Разработка смазочных добавок с повышенными антиприхватными свойствами для бурения и ликвидации прихватов при строительстве скважин: на примере Приобского месторождения ОАО "Юганскнефтегаз" тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.15, кандидат технических наук Бармотин, Константин Сергеевич

• Бармотин, Константин Сергеевич
• кандидат технических наук
• 2007

Оглавление диссертации кандидат технических наук Бармотин, Константин Сергеевич

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ, ОСЛОЖНЕНИЙ И ПРИХВАТОВ ПРИ БУРЕНИИ НАКЛОННО-НАПРАВЛЕННЫХ СКВАЖИН И ТЕХНИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА СТРОИТЕЛЬСТВА СКВАЖИН НА ПРИОБСКОМ МЕСТОРОЖДЕНИИ.

1.1. Геологические особенности Приобского месторождения и связанные с ними осложнения при бурении.

1.2. Причины возникновения прихватов колонн бурильных труб (КБТ).

1.3. Теоретические представления механизма трения и износа пары « металл-металл».

1.4. Приборы для определения смазочных и антиприхватных свойств буровых растворов.

1.5. Материалы и химреагенты для предупреждения, ликвидации прихватов и повышения качества первичного вскрытия.

1.5.1. Смазочные добавки.

1.5.2. Антиприхватные составы, добавки и агенты для жидкостных ванн.

1.5.3. Поверхностно-активные вещества для повышения качества первичного вскрытия продуктивных пластов

1.6. Постановка задачи исследования.

ГЛАВА 2. МЕТОДЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА ЭКОЛОГИЧЕСКИ БЕЗОПАСНОЙ СМАЗОЧНОЙ ДОБАВКИ ДЛЯ БУРЕНИЯ, ВСКРЫТИЯ ПРОДУКТИВНЫХ ПЛАСТОВ И ЛИКВИДАЦИИ ПРИХВАТОВ В ПРЕСНЫХ И МИНЕРАЛИЗОВАННЫХ БУРОВЫХ РАСТВОРАХ.

3.1. Исследование смазочных свойств добавок и буровых растворов.

3.2. Исследование поверхностно-активных свойств добавок и фильтратов буровых растворов.

3.3. Исследование антиприхватных свойств буровых растворов.

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ, СТЕНДОВОЙ УСТАНОВКИ И ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ ПО ЛИКВИДАЦИИ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ ПРИХВАТОВ УСТАНОВКОЙ

ЖИДКОСТНЫХ ВАНН.

ГЛАВА 5. ПРОМЫСЛОВЫЕ ИСПЫТАНИЯ СМАЗОЧНОЙ ДОБАВКИ С ПОВЫШЕННЫМИ АНТИПРИХВАТНЫМИ

СВОЙСТВАМИ ЛУБРИ-М.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка смазочных добавок с повышенными антиприхватными свойствами для бурения и ликвидации прихватов при строительстве скважин: на примере Приобского месторождения ОАО "Юганскнефтегаз"»

Перспективы роста добычи нефти и газа в России напрямую связаны с объемами и эффективностью буровых работ. Наиболее сложна проводка наклонно-направленных, горизонтальных нефтяных и газовых скважин в истощенных коллекторах при давлениях, близких и ниже гидростатического, а также скважин в условиях аномально - низких пластовых давлений (АНПД).

При бурении таких скважин неизбежны большие крутящие моменты и высокие силы трения бурового инструмента о стенки скважины. В условиях АНПД возможны поглощения промывочной жидкости, сопровождающиеся дифференциальными прихватами бурового инструмента. При ликвидации прихватов в большинстве случаев применяется нефть или дизельное топливо в качестве агента для установки жидкостных ванн, которые неблагоприятно влияют на окружающую среду.

Актуальной задачей современного строительства скважин на месторождениях Западной Сибири с низкопроницаемыми коллекторами является большая степень загрязнения компонентами технологических жидкостей, что приводит к значительному снижению потенциального дебита скважин.

В этих условиях перспективным направлением является разработка смазочных добавок с повышенными антиприхватными и поверхностно-активными свойствами, обеспечивающих безаварийное бурение и качественное первичное вскрытие низкопроницаемых и истощенных коллекторов, а также позволяющих использование их для жидкостных ванн и не загрязняющих окружающую среду в условиях АНПД.

