Повышение качества заканчивания скважин совершенствованием технологии вторичного вскрытия тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.15, кандидат технических наук Крапивина, Татьяна Николаевна

• Крапивина, Татьяна Николаевна
• кандидат технических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат технических наук Крапивина, Татьяна Николаевна

Введение.

1 Обзор отечественных и зарубежных исследований по разработке и совершенствованию технологии вторичного вскрытия продуктивных пластов.

1.1 Факторы оказывающие отрицательное влияние на фильтрационные свойства продуктивных пластов.

1.2 Анализ современного состояния вторичного вскрытия продуктивных пластов.

1.2.1 Механическая щелевая перфорация.

1.2.2 Перфорационные жидкости.

2 Разработка технологии вторичного вскрытия продуктивных пластов щелевой гидропескоструйной перфорацией с одновременной интенсификацией притока.

2.1 Состояние проблемы.

2.2 Разработка метода щелевой разгрузки призабойной зоны продуктивного пласта.

2.3 Обоснование выбора объектов для вскрытия щелевой гидропескоструйной перфорацией.

2.4 Разработка состава рабочей жидкости для проведения ЩГПП.

2.5 Определение рациональной продолжительности выполнения щелей при щелевой гидропескоструйной перфорации.

2.6 Акустический способ определения параметров объемных полостей в околоскважинном пространстве.

2.7 Разработка технологии интенсификации притока с одновременным подъёмом перфоратора и спуском оборудования для добычи нефти.

2.8 Расчёт параметров щелевой гидропескоструйной перфорации.

2.8.1 Расчёт темпа закачки жидкости.

2.8.2 Определение объёма жидкости для проведения щелевой гидропескоструйной перфорации.

4 2.8.3 Определение расхода песка на проведение щелевой гидропескоструйной перфорации.

2.8.4 Расчёт потребного числа насосных агрегатов.

2.8.5 Определение гидравлических потерь и рабочего давления на устье.

2.8.6 Выбор и расчёт колонны рабочих труб.

2.9 Изменение напряженного состояния горных пород призабойной зоны продуктивного пласта в процессе первичного вскрытия бурением и вторичного - щелевой гидропескоструйной перфорацией. ^

2.9.1 Напряженное состояние горных пород в условиях естественного залегания.

2.9.2 Факторы, влияющие на изменение напряженного состояния горных пород после первичного вскрытия их скважиной.

2.9.3 Изменение напряженного состояния продуктивного пласта при щелевой гидропескоструйной перфорации.

2.10 Выводы.

3 Разработка и совершенствование оборудования для проведения щелевой гидропескоструйной перфорации.

3.1 Скважинное и приустьевое оборудование.

3.1.1 Серийные гидропескоструйные перфораторы.

3.1.2 Гидропескоструйный перфоратор с управляемым с поверхности клапанным механизмом.

3.1.3 Опрессовочный узел.

3.1.4 Требования к колонне НКТ.

3.1.5 Устройство для улавливания шара.

3.1.6 Пробоотборник.

3.1.7 Устройство для герметизации устья скважины.

3.2 Наземное специальное оборудование для проведения щелевой гидропескоструйной перфорации.

3.2.1 Фильтры для контроля посторонних примесей в рабочей жидкости.

3.2.2 Средства очистки рабочей жидкости от песка.

3.2.3 Специализированные насосные агрегаты для проведения щелевой гидропескоструйной перфорации.

3.2.4 Пескосмесительная установка.

3.2.5 Блок манифольда.

3.2.6 Некоторые проблемы повышения эффективности и безопасности эксплуатации специализированных агрегатов при щелевой гидропескоструйной перфорации.

3.3 Выводы.

4 Результаты испытаний и промышленного применения технологии и технических средств при вторичном вскрытии продуктивных пластов щелевой гидропескоструйной перфорацией.

4.1 Объекты испытания и внедрения.

4.2 Состав работ по подготовке и проведению щелевой гидропескоструйной перфорации.

