Совершенствование технологий восстановления герметичности крепи и промывки скважин в условиях значительного падения пластовых давлений тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.15, кандидат наук Суковицын, Владимир Александрович

• Суковицын, Владимир Александрович
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Суковицын, Владимир Александрович

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИЗ ПРОБЛЕМ ЭКСПЛУАТАЦИИ СКВАЖИН МЕСТОРОЖДЕНИЙ, НАХОДЯЩИХСЯ НА ЗАВЕРШАЮЩЕЙ СТАДИИ РАЗРАБОТКИ

1.1 Анализ причин разрушения призабойной зоны пласта скважин, формирования глинисто-песчаных пробок и способов их удаления

1.2. Анализ причин формирования каналов заколонных перетоков

газа

1.3 Постановка задач исследований

2 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПРОМЫВКИ ГАЗОВЫХ СКВАЖИН С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭНЕРГИИ ПЛАСТА

2.1 Разработка технологии промывки ГПП с использованием струйного насоса для создания депрессии в призабойной зоне пласта

2.2 Исследование возможности применения струйного насоса для создания депрессии на пласт при промывке скважин

2.2.1 Постановка технологической задачи и физические основы модели

2.2.2 Расчет потерь давления при промывке вязкими, вязкопла-стичными жидкостями с использованием колтюбинга

3 РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ГЛИНИСТО-ПЕСЧАНЫХ ПРОБОК ПРОМЫВКОЙ СКВАЖИН НА ДЕПРЕССИИ

3.1 Устройство для очистки скважины от песчаной пробки

3.2 Забойное насосно-вакуумное устройство

3.2.1 Насосное устройство

3.2.2 Уплотнительный механизм

3.3 Разработка стенда и проведение стендовых испытаний макетных образцов насосно-вакуумного устройства и устройства для очистки скважины от песчаной пробки

4 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ИЗОЛЯЦИИ ФЛЮИДОПЕРЕТОКОВ

С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИМПУЛЬСНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ УПРАВЛЯЕМОЙ ЧАСТОТЫ

4.1 Предпосылки разработки технологии изоляции флюидоперетоков с использованием импульсного воздействия управляемой частоты

4.2 Экспериментальные исследования влияния импульсного воздействия на фильтрацию жидкостей в моделях трещиновато-пористых сред

4.3 Разработка технического средства для повышения эффективности ремонтно-изоляционных работ

4.4 Технологическая схема проведения ремонтно-изоляционных работ с использованием устьевого механического вибратора

4.5 Разработка составов технологических жидкостей для ликвидации

флюидоперетоков

5 РЕЗУЛЬТАТЫ ПРИМЕНЕНИЯ РАЗРАБОТОК И ОЦЕНКА ИХ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование технологий восстановления герметичности крепи и промывки скважин в условиях значительного падения пластовых давлений»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Разработка методов вывода из бездействующего фонда и восстановления производительности скважин является одним из приоритетных направлений ОАО «Газпром», где около 20% фонда скважин эксплуатируются с суточными дебитами ниже проектного. Это связано как с истощением крупных месторождений, так и с разработкой коллекторов с низкими фильтрационно-емкостными свойствами (ФЕС). Закономерное снижение запаса пластовой энергии большинства крупнейших газовых и га-зоконденсатных месторождений, вступивших в стадию завершающей разработки, привело к усилению влияния ряда негативных факторов. К основным таким факторам относятся: высокая обводненность скважин и добываемой продукции, разрушение призабойной зоны пласта, сопровождающееся пес-копроявлениями, что может привести к сокращению сроков эксплуатации скважин и снижению экономически рентабельного промышленного коэффициента газоотдачи.

В настоящее время на Вынгапуровском газовом месторождении коэффициент аномальности пластового давления составляет значение ниже 0,1, На Медвежьем, Ямбургском, Уренгойском месторождениях коэффициенты аномальности пластового давления составляют от 0,1 до 0,25. При этом подавляющая часть эксплуатационного фонда скважин работает с наличием глинисто-песчаной пробки на забое скважины с частичным или полным перекрытием интервала перфорации, и удаление их в условиях значительного падения пластового давления является сложнейшей задачей. Данная проблема также актуальна для большей части подземных хранилищ газа.

Проведение работ традиционными методами в таких условиях часто приводит к значительной потере производительности скважин в результате поглощения технологических жидкостей, их взаимодействия с призабойной зоной пласта (ПЗП) и снижения фильтрационно-емкостных свойств продуктивного пласта в этой зоне. По результатам промысловых наблюдений доказано, что извлечение фильтрата технологической жидкости из при-

4

забойной зоны пласта для карбонатных коллекторов может продолжаться до 3 лет, для терригенных - до 6 лет. Это обуславливает необходимость разработки новых прогрессивных технологий проведения ремонтных работ и технических средств для их реализации.

