Разработка технологий реконструкции малодебитных скважин сооружением боковых стволов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.15, кандидат технических наук Гауф, Владимир Андреевич

• Гауф, Владимир Андреевич
• кандидат технических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат технических наук Гауф, Владимир Андреевич

Введение.

1. ОСОБЕННОСТИ СТРОИТЕЛЬСТВА, ЭКСПЛУАТАЦИИ И

РЕМОНТА СКВАЖИН НА МЕСТОРОЖДЕНИЯХ

ОАО «СУРГУТНЕФТЕГАЗ».

1.1. Краткие сведения о геологическом строении месторождений

ОАО «Сургутнефтегаз».

1.2. Характерные осложнения при строительстве боковых стволов скважин.

1.3. Краткий анализ отечественного и зарубежного опыта бурения горизонтальных и разветвленно-горизонтальных скважин.

1.3.1. Краткий анализ зарубежного опыта бурения ГС и БГС (РГС)

1.3.2. Краткий анализ отечественного опыта бурения и эксплуатации ГС и БГС.

1.3.2.1. Опыт ОАО «Татнефть».

1.3.2.2. Опыт ОАО «Удмуртнефть».

1.3.2.3. Опыт строительства БС ВНИИБТ.

1.3.2.4.0пыт строительство БГС в ОАО «Башнефть».

1.3.2.5. Опыт бурения БГС в ОАО «Лукойл-Когалымнефтегаз».

1.3.2.6. Опыт бурения боковых горизонтальных стволов на месторождениях ОАО «Сургутнефтегаз».

2. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

ПРОФИЛЕЙ СКВАЖИН ПРОСТРАНСТВЕННОГО ТИПА.

2.1. Обзор существующих методик расчета траекторий наклонных и горизонтальных скважин.

2.2. Методика расчета профилей скважин пространственного типа.

3. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМЫ ПРОМЫВКИ СТВОЛОВ,

СООРУЖАЕМЫХ ИЗ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СКВАЖИН.

3.1. Анализ эффективности применяемых систем промывки БС скважин на месторождениях ОАО «Сургутнефтегаз».

3.2. Исследование ингибирующих свойств буровых растворов для промывки боковых стволов.

3.3. Исследование, разработка и применение биополимерного бурового раствора фирмы ИКФ для промывки БС скважины.

3.4. Анализ эффективности применения биополимерных буровых растворов.

4. РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО КАЧЕСТВЕННОМУ КРЕПЛЕНИЮ БОКОВЫХ СТВОЛОВ СКВАЖИН.

4.1. Анализ качества крепления боковых стволов с различной конструкцией забоя.

4.2. Обоснование выбора конструкции забоев боковых стволов скважин.

4.3. Оценка проходимости колонн-хвостовиков в искривленный ствол скважины.

4.4. Анализ эффективности строительства и эксплуатации боковых стволов в реконструируемых скважинах в ОАО «Сургутнефтегаз».

4.4.1. Сравнительный анализ эксплуатации боковых стволов на месторождениях ОАО «Сургутнефтегаз» по состоянию на 01.07.2001 г).

4.4.2. Перспективы применения боковых стволов на месторождениях ОАО «Сургутнефтегаз».

4.4.3. Принципиальный подход к выбору скважин для бурения боковых стволов.

4.4.4 Прогнозная оценка эффективности бурения и эксплуатации боковых стволов на месторождениях ОАО «Сургутнефтегаз» на период 2002-2015 гг.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка технологий реконструкции малодебитных скважин сооружением боковых стволов»

Бурение боковых стволов (БС) в настоящее время становится одним их основных способов восстановления бездействующих и увеличения производительности малодебитных скважин.

Особенно это актуально для месторождений Западной Сибири, где крупные залежи нефти и газа переходят в позднюю стадию разработки, характеризующуюся значительным обводнением эксплуатационных объектов. Ввод в эксплуатацию БС, как правило, положительно влияет на показатели эксплуатации скважин, способствует подключению к разработке «застойных» участков месторождений и дополнительной части остаточной нефти.

