Охрана недр при заканчивании и эксплуатации скважин тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.36, кандидат наук Баймурзина, Татьяна Нуриахметовна

• Баймурзина, Татьяна Нуриахметовна
• кандидат наук
• 2006

Оглавление диссертации кандидат наук Баймурзина, Татьяна Нуриахметовна

Введение

СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ОБ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ОПАСНОСТИ ПЕРЕТОКОВ В СКВАЖИНАХ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОМ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ БУРОВЫХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЕЙ С ПРИСТВОЛЬНОЙ И УДАЛЕННОЙ ЗОНОЙ КОЛЛЕКТОРА

1.1 Влияние негерметичности закол онного (межколонного)

пространства скважин на формирование техногенных залежей

1.1.1 Механизм и факторы формирования заколонных перетоков пластовых флюидов на газовых, газоконден-сатных и нефтяных месторождениях

1.1.2 Особенности техногенные нарушения природной среды в результате эксплуатации различных месторождений нефти и газа

1.2 Представления об экологической опасности на поздней стадии разработки месторождений

1.3 Методы предупрежнения заколонных перетоков при заканчивают скважины

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ ВОДОИЗОЛИРУЮЩИХ СОСТАВОВ НА ГИДРОИЗОЛЯЦИЮ ВОДОНАСЫЩЕННЫХ ГОРИЗОНТОВ

2.1 Методика проведения лабораторных исследований

2.2 Свойства применяемых реагентов

2.3 Результаты лабораторных испытаний

Выводы по разделу 2

РАЗРАБОТКА РАБОЧЕЙ ГИПОТЕЗЫ ПРИМЕНЕНИЯ ГИДРОФОБИЗАТОРОВ ДЛЯ КОМПЛЕКСА ТЕХНОЛОГИЙ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИХ ОХРАНУ НЕДР ПРИ ЗАКАНЧИВАНИИ И ЭКСПЛУАТАЦИИ СКВАЖИН

3.1 Теоретические аспекты

3.2 Кремнийорганические гидрофобизаторы природных и синтетических материалов и эффективность их применения

3.3 Общая характеристика кремнийорганического полимера

«Полисил»

3.4 Общая характеристика модифицированного дисперсного

кремнезема «Кварц»

Выводы по разделу 3

4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

ГИДРОФОБИЗАТОРОВ ДЛЯ ОБРАБОТКИ БУРОВЫХ

РАСТВОРОВ

4.1 Методика проведения и фильтрационные исследования реа-

гента «Полисил»

4.2 Исследования реологических показателей бурового раствора обработанного высокодисперсным порошком «Полисилом»

4.3 Исследования реологических показателей бурового раствора обработанного реагентом МДК "Кварц"

Выводы к разделу 4

5 РАЗРАБОТКА И УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ЭКОБЕЗОПАСНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИХ ГЕРМЕТИЗАЦИЮ ЗАКОЛОННОГО ПРОСТРАНСТВА НЕФТЯНЫХ, ГАЗОВЫХ И ГАЗОКОНДЕНСАТНЫХ СКВАЖИН

5.1 Разработка технологии создания гидроизолирующих экранов с применением осадкообразующего состава при бурении

скважин

5.2 Усовершенствование технологии упрочнения стенки скважины в процессе бурения с применением гидрофобизирующих добавок

5.2.1 Технология упрочнения стенки скважины в процессе бурения

5.2.2 Технология первичного вскрытия интервала продуктивного пласта скважины

Выводы к разделу 5

Основные выводы и рекомендации

Список используемых источников

Приложение А - Результаты математической обработки полного

четырехфакторного эксперимента

Приложение Б - Результаты экспериментальных исследований

Приложение В - Рекомендации по технологии создания гидроизолирующих экранов применением осадкообразую-щего состава в процессе строительства скважин

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Охрана недр при заканчивании и эксплуатации скважин»

Введение

Актуальность проблемы

Основной задачей геоэкологии является изучение изменений жизнеобеспечивающих ресурсов геосферы под влиянием природных и антропогенных факторов, ее охрана, рациональное использование и контроль с целью сохранения для нынешних и будущих поколений людей продуктивной природной среды.