Наиболее полно вопросы совершенствования технологий ремонтных работ в условиях АНПД с использованием различных промывочных агентов рассматривались в работах А.Д. Амирова, В.А. Амияна, A.B. Амияна, Ю.М. Басарыгина, P.E. Блауэра, В.Ф. Будникова, P.A. Гасумова, В.И. Грайфера, Дж.Р. Грея, Г.С.Г Дарли, Р.Т. Дженсена, А. Дэвида, В.Н. Каменева, Ю.Д. Кочмара, С.А. Кохлааса, П.П. Макаренко, Э.Х. Мехтиева, А.О. Межлумова, J1.C. Молчанова, Б.Дж. Митчелла, В.И. Нифантова, С.Т. Овнатанова, С.А. Рябоконя, K.M. Тагирова, Б.А. Шарафутдинова, В.Е. Шмелькова, В.А. Шумилова, В.А. Юрьева, P.C. Яреймчука, А.Б. Яшина и др.

В настоящее ликвидация глинисто-песчаных пробок в газовых скважинах осуществляется промывкой как по традиционным технологиям в процессе проведения капитального ремонта скважин с использованием передвижных подъемных агрегатов, так и без глушения скважин с использованием колтюбинговых установок. Использование мобильных колтюбинговых установок позволяет значительно сократить время и материальные затраты при промывке скважин. Однако даже при использовании колтюбинговой установки в условиях значительного падения пластовых давлений не удается избежать поглощения технологических жидкостей при промывке скважин. Кроме того, высокие гидравлические потери в колонне гибких труб не позволяют достичь достаточный гидромониторный эффект истечения промывочной жидкости из насадок для разрушения сцементированных глинисто-песчаных пробок.

В связи с этим, для решения проблемы промывки прочных глинисто-песчаных пробок в условиях значительного падения пластовых давлений, возникает задача разработки новых технико-технологических решений, обеспечивающих циркуляцию без поглощения промывочных жидкостей в

продуктивные горизонты, а также обеспечивающих повышение эффективности разрушения мощных глинисто-песчаных пробок.

Очередной проблемой, особенно актуальной в условиях стареющего фонда скважин, является низкая эффективность работ по ликвидации негерметичности межколонных и заколонных пространств скважин.

В процессе эксплуатации герметичность крепи скважины нарушается в результате коррозионного разрушения цементного камня, нарушения его при выполнении различных технологических операций, действия термобарических нагрузок, что особенно характерно для скважин ПХГ.

Наличие каналов перетока в заколонных и межколонных пространствах недопустимо в скважинах любого назначения из-за возникновения таких осложнений, как межколонные и заколонные флюидопроявления, обводнение скважин, формирование техногенных залежей и др. Для восстановления герметичности заколонных пространств скважин проводится большой объем трудоемких и дорогостоящих ремонтно-изоляционных работ (РИР), однако успешность их в настоящее время низкая и не превышает 50-60 %, что вызывает необходимость постоянного совершенствования используемых и разработки новых методов и технических средств, повышающих эффективность работ.

Поскольку предлагаемая диссертационная работа и посвящена решению приведенных выше проблем, ее тема является актуальной и перспективной.

Цель работы: Повышение качества промывки и освоения скважин в условиях аномально-низких пластовых давлений и ликвидации заколонных флюидоперетоков за счет создания эффективных составов, технических средств и технологий, обеспечивающих сохранение коллекторских свойств продуктивного пласта и герметичность крепи скважин.

Основные задачи работы:

1. Анализ опыта применения существующих методов промывки газовых скважин в условиях АНПД.

2. Разработка технологии промывки глинисто-песчаных пробок с использованием энергии пласта в газовых скважинах в условиях АНПД.

3. Разработка технических средств, обеспечивающих повышение эффективности промывки глинисто-песчаных пробок в газовых скважинах.

4. Изучение причин возникновения заколонных и межколонных флюидоперетоков и методов их ликвидации.

5. Исследование влияния параметров волнового воздействия на фильтрационные процессы в моделях трещиновато-пористых сред.

6. Разработка технологии ликвидации флюидоперетоков с использованием импульсного воздействия управляемой частоты.

7. Разработка составов герметизирующих жидкостей для ликвидации заколонных флюидоперетоков.

Методы решения поставленных задач. Решение поставленных задач осуществлялось на основе анализа имеющихся теоретических, промысловых и лабораторных материалов по проблематике и на результатах проведенных лабораторно-стендовых, промысловых и теоретических исследований с использованием современной лабораторной базы ОАО «СевКавНИПИгаз».

Научная новизна.

1. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность использования струйного насоса для создания депрессии на пласт при промывке газовых скважин в условиях значительного падения пластовых давлений с использованием колтюбинговой установки.

2. Разработана принципиально новая конструкция устройства для создания депрессии в ограниченном пространстве подпакерной зоны, содержащего уплотнительный механизм, обеспечивающий возможность перемещения конструкции внутри НКТ без трения о стенки с сохранением постоянной герметизации внутреннего пространства НКТ.

3. Установлено, что при проведении ремонтно-изоляционных работ с использованием импульсного воздействия максимальное проникновение

герметизирующих составов в микроканалы крепи скважин обеспечивается при частоте импульсов от 1 до 60 Гц.

4. Экспериментально установлена высокая герметизирующая способность состава, включающего канифольсодержащий ингредиент и пластификатор для изоляции микроканалов крепи скважин.