Заключение диссертации по теме «Технология бурения и освоения скважин», Бармотин, Константин Сергеевич

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. На основании анализа литературных данных и современного состояния применения смазочных, антиприхватных добавок к буровым растворам для предупреждения и ликвидации прихватов при бурении обоснована необходимость разработки экологически безопасной смазочной добавки с повышенными антиприхватными и поверхностно-активными свойствами при строительстве скважин в Западной Сибири.

2. Впервые проведены исследования влияния молекулярного строения азотсодержащих ингредиентов смазочных добавок на основе растительных жиров на триботехнические (Ктр, Кп, ЭСД), поверхностно-активные (о) свойства и определен оптимальный состав добавки, обеспечивающий максимальный эффект по антиприхватным свойствам при обработке бурового раствора и освобождении от дифференциального прихвата.

3. Впервые разработаны методика и стендовая установка, моделирующая скважинные условия применения жидкостных ванн для ликвидации дифференциального прихвата (при давлении 3,34 МПа и создания прихвата на границе «глинистая корка-труба») и определения антиприхватных свойств жидкостных ванн по коэффициенту дифференциального прихвата и времени освобождения от прихвата.

Установлено, что без применения углеводородов (нефти, дизтоплива) освобождение от дифференциального прихвата может быть обеспечено применением экологически безопасных ванн водных 30-50 % растворов Лубри-М, которые в дальнейшем используются в качестве смазочных и антиприхватных профилактических добавок к буровым растворам.

4. Разработаны и запатентованы новые экологически безопасные смазочные добавки с повышенными антиприхватными свойствами серии Лубри-М для обработки буровых растворов и ликвидации дифференциальных прихватов при строительстве нефтяных и газовых скважин (патенты РФ № 2230769 и № 2278889). Разработаны нормативно-технические документы на производство антиприхватной добавки Лубри-М (ТУ 9146-22400147001-2000, токсикологический паспорт, санитарно - эпидемиологическое заключение № 23.КК.05.570.П.013983.11.04 от 29.11.2004 г.) и выпущены опытно-промышленные партии смазочной добавки Лубри-М. Разработан руководящий документ на применение антиприхватной смазочной добавки Лубри-М при бурении и установке ванн для ликвидации дифференциальных прихватов в условиях ОАО «Юганскнефтегаз». Разработанная техдокументация включена в техпроекты на строительство скважин в условиях Приобского месторождения.

5. Промышленное внедрение на Приобском месторождении ОАО «Юганскнефтегаз» экологически безопасной антиприхватной смазочной добавки Лубри-М позволило исключить применение нефти и дизтоплива, обеспечить снижение в 1,2-1,5 раза осложнений и прихватов, повысить технико-экономические показатели строительства наклонно-направленных скважин и получить экономический эффект более 2,6 млн. руб.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Бармотин, Константин Сергеевич, 2007 год

1. Green D., Peterson Т.Е. Glycerol based mud system resolves hole sloughing problems //World Oil.- 1989.- Vol. 209. - № 3,- P. 50-51.

2. Абрамзон A.A., Бочкарев В.В., Гаевой Г.М. и др. Поверхностно-активные вещества. Справочник. Л.: Химия, 1979. - 367 с.

3. Агабальянц Э.Г. Промывочные жидкости для осложненных условий бурения. -М.: Недра, 1982. 184 с.

4. Арджеванидзе Г.Ш., Самотой А.К. Прихваты колонн труб при бурении скважин в тресте Грузнефть. Техника и технология промывки и крепления скважин. // Сб.научн.тр./ ВНИИКРНефть. - Краснодар, 1975. - С. 352-356.

5. Б.А. Пресс, Л.Я. Сушон Влияние качества промывочной жидкости на величину сил сопротивления движению инструмента в скважине // Сб.научн.тр./ Гипротюменнефтегаз. Тюмень, 1965. - Вып. 1. - С. 225-229.

6. Басарыгин Ю.М., Булатов А.И., Проселков Ю.М. Осложнения и аварии при бурении нефтяных и газовых скважин. М.: ООО Недра-Бизнесцентр, 2000. -649 с.

7. Бортов А.В. Исследование и разработка комплекса технико-технологических решений, обеспечивающих повышение качества строительства скважин (на примере месторождений ОАО «Юганскнефтегаз»).: Дисс. канд. техн. наук. Краснодар, 2002,113 с.