Экологические проблемы, предотвращение загрязнения природной среды выходят на первый план при оценке состояния различных видов производственной деятельности, при выборе приоритетов развития. Это особенно актуально для нефтегазодобывающей промышленности, которая является одной из наиболее опасных для природы деятельности человека, а современное состояние с решением экологических проблем в этой отрасли нельзя оценить как удовлетворительное. Так, например, из всех скважин ОАО "Газпром", находящихся в эксплуатации 25-30 % составляют скважины с межколонными давлениями (МКД) различной интенсивности. Пластовые флюиды (нефть, газ, минерализованная вода) через негерметичное заколонное пространство попадают в верхние, в том числе водоносные горизонты, в почвогрунты, в атмосферу. Эта проблема требует первоочередного решения. По актуальности и значимости для будущих поколений она превосходит проблему снижения загрязнения окружающей среды при эксплуатации месторождений.

Подобная схема загрязнения может проявиться также при консервации скважин и залежей, при длительных сроках пребывания скважин в ожидании ликвидации, на законченных разработкой газовых, газоконденсатных и газонефтяных месторождениях, на действующих скважинах, эксплуатирующих залежи с повышенным, в т.ч. аномальным пластовым давлением.

Поэтому при заканчивании скважин на нефть и газ необходимо серьезное внимание уделять технологиям, обеспечивающим охрану недр. Особое значение следует придать проблеме вскрытия и разобщения флюидосодержащих

пластов и герметизации заколонного пространства.

Проблема предотвращения значительного загрязнения пластов при их разобщении может быть решена в процессе заканчивания скважин путем применения оптимальных составов буровых растворов с высокой кольматирую-щей и коркобразующей способностью. В сочетании с мероприятиями по ограничению фильтрации тампонажных растворов это позволит улучшить разобщение продуктивных пластов.

Следует отметить, что в процессе извлечения углеводородов из пласта большое значение имеет смачиваемость поверхности породы и направленность действия капиллярных сил. Перспективным направлением при этом может оказаться использование гидрофобизаторов для обработки продуктивных горизонтов. Оказывая влияние на фильтрационные и капиллярные процессы, гиброфобизаторы не изменяют структуру и проницаемость пород. Это имеет особое значение при разработке низкопроницаемых коллекторов, когда для эффективного извлечения углеводородов необходимо максимально сохранить исходные свойства пласта. Применение гидрофобизаторов при эксплуатации таких залежей может предотвратить набухание глинистых материалов под действием закачиваемой воды, так как гидрофобизаторы являются наиболее эффективными реагентами для ингибирования набухающих глин.

В этой связи цель работы сформулирована следующим образом:

Охрана недр при заканчивании и эксплуатации нефтяных, газовых и газоконденсатных скважин путем разработки и усовершенствования технологии создания изолирующих экранов водоносных горизонтов и гидрофобиза-ции продуктивных пластов при их вскрытии.

Основные задачи исследований

1 Анализ современного состояния и обоснование экологической опасности перетоков различных флюидов по негерметичному заколонному пространству.

2 Выявление факторов физико-химического взаимодействия технологических жидкостей с коллектором, приводящих к проявлению перетоков.

3 Исследование и разработка водоизолирующих составов для создания кольматационных экранов с целью герметизации заколонного пространства.

4 Разработка рабочей гипотезы использования гидрофобизаторов для комплексного воздействия на проницаемую среду и технологические жидкости.

5 Исследование и разработка буровых растворов, гидрофобизирован-ных материалами «Полисил» и «МКД «Кварц».

6 Усовершенствование экобезопасных технологий, обеспечивающих герметизацию заколонного пространства.

Научная новизна:

1 Разработана научно обоснованная концепция снижения обводненности добываемой продукции формированием гидрофобного изоляционного экрана в интервале продуктивных пластов в процессе их вскрытия.

2 Теоретическими и экспериментальными исследованиями фильтрационных процессов в прискважинной зоне установлена возможность и эффективность использования многокомпонентных водоизолирующих составов, образующих в пласте осадки с большим диапазоном дисперсности. Разработан двухкомпонентный состав для одновременной физико-химической кольмата-ции пор различного размера с использованием эффекта взаимоуплотнения продуктов химических реакций.