Основные защищаемые положения.

1. Технология промывки скважины с использованием струйного насоса и энергии пласта в условиях значительного падения пластовых давлений.

2.. Насосно-вакуумное устройство для очистки скважины от песчаной пробки (патент РФ № 2314411) и устройство для очистки скважины от песчаной пробки (патент РФ № 2315174).

3. Результаты экспериментальных исследований влияния гидроимпульсного воздействия на фильтрацию жидкостей в моделях трещиновато-пористых сред.

4. Технология и техническое средство (патент РФ № 2250982) для повышения эффективности ремонтно-изоляционных работ с использованием импульсного воздействия.

Практическая ценность и реализация работы.

Полученные результаты и сделанные выводы, наряду с теоретическим обоснованием предлагаемых технологий, имеют чисто практическую направленность, заключающуюся в том, что:

1. Усовершенствованы технология промывки газовых скважин от песчаных пробок в условиях значительного падения пластового давления и технические средства для её реализации, позволяющие осуществить промывку скважин на режимах, обеспечивающих вынос шлама на дневную поверхность и исключающих поглощение промывочных жидкостей в процессе производства работ.

2. Разработаны технология ликвидации флюидоперетоков и техническое средство для её реализации - устьевой механический вибратор, позволяющие повысить эффективность ремонтно-изоляционных работ за счет ис-

пользования оптимальных параметров импульсного воздействия, определенных для различных типов изолируемых зон.

3. Разработана герметизирующая композиция для изоляционных работ в скважине (патент РФ № 2399644), позволяющая повысить эффективность работ по восстановлению герметичности крепи скважин за счет повышения качества изоляции микроканалов.

Результаты диссертационной работы могут быть использованы на предприятиях, эксплуатирующих и обслуживающих скважины газовых и га-зоконденсатных месторождений:

- при промывке и освоении скважин в условиях значительного снижения пластового давления;

- при работах по ликвидации межколонных и заколонных флюидопе-ретоков и восстановлению герметичности крепи скважин в процессе их строительства и ремонта.

4. Разработанные технологии и технические средства были успешно внедрены при проведении работ по очистке скважин от глинисто-песчаных пробок на месторождениях Западной Сибири и ПХГ ООО «Самаратрансгаз» и проведении работ по восстановлению герметичности крепи скважин Совхозного ПХГ и Астраханского ГКМ, что позволило повысить эффективность указанных работ.

Публикации.

Основные научные положения и результаты диссертационной работы освещены в 17-ти печатных работах, включая 4 патента РФ, 9 статей, в том числе 6 статей, опубликованных в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях из перечня ВАК Минобрнауки РФ, и 4 тезиса докладов.

Объем работы.

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав и заключения, изложенных на 118 страницах машинописного текста, иллюстрируется 19

рисунками, 3 таблицами. Список использованных источников включает 95 наименований.

В процессе выполнения работы автор пользовался советами и консультациями своего научного руководителя доктора технических наук, профессора, заслуженного деятеля науки РФ P.A. Гасумова, которому автор глубоко благодарен. Автор выражает признательность A.M. Гусману, С.Б. Бекетову, Г.А. Сазонову, В.А. Машкову, М.Н. Пономаренко, С.Н. Мохову, а также сотрудникам ОАО «СевКавНИПИгаз» за оказанную помощь, ценные советы и конструктивные замечания.

1 АНАЛИЗ ПРОБЛЕМ ЭКСПЛУАТАЦИИ СКВАЖИН МЕСТОРОЖДЕНИЙ, НАХОДЯЩИХСЯ НА ЗАВЕРШАЮЩЕЙ СТАДИИ РАЗРАБОТКИ

1.1 Анализ причин разрушения призабойной зоны пласта скважин, формирования глинисто-песчаных пробок и способов их удаления

В настоящее время ряд крупнейших газовых и газоконденсатных месторождений вступили в стадию завершающей разработки. Для данной стадии характерны такие проявления как, снижение пластового давления, высокая обводненность конденсационными и пластовыми водами, интенсивный вынос механических примесей в ствол скважины с образованием глинисто-песчаных пробок на забое и в насосно-компрессорных трубах, снижение рабочих дебитов. Разрушение призабойной зоны с образованием глинисто-песчаных пробок на забоях скважин является одним из наиболее распространенных видов осложнений на месторождениях Западной Сибири. Данная проблема также актуальна для ряда подземных хранилищ газа (ПХГ).

Авторами работ [1-5] представлен ряд причин разрушения призабойной зоны пласта и выноса механических примесей в ствол скважины, в результате действия ряда геологических, технико-технологических, физико-химических и механических факторов.

