УИР. Реферат по дисциплине Учебноисследовательская работа
 Скачать 0.59 Mb.
|
5. Современные разработки для решения проблемы бурения в условиях интенсивных поглощенийПоглощение промывочных жидкостей — один из наиболее распространенных видов осложнений, на борьбу с которыми уходит много времени и средств. При бурении и ремонте скважин потери буровых и других технологических жидкостей из-за поглощений составляют десятки и даже сотни кубических метров, принося большие убытки. Поэтому эффективное решение данного вопроса является весьма актуальным и приведет к значительной экономии средств и материалов. В практике бурения получила распространение следующая классификация интенсивности поглощений: 1-я категория — частичные (1 — 2 м3/час.) без потери циркуляции. Данные поглощения поддаются профилактическим мероприятиям, направленным на регулирование состава и свойств бурового раствора. 2-я категория — полные (2 — 3 м3/час.) с потерей циркуляции и установлением уровня бурового раствора на устье скважины. Изменение состава (введение опилок и других мелкодисперсных наполнителей) и параметров раствора не приводит к значительному снижению интенсивности поглощения. При данной категории осложнений вскрытие интервала производится без выхода циркуляции бурового раствора с последующей закачкой тампонирующих составов. 3-я категория — катастрофические (более 5 м3/час.) — со значительным падением уровня бурового раствора в скважине. В этих случаях вскрытие поглощающего интервала также ведется без выхода циркуляции с последующим определением мероприятий по ликвидации поглощений. К ним в первую очередь относятся составы, включающие крупноразмерные наполнители и цементные композиции. В большинстве случаев поглощения ликвидируются спуском обсадной колонны. Представленная характеристика поглощений дает возможность предупреждения и правильного подхода к методам и способам ликвидации их в скважинных условиях. В настоящее время существующие методы предупреждения и ликвидации поглощений можно разделить на две группы: - профилактические мероприятия по предупреждению и ликвидации поглощений в процессе бурения без остановки процесса углубления скважины; - специальные методы ликвидации полных поглощений бурового раствора, выполняемые с остановкой процесса углубления скважины. В основе профилактических мероприятий лежит процесс закупоривания (кольматации) трещин при минимальной репрессии на поглощающий пласт. В качестве кольматантов могут выступать твердые частицы из бурового раствора или специально введенные в него инертные наполнители. Характерные примеры сложности ликвидации поглощений в скважинах на Ромашкинском месторождении при бурении под кондуктор приведены в статьях. Для приведенных в них примеров сложность изоляции зон в некоторой степени объясняется недостаточным контролем за изменением гидродинамики в стволе скважины между вскрываемыми пластами, которую возможно было более точно отслеживать, не нарушая процесс углубления забоя, используя технические и технологические остановки, например, по следующей схеме. При бурении контроль должен сводиться как минимум к следующему: — замеру уровня в скважине. На разбуриваемых площадях, где известно, что процесс проводки скважины под кондуктор сложный из-за поглощений, целесообразно планово проводить замеры уровня жидкости в скважине после вскрытия каждой отдельной гидросистемы; — фиксированию времени восстановления циркуляции при каждом наращивании бурильной колонны, изменении циркуляции в процессе углубления забоя; — фиксированию изменения механической скорости. При проведении изоляционных работ к перечисленному выше добавляется следующее: — фиксирование уровня перед началом и в конце каждой изоляционной операции. Отдельно во время ОЗЦ; — отдельно уровни фиксируются при проведении операций по ликвидации поглощений в двух разных пластах; — фиксирование изменения уровней в скважине после разбуривания очередного моста; — в особо сложных случаях, когда после нескольких изоляционных работ не удается получать мосты, целесообразно проведение в стволе термометрии или расходометрии. Затраты на такие исследования окупятся в следующих скважинах за счет совершенствования технологии изоляционных работ при знании реальной схемы взаимодействия гидросистем при бурении скважин под кондуктор, а также при работах в зацементированном кондукторе по исправлению некачественного его крепления в интервалах расположения зон поглощения. В практике изоляции зон поглощения один из главных показателей в характеристике зоны отводится интенсивности поглощения жидкости, толщине зоны, строению породы в ней. Для технологической оценки зон поглощения, представленных крупнотрещиноватыми породами, кавернами, которые бурились при резких скачках роста механических скоростей, оценку ведут с приводом к избыточному давлению в 1 ат. При средней трещиноватости пород эту величину иногда относят к 1 м толщины, или 1 м2 поверхности ствола в интервале зоны. Все эти оценки обычно применяются, когда бурение под кондуктор ведется на небольшие глубины порядка 200…400 м с последующим обобщением на