3 Научно обоснован метод и экспериментально подтвержден механизм снижения объема водного фильтрата, проникающего в пласт, путем создания временного кольматационного гидрофобного экрана в приствольной части продуктивного пласта.

4 Обоснована и подтверждена эффективность применения полимеров ряда полиорганосилоксанов для снижения фильтрационных свойств буровых растворов, кольматации поровой структуры приствольной части продуктивных пластов в целях обеспечения максимально возможного сохранения их фильтра-ционно-емкостных свойств.

Практическая ценность и реализация результатов работы в промышленности:

1 На основании проведенного анализа обоснована экологическая опасность перетоков различных флюидов по заколонному пространству нефтяных, газовых и газоконденсатных скважин и разработаны способы их предупреждения с целью охраны недр.

2 Разработаны составы технологических жидкостей для вскрытия продуктивных пластов. Доказана возможность повышения качества крепления скважин в интервалах продуктивных пластов путем использования комплексного подхода к выбору составов буровых растворов, учитывающего свойства сформированного при бурении гидроизоляционного экрана, физико-механические характеристики цементного камня и прочность сцепления его с колонной.

3 Разработана технология применения водоизолирующих составов для физико-химической кольматации проницаемых пластов в процессе подготовки к заканчиванию ствола скважины организациями Ф «Тюменбургаз» и НК «Рос-нефть-Краснодарнефтегаз».

1 СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ОБ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ОПАСНОСТИ ПЕРЕТОКОВ В СКВАЖИНАХ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОМ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ БУРОВЫХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЕЙ С ПРИСТВОЛЬНОЙ И УДАЛЕННОЙ ЗОНОЙ КОЛЛЕКТОРА

Предприятия нефтяной и газовой отрасли, являясь субъектом-природопользователем, неизбежно оказывают техногенное влияние на окружающую среду. Исследованиями влияния топливо-энергетического комплекса на окружающую природу [1-6] показано, что нефтяная и газовая отрасли занимают соответственно четвертое и пятое место по тяжести техногенного воздействия.

Проблема охраны недр при неуклонном стремлении повышения нефте-газоотдачи пластов имеет большое самостоятельное значение для развития общества. Запасы углеводородов в недрах конечны и сравнительно небольшие, потребности в нефти и газе постоянно увеличиваются. Это обусловливает самое пристальное внимание к проблемам рационального использования природных ресурсов и повышению экологической и промышленной безопасности объектов на всех стадиях производственного цикла, начиная с момента строительства промышленных объектов, извлечения сырья и заканчивая реализацией готовой продукции [7, 8].

Одним из основных условий безопасной эксплуатации объектов добычи и хранения углеводородного сырья является обеспечение герметичности заколонного и межколонного пространства скважин. Анализ ситуации основных нефтегазодобывающих регионов показывает, что число скважин, в которых фиксируются межколонные проявления (МКП), весьма велико. Как правило, число таких скважин зависит не только от условий конкретного месторождения, оно возрастает по мере увеличения срока его эксплуатации. Межколонные проявления обусловливают:

- растворение или переотложение цементирующих фаз естественных и

искусственных флюидоупоров,

- коррозионное воздействие на состояние элементов подземного оборудования: металлические колонны, муфты, резьбовые соединения и т. д.

- неконтролируемый выход пластового флюида на «дневную» поверхность или его миграция в другие пласты способен повлечь экологические осложнения, ведущие:

> к изменениям природного ландшафта вследствие возникновения грифонообразований и газоводонефтепроявлений,

> к загрязнению атмосферного воздуха, в том числе при стравливание газа из-за роста давлений в межколонном пространстве скважин в атмосферу, пожарах, взрывах УВ;

> при имеющихся поглощающих и проявляющих горизонтов в геологическом разрезе к загрязнению подземных вод, источников и родников и возникновению техногенных скоплений флюидов над разрабатываемыми углеводородными месторождениями и подземными хранилищами газа (ПХГ).

- истощение месторождений.