По мнению ряда исследователей одной из основных причин разрушения коллектора в призабойной зоне пласта является неравномерное напряженное состояния пород, обусловленное горным давлением. В породах се-номанских залежей Западной Сибири величина горного давления невелика и депрессии на пласт редко достигают 0,5 МПа. Поэтому, по расчетам, приведенным в работе [6] на обычных режимах эксплуатации не должно происходить разрушение пород-коллекторов в призабойной зоне пласта. Работами Каприелова К.Л. (1998-2001) показано, что основной причиной разрушения пород в ПЗП на скважинах сеноманских залежей Западной Сибири является резкое снижение прочностных свойств коллекторов в результате размывания глинистого цемента при обводнении газоотдающих интервалов

На Ямбургском, Уренгойском и других сеноманских газоконденсатных

11

месторождениях продуктивные горизонты сложены песчаниками и алевролитами с преимущественно глинистым цементом. По данным гранулометрического анализа около 80% объема образцов составляют пелитовая и алевро-литовая фракции, доля песчаной фракции (зерна размером более 0,1 мм) составляет 20%. Учитывая, что цементирующим материалом пород являются глинистые минералы, способные при контакте с водой изменять (снижать) механическую прочность, поступление в ПЗП воды любого генезиса приводит к ускорению разрушения пласта-коллектора.

Процесс дегазации пластовой, остаточной и конденсационной воды (если последняя скапливается в ПЗП) в процессе добычи газа приводит к формированию микрогазовых эмульсий. В дегазируемой воде любого генезиса возникают пристенные слои в виде газо-эмульсионных пленок, частично или полностью перекрывающих сужения пор и каналов.

Удельное содержание дисперсной газовой фазы в неподвижной эмульсии в остаточной воде, располагающейся на стенках динамически полезной емкости коллектора, в пластовых условиях различных месторождений и ПХГ может составлять 2,4-ь4,9% объемных, не превышая предельной газоемкости пластовых вод по диспергированному газу, равной примерно 5% объемных. Таким образом, кольматация пористой среды коллектора в ПЗП увеличивается за счет утолщения слоев остаточной воды на указанную величину содержащейся в ней дисперсной газовой фазы.

Уменьшение динамически полезной емкости коллектора за счет образования пристенных слоев воды с микрогазовой эмульсией приводит к увеличению скорости потока газа в ПЗП и, соответственно, к интенсификации разрушения пласта.

Образование микропузырьков газа в пластовой и (или) остаточной воде происходит практически «мгновенно» за 1-Ю"12 с. Такое «взрывообраз-ное» рождение пузырьков газа (кавитация) обусловливает движение порций воды со скоростью 3,0 км/с, что разрушает структуру коллектора на составные элементы (зерна, частицы). Процесс формирования в пластовой воде

микропузырьковой эмульсии протекает все время, пока сохраняется (передается) депрессия на пласт.

Приведенные механизмы формирования и разрушения микрогазовых эмульсий в земных недрах и кавитационного разрушения пород пласта подтверждаются материалами многочисленных теоретических и лабораторных исследований [7-11] и промысловых экспериментов [12, 13].

Характер распределения в извлекаемой на поверхность (добываемой) вместе с газом жидкости (конденсационной, остаточной и пластовой вод) показывает, что практически на всех газовых месторождениях с высокопроницаемыми гранулярными коллекторами происходит вынос из продуктивных пластов остаточной воды. Содержание последней в составе извлекаемой жидкости может достигать 4-6%. Являясь в пласте предельно газонасыщенной, остаточная вода, поступая в прифильтровую зону с наибольшей депрессией, дегазируется наиболее интенсивно. При этом скорость расширения (разбегания стенок) образующихся в ней микропузырьков газа по расчетам превышает скорость звука. Образующиеся в остаточной воде микропузырьки (первая фаза кавитации) создают ударные гидродинамические нагрузки на стенки пор и каналов, разрушая таким образом коллектор [14].

По данным теоретических и экспериментальных исследований [15] к резкой интенсификации разрушения ПЗП приводит дестабилизация режима фильтрации. При установившимся режиме фильтрации вокруг крупных пор и каналов в высокопористых прослойках коллекторного пласта или отверстий фильтра формируются арочные структуры, силы сцепления между частицами (песчинками) которых, обеспеченные вертикальными напряжениями, компенсируют силы от перепада давления. При изменении режима эксплуатации меняются расход флюида через арочную структуру и перепад давления на арке, что приводит к ее переформированию. Последнее происходит путем ее разрушения и выноса продуктов разрушения пласта в скважину. Новая арочная структура образуется на некотором расстоянии от прежнего местоположения предыдущей арки, соответствующем расходу флюида и перепаду давления при новом режиме. При увеличении объема каверны ее ус-

13

тойчивость снижается, и при некоторых критических значениях происходит обрушение стенок, сопровождающееся резким увеличением количества поступающего в скважину песка, в результате чего формируется песчаная пробка. Если происходит обрушение каверны, то слабопроницаемые песчаные породы из вышезалегающих интервалов, обогащенные глинистыми и другими кольматирующими минералами, частично перекрывают проницаемый интервал.