Например, начиная с 1998 года на месторождениях ОАО «Сургутнефтегаз» реализуется программа бурения БС, в том числе с горизонтальным окончанием. Однако стоимость услуг при строительстве БС достаточно высока, а эффективность зачастую бывает ниже проектной.

При этом ряд следующих проблем методического и технологического характера бурения БС требуют дальнейших исследований:

1. Сложность технологического сопровождения привязки точки входа в пласт и оптимизация длины и формы горизонтального участка в зависимости от геолого-технических свойств пласта-коллектора, правильного выбора величины участка и места вскрытия продуктивного пласта.

2. Совершенствование рецептур биополимерных растворов для обеспечения их основных функций в гидравлической программе бурения БГС, при условии обеспечения сохранности коллекторских свойств продуктивных пластов и повышения информативности промыслово-геофизических методов исследования скважин.

3. Повышение показателей бурения боковых стволов, прежде всего на горизонтальных участках в продуктивном пласте.

4. Создание надежного цементного кольца за потайной колонной-хвостовиком в условиях малых кольцевых зазоров и применение изоляционных пакеров в литологически неоднородной части нефтяной залежи, осложненной наличием зон водонефтяного и газонефтяного контакта (ВНК и ГНК).

Указанные проблемы должны решаться с учетом ограничений, предъявляемых к ориентации бокового ствола в месте его «зарезания» и на горизонтальном участке в нефтенасыщенной мощности пласта, что определяет повышенную для таких условий сложность проектирования профиля БС.

Цель работы

Повышение качества строительства БС за счет оптимизации профиля пространственного типа, совершенствования систем их промывки, выбора оптимальной конструкции забоя, обеспечения качества заканчивания и крепления потайных колонн-хвостовиков.

Основные задачи исследований

1. Анализ и обобщение опыта строительства скважин с боковыми стволами в нефтедобывающих регионах с различными геолого-техническими условиями бурения, выявление путей их совершенствования (на примере Федоровского, Быстринского, Западно и Восточно-Сургутского, Восточно-Елового, Родникового и других месторождений, разрабатываемых ОАО «Сургутнефтегаз»).

2. Разработка методических основ проектирования профиля пространственного типа при бурении БС в реконструируемых скважинах, включая программы их расчета на ПЭВМ.

3. Оценка возможности применения биополимерных растворов при бурении БС с горизонтальным участком и совершенствование систем их промывки.

4. Разработка рекомендаций по совершенствованию конструкций забоев реконструируемых скважин и обеспечения качества их крепления.

5. Технико-экономическая оценка полученных результатов, опытно-промышленное внедрение, разработка нормативной документации.

Научная новизна выполненной работы

1. Разработаны научно-методические основы расчета профиля пространственного типа боковых стволов скважин с учетом оптимальной длины горизонтального участка и координат входа бокового ствола в продуктивный пласт.

2. Обоснована и предложена система промывки БС скважин на основе биополимерных буровых растворов.

Практическая ценность и реализация

На основании теоретических, лабораторных и промысловых исследований автором разработаны и внедрены:

1. Технико-технологические решения, которые реализованы при бурении и заканчивании более 100 БС скважин, в том числе с горизонтальным окончанием ствола, на Федоровском, Западно- и Восточно-Сургутском, Быстринском, Родниковом, Восточно-Еловом месторождениях, где ремонт и восстановление скважин осуществляет Федоровское УПНП и КРС (начиная с 2001 г. УЗБС) ОАО «Сургутнефтегаз».

2. Методические основы расчета профиля, которые позволяют с использованием программных средств оптимизировать и реализовать профиль БС пространственного типа как на стадии проектирования, так и в процессе строительства боковых стволов.

3. Применение биополимерных систем буровых растворов позволило существенно уменьшить аварии и осложнения в процессе бурения и заканчивания БС скважин, обеспечить в них высокую сохранность фильтрационно-емкостных свойств низкопроницаемых коллекторов.