8. Булатов А.И., Аветисов А.Г. Справочник инженера по бурению. М.: Недра. - 1985. т. 1. -110-129 с.

9. Булатов А.И., Пеньков А.И., Проселков Ю.М. Справочник по промывке скважин. М.: Недра. - 1984. - 317 с.

10. Буровой раствор: патент РФ № 1797617, МПК С 08 К 7/02/ Ю.Н. Мойса, Д.М. Пономарев, С.В. Васильченко, В.Н. Кошелев, Н.В. Фролова, А.И. Пеньков, А.П. Крезуб. Опубл. Б.И. 1993, № 7.

11. Влияние диаметра бурильного инструмента на прихват и возможные пути его предотвращения. / Н.М. Шерстнев, А.А. Григорян// Азербайджанское нефтяное хозяйство. 1967. - № 10 - С. 16-18.

12. Галимов М.А., Самотой А.К. Моделирование и методология экспериментального изучения механизма действия ванн. Техника и технология промывки и крепления скважин. // Сб.научн.тр./ ВНИИКРНефть. -Краснодар, 1975. - С. 219-225.

13. Гаркунов Д.Н. Износ и безызносность. М: Машиностроение, 2001.-616 с.

14. Городнов В.Д. Физико химические методы предупреждения осложнений в бурении. - М.: Недра, 1964. - 229 с.

15. Грей Дж. Р., Дарли Г. С. Г. Состав и свойства буровых агентов (промывочных жидкостей). -М.: Недра, 1985. 509 с.

16. Кистер Э.Г. Химическая обработка буровых растворов. М.: Недра, 1972.-392 с.

17. Кистер Э.Г., Михеев B.JI. Механические свойства фильтрационных корок. //Сб.научн.тр./ ВНИИБТ. Москва, Вып. 27. - С. 82-94.

18. Ковтунов Г.А. Методы борьбы с прихватами инструмента в буровых скважинах. Грозный: - Грозненское книжное издательство. - 1953. -39 с.

19. Конесев Г.В. Снижение фрикционных свойств корок и контроль за ними. //Сбнаучн.тр./ ЗапСибНИГНИ. Тюмень, 1977. - Вып. 36. -С. 30-32.

20. Конесев Г.В., Мавлютов М.П., Сливак А.И. Противоизносные и смазочные свойства буровых растворов. М.: Недра. - 1980. - 144 с.

21. Контроль и регулирование прихватоопасных свойств буровых растворов / В.Н. Ботвинкин, Д.В. Хуршудов, JI.B. Медведева// Нефтяное хозяйство,-2001.-№ 11 С. 12-16.

22. Методика и установки для исследования прихватоопасности фильтрационных корок глинистых растворов / Т.З. Измайлов// Известия ВУЗов. Нефть и газ. 1982. - № 1 - С. 18-24.

23. Михеев B.JI. Технологические свойства буровых растворов. -М.: Недра, 1979.-239 с.

24. Моделирование условий прихвата под действием перепада давления / Н.В. Степанов, М.А. Столяр// Нефтяное хозяйство. 1992. - № 2. -С. 11-13.

25. Мойса Ю.Н., Бармотин К.С., Фролова Н.В., Назарько С.Б. Совершенствование качества антиприхватной добавки ЛУБРИ-М.- Сервисное обеспечение бурения и ремонта скважин // Сб.научн.тр. / ОАО «НПО «Бурение». Краснодар, 2004. - Вып. 11. - С. 73-79.

26. О применении поверхностно-активных веществ для увеличения скорости бурения / Г.А. Бабалян, М.Ж. Дюсуше, Е.П. Семцова// Нефтяное хозяйство. 1967 - №3 - С. 22-27.

27. О применении поверхностно-активных веществ для увеличения скорости бурения / Г.А. Бабалян, М.Ж. Дюсуше, Е.П. Семцова// Нефтяное хозяйство. 1967. - №3 - С. 22-27.

28. Schutzschaltung fur eine transformatorlose Ausgangsstufe: Патент ФРГ № 3022267, DE000003022267C2/ Fujita, Osamu, Chigasaki. 14.02.1985.