Исследованиями ОАО «СевКавНИПИгаз» установлены следующие причины, вызывающие изменение структуры пласта-коллектора: вынос мелких (пелитовых) фракций цемента из пористой среды пласта за счет чего снижается прочность породы [16]; суффозия в местах концентрации фильтрационных потоков, обусловленных особенностями геологического строения пласта, техническими характеристиками эксплуатационных скважин и технологическими параметрами разработки залежей. Характерным примером протекания первого процесса является Юбилейное месторождение, где эксплуатационные скважины имеют высокую продуктивную характеристику (более 22% действующего фонда работает с дебитом более 1 млн.м /сут). Здесь существенных ограничений технологических режимов работы скважин по продуктивности с точки зрения разрушения ПЗП не отмечается. По результатам газодинамических исследований в газовом потоке механические частицы практически отсутствуют. Обобщение накопленных промысловых данных показало, что несмотря на меняющиеся во времени значения фильтрационных коэффициентов, в целом прослеживается тенденция увеличения продуктивности во времени. Аналогичная тенденция прослеживается и по другим сеноманским залежам, что подтверждает вынос микрочастиц пелитовой составляющей цемента коллектора в процессе всего времени эксплуатации залежей, что снижает прочностные характеристики пласта-коллектора, особенно в прифильтровой зоне

На ускорение (интенсификацию) процесса разрушения пласта-коллектора за счет суффозии влияет увеличение скоростного напора по мере приближения к фильтру добывающей скважины. Считается, что скоростной

14

напор оказывает разрушающее воздействие в пропластках с наиболее высокими емкостно-фильтрационными свойствами, т.е. с наибольшими пористостью и проницаемость. Особенно ускоряется процесс суффозии по мере падения пластового давления и обводняемости пласта, чему способствует рост средней плотности и вязкости двухфазного потока [17].

По промысловым данным прослеживается четкая тенденция увеличения со временем масштабов разрушения высокопроницаемых, наиболее продуктивных интервалов, что приводит к образованию в прифильтровой зоне пласта каверн и суффозионных полостей-каналов.

С целью изучения условий и анализа причин разрушения коллекторов, накопления и выноса продуктов их разрушения и воды различного генезиса, определения параметров оптимальных технологических режимов работы скважин, а также выявления предельно допустимых депрессий по скважинам сеноманских залежей месторождений Западной Сибири многими исследователями проводились специальные исследования на установившихся режимах [17-19]. На основании результатов промысловых исследований работы газовых скважин месторождений выявлено, что основной причиной пескопрояв-лений в скважинах является их обводнение как пластовой, так и в первую очередь конденсационными водами.

В процессе эксплуатации подземных хранилищ газа при циклической работе эксплуатационно-нагнетательных скважин в их прифильтровых зонах протекают сложные физико-химические процессы, ведущие к разрушению пластов-коллекторов, причем процессы намного превосходят по интенсивности таковые на месторождениях газа. Анализ геолого-промысловых данных, полученных при создании и циклической эксплуатации Щелковского ПХГ, показал, что основные потоки флюидов в щигровском пласте-коллекторе концентрируются под покрышкой и вдоль границ неоднородно-стей по пористости и проницаемости. На указанном ПХГ за 44 прошедших циклов закачки и отборов газа не выявлено ни одной эксплуатационной скважины, которая бы не выносила с газом твердую фазу -продукты разрушения, пласта-коллектора. Проведенные аналитические, стендовые и про-

15

мысловые исследования основных механизмов разрушения пластов-коллекторов и оценки их масштабов в различных условиях безводной эксплуатации скважин и при их обводнении показал, что последнее обстоятельство существенно ускоряет и усиливает процессы разрушения пласта. На основании результатов петрографических и специальных исследований структуры порового пространства и характера контактов дисперсных частиц в породах щигровского пласта-коллектора установлено наличие крупных пор и каналов (50-60 мкм) анизометрической формы, по которым происходит движение пелитовых частиц (до 3-5 мкм) внутри пласта. Такие частицы не задерживаются скважинными фильтрами и выносятся газом и водой на поверхность, скапливаясь в виде грязи в трубопроводах и промысловом оборудовании. Поэтому в зонах интенсивных потоков флюидов происходит очищение пласта-коллектора от пелитовых частиц. Последние представлены в основном глинистыми материалами и являются цементом, скрепляющим в пласте кварцевые песчаные зерна. Очищение скелета коллектора от цемента снижает прочность пласта. В дальнейшем в ослабленных участках уже при небольших депрессиях формируются высокопроницаемые каналы струйного течения флюидов. При циклах закачки и отбора газа каналы струйного течения развиваются от призабойной зоны вглубь пласта-коллектора в направлении наибольших градиентов депрессии и наименьших сопротивлений пород размыву (наименьших сопротивлений сдвигу).

В целом по результатам проведенных исследований [20-22], среди причин разрушения призабойной зоны пласта ПХГ были выделены следующие:

- флюидомониторное разрушение пласта при закачке газа:

- кавитационное разрушение стенок пор и каналов при образовании и схлопывании пузырьков диспергированного в пластовой воде газа в циклах отбора и закачки газа;

- усталостное разрушение пород различной литологии при знакопеременных нагрузках в циклах отбора и закачки;

- формирование каналов струйных течений на фронтах вытеснения.

