 Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по разным специальностям
На правах рукописи Гайдаров Миталим Магомед-Расулович НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОЛУЧЕНИЯ БУРОВЫХ РАСТВОРОВ И РЕГУЛИРОВАНИЯ ИХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МЕХАНО - ХИМИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЕМ Специальность 25.00.15 - Технология бурения и освоения скважин АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2009 Работа выполнена в ООО Научно-исследовательском институте природных газов и газовых технологий - ВНИИГАЗ и в Актюбинском отделении Казахского научно-исследовательского геологоразведочного нефтяного института (АО КазНИГРИ) Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Агзамов Фарит Акрамович, доктор технических наук Крысин Николай Иванович, доктор технических наук Овчинников Павел Васильевич Ведущее предприятие - ОАО Сибирский научно-исследовательский институт нефтяной промышленности (ОАО СибНИИНП) Защита состоится 10 июня 2009 г. в 15 ч на заседании диссертационного совета Д 212.224.02 при Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В.Плеханова (техническом университете) по адресу: 199106 Санкт-Петербург, 21-я линия, д. 2, ауд. 1160. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного горного института. Автореферат разослан 8 мая 2009 г. УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ диссертационного совета д.т.н., профессор Н.И.НИКОЛАЕВ ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы. Развитие нефтегазовой промышленности, увеличение объемов геологоразведочных работ в Прикаспийской впадине, в Западной Сибири и на севере европейской части России, необходимость ускорения работ по освоению нефтяных и газовых месторождений на континентальном шельфе требуют совершенствования технологии буровых работ, повышения их научно-технического уровня. Успешное выполнение этих требований возможно при повышении качества строительства глубоких скважин, главным образом, за счет использования эффективных составов буровых растворов и технологий управления их свойствами с целью предотвращения технологических осложнений в процессе бурения. Строительство глубоких скважин в сложных горно-геологических условиях, обусловленных литологией, чередованием терригенных, хемогенных и карбонатных пород, наличием зон аномально-высоких пластовых давлений (АВПД) и температур, значительных толщ глинистых отложений, большими глубинами залегания углеводородного сырья, сопряжено с возникновением технологических осложнений, значительным расходом материалов и времени при получения буровых растворов и регулирования их технологических свойств. Качество буровых растворов в этих условиях определяется технологией получения и эффективностью управления их свойствами. Существующие технологии получения и управления свойствами утяжеленных, особенно минерализованных и углеводородных буровых растворов в условиях высоких температур не всегда эффективны и требуют значительного расхода материалов и времени и не всегда приводят к положительным результатам. Бурение в гидратационноактивных глинистых отложениях сопровождается осложнениями в виде осыпей, обвалов, кавернообразований и т.д. Известно, что причиной потери устойчивости глин является их увлажнение дисперсионной средой бурового раствора. Применением существующих высокоингибированных и традиционно используемых растворов не всегда удается сохранить устойчивость гидратационноактивных глинистых пород. Для предупреждения пластического течения солей и текучих глин, нефтегазопроявлений необходимым инженерно-техническим решением является увеличение плотности бурового раствора. В процессе бурения интервалов с коэффициентом аномальности более 2,3 требуется применение утяжеленных растворов. Однако на практике получать утяжеленные растворы плотностью более 2300 кг/м3 с требуемыми технологическими показателями технически трудно и иногда невозможно. Поэтому актуальной и технически необходимой для решения задачей, имеющей большое практическое значение для строительства глубоких скважин в сложных горно-геологических условиях, является разработка буровых растворов и технологий их получения, обеспечивающих: - минимальные затраты материалов и времени на получение и регулирование их свойств с различной