29. Пеньков А.И., Панченко Г.Г. Влияние водоотдачи буровых растворов на возникновение прихватов //НТС сер. «Бурение»/ ВНИИО-ЭНГ. Москва, 1970. -Вып. 5, 6. - С. 6-8.

30. Применение смазочной добавки с повышенными антиприхватными свойствами ЛУБРИ-М / К.С. Бармотин, Н.В. Фролова, Ю.Н. Мойса// Нефтяное хозяйство. 2005. - № 4 - С. 30-31.

31. Рекламный проспект компании М. I. Driling Fluids

32. Рекламный проспект. MESSINA «Drilling, Workover and Completion Products, Systems and Services». 2000 r.

33. Самотой A.K. Предупреждение и ликвидация прихватов труб при бурении скважин. М.: Недра, 1979. - 182 с.

34. Самотой А.К. Прихваты колонн при бурении скважин. М.: Недра, 1984. - 205 с.

35. Самотой А.К., Галимов М.А. Некоторые причины прихватов колонн труб при разбуривании цементных мостов на площадях объединения Оренбургнефть. Техника и технология промывки и крепления скважин // Сб.научн.тр./ ВНИИКРНефть. - Краснодар, 1975. - С. 214-218.

36. Смазочная добавка для буровых растворов: Патент РФ № 2148608, МПК С1 С 09 К 7/02/ Ю.Н. Мойса, С.Г. Горлов, П.Н. Плотников, П.В. Касирум, А.А. Щербак. Опубл. Б.И. 2000, № 13.

37. Смазочная добавка для буровых растворов: патент РФ № 2230769, МПК С 09 К 7/02/ С.А. Рябоконь, Ю.Н. Мойса, Н.В. Фролова, К.С. Бармотин, А.В. Бортов, А.Р. Арсланбеков Опубл. Б.И., 2004, № 17.

38. Смазочная добавка для буровых растворов: патент РФ № 2278889, МПК С 09 К 8/035/ Ю.Н. Мойса, Н.В. Фролова, К.С. Бармотин, А.В. Бортов, А.Р. Арсланбеков, Л.Г. Рафиков Опубл. Б.И., 2006, № 18.

39. Смазочная добавка Лубри-М с улучшенными антиприхватными и поверхностно-активными свойствами для бурения на месторождениях НК «ЮКОС-ЭП» /С.А. Рябоконь, Ю.Н. Мойса, Н.В. Фролова, К.С. Бармотин и др.// Нефтяное хозяйство. 2002. - № 11 - С. 44-46.

40. Совершенствование методики оценки смазочных свойств буровых растворов. / А.И. Пеньков, Л.П. Вахрушев, Е.В. Беленко, А.И. Остря-гин// Нефтяное хозяйство. 1999. - № 9 - С. 26-29.

41. Современные тенденции развития смазочных добавок в бурении / Ю.Н. Мойса, Н.В. Фролова, К.С. Бармотин, A.M. Бородин // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. 2007. - № 3 - С. 10-14.

42. Complex inhibitor drilling mud for drilling deep wells in complicated conditions /B.A.Andreson, A.F.Maas, A.I.Penkov et al. //Petroleum Engineer.- 1999.-№ 8 P. 51-57.

43. Шамсиев А.Л. Обвалы пород при бурении нефтяных и газовых скважин. Баку: Азернефтнешр, 1955. - 234 с.

44. Шерстнев Н.М. и др. Предупреждение и ликвидация осложнений в бурении. М.; Недра. 1979. -304 с.

45. Рациональная технология применения зарубежных акриловых полимеров при бурении скважин на месторождениях Среднего Приобья

46. К.Ш.Овчинский, В.Н.Артемова, Д.Л.Мухин и др. /Яр./ВНИИБТ.- 1989.-Вып. 67.- С. 89-95.

47. Яров А.Н., Жидовцев Н.А., Гильман К.М., Кендис М.Ш. Буровые растворы с улучшенными смазочными свойствами. М.: Недра, 1975. -143 с.

48. Яров А.Н., Жидовцев Н.А., Гильман. К.М., Кендис М.Ш. Смазочные добавки к буровым растворам. М.: ВНИИОЭНГ, 1975. - 85 с.

49. Ясов В.Г., Мыслюк М.А. Осложнения в бурении. Справочное пособие. М.: Недра, 1991. - 334 с.