16

Одним из важных факторов, влияющих на устойчивость призабойной зоны пласта, является способ заканчивания скважины (с открытым забоем или обсаженным стволом), а также весь комплекс работ и качество их выполнения. От способа заканчивания скважин зависит состояние стенок скважины. В работе [23] отмечено, что в случае заканчивания скважины открытым забоем главными факторами, определяющими устойчивость призабойной зоны пласта (с точки зрения разрушения или начала пластических деформаций), являются компоненты напряжения, учитывающие действие, как горного давления, так и фильтрационных сил. Условия нагружения породы на поверхность перфорационной каверны учитывают помимо горного давления и фильтрационных напряжений параметры, характеризующие напряженно-деформированное состояние системы труба - цементная оболочка -порода.

На основе проведенного анализа научно-технической литературы и промысловых данных по причинам разрушения призабойной зоны пласта на фонде скважин месторождений и ПХГ, были выделены следующие факторы, приводящие к развитию процессов разрушения прискважинной зоны коллекторов, представленных слабосцементированными породами:

- физико-литологическое строение пластов;

- наличие на забое эксплуатационных скважин конденсационной воды;

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Суковицын, Владимир Александрович, 2013 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Stein N., Oden A.S., Jones L.G. Estimating maxsimum sand - free production rates from friable sands for différent well completion geometry [Текст] / Stein N-, Oden A.S., Jones L.G.// Journal of Petroleum Technology. - 1974.

2. Д. Сьюмен, P. Эллис, P. Снайдер Справочник по контролю и борьбе с пескопроявлениями в скважинах. М.Недра, 1986г., 176 с.

3. Маслов, И.И. Методы борьбы с выносом песка из нефтяных скважин [Текст] / И.И. Маслов // Обз. инф. Сер. : Нефтепромысловое дело / ВНИИОЭНГ. -М.: 1980.- С. 63.

4. Баррил, Р. Предотвращение выноса песка при высоких дебитах газовых скважин [Текст] / Р. Баррил, Л. Гей // Нефть, газ и нефтехимия. - М.: 1983. Вып. 9.-С. 10-14.

5. Алибеков, Б.М. Техника и технология эксплуатации залежей нефти с низким пластовым давлением и интенсивным пескопроявлением [Текст]. -Баку.: Аз. Гос. Из-во, 1962.

6. Минигулов Р.М. Методы обеспечения устойчивости работы водопескопроявляющихся скважин/сб. Геология, бурение, разработка и эксплуатация газовых и газоконденсатных месторождений на суше и на шельфе, 1997, вып. 12.

7. Новиков B.C. Устойчивость глинистых пород при бурении скважин. -М.: ОАО "Издательство Недра" 2000. - 270 с.

8. Бочкарев А.В., Евик В.Н. Природа аномальных явлений в битуминозных глинах нижнего Майкопа Центрального Предкавказья //Литология и полезные ископаемые, 1990, №1. -С 59-68.

9. Рысс Ю.С., Гольдберг И.С., Алексеев С.Г., Духанин А.С. Струйная миграция вещества в образовании вторичных ореолов рассеяния. Докл. АН СССР, 1987, №297, т. 4, С.956-958.

10. Путиков О.Ф. , Духанин А.С. О возможности механизма формирования «струйных» ореолов рассеяния: Докл. РАН, 1994, 338, вып.2. С. 219-221.

11. Путиков О.Ф., Духанин A.C., Машьянов Н.Р. К обоснованию физико-математической модели "струйных" ореолов рассеяния: Российский геофизический журнал, 1994, №2, С. 5-10.

12. Перепелкин К.Е., Матвеев B.C. Газовые эмульсии. - М.: Химия, 1979. - 2000 с.

13. Егурцов H.A., Михайловский A.A., Назаров С.И. Влияние обводнения призабойной зоны на коллекторские свойства и продуктивные характеристики скважин в условиях Щелковского ПХГ// 50 лет ВНИИгазу- 40 лет ПХГ. М.: ВНИИгаз, 1998. -С 242-248.

14. Разработать и внедрить технологические решения в области геологии, строительства и капитального ремонта скважин, направленные на повышение добычи газа, газового конденсата и надежности эксплуатации ПХГ: Отчет о НИР. Исследование влияния геолого-технологических параметров на состояние прискважинной зоны, определение характера, масштаба и причин разрушения пласта коллектора (промежуточный)/СевКавНИПИгаз; Руководитель договора Гасумов P.A. - № 6687-01-2, тема 21.11.- Ставрополь, 2001.- 45 с.

15. Башкатов, А.Д. Предупреждение пескования скважин [Текст]. - М.: Недра, 1991.

16. Новиков B.C. Устойчивость глинистых пород при бурении скважин.-М.: ОАО "Издательство Недра" 2000.- 270 с.

17. Гасумов, P.A. Причины разрушения неустойчивых коллекторов и способы удаления песчаных пробок из скважин [Текст] / P.A. Гасумов, С.А. Варягов, Е.П. Серебряков [и др.] // Сб. науч. тр. / СевКавНИПигаз. -Ставрополь : СевКавНИПИгаз, 2001.- Вып. 34. - С. 5-13.

18. Каприелов K.JL, Дмитрук В.В. Анализ влияния местоположения газодобывающего интервала на образование и рост песчано-глинистых пробок // НТС "Геология, бурение, разработка и эксплуатация газовых и газоконденсатных месторождений. №5,2001. М. ОАО "Газпром". - С.. 18-21.