уровне анализов технологических отделов или НИПИ с целью оптимизации изоляционных работ по сокращению расхода материалов и больших затрат времени на операции. Однако для реальной оптимизации изоляционных работ, когда под кондуктор или под промежуточную колонну бурится большой интервал (600…1200 м), представленный целым рядом пластов с породами разного строения в одной зоне, такие исследования недостаточны. Необходимы максимально достоверные знания по характеристике поглощающего пласта. При их наличии появляется возможность вести правильный подбор наполнителей для бурового раствора, чтобы свести к минимуму интенсивность поглощения вскрываемой зоны на вновь забуриваемых скважинах, а на исследуемых — обеспечить оптимальный состав и объем тампонажных материалов для изоляции конкретной в данном случае зоны, представленной полученными данными по соотношению в ней пород разного строения и гидравлической характеристики. На сегодня наиболее совершенной для практических целей является методика обработки результатов гидродинамических исследований на основе трехчленного закона фильтрации жидкости, предложенного В.И. Мищевичем. Исследования проводят путем замера избыточного давления и расхода жидкости с числом измерений не менее 4—6. По результатам замеров строят кривую зависимости Q = (ΔP). Закон является обобщенным законом фильтрации жидкости в трех средах: Стоит отметить, что в осложненных условиях без применения методики не удается составить правильную картину гидродинамики зон поглощения, строения гидравлики сред, представляющих зону. Не имея полной характеристики зоны поглощения, не всегда удается сделать на практике правильный выбор наполнителей для бурового раствора и тампонажного состава. На сегодня можно рекомендовать проводить исследования с использованием методики В.И. Мищевича. Методика может применяться для уточнения характеристики зон поглощения, если их оценка проводится по индикаторным кривым, снятым, например, с помощью глубинного манометра или неоднократных закачек жидкости цементировочными агрегатами перед проведением изоляционных работ. В практике анализа эффективности изоляционных работ в разных условиях и на разных разбуриваемых месторождениях часто используются индикаторные кривые, построенные по многим замерам на совместных диаграммах. При этом удается в отличие от применения представленной выше методики определять отдельные особенности фильтрации жидкости к каждому конкретному поглощающему пласту. И на этой основе вести подбор комплекса материалов для проведения операции. Наиболее совершенной для практических целей является методика обработки результатов гидродинамических исследований на основе трехчленного закона фильтрации жидкости, предложенного В.И. Мищевичем. Исследования проводят путем замера избыточного давления и расхода жидкости с числом измерений не менее 4—6. По результатам замеров строят кривую зависимости Q = (ΔP). Закон является обобщенным законом фильтрации жидкости в трех средах: Q0 = Q1 + Q2 + Q3 = K1 (  ) + K2 (ΔP) + K3 (ΔP2), (1)где Q — суммарный расход; Q1, K1 — соответственно расход и коэффициент приёмистости для трещиновато-кавернозной среды; Q2, K1 — расход и коэффициент приёмистости для среднепористой среды; Q3, K3 — расход и коэффициент приёмистости для мелкопористой среды; ΔP — перепад давления, n — показатель степени. Согласно закону предполагается, что при вскрытии пластов фильтрация жидкости по таким средам происходит по различным законам одновременно. Обобщенный закон фильтрации жидкости позволяет определять основные параметры проницаемых сред пласта, которыми являются коэффициенты приёмистости (K1, K2, K3) и показатели степени (n1, n2, n3). Технология проведения работ следующая: — проводятся гидродинамические исследования с помощью пакера; — на основе данных исследований на графике с логарифмической сеткой координат наносятся данные перепада давления и расхода; — проводят суммарную индикаторную линию и определяют n и К; — определяют основные параметры проницаемых сред: К1, К2, К3 и n1, n2, n3. Показатель степени n соответственно равен для трещиновато-кавернозной среды 0,5, для пористой — 1,0 и мелкопористой — 2. В практике анализа эффективности изоляционных работ в разных условиях и на разных разбуриваемых месторождениях часто используются индикаторные кривые, построенные по многим замерам на совместных диаграммах. При этом удается в отличие от применения представленной выше методики определять отдельные особенности фильтрации жидкости к каждому конкретному поглощающему пласту. И на этой основе вести подбор комплекса материалов для проведения операции. В итоге можно отметить, что технологический контроль за ситуацией в скважине при бурении под кондуктор, под промежуточную колонну в осложненных условиях во многом определяет эффективность работ по ликвидации поглощений и подготовке ствола скважины к спуску и креплению обсадной колонны. Работы по исследованию зон поглощения на стадии бурения под кондукторы или под промежуточные колонны должны детально планироваться и отдельно закладываться в проекты на бурение скважин, что позволит