Разработанные технико-технологические решения нашли применение при составлении следующих регламентирующих документов:

- РД 5753490-022-2000. Технологический регламент на бурение из обводненных и бездействующих эксплуатационных скважин боковых стволов с горизонтальным участком. - Сургут, ОАО Сургутнефтегаз, 2000.-87 е.;

Временная инструкция по технологии приготовления и химической обработке солевого биополимерного раствора для бурения боковых пологих и горизонтальных стволов их бездействующих и малодебитных скважин.- Сур-гутНИПИнефть, 2000. -11 е.;

Апробация работы и результатов исследований

Основные положения диссертационной работы докладывались на: Международной НТК «Ресурсосбережение в топливно-энергетическом комплексе России», (Тюмень: ОАО Газпром, 1999); НТК «Научные проблемы ЗападноСибирского нефтегазового региона», (Тюмень: ТюмГНГУ, 14-17 декабря 1999); Всероссийской НТК «Проблемы совершенствования технологий строительства скважин и подготовки кадров для Западно-Сибирского нефтегазодобывающего комплекса», (Тюмень: ТюмГНГУ, 2000); Всероссийской НТК «Проблемы совершенствования технологий строительства скважин и подготовки кадров для Западно-Сибирского нефтегазодобывающего комплекса», (Тюмень: ОАО Газпром, 17-19 октября 2000); III конгрессе нефтепромышленников России «Проблемы нефти и газа», (Уфа, 23-25 мая 2001); Всероссийской НТК «Большая нефть: реалии, проблемы, перспективы». Альметьевск: ОАО Татнефть, ноябрь 2001; Международном семинаре «Новые технологии ремонта нефтяных и газовых скважин» (NEW WORROVER TECHNOLOGIES), Европейская комиссия. Акция по программе 5FP (Тюмень: ТО «СургутНИПИнефть», 21-22 ноября 2001).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 13 печатных работ.

Объем и структура работы

Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов, основных выводов и рекомендаций, списка использованных источников из 61 наименования отечественных и зарубежных авторов, 2 приложений. Изложена на 188 страницах машинописного текста, содержит 16 рисунков и 28 таблиц.

Заключение диссертации по теме «Технология бурения и освоения скважин», Гауф, Владимир Андреевич

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Анализ отечественного и зарубежного опыта бурения ГС и БГС доказал целесообразность и эффективность их применения для подключения в разработку низкопродуктивных пластов небольшой мощности, для разработки сложнопостроенных залежей с близким расположением водоносных пластов к эксплуатационным объектам, для вовлечения в разработку нерентабельных при традиционных способах бурения низкопроницаемых продуктивных горизонтов, для повышения производительности малодебитных скважин.

2. Научно обоснованна корректировка методики расчета пространственного профиля ГС и БГС, включающая определение зенитного угла входа в продуктивный пласт, азимутального угла поправки, расчет наклонных участков профиля до точки выхода на горизонтальный участок.

3. Доказана необходимость и оценена целесообразность применения биополимерной системы буровых растворов для промывки скважин при вскрытии боковыми стволами продуктивных пластов. Установлено, что коэффициент восстановления проницаемости кернов после воздействия биополимерного раствора в 1,8 раза выше, чем после воздействия полимерглини-стого раствора, глинистая корка в 3,5 раза меньше, а «скин-эффект» - отрицательный.

4. По результатам исследования геолого-физических и прочностных характеристик пород пластов ЮСо, ЮС], ЮСг, БСю-12 месторождений ОАО «Сургутнефтегаз» предложены и реализованы при строительстве БГС 4 типа конструкций их забоя. Для неустойчивых пород пласта-коллектора БСю-12 рекомендована конструкция забоя закрытого типа, для устойчивых пород ЮС12 - конструкция забоя открытого типа с хвостовиком-фильтром в продуктивной части пласта и манжетным цементированием его в остальной части (либо изоляция его с помощью гидравлических пакеров).