19. Контроль выноса пластовой воды из газовых скважин по данным специальных газодинамических исследований и химического анализа/ М.Н.

110

Середа, A.B. Баранов, Б.В. Дегтярев, В.А. Хилько, A.B. Орлов// Актуальные проблемы освоения газовых и газоконденсатных месторождений крайнего Севера. М.: ВНИИгаз, 1955. - С. 130-134.

20. Евик В.Н., Варягов С.А., Павлюкова И.В., Смирнов Ю.Ю. Мониторинг геологической среды при эксплуатации Щелковского подземного хранилища газа: Сб. научн. трудов СевКавГТУ, сер. Нефть и газ, вып. 2, Ставрополь, 1999.- С. 133-143.

21. Провести исследования изменения состояния слабоустойчивых, склонных к разрушению терригенных коллекторов в результате воздействия переменных циклических нагрузок ( на примере Щелковского ПХГ): Отчет по теме 30 Г/93.95. - Ставрополь, 1995. - 151 с.

22. Проект системы мониторинга геологической среды при эксплуатации Щелковского ПХГ: Отчет по теме 9 Г/96.97/1039/ОАО СевКавНИПИгаз; -Ставрополь, 1997, -94 с.

23. Истомин, В.А. Динамика движения границы фазового перехода в породах вокруг газовой скважины при ее сооружении, консервации и эксплуатации [Текст] / В.А. Истомин, Б.В. Дегтярев, Н.Р. Колушев // Сб. науч. тр. / ВНИИгаз. - М.: ВНИИгаз, 1980. - С.89-96.

24. Молчанов, А.Г. Подземный ремонт скважин :учеб. пособие для учащихся профтехобразования и рабочих на производстве [Текст] / А.Г. Молчанов. -М.: Недра, 1986.

25. Тагиров, К. М. Вскрытие продуктивных нефтегазовых пластов с аномальными давлениями [Текст] / К. М. Тагиров, А.Н. Гноевых, А.Н. Лоб-кин-М: Недра, 1996.

26. Амиян, A.B. Промывка песчаной пробки пеной [Текст] / A.B. Ами-ян, Н.П. Васильева. - М.: ВНИИОЭНГ, 1973.

27. Амиян, В.А. Применение пенных систем в нефтегазодобыче [Текст]: учебное пособие для средних профессионально-технических училищ / В.А. Амиян, A.B. Амиян, Л.В. Козакевич [и др.]. - М.: Недра, 1987.

28. Особенности промывки песчаных пробок в скважинах в условиях аномально низких пластовых давлений (на примере Крыловского газокон-

111

денсатного месторождения)/С.В. Долгов, P.A. Гасумов, С.Б. Бекетов, В.А. Суковицын и др./ Проблемы эксплуатации и капитального ремонта скважин на месторождениях и ПХГ: Сборник научных трудов. Вып. 39.- Ставрополь.: ОАО "СевКавНИПИгаз", 2003.

29. Ликвидация песчаных пробок в газовых скважинах [Текст] / K.M. Тагиров, А.Н. Лобкин, C.B. Долгов // Газовая промышленность. - 1983. -№2.-С. 18-19.

30. Долгов, C.B. Технология проведения ремонтных работ в скважинах при низком пластовом давлении [Текст] / C.B. Долгов, В.В. Зиновьев, И.В. Зиновьев. -М.: Недра, 1999.

31. Амиян, В.А. Вскрытие и освоение нефтегазовых пластов [Текст] / В.А. Амиян, Н.П. Васильева. -М.: Недра, 1972.

32. Опыт бурения скважин большого диаметра электробуром с промывкой пеной/И.М. Мурадян, Э.Р. Джалалов, В.Т. Левкин, Ю.С. Лопатин, И.К. Ибрагимов// Бурение: РНТС ВНИИОЭНГа. - 1978. - №3. - С. 13-15.

33. Шарафутдинов Б.А. Вскрытие продуктивных фаменских отложений с низким пластовым давлением с применением пены при закрытой системе циркуляции// Технология добычи нефти и бурения скважин. - Уфа, 1979.-С 24-29.

34. Временная инструкция по глушению скважин с применением пенных систем с наполнителем в условиях АНПД / ОАО «Газпром»; ОАО СевКавНИПИгаз. - г. Ставрополь, 1999. -39 с.

35. Регламент по глушению, блокировке призабойной зоны пласта, вызову притока и освоению газовых и газоконденсатных скважин Ямбургского ГКМ [Текст]: СТО РД Газпром 39-2.1-001-2003: Утв. Главным инженером ООО «Ямбурггаздобыча» З.С. Салиховым 17.11.03 : ввод, в действие с 15.02.05. - Ставрополь: СевКавНИПИгаз, 2003.-23 с.

36. Магурдумов A.M. Разведочное бурение с продувкой забой воздухом. - М.: Недра, 1970. - 206 с.

37. Бронзов A.C. Бурение скважин с использованием газообразных агентов. - М.: Недра, 1979. - 288 с.