в итоге получать скважины как дорогостоящее сооружение в более качественном виде на длительный срок эксплуатации. В конечном итоге решающую роль в ликвидации поглощений при бурении под кондуктор определяет правильный выбор изоляционных материалов: наполнителей, тампонажных составов [3]. Поглощение бурового раствора из скважины в пласт происходит при превышении давления в скважине над давлением начала поглощения (обычно оно несколько превышает пластовое давление). В настоящее время существующие методы предупреждения и ликвидации поглощений можно разделить на две группы: - профилактические мероприятия по предупреждению и ликвидации поглощений в процессе бурения без остановки процесса углубления скважины; - специальные методы ликвидации полных поглощений бурового раствора, выполняемые с остановкой процесса углубления скважины. В основе профилактических мероприятий лежит процесс закупоривания (кольматации) трещин при минимальной репрессии на поглощающий пласт. В качестве кольматантов могут выступать твердые частицы из бурового раствора или специально введенные в него инертные наполнители. Накоплен достаточно большой опыт по ликвидации поглощений с приостановкой процесса углубления скважины, которые можно разделить на три основные группы: - намыв наполнителей; - закачивание различных тампонажных и полимерных смесей и паст; - установка перекрывающих труб (хвостовиков и перекрывателей). Намыв наполнителей применяется при ликвидации поглощений в целях снижения их интенсивности. Способ заключается в закупоривании (кольматации) поровых каналов и трещин материалами, доставляемыми в зону поглощения буровыми растворами. Достоинствами способа намыва наполнителей является его простота. К недостаткам данного способа относятся: - большие затраты времени и трудоемкость процесса; - вследствие неоднородности получаемых тампонажных смесей создаются пробки в местах сужения, что снижает эффективность работ; - низкое содержание наполнителей в тампонажных смесях (6-15 %); - ограниченность применения крупных наполнителей (более 20 мм). Способ закачивания тампонажных смесей заключается в изоляции поглощающих зон загустевающими или твердеющими тампонажными смесями. В большинстве случаев тампонажные смеси приготавливают на поверхности и закачивают по бурильным трубам. В настоящее время разработано большое число тампонажных смесей и паст. Однако различие горно- геологических характеристик затрудняет их повсеместное использование. В целом, использование тампонажных смесей и паст способствовало ликвидации поглощений. Однако этот способ имеет ряд недостатков: 1) Используемые тампонажные смеси и пасты проникают в первую очередь в высокопроницаемые каналы поглощающего пласта, а низкопроницаемые поры и трещины остаются не изолированными. 2) Под действием сил гравитации тампонажные смеси и пасты в период затвердевания занимают донное положение в трещинах и порах пласта, в результате чего полной изоляции поглощающего пласта не происходит. 3) Различие геологического строения значительно снижает эффективность применения тампонажных смесей и паст. 4) Значительные затраты времени (приготовление смеси, ее закачка и др.). 5) Возможность изменения свойств и параметров тампонажных смесей и паст при их перемешивании с буровым раствором и пластовыми водами. Достаточно надежным методом ликвидации зоны поглощения считается перекрытие интервала хвостовиком. Однако цементирование хвостовика осуществляется успешно лишь от башмака до зоны поглощения. Значительно большими преимуществами, по сравнению с хвостовиком, обладает профильный перекрыватель конструкции «ТатНИПИнефть» [9]. ЛитератураА.П. Предеин. Осложнения и аварии при строительстве нефтяных и газовых скважин: электронное учебное пособие / А.П. Предеин – Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2014. – 381 с. Л.Н. Долгих. Крепление, испытание и освоение нефтяных и газовых скважин: электронное учебное пособие / Л.Н. Долгих. – Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 2009. – 296 с. Курочкин Б.М. Техника и технология ликвидации осложнений при бурении и капитальном ремонте скважин, ч. 1. – М.: ОАО «ВНИИОЭНГ», 2007. – 598 с. Ю.Л. Кашников, С.Г. Ашихмин. Механика горных пород при разработке месторождений углеводородного сырья - М.: Недра, 2007 Басарыгин Ю.М., Булатов А.И., Проселков Ю.М. Осложнения и аварии при бурении нефтяных и газовых скважин: Учеб. пособие для вузов. – М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2000.- 677 с.: ил. Ганджумян Р.А., Калинин А.Г., Никитин Б.А. Инженерные расчеты при бурении глубоких скважин: Справочное пособие/ Под ред. А.Г. Калинина. - М.: ОАО «Издательство «Недра», 2000.- 489 с.: ил. М.О. Ашрафьян. Технология разобщения пластов в осложненных условиях. – М.: Недра, 1989. – 228 с.: ил. Пустовойтенко И.П., Сельващук А.П. Справочник мастера по сложным буровым работам.-3-е изд., перераб. и доп. М., Недра, 1983, с. 248. Применение пластичных глинистых составов для ликвидации поглощений / Б.М. Курочкин [и др.] // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. — М.: ОАО «ВНИИОЭНГ», 1995. — № 9. |