Авторами [9] на примере Бованенковского и Харасавэйского месторождений показано формирование локальных углеводородных скоплений в верхней надпродуктивной части разреза на глубинах от 15...30 до 260...270 м - надсеноманские непромышленные «залежи». Проведенные ими исследования углеводородных газов (УВГ), геохимия и изотопный состав углеводорода метана, позволили определить их природу. Причем авторами выделено два типа областей загрязнения, различающихся глубиной источника генерации техногенных УВГ.

В первом случае концентрации техногенных углеводородов прослеживаются до глубины первых метров и ниже слоя сезонноталых пород - все показания понижаются до фоновых. Это свидетельствует о том, что загрязнение поверхностных отложений и верхней части криолитозоны происходит сверху -за счет попадания в зону опробования нефтепродуктов, разлитых на поверхно-

сти.

Во втором случае концентрации техногенных УВГ возрастают с глубиной, по мере приближения к предполагаемому источнику загрязнения -разведочным или добывающим скважинам. Исходя из этого, можно предположить, что формирование областей техногенного загрязнения данного типа является результатом нарушения сплошности эксплуатационной колонны с последующими утечками УВГ в местах дефектов и возможным их перетоком по межколонному или затрубному пространству скважин.

Данная работа, в основном, будет посвящена второму случаю концентрации углеводородного флюида, возникшей из-за нарушения изоляции (целостности) залегающих пород при строительстве горного сооружения - скважины.

1.1 Влияние негерметичности заколонного (межколонного) пространства скважин на формирование техногенных залежей

Практика показывает, что значительное количество газовых, газокон-денсатных и нефтяных скважин на месторождениях и ПХГ имеют межколонные флюидопроявления [10]. По мере увеличения продолжительности эксплуатации месторождений количество таких скважин, как правило, возрастает.

«Правила разработки газовых и газоконденсатных месторождений» [11] предписывают контролировать, предотвращать и устранять подземные утечки и межпластовые перетоки газа, выявлять источники питания скоплений (залежей) вторичного характера в верхних пластах и ликвидировать (дегазировать) эти скопления (залежи) посредством заложения контрольно-дренажных дегазирующих скважин с выпуском газа из залежей. Между тем в научно-технической литературе сравнительно немного публикаций на эту тему, поэтому она остается слабо изученной.

Наиболее крупной и ранней по времени опубликования работой является книга А.П. Агишева [12]. Она посвящена исследованиям техногенных перето-

ков газа на разрабатываемых месторождениях, выяснению причин и механизмов данного явления, характера его проявлений, количественной оценке перетоков, разработке способов выявления и ликвидации перетоков газа, анализу эффективности методов борьбы с техногенной загазованностью. Книга основана на материалах по техногенным аварийным перетокам газа в основном на месторождениях Шебелин-ка, Зачепиловка и Рудки (Украина). Кроме того, в ней есть упоминание о перетоках газа на месторождениях Угерско, Бильче-Волица, Битков (Украина), Северо-Ставропольское, а также об аварийных газопроявлениях (грифонах) на Анастасиев-ском месторождении в Краснодарском крае.

В настоящее время, особенно острой эта проблема стала в связи с вводом в разработку месторождений с аномально высокими пластовыми давлениями (АВПД) и созданием ПХГ.

Основополагающим отрицательным фактором в процессе бурения скважин является нарушение относительного равновесия в недрах разрабатываемого месторождения, установившееся к началу его разведки. Естественная миграция углеводородных флюидов (далее - УВ) внутри структуры, нарушенной бурением, сменяется и дополняется межпластовыми перетоками УВ различной интенсивности.

Для успешного решения задачи создания технологии, предупреждающей возникновение заколонных перетоков УВ, необходимо изучить и проанализировать механизм и факторы их возникновений.

1.1.1 Механизм формирования заколонных перетоков пластовых флюидов на газовых, газоконденсатных и нефтяных месторождениях

В процессе разработки любого нефтяного или газового месторождения изменяется физическое состояние жидкостей и газов, а иногда возникают и геохимические изменения. Меняются давления, температуры, состав компонентов газа, нефти и воды. Наряду с этим развивается процесс перераспределения жидкостей и газов внутри месторождения. Происходит непрерывное перемещение в первую очередь газа из зон с высокими давлениями в зоны пониженно-

го давления. Эти перемещения газа по вертикали и распространение его по горизонтальным пористым пластам возникают в результате непосредственного вмешательства человека в естественное течение физических процессов, происходящих в замкнутом резервуаре разрабатываемого месторождения.