38. Данчук В.В., Трум А.Д., Цыганенко В.Я. Вскрытие продуктивных горизонтов в газовой среде с герметизированным устьем с целью повышения эффективности освоения скважин// Вскрытие продуктивных горизонтов и освоение нефтегазовых скважин: Тезисы докладов всесоюзной научно-технической конференции. - Ивано-Франковск, октябрь 1982. С. 188-189.

39. Шарафутдинов Б.А. Результаты вскрытия продуктивных пластов с применением газообразных агентов // Труды БАШНИПИНЕФТЬ. 1976. Вып. 48.-С. 12-15.

40. Вскрытие газоносных пластов с очисткой забоя воздухом / В.П. Мазур, И.М. Мурадян, И.В. Белей и др.// Бурение: НТС ВНИИОЭНГа. 1970. - № 4. С. 10-14.

41. Бурение скважин с продувкой воздухом на площадях Прикарпатья / И.П. Елманов, Б.М. Кифор, Ю.С. Лопатин и др. //Бурение: РНТС ВНИИО-ЭНГа.- 1976. -№ 12. С. 5-9.

42. Тагиров, K.M. Техника и технология проведения ремонтных работ в газовых скважинах с использованием газообразных агентов и пен [Текст] / K.M. Тагиров, А.Н. Лобкин, C.B. Долгов // Сб. науч. тр. / СевКавНИПИгаз. -Ставрополь: СевКавНИПИгаз, 1985. - Вып.З. - С. 45.

43. Акопян Н.Р. Техника и технология вскрытия газоносных пластов с продувкой забоя естественным газом: Автореферат дис. канд. техн. наук. — М.: ИГиРГИ, 1962.- 18 с.

44. Предварительные рекомендации по технологии ликвидации песчаных пробок в газовых скважинах продувкой забоя выхлопными газами [Текст]: отчет о НИР (промежуточный): 8 СГП/81.85 / СевКавНИИгаз; рук. Тагиров K.M.; исполн.: Лобкин А.Н., Карпов А.И., Долгов C.B. - Ставрополь, 1981.

45. Вайншток, С.М. Подземный ремонт и бурение скважин с применением гибких труб [Текст] / С.М. Вайншток, Н.Г. Молчанов, В.И. Некрасов [и др.]. - М.: Издательство академии горных наук, 1999.

46. Кустышев, A.B. Техническое состояние и капитальный ремонт газовых скважин месторождений ООО «Ноябрьскгаздобыча» [Текст] /A.B.

113

Кустышев, A.B. Кононов, Т.И. Чижова [и др.] // Обз. Инф.. Сер.: Разработка и эксплуатация газовых и газоконденсатных месторождений. - М.: ООО «ИРЦ Газпром», 2004. - 53 с.

47. Проблемы использования и возможности применения колтюбинго-вой установки при очистке скважины от песчаных пробок [Текст] / P.A. Га-сумов, A.A. Сингуров, О.С. Кондренко // Время колтюбинга. - 2005. - №2. -С. 32-34.

48. Гасумов P.A., Суковицын В.А. Технология промывки газовых скважин в условиях аномально низких пластовых давлений [Текст] // ОАО «ВНИИОЭНГ», научно-технический журнал «Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море» № 6/2011. М. С. 39 - 41.

49. Современное состояние и перспективы развития колтюбинговой техники в России [Текст] / А.Г. Молчанов // Бурение и нефть. - 2003. - № 10. -С. 6-11.

50. Математическая модель промывки песчаной пробки на газовых и газоконденсатных скважинах пенными системами с применением колонны гибких труб [Текст] / М.А. Юсупходжаев, М.В. Галкин // Время колтюбинга. - 2005. - №2. - С. 46-49.

51. Сахабутдинов, P.P. Технические наработки в области удаления песчаных пробок в газовых скважинах Уренгойского месторождения [Текст] / P.P. Сахабутдинов, A.A. Ахметов, Н.В. Рахимов [и др.]. // Сб. науч. тр./ НПО «Бурение». - Краснодар: НПО «Бурение». 2002. - Вып. 8. - 298-308с

52. Мамаджанов У.Д., Салахутдинов Н.Х. Вопросы затрубных газопроявлений и межпластовых перетоков // Тем. научно-технич. обзор. - М.: ВНИИЭгазпром, 1970.- 40 с.

53. Куксов А.К., Черненко A.B. Заколонные проявления при строительстве скважин. //Обз. инф. Серия Техника и технология бурения. Вып. 9. -М.: ВНИОЭНГ, 1988.- 68 с.

54. Причины деформации обсадных колонн эксплуатационных скважин (межколонные газопроявления) /В.Н. Виноградов, В.В. Савченко, Г.Г.

Жиденко и др.// Сер. Бурение газовых и газоконденсатных скважин.- М.: ВНИИЭгазпром, 1990.- 47 с.

55. Булатов А.И. Формирование и работа цементного камня в скважине. М.: Недра, 1990. - 409 с.

56. Савченко В.П. Формирование, разведка и разработка месторождений газа и нефти. - М.: Недра,1977, - 414 с.

57. Булатов А.И., Рