой на забое ниже 60 С. Выбор скважин для химической обработки. Химическое крепление призабойной зоны рекомендуется во всех скважинах действующего фонда, законченных бурением и капитальным ремонтом, которые не поддаются вводу в эксплуатацию вследствие частого пробкообразования. Нельзя подвергать химической обработке только такие скважины, в призабойной зоне которых происходят обвалы с разрушением кровли пласта. Укрепление грунта призабойной зоны пласта цементно-песчаной смесьюМетод крепления призабойной зоны скважины цементно-песчаной смесью является одним из эффективных мероприятий по борьбе с пробкообразованием в скважинах. Сущность метода заключается в закачке в прифильтровую часть скважины через дыры фильтра смеси цемента и песка и создания в этой зоне проницаемой и прочной массы, устойчивой против фильтрационных деформаций. Применяемые материалы: тампонажный цемент, мелкозернистый песок фракций 0,25-1 мм, чистый, без глинистых частиц и вода. Полученная бетонная масса имеет проницаемость, равную 0,1-0,5 Д, соответствующую проницаемости пород, устойчивых к фильтрационным деформациям. Приготовливают цементно-песчаную смесь непосредственно у буровой. В ворону заливочного агрегата снизу подают воду, а сверху засыпают цементно-песчаную смесь. Образовавшийся раствор направляют в ёмкости заливочного агрегата, тщательно перемешивают лопатами, замеряют и затем закачивают через заливочные трубы в скважину. Перед закачкой цементно-песчаной смеси следует закачать в скважину чистый цементный раствор в количестве 0,5 м3 для предотвращения разжижения смеси. Цементно-песчаной смесь закачивают в скважину на максимальной скорости агрегата. Для затвердения цементно-песчаной смеси скважину оставляют в покое на 48 часов; по истечении срока затвердения проверяют забой скважины, разбуривают стакан, промывают забой до чистой воды, определяют поглотительную способность. После этого скважину сдают в эксплуатацию. Анализ современных применяемых химических композиций для крепления пород в призабойной части пласта К химическим методам предупреждения пескопроявлений относится использование методов закрепления призабойной зоны пласта композициями смол и составами, формирующими проницаемый тампонажный камень, играющими роль фильтра. Эти методы позволяют сохранить коллекторские свойства пласта, обеспечивают вторичное вскрытие в щадящем режиме, что способствует предотвращению выноса песка в скважину. Проницаемые тампонажные составы Исследователями показано, что роль фильтрата может выполнять высокопроницаемый тампонажный камень, образующийся в результате схватывания закачанной в скважину тампонажной смеси. Наибольший интерес представляют смеси портландцементов, как наиболее дешевого и доступного вяжущего. Он нетоксичен, удобен в применении и формирует достаточно прочный камень, сохраняющий свои свойства во времени. Одним из традиционных методов является установка цементных мостов в нижней части скважины. Однако данный метод неселективен и малоэффективен (эффективность составляет не более 30%), т.к. вода продолжает продвигаться по пласту вне установленного моста. Эффект является краткосрочным, а малый межремонтный период требует повторного ремонта и новых затрат на КРС. Используется технология крепления и состав на цементнокарбонатной основе (ЦКС), который образует в призабойной зоне прочный и проницаемый барьер. Эффективность обработки зависит, главным образом, от качества и количества ЦКС и темпа его нагнетания в пласт, которые определяют условия формирования в призабойной зоне пласта относительно прочного и проницаемого экрана. Нефть, входящая в состав жидкости затворения ЦКС и являющаяся замедлителем начала схватывания бетона, увеличивает продолжительность действия соляной кислоты на карбонатное вещество. Также нефть является песконосителем. Крепление смолами Крепление смолами занимает значительную долю среди технологий борьбы с пескопроявлением а) Карбамидные смолы Известен способ крепления призабойной зоны пласта, включающий создание фильтра путем закачки отверждаемого полимерного состава в призабойную зону. Сущность данного способа состоит в частичном заполнении межзернового пространства закрепляемой породы отверждаемым раствором смолы за счет размазывания ее гидрофобной, продавливающей жидкостью. Кроме того, в процессе реакции в пластовых условиях происходит выделение азота, который обеспечивает образование пористой структуры твердеющей массе и улучшает укрепляющие свойства состава за счет повышения адгезионной прочности полимерной пленки с минеральными зернами. б) Фенолформальдегидные смолы Отверждение состава на основе формальдегидных смол происходит за счет реакции поликонденсации непосредственно в скважинных условиях. Добавки пропитанных спиртом диспергированных частиц лигнина гидролизного активируют формальдегидное связующее, повышая его адгезионную способность, что, соответственно, обеспечивает значительные силы сцепления на контакте отвержденная смола-труба и смола-порода. Величины этих сил превышают силы взаимного сдвига слоев, возникающих при нагружении трубы внешним давлением. Результатом применения данной композиции является создание сравнительно прочного фильтра в призабойной зоне пласта (до 4,7 МПа) и приемлемым сохранением ее проницаемости. в) Фурфуриловый спирт Принцип применения данного состава основан на реакции полимеризации фурфурилового спирта в полимерные смолы в присутствии протонных кислот. Совместное применение ацетона и аммиака позволяет замедлить процесс полимеризации фурфурилового спирта в присутствии кислотного катализатора - соляной кислоты, а также процесс образования фурфуролацетонового олигомера, что способствует сохранению высокой проникающей способности состава за счет предотвращения повышения его реологических Применение фурфурилового спирта в качестве пескоукрепляющего компонента не дает приемлемой прочности (до 2 МПа) и незначительно, но снижает проницаемость. Помимо этого, фурфуриловый спирт токсичен, а в качестве инициатора реакции полимеразации используются концентрированные кислоты. в) Ацетонформальдегидные смолы Наличие в полимерном составе ацетоноформальдегидной смолы делает образующийся полимерный фильтр безусадочным, пластичным, обладающим хорошим сцеплением с поверхностью пород. Это обеспечивает эффективное крепление призабойной зоны и снижает вынос песка, а сам процесс крепления призабойной зоны технологичным в любое время года, так как полученная смесь смол обладает длительным сроком хранения (до одного года) и пониженной температурой замерзания. В результате применения данной композиции достигается прочное крепления призабойной зоны (до 10 МПа) с сохранением высокой проницаемости (до 2 мкм2 ). К недостаткам данной технологии можно отнести использование концентрированных кислот, а также гетерогенной алюминиевой пудры. Именно благодаря ее реакции с раствором кислоты происходит образование пористой структуры, а ее неравномерное распределение может способствовать образованию непроницаемого экрана. Заключениепроанализированы различные современные технологии крепления призабойной зоны пласта со слабосцементированными породами, среди которых были выделены физико-химические и химические методы крепления ПЗП. Также был проведен анализ современных химический композиций и отмечены их преимущества и недостатки. При выборе способа борьбы с пескопроявлением учитывается ряд факторов. Большое значение имеет непосредственно конструкция забоя скважины. При конструкции скважин с открытым забоем, как правило, используются механические или комбинированные способы. Химические методы крепления забоя применяются, в основном, в новых скважинах, где еще не образовались каверны из-за выноса песка Список литературыБондаренко В.А. Повышение эффективности крепления призабойной зоны пласта с целью снижения пескопроявлений (на примере нефтяных месторождений Краснодарского края): Дис. ... канд. техн. наук: 25.00.17. – Краснодар, 2014. – 158 с. Тананыхин Д.С. Обоснование технологии крепления слабосцементированных песчаников в призабойной зоне нефтяных и газовых скважин химическим способом: Дис. ... канд. техн. наук: 25.00.17. – СанктПетербург, 2013. – 142 с. Аксенова Н.А. Технология и технические средства заканчивания скважин с неустойчивыми коллекторами: Монография / В.П. Овчинников, А.Е. Анашкина. – Тюмень: ТИУ, 2018. – 132 с. Тачаева С. Повышение эффективности призабойной зоны пласта с целью снижения пескопроявлений на месторождениях каспийского моря: бакалаврская работа: 21.03.01- Томск – 96 с. |