5. Установлены основные причины высокой обводненности продукции из БС на Федоровском и ряде других месторождений ОАО «Сургутнефтега»:

- проектное направление бурения боковых стволов дано в зоны выработанных запасов и высокой обводненности залежи;

- заколонные перетоки по цементному кольцу ввиду малого зазора между колонной-хвостовиком и стенками БС.

6. Для повышения качества строительства БС из бездействующих скважин необходимо:

- разрабатывать специальные проекты на реконструкцию скважин методом строительства БС (в том числе горизонтальных и многозабойных) из бездействующих и малодебитных скважин;

- предусмотреть в них обязательный комплекс геолого-промысловых исследований с целью оптимального выбора скважины для зарезки БС и направления их бурения;

- при выборе конструкции забоя БС предусматривать технико-технологические решения по селективной их изоляции, расширению диаметра БС до оптимальных величин зазора (15-18 мм).

7. Проведенный анализ эксплуатации боковых стволов доказал эффективность их строительства на месторождениях ОАО «Сургутнефтегаз», а прогнозная оценка до 2015 года позволяет поставить задачу доведения их количества до 5837, при этом дополнительная добыча составит более 93,6 млн. тонн нефти.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Гауф, Владимир Андреевич, 2004 год

1. Багаутдинов А.К., Барков С.А., Белович Г.К. и др. Геология и разработка крупнейших и уникальных нефтяных и нефтегазовых месторождений России. -М.: ВНИИРЭНГ, 1996. Т. 2. - 352 с.

2. Медведев Н.Я., Сонич В.П., Мишарин В.А. и др. Анализ эффективности и перспективы применения методов воздействия на пласты. // Нефтяное хозяй-ство.-2001. № 9. С. 69-75.

3. Макаров А.В., Чебалдина И.В., Титова А.В. и др. Эффективность бурения вторых стволов скважин на Лянторском месторождении. // Нефтяное хо-зяйство.-2001. № 9. С. 108-112.

4. Бахарев М.С., Грачев С.И., Сорокин П.М. и др. Справочное руководство для мастеров буровых бригад. Сургут: ОАО «Сургутнефтегаз», 2002. - 323 с.

5. Horizontal wells seen boost for Canadian oil flow. Oil and gas J. 1993. -Vol.91 №21. p. 35.

6. W. Georgy Deskins, William J. McDonald, Thomas B. Reid. Survey shows successes, failures of horizontal wells // Oil and gas J. 1995. - Vol. 93 № 25. p. 3945.

7. U.S. 92 horizontal coald well costs tallied // Oil and gas J. 1994. - 23/v.-Vol. 92 №21. p. 90.

8. Critical reservoir parameters affecting success of horizontal wells // D.H. Te-grani, J.M. Poden // M.: Материалы седьмого Европейского симпозиума по увеличению нефтеотдачи пластов, 27-29 октября 1993 г. — Том 2. — с. 175-184.

9. Other production enhancement move forward // World Oil 1992/ - IV. Vol. 213 №4.-p. 29.

10. Дайг куа, Долгов C.B., Дубов H.M. и др. Перспективы развития многозабойного бурения на месторождениях СП Вьетсовпетро. М.: НТЖ Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. 1997. № 8-9 - с. 16-18.

11. Хисматов Р.И. Особенности разработки пластов AC4.g Федоровского месторождения // М.: ВНИИОЭНГ НТЖ. Геология, разведка и разработка нефтегазовых месторождений, № 10. - 1999. - с. 26-33.

12. Борисов Ю.П., Пилатовский В.П., Табаков В.П. Разработка нефтяных месторождений горизонтальными и многозабойными скважинами. М. : Недра, 1964.-217 с.

13. Шайхутдинов Р.Т., Бирюков В.Е., Тимошин В.Г. и др. Бурение горизонтальных скважин из эксплуатационных колонн диаметром 146 мм. — М.: НТЖ Нефтяное хозяйство. 1999, № 6, - с. 19-20.

14. Медведев Н.Я., Батурин Н.Е. Новые технологии нефтеизвлечения из залежей с трудноизвлекаемыми запасами нефти. // Вопросы проектирования и разработки нефтяных месторождений. Материалы семинара Минтопэнерго. — М.: 1999.-с. 6-8.

15. Кудинов В.И., Савельев В.А., Богомольный Е.И. и др. Горизонтальное бурение и зарезка боковых горизонтальных стволов в нерентабельных скважинах ОАО «Удмуртнефть». М.: НТЖ Нефтяное хозяйство, - 1997, № 5, - с. 1720.

16. Шенгур Н.В. Особенности проводки горизонтальных скважин и восстановление бездействующего фонда скважин по технологии «Тобус». М.: НТЖ Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. 1997, № 3-4. -с. 18-21.

17. Гибадуллин Н.З., Юмашев Р.Х., Гилязов P.M. и др. Опыт строительства ГС на месторождениях АНК «Башнефть» М.: НТЖ Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. — 1998, № 3-4. с. 11-14.

18. Гилязов Р.М,Расширение областей применения боковых стволов / Рама-занов Г., Самигуллин В., Фарукшин Ф.М.: НПЖ Бурение, 2001, № 2. - с. 1819.

19. Суханов В.Б. Бурение вторых стволов из законченных разведочных скважин // Плескач О.Г., Григулецкий В.Г. ОАО «Роснефть — Краснодарнеф-тегаз». М.: НТЖ Нефтяное хозяйство. - 1999, № 1.-е. 12-15.

20. Григулецкий В.Г. ОАО «Роснефть - Краснодарнефтегаз» // Зарезка и бурение дополнительных стволов из эксплуатационных колонн. — М.: НТЖ Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. - 1997, № 5. -с. 29-34.

21. Шайнуров P.C. Технология бурения боковых стволов из обсаженных скважин с целью их реанимации. М.: НТЖ Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. - 1996, № 5. - с. 51-53.

22. Шенбергер В.М., Гауф A.B., Зозуля Т.П. и др. Бурение боковых горизонтальных стволов при ремонте скважин в Федоровском УННП и КРС. — Тюмень: Нефть и газ (известия вузов). — 2001, № 6. — с. 65-70.

23. Нуряев A.C., Балуев A.A., Харламов К.Н. Бурение боковых стволов с горизонтальным участком из бездействующих добывающих скважин. — М.: НТЖ Нефтяное хозяйство, № 9, 2001. с. 106-107.

24. Медведев Н.Я., Малышев А.Г., Сонич В.П. Анализ применения боковых стволов на месторождениях ОАО «Сургутнефтегаз». — М.:НТЖ Нефтяное хозяйство, № 9, 2001. с. 58-62.

25. Калинин А.Г. и др. Бурение наклонно направленных и горизонтальных скважин // Справочник М.: Недра, 1997. - 670 с.32. «Sperry San Drilling Servis» Руководство по горзонтаьному бурению. Хьюстон.

26. Кейн C.B. Развитие методик расчета траекторий нклонных, горизонтальных и разветвленных скважин (на примере Тимано-Пичорской провинции) / Автореф. дис. канд. техн. наук. М.: 1996. - 23 с.

27. Шенбергер В.М. Проектирования профиля наклонно направленной пологой и горизонтальной скважины пространственного типа // Т.П. Зозуля и др. -Тюмень: Изд. вузов. Нефть и газ. № 4, 2000. с. 32-38.

28. Проектирования профиля и конструкции наклонно направленной пологой скважины / Оганов С.А., Абдрахманов Г.С., Перов A.B., Оганов Г.С. // Бурение нефтяных и газовых скважин на суше и на море. № 12. 1998.

29. РД 5753490-022-2000. Технологический регламент на бурение из обводненных и бездействующих эксплуатационных скважин боковых стволов с горизонтальным участком. Сургут, ОАО «Сургутнефтегаз», 2000. — 87с.

30. Абдрахманов М.Т., Кагарманов Н.Ф. Оптимизация профилей горизонтальных скважин // Труды Башнининефти. 1989. - вып. 80.

31. Крылов В.И., Крецук В.В, гидродинамические особенности бурения горизонтальных скважин. М.: НТЖ Бурение скважин, № 6. - 2000. - с. 20-22.

32. Гауф В.А., Федосеев С.А. Программа по буровым растворам для бурения вторых стволов и вскрытия продуктивного пласта Федоровского УПНП и КРС ОАО «Сургутнефтегаз». Волгоград: / КГ, 1998. - 6 с.

33. Гауф В.А. Разработка и совершенствование системы промывки дополнительных стволов из эксплуатационных скважин. Тюмень: Известия вузов — Нефть и газ. 2001. № 4 - С. 34-38.

34. Балуев A.A., Лушпеева O.A., Усачев Е.А., Грошева Т.В. Эффективность применения биополимерных буровых растворов при бурении боковых стволов с горизонтальным участком. — М.: НТЖ Бурение скважин, № 9, 2001. — с. 35-37.

35. СТП 5753490-228-90. Буровой раствор на основе акриловых полимеров. Сургут. СургутНИНИнефть, 1990. - 28 с.

36. СТП 103-99. Сборник методик контроля параметров буровых и тампо-нажных растворов. ОАО»Сургутнефтегаз». Сургут. 1999. - 27 с.

37. Цырин Ю.З., Ванифатьев В.И., Фаручкин JI.X. Развитие технологических возможностей при креплении горизонтальных скважин. М.: ВНИИО-ЭНГ, НТЖ Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море, 1997, № 8-9.-с. 45-47.

38. Конструкция и технологическая оснастка эксплуатационных колонн горизонтальных скважин в ОАО «Сургутнефтегаз».

39. Щавелев H.JL, Саркисянц Б., Цырин Ю. и др. Комплекс для регулирования разобщения горизонтальных скважин. — М.: НТЖ Бурение, 2000, № 8. с. 13-15.

40. Гауф В.А., Колбин C.B., Шенбергер В.М. О качестве крепления боковых горизонтальных стволов скважин / Мат. Всеросс. НТК Тюмень: ТюмГНГУ, 2001.-с. 35-36.

41. Гауф В.А. Опыт и проблемы бурения боковых горизонтальных стволов на месторождениях ОАО Сургутнефтегаз / Новые технологии ремонта нефтяных и газовых скважин. Семинар Европейской комиссии по проблеме IFR. -Тюмень: СургутНИПИнефть, 2001. с. 10-16.

42. Богданов B.JL, Медведев Н.Я., Ерохин В.П. и др. Анализ результатов бурения и эксплуатации горизонтальных скважин на Федоровском месторождении. М.: НТЖ Нефтяное хозяйство, 2000, № 8. - с. 30-42.

43. РД 5753490-030-2001. Технологический регламент на бурение наклонно направленных и горизонтальных боковых стволов скважин. Тюмень, СургутНИПИнефть. 2001. - 85с.

44. Иогансен К.В. Спутник буровика /Справочник/ М.: Недра, 1981. - 303с.

45. Н. 01.01.ТО 160. Д452-01. Анализ крепления боковых стволов и разработка конструкции низа потайной коолнны в зависимости от свойств пласта, в т.ч. с закрытым забоем. - Тюмень: СургутНИПИнефть, 2001. - 27 с.

46. РД 00158758-197-98. Регламент на восстановление скважин зарезкой вторых стволов на Уренгойском и Ямбургском ГКМ. Тюмень: ТюменНИИги-прогаз, 1998.-47с.

47. Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности. М.: Госгортехнадзор РФ, утв. Постановлением Федерального горного и промышленного надзора РФ 31.06.2003. № 106. - 198 с.