дисперсионной средой; - устойчивость гидратационноактивных глинистых отложений; - получение утяжеленных растворов плотностью 2500 кг/м3 и более. Работа выполнена в соответствии с программой Перечень приоритетных научно-технических проблем ОАО Газпром на 2006-2010 гг.. Цель работы. Разработка буровых растворов и методов регулирования их технологических свойств для повышения эффективности бурения глубоких скважин в сложных горно-геологических условиях. Идея работы Ц предупреждение осложнений в процессе бурения глубоких скважин за счет дезинтеграторной обработки буровых растворов, управления формированием клатратов в гидратационноактивных глинистых отложениях и обменных химических реакций для получения утяжеленных буровых растворов применительно к солевым отложениям и зонам АВПД. Основные задачи исследований
2. Исследование влияния дезинтеграторной обработки на свойства буровых растворов с различной дисперсионной средой, разработка составов и технологии их получения. 3. Исследование процессов взаимодействия глин с углеводородными соединениями из состава бурового раствора, разработка рецептур и технологии их получения. 4. Исследование процессов конденсирования твердой фазы в растворах электролитов при получении утяжеленных растворов, разработка составов и технологии их получения. 5. Апробация и промышленное внедрение разработанных буровых растворов и технологий управления их свойствами при проводке глубоких скважин в сложных горно-геологических условиях. Научная новизна заключается в установлении зависимости изменения структурно-реологических параметров буровых растворов от скорости разрушения структуры дисперсной системы с различными дисперсионными средами, конденсации утяжелителей при обменных реакциях электролитов, а также влияния соединений включений на устойчивость гидратационноактивных глинистых пород. Основные защищаемые положения 1. Обработка буровых растворов с различной дисперсионной средой по дезинтеграторной технологии при скоростях 10000-12000 об/мин позволяет улучшить их основные технологические показатели, при одновременном сокращении расхода материалов (в 1,5-2,0 раза) и времени их приготовления. 2. Устойчивость ствола скважины в интервалах бурения глинистых отложений обеспечивается их гидрофобной кольматацией путем механического заполнения микротрещин и пустот дисперсной фазой бурового раствора, а также физико-химическим взаимодействием с активными составляющими раствора с формированием соединений включений в структуре воды на поверхности гидратационноактивных пород. 3. Увеличение плотности дисперсной системы путем поэтапного ввода высокорастворимых солей (калиевых и бромнатриевых) и баритового утяжелителя, а также конденсацией сульфата бария при обменных реакциях электролитов позволяет получать утяжеленные буровые растворы с плотностью 2500-2700 кг/м3 с удовлетворительными технологическими параметрами. Практическая ценность состоит разработке и внедрении в практику строительства скважин в сложных горно-геологических условиях: -технологии дезинтеграторной активации буровых растворов, в результате применения которой при приготовлении, регенерации и управлении свойствами буровых растворов более чем на 80-ти скважинах в Прикаспийской впадине (ПГО Актюбнефтегазгеология) удалось сократить расход материалов (в 1,5-2 раза) и времени на приготовление и обработку (в 2 раза); -составов разработаных гидрофобных кольматантов для обработки буровых растворов в неустойчивых глинистых породах при использовании которых при бурении более чем в 50-ти глубоких скважинах (ПГО Актюбнефтегазгеология) удалось предотвратить осыпания глинистых пород; -углеводородные растворы и технологии их получения (ПГО Актюбнефтегазгеология, ПГО Уралькснефтегазгеология, ПГО ЮжКазгеология). Обеспечено снижение расхода материалов и времени на приготовление и регулирование свойств и повышение технико-экономических показателей бурения; -рецептур утяжеленных растворов с плотностью 2500 кг/м3 и более для бурения глубоких геологоразведочных скважин в сложных горно-геологических условиях с АВПД. Внедрение дезинтеграторной технологии на скважинах ПГО Актюбнефтегазгеология позволило сэкономить более 1500 т глинопорошка, 4500 т барита, 75 т КМ - и крахмала, 800 т технической соли, сократить время на 2200 ч, что в денежном выражении по ценам мая 2007г. составило более 40,7 млн руб. Исходный материал и личный вклад. В основу диссертационной работы положены результаты теоретических, экспериментальных и производственных исследований, начатых в 1985 г. и выполненных при непосредственном участии автора в лаборатории специальных буровых растворов Актюбинского отделения Казахского научно-исследовательского геолого-разведочного нефтяного института, Уральской партии №6 Атырауской опытно-методической экспедиции, ООО УХимПАНГАФ, ООО УВНИИГАЗФ. Личное участие автора состоит в постановке и выполнении теоретических и экспериментальных исследований по разработке и управлению свойствами буровых растворов с различной дисперсионной средой, получению составов гидрофобных кольматантов, утяжеленных растворов плотностью более 2500 кг/м3, защищенных авторскими свидетельствами и патентами, а также внедрения результатов работы в промышленных условиях. Апробация работы. Основные материалы диссертации докладывались на: Всесоюзной конференции молодых ученых и специалистов ( Шевченко, 1987); Всесоюзной школе-семинаре УЭффективность применения полимерных растворов при бурении и закачивании глубоких разведочных скважин на нефть и газФ ( Тюмень, 1989 ); Всесоюзной научно-практической конференции УАномально высокие пластовые давления и нефтегазоносность недрФ ( Ленинград, 1990 ); Казахстанско-американской конференции по развитию нефтяной и газовой промышленности ( Алматы, 1992 ); Международной конференции: ПХГ УНадежность и эффективностьФ (ВНИИГАЗ, Москва, 2006 ); УХI Международная конференция по водорастворимым эфирам целлюлозы (Владимир, 2007); отраслевой конференции УСовременное состояние и пути совершенствования технологии эксплуатации и ремонта скважин на месторождениях ОАО УГАЗПРОМФ ( Астрахань, 2007). Работа в полном объеме докладывалась на заседании кафедры бурение нефтяных и газовых скважин Уфимского государственного нефтяного технического университета ( Уфа, 2008 ), на заседании секции Строительство, эксплуатация скважин и промысловая подготовка углеводородов Ученого совета ООО ВНИИГАЗ (п. Развилка, 2008 ) и на заседании кафедры технологии и техники бурения скважин Санкт-Петербургского государственного горного института им. Г.В. Плеханова ( Санкт-Петербург, 2008 ). Публикации. Основные положения работы опубликованы в 46 научных работах, в том числе в 7 авторских свидетельствах и патентах, 12 работ опубликованы в журналах, входящих в Перечень..., утвержденный ВАК Минобрнауки РФ. Структура и объем. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, выводов и рекомендаций, списка использованных источников ( 144 наименования ), приложения и содержит 315 стр., 52 рис., 58 табл. В приложении приведен акт, подтверждающий объем и эффективность промышленного использования разработок. Автор выражает глубокую признательность своим первым учителям: горному инженеру В.П. Андрееву и канд. техн. наук У.С. Карабалину; д-ру техн. наук, проф. Я.М. Курбанову, д-ру техн. наук З.З. Шарафутдинову, а также всем коллегам из ООО ВНИИГАЗ, Актюбинского отделения КазНИГРИ, КазНИГРИ, ПГО Актюбнефтегазгеология, Уральскнефтегазгеология, ПО Актюбнефть за оказанную помощь при выполнении работы и проведении промысловых испытаний. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, ее цель, задачи исследований, представлена научная новизна и основные защищаемые положения, показана практическая ценность результатов диссертации и ее реализация в промышленности. В первой главе приведены сведения о сложных горно-геологических условиях, обусловленных литологией, чередованием надсолевых, солевых и подсолевых отложений, наличием зон АВПД, большими глубинами залегания углеводородного сырья, высокими температурами и т.д. Строительство глубоких скважин в этих условиях с использованием существующих буровых растворов и технологий управления их свойствами сопряжено со следующими трудностями: - перерасходом материалов и времени, особенно при использовании минерализованных, высокоминерализованных и углеводородных растворов; - потерей устойчивости ствола скважины; - проблемой получения утяжеленных растворов с плотностью 2300 кг/м3 и более и управления их технологическими свойствами. Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по разным специальностям
|