Межпластовый переток УВ можно охарактеризовать как перемещение некоторой массы УВ из продуктивного высоконапорного пласта в низконапорный продуктивный или непродуктивный пласт. Путями перемещения служат естественные или искусственные каналы в недрах месторождения, а движущая сила обусловлена перепадом давлений, например, газ перемещается с определенной скоростью, обычно снизу вверх, и насыщает пористые и проницаемые пласты. Насыщение газом верхних пластов месторождения иногда может вызвать катастрофические последствия: в результате загазирования промысловой и прилегающей территории и аварийных грифонообразований могут происходить взрывы, пожары, причем бесполезно истощается месторождение, нарушается или полностью прекращается нормальная эксплуатация отдельных продуктивных скважин или даже месторождения в целом.

Можно, предполагать, что распространение УВ по площади в поглощающем объекте при определенных условиях имеет круговой характер и иногда может происходить стадийно. Когда наступает предельное насыщение, поглощающий объект, который до этого был приемным пластом, становится источником питания других, ненасыщенных или малонасыщенных УВ объектов. Роль объекта насыщения меняется, и процесс повторяется. Заведомо круговой характер распространения УВ будет в однородных горизонтальных пластах, в пластах иного вида распространение УВ будет соответственно отклоняться от кругового. Стадийность перемещения УВ по горизонтали в чистом виде может не выдерживаться, так как на этот процесс накладывается одновременное движение УВ вверх и при определенных условиях переток может одновременно идти сразу в несколько пластов.

Перетоки можно подразделить на естественные, происходящие без вмешательства и влияния человека (это главным образом естественная миграция,

происходящая в геологически измеримое время в результате эффузии и диффузии газа и жидкости через пористые горные породы и по плоскостям тектонических нарушений в пределах данного месторождения), и искусственные. Среди последних следует различать:

- управляемые, т. е. происходящие под непосредственным воздействием человека (имеются в виду сознательно направляемые процессы, осуществляемые, например, путем перепуска газа из одного пласта в другой, причем второй пласт может быть и нефтяным, как это, например, происходит на месторождении Битков в Западной Украине, а также создаваемые для целей подсчета запасов газа;

- неуправляемые, искусственно вызванные перетоки, образующиеся в результате появления в недрах месторождения проводящих путей, доступных для перемещения высоконапорного газа.Такими путями могут быть аварийные стволы скважин, заколонное пространство газовых и нефтяных скважин, а также тектонические нарушения прежде всего вертикальной ориентации. Искусственно вызванный переток, раз появившись, в большинстве случаев превращается в самопроизвольный, неуправляемый, иногда стихийный, и происходит в течение более или менее длительного времени.

Самопроизвольное перемещение УВ идет по тектоническим трещинам, плоскостям контакта разноименных пластов, сдвинутых в результате дизъюнктивной дислокации, и по стволам и заколонному пространству пробуренных скважин* . Заколонное пространство скважин весьма часто представляет собой прекрасный проводящий канал для высоконапорного газа. За колонной газ может двигаться вдоль плоскостей неполного контакта обсадных труб с цементным кольцом и цементного кольца с породой, а также через пористую среду цементного камня, когда он имеет достаточную газопроницаемость, поровую или трещинную, или ту и другую одновременно.

* Здесь и далее под заколонным пространством имеется в виду кольцевое пространство за любой колонной спущенных в скважину обсадных труб, заполненное полностью или частично цементным камнем или остаточной промывочной жидкостью. Затрубным будет называться кольцевое пространство между эксплуатационной и насосно-компрессорной колоннами труб.