4.3 Подготовительные работы, выполняемые до проведения ЩГПП.

4.4 Основные подготовительные работы.

4.4.1 Подготовка спецагрегатов.

4.4.2 Подготовка наземного и скважинного оборудования.

4.4.3 Подготовка и спуск насосно-компрессорных труб.

4.4.4 Привязка гидроперфоратора к интервалу щелевого вскрытия.

4.4.5 Опрессовка (гидроиспытание) насосно-компрессорных труб.

4.4.6 Подготовка устьевой арматуры.

4.4.7 Приготовление рабочей жидкости, абразивного материала.

4.4.8 Время проведения щелевой гидропескоструйной перфорации.

4.4.9 Заключительные работы по подготовке к проведению щелевой гидропескоструйной перфорации.

4.4.10 Технология проведения щелевой гидропескоструйной перфорации -процесс создания щелей.

4.4.11 Схемы проведения промывок с целью очистки скважины от абразивного материала.

4.5 Результаты испытаний и промышленного внедрения щелевой гидропескоструйной перфорации для вскрытия продуктивных пластов.

4.5.1 Результаты испытания и промышленного внедрения способа контроля качества щелевой гидропескоструйной перфорации.

4.5.2 Влияние щелевой гидропескоструйной перфорации на продуктивность нефтяных и приёмистость нагнетательных скважин.

4.5.3 Эффективность щелевой гидропескоструйной перфорации

4.6 Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение качества заканчивания скважин совершенствованием технологии вторичного вскрытия»

В цикле строительства скважин заканчивание является одним из основных и технически сложных процессов. От качества выполнения данного этапа в разведочных скважинах во многом зависит оценка перспективности новых регионов, а в эксплуатационных - дебит нефти.

В то же время, традиционно применяемая технология вторичного вскрытия на репрессии, не позволяет получать потенциальные дебиты в связи с тем, что происходит загрязнение призабойной зоны продуктивных пластов (ПЗП) и не обеспечивается в ней снятие напряженного состояния, которое создаётся как в процессе первичного вскрытия бурением, так и в процессе разработки месторождений по причине снижения пластового давления. Кроме того, при серийно-используемых методах вторичного вскрытия таких как кумулятивная, пулевая перфорация и других происходит дополнительное загрязнение ПЗП компонентами перфорационной среды и разрушение цементного камня в виду возникновения высоких давлений, особенно при создании первых перфорационных каналов. Использование новых газодинамических методов вскрытия отечественных и зарубежных, например перфогена Stim-Gun и их аналогов, также не решает проблемы снижения напряженного состояния ПЗП и предупреждения негативного влияния на цементное кольцо. Новые щадящие методы вторичного вскрытия, такие как сверлящая перфорация и ПенеДРИЛЛ не оказывая отрицательного влияния на крепь скважин, однако не обеспечивают снижение напряженного состояния в ПЗП. Кроме того, все рассмотренные методы вторичного вскрытия не позволяют существенно увеличить площадь фильтрации в интервале продуктивного пласта.

В связи с этим, разработка технологии и технических средств, позволяющих производить вторичное вскрытие без отрицательного воздействия на крепь при одновременном снятии напряженного состояния в ПЗП, существенном увеличении площади фильтрации и проведении интенсификации притока, совмещенной по времени с подъёмом перфоратора, проведением геофизических исследований по оценке качества перфорации и спуском погружного насоса или лифта для добычи нефти, обеспечивающих увеличение дебитов нефти, является актуальной проблемой, представляющей большое народнохозяйственное значение.

В связи с изложенным целью настоящей работы является повышение качества заканчивания скважин совершенствованием технологии вторичного вскрытия.

Для достижения поставленной цели сформулированы следующие основные задачи исследования: выбор и обоснование объектов для щелевой гидропескоструйной перфорации (ЩГПП);

- разработка жидкостей перфорации и интенсификации притока, обеспечивающих максимальное сохранение и повышение фильтрационномкостных свойств (ФЕС) на стадии вторичного вскрытия и ввода скважин в эксплуатацию;

- разработка технологии и технических средств проведения ЩГПП, позволяющих формировать щели большой площади фильтрации без применения специальных движителей и производить очистку от песка щелей и интервала перфорации, используя перфоратор с управляемым с поверхности клапанным механизмом (ГТУТЖМ);

- обоснование методов контроля местоположения и глубины щелей, образуемых при ЩГПП;

- обобщение результатов исследования влияния ЩГПП на снятие напряженного состояния ПЗП; совершенствование технических средств, предупреждающих аварийные ситуации при ЩГПП;

- обобщение результатов испытания и промышленного применения разработанной технологии и технических средств проведения ЩГПП.

Поставленные задачи решены выполненными аналитическими, экспериментальными, лабораторными и промысловыми исследованиями.

Научная новизна выполненной работы.

1. Обоснованы критерии выбора объектов для вскрытия ЩГПП.

2. Экспериментально показано, что применение высших спиртов в качестве жидкости интенсификации притока после ЩГПП позволяет повысить фильтрационно-емкостные свойства ПЗП на 6-12%.

3. Обобщены результаты исследований влияния ЩГПП на напряженное состояние ПЗП.

4. Обоснованы методы контроля местоположения и глубины щелей, образуемых при ЩГПП.

Основные защищаемые положения.

- Результаты обоснования критериев выбора объектов для вскрытия ЩГПП.

- Результаты теоретических и экспериментальных исследований по разработке жидкостей перфорации и интенсификации притока, позволяющих сохранить и повысить фильтрационно-ёмкостные свойства ПЗП.

- Результаты обобщения исследований влияние ЩГПП на снижение напряженного состояния ПЗП.

- Результаты испытаний и промышленного внедрения технологии и технических средств.

Рабочая гипотеза.

Технология, технические средства и рабочие жидкости ЩГПП обеспечивающие: формирование щелей большой площади фильтрации, удаление песка из щелей и ствола скважины, снижение напряженного состояния в ПЗП, сохранение и повышение ФЕС коллекторов с совмещением по времени заключительных работ основного процесса с интенсификацией притока

Практическая ценность

1. Разработана технология и технические средства для вскрытия продуктивных пластов ЩГПП, позволяющие сформировать щели площадью фильтрации равной 0,6-8 площадям фильтрации открытого ствола и метод интенсификации притока, совмещенный по времени с подъемом перфоратора, проведением ГИС по оценке качества перфорации и спуском погружного насоса или лифта.

2. Разработан регламент на подготовку и проведение ЩГПП.

Реализация работы. Разработанная технология ЩГПП прошла испытания и применена при вскрытии продуктивных пластов на 81 скважине ООО «ЛУКОЙЛ-Пермь».

Разработан регламент по подготовке и проведению ЩГПП, утвержденный ООО «Буровая компания «Евразия- Пермь» и согласованный с Пермским межрегиональным Управлением по технологическому и экологическому надзору Ростехнадзора РФ.

Апробация работы Материалы, составляющие основное содержание диссертации, докладывались и обсуждались: на Ученом совете и секциях ООО «ПермНИПИнефть» (2003-2005 гг.), научно-практической конференции «Передовые технологии строительства и ремонта скважин» (ООО «ЛУКОЙЛ-БУРЕНИЕ-ПЕРМЬ», 2004г.), научно-практической конференции главных геологов ООО «БК «Евразия» (2005г.), семинарах (ООО «Белкамнефть», 2005г. и ТНК-BP ОАО «Удмуртнефть», 2005г.)

В полном объёме диссертационная работа докладывалась на Учёном совете ООО «ПермНИПИнефть», семинаре отдела бурения ООО «ПермНИПИнефть» и на заседании кафедры бурения УГНТУ.

Публикации. Основные положения и результаты диссертационной работы освещены в 11 печатных работах, в том числе в одной книге, 2-х статьях, тезисах 4-х докладов, 2-х патентах, одном свидетельстве на полезную модель и 1-ом регламенте.

Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, основных выводов. Работа изложена на 155 страницах машинописного текста, в том числе содержит 29 таблиц, 30 рисунков, список литературы из 92 наименований и приложения на 4 страницах.

Заключение диссертации по теме «Технология бурения и освоения скважин», Крапивина, Татьяна Николаевна

5. ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Обзор отечественных и зарубежных исследований в области вторичного вскрытия показал, что существующие методы, за исключением метода ЩГПП, не обеспечивают снятие напряженного состояния в призабойной зоне продуктивных пластов и сохранение целостности цементного камня, что в итоге отрицательно сказывается на дебитах нефти добывающих, приёмистости нагнетательных скважин и их быстром обводнении.

2. Данный метод рационально использовать для вскрытия:

• Поровых терригенных и карбонатных коллекторов с низкой пористостью < 7 - 11 % и высокой глинистостью;

• Пластов с небольшой до 0,5 м зоны кольматации, особенно при значительном (вплоть до нулевых значений) снижении проницаемости;

• Избирательно малых и расчленённых пластов при малом расстоянии от ВНК и ГНК;

• Пластов, расположенных в интервалах с высокой степенью износа обсадных труб и критическом состоянии цементного камня за обсадной колонной;

• Порово-трещинных карбонатных и терригенных коллекторов.

3. Особенности перемещения, продольных и поперечных колебаний лифта НКТ с перфоратором в зависимости от режимов работы насосных агрегатов явились основой обоснования принципов совершенствования ЩГПП, позволяющей без применения забойных движителей на каждом резе формировать протяженные глубокие щели (длиной 0,25, глубиной 0,4 и шириной 0,04 м) и в результате достичь увеличения площади фильтрации до 89,2-814,4 % от площади открытого ствола скважины.

4. Определены требования, разработана, изготовлена и испытана конструкция гидроперфоратора с управляемым с поверхности клапанным механизмом и усовершенствован комплекс оборудования, используемого при подготовке и проведении ЩГПП, позволяющие ускорить выполнение операции, повысить его технологичность, экономическую и промышленную безопасность.

5. Используя гидроперфоратор с управляемым с поверхности клапанным механизмом обеспечивающий по окончании последнего реза вымыв песка из щелей и интервала перфорации, разработан метод интенсификации притока, позволяющий совместить его по времени с подъёмом перфоратора, проведением геофизических исследований и внедрением погружного насоса или лифта для добычи нефти. б.Экспериментально показано, что в качестве жидкостей рабочей ЩГПП и интенсификации притока рационально использовать высшие спирты - смесь высших диоксановых спиртов Т-80 или 1,1,5 тригидрооктафторпентанол - спирт-теломер п-2, позволяющих повысить фильтационно-емкостные свойства коллекторов на 6-14%. Экспериментально показано и практикой промышленного применения подтверждено, что в качестве рабочей жидкости ЩГПП технологически и экологически целесообразно применять пластовую воду с 1,5% КС1.

7. Предложен способ определения местоположения, числа и размеров полостей в околоскважинном пространстве, включающий запись приборами ВАК, ЭМДСТ-МП, САТ-2 и геовизором.

8. На основании обобщения результатов теоретических и экспериментальных исследований показано, что в результате проведения ЩГПП в призабойной зоне продуктивных пластов происходит снижение нормальных и увеличение касательных напряжений, создавая тем самым условия для образования кольцевых зон разрушения коллектора, что является важным геомеханическим фактором, исключительно способствующим повышению продуктивности скважин.