Более сложная ситуация возникает, когда многопластовое месторождение вскрыто скважинами, то вокруг каждой могут образоваться своеобразные переточные системы. Прежде всего это возможно там, где продуктивные горизонты стратиграфического разреза чередуются с непродуктивными, проницаемые пласты — с непроницаемыми и где УВ может сравнительно свободно перемещаться в вертикальном направлении, а в дальнейшем распространяется в промежуточных слоях по горизонтали. Если буровая скважина вскрыла разрез с частым чередованием продуктивных и непродуктивных, но проницаемых пластов, то в заколонном пространстве такой скважины при недостаточно доброкачественном цементном кольце могут происходить межпластовые перетоки УВ, которые будут приурочены к определенным системам путей перемещения (миграции) УВ. Такие системы можно назвать переточными.

В состав элементарной переточной системы должны входить по меньшей мере два смежных пласта, связанных одной скважиной. Из них нижний -продуктивный и непременно высоконапорный, а второй - непродуктивный или малопродуктивный, но проницаемый низконапорный, представляющий собой достаточно емкий резервуар, способный принимать газ вследствие повышения в нем давления или оттеснения из его пористой среды другого флюида.

Связь между обоими пластами может осуществляться через заколонное пространство скважин с недоброкачественным цементным кольцом, позволяющим высоконапорному УВ перемещаться вверх — до встречи с «приемным» пластом и насыщать его при условии, что сопротивление движению УВ в нем меньше, чем для дальнейшего перемещения вверх вдоль оси колонны по цементному кольцу, или, что то же самое, если фазовая проницаемость для УВ в пласте больше, чем в вышележащем интервале цементного кольца. Связь между этими пластами возможна и непосредственно по открытому стволу аварийной некрепленной или незацементированной скважины. Интенсивность перетока будет тогда, надо полагать, намного больше. На рисунке 1.1 представлены возможные схемы элементарных переточных ситем.

/2 шят

Ф 9 о °

•А* . * » 3

~в

** ■■ Ч

ттт

£¡3

1 - обсадная колонна, 2 - цементное кольцо, 3 - приемный пласт, 4 - непроницаемый горизонт, 5 - продуктивный пласт, 6 - нарушение

Рисунок 1.1 - Основные элементарные переточные системы р!»р2

(составил А.П. Агишев)

Эти переточные системы могут видоизменяться, но принципиальная схема «источник УВ + скважина + приемник УВ» всегда остается неизменной.

Вполне возможно, что межпластовый переток не ограничивается пределами лишь одной переточной системы. Если в скважине и вокруг нее есть условия для образования нескольких и даже многих переточных систем, то можно полагать, что переток будет многократно повторяться по принципу взаимно-последовательной смены позиций. Когда возрастающее флюидонасыщение приемного пласта достигает какой-то критической точки, т. е. создавшееся давление превысит силу сопротивления дальнейшему движению УВ вверх по проницаемому цементному кольцу в заколонном пространстве скважины, начнется новый этап перетока. Для него будет характерно то, что верхний пласт — при-

емник УВ (по отношению к нижележащему пласту) превращается в пласт — источник УВ, из которого теперь УВ перетекает в новый верхний пласт, при условии, что флюидонасыщение его возможно. По истечении некоторого времени с момента образования переточной системы вследствие многократного повторения по указанному принципу процесс перетока может охватить весь интервал ствола, начиная от основного продуктивного пласта до устья скважины, при соответствующем состоянии скважины и чередовании пластов. Процесс может не повторяться или повторяться несколько раз, если на пути движения УВ встретится емкий пласт-резервуар, насыщение которого будет сопровождаться уходом газа в иную систему, не связанную с рассматриваемой. Это может произойти при условии, если приемный пласт пересечен серией других скважин, из которых часть или все скважины в состоянии проводить УВ в зако-лонном пространстве в большей мере, чем скважина рассматриваемой нами системы в интервале, залегающем выше приемного пласта.

Перемещение УВ в многопластовой залежи можно условно расчленить на семь этапов:

1) начало перетока («трогание» с места) в связи с возникновением перепада давлений;

2) утечка в пористую среду цементного камня;

3) движение по цементному кольцу в интервале между пластами — до встречи с газопроницаемой средой;

4) горизонтальное распространение в газопроницаемом горизонте до возможных границ продвижения;

5) встреча с новым вертикальным газопроводящим каналом — стволом скважины, тектонической трещиной и т. п.;

6) движение по новому вертикальному каналу до встречи с новым газопроницаемым горизонтом и, наконец,

7) выход на поверхность.