9. Разработанная технология, технические средства и рабочая жидкость ЩГПП успешно прошли испытания и промышленно применены более чем на 80 скважинах и позволили в течение 1999 - 2002 г.г. получить дополнительную добычу нефти в количестве 370000 тн. при одновременном снижении затрат на её проведение. Экономический эффект только от снижения затрат времени на удаление песчаных пробок после ЩГПП на 37 скважинах составил 4006111 руб.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Крапивина, Татьяна Николаевна, 2005 год

1. Г. Повышение качества вскрытия продуктивных пластов разработкой и совершенствованием технологии заканчивания скважин на депрессии. Дис. на соискание ученой степени канд. техн. наук - Пермь, 2004. - 188 с.

2. Амиян В. А., Амиян А. В., Васильева Н. П. Вскрытие и освоение нефтегазовых пластов. М.: Недра, 1980. - 375 с.

3. Бабалян Г. А. Физико-химические процессы в добыче нефти. М.: Недра, 1974.-200 с.

4. Технология поинтервального гидравлического разрыва пласта / П. С. Васильев, А. Д. Голиков, Н. С. Горохов и др. М.: Недра, 1964.- 131 с.

5. Гиматудинов Ш. К. Исследование зависимости нефтеотдачи неоднородных пористых сред от капиллярных свойств пластовых систем и условий вытеснения нефти водой. Дис. канд. техн. наук -М.: 1964.- 192 с.

6. Жигач К. Ф., Паус К. Ф. Влияние промывочных жидкостей на проницаемость кернов. Нефтяное хозяйство, 1957, №11, с 11-13.

7. Котяхов Ф. И. Влияние воды на приток нефти при вскрытии пласта.- М.: Гостоптехиздат, 1949. 72 с.

8. Овнатанов Г. Т. Вскрытие и обработка пластов. М.: Недра, 1970. -309 с.

9. Гетлин К. Бурение и заканчивание скважин. М.: Гостоптехиздат, 1963.-519 с.

10. Некоторые вопросы применения калиевых буровых растворов / Мавлютов М. Р., Ягафаров Р. Г., Крысин Н. И. и др. Проблемы нефти и газа Тюмени, 1978, вып. 39, с 32 - 34.

11. К выбору катионного состава промывочных жидкостей при бурении в глинистых отложениях / Мавлютов М. Р., Ягафаров Р. Г., Крысин Н. И. и др. Нефть и газ, 1978, №11, с 25 - 28.

12. Применение безглинистых полимерсолевых буровых растворов / Н. И. Крысин, А. М. Ишмухаметова, М. Р. Мавлютов и др. Пермь, 1982.-62 с.

13. Багиров К. Г., Гукосян А. А., Роитин В. Я. Экспериментальные исследования влияния высококальциевых глинистых растворов на качество вскрытия нефтяного пласта. Нефтяное хзяйство, 1968, №6, с. 32-34.

14. Щукин Н. В. Выбор промывочной жидкости для вскрытия продуктивных пластов в Днепровско-Донецкой впадине. Бурение, 1968, №3, с 31-33.

15. Wplyw Pluczo i cementov na strefe przyctworowa / J. Chudoba. S. Czerwinska. G. Polchlopek Nafta, 1974 rok, №9, XXX, c. 395 - 399.

16. Заканчивание газовых скважин. / У. Д. Мамаджанов, А. Рахимов, Т. А. Поляков и др. М.: Недра, 1979. - 392 с.

17. Воюцкий С. С. Курс коллоидной химии. М.: Химия, 1976. - 512 с.

18. Амиян В. А. Возможность образования эмульсий в призабойной зоне. Нефтепромысловое дело, 1959, №11, с. 15-16.

19. Крысин Н. И. Разработка буровых растворов с низким содержанием твердой фазы и безглинистых для повышения качества и ускорения строительства скважин. Дисс. на соискание ученой степени докт. техн. наук Пермь, 1987. - 478 с.

20. Макаров JL В., Прокопьев В. П., Гасилов Г. JL Расчет напряженного состояния упругих горных пород вблизи скважин. Нефть и газ, 1979, №1, с. 12-16.

21. Иванников В. И. Напряженно-деформированное состояние призабойной зоны глубокой скважины. Техника и технология бурения, 2002, №9, с. 26 - 29.25