При таком сложном характере перемещения газа внутри разрабатываемой структуры трудно говорить о точном подсчете всей массы перемещающе-

• ' 'к. 'Г • -I 5 .'..А?.

-

гося газа. Более или менее точно можно определить лишь ту массу газа, которая перемешается в пределах одной переточной системы.

Наиболее типичные в практике бурения и эксплуатации схемы перемещения УВ по заколонному пространству приведены на рисунке 1.2.

Причина низкого качества цементного кольца обусловлена не только неточными данными о геолого-физическом залегание горных пород, но и нарушением технико-технологических показателей процесса строительства скважины. Например, преждевременное проведение опрессовки колонны после периода ОЗЦ приводит к нарушению герметичности изоляции и возникновения межколонных проявлений. При создании внутреннего избыточного давления обсадная колонна деформируется в радиальном направлении. Эта деформация передается еще не полностью сформировавшемуся, особенно в многолетнемерз-лых породах (ММП), цементному камню. После снятия избыточного давления обсадная колонна принимает свои первоначальные размеры, а цементный камень из-за остаточной деформации уже не находится в тесном контакте с обсадной колонной и стенками скважины. В результате в тампонажном камне могут образоваться трещины, а между обсадной колонной и тампонажным камнем образуются микрозазоры, размер которых зависит от времени, прошедшего после цементирования, продолжительности опрессовки, наличия пленок бурового раствора и т.д. и может в некоторых случаях достигать 50-70 мкм [13]. При оп-рессовке наиболее опасны два участка - у устья скважины, где осевые напряжения достигают своего наибольшего значения и на забое, где радиальные и окружные напряжения достигают больших значений.

К физико-химическим процессам, влияющим на качество крепления от-несятся процессы влагопереноса, контракции, физико-химические изменения фильтрационной корки, процессы, происходящие в период ожидания затвердевания цемента (ОЗЦ) и др.

Таким образом, правильное представление о природе, механизме и закономерностях межпластовых перетоков газа, несомненно, необходимо как в процессе разработки, так и на стадии строительства скважин.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Баймурзина, Татьяна Нуриахметовна, 2006 год

Библиография

[1] Рекомендации по технологии бурения и химической обработке буровых растворов при строительстве скважин на нижнемеловые отложения Заполярного ГКМ. - Тюмень: ООО Тю-менНИИгипрогаз, 2004.

[2] Рекомендации по технологии крепления скважин на нижнемеловые отложения Заполярного ГКМ. - Тюмень: ООО ТюменНИИгипрогаз, 2005.

[3] Рекомендации по технологии бурения скважин на нижнемеловые отложения Песцового ГКМ. - Тюмень: ООО ТюменНИИгипрогаз, 2005.

[4] Рекомендации по технологии крепления скважин на нижнемеловые отложения Песцового ГКМ. - Тюмень: ООО ТюменНИИгипрогаз, 2005.

[5] ТУ 4523-010-05753336-2000 Цементировочный агрегат ЦА-320. - Тюмень: АО Сиб-нефтемаш, 2000.

[6] ТУ 2152-019-00204872-95 Солевая композиция. - Стерлитамак, 1995.

[7] ПБ 08-624-03 Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности. Серия 08. Выпуск 4 / Колл. авт. - М.: Государственное унитарное предприятие «Научно-технический центр по безопасности в промышленности Госгортехнадзора», 2003. - 312 с.

[8] ВППБ 01-04-98 Правила пожарной безопасности для предприятий и организаций газовой промышленности. - М.: Недра, 1998. - 98 с.

[9] ППБ 01-03 Правила пожарной безопасности в Российской Федерации. - М.: ФГУ ВНИИПО МЧС России, 2003.

[10] РД 08-254-98 Инструкции по предупреждению газонефтеводопроявлений и открытых фонтанов при строительстве и ремонте скважин в нефтяной и газовой промышленности. - М.: Госгортехнадзор России, 1998.

[11] Федеральный закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» (с изменениями на 22 августа 2004 года) от 21.07.1997 № 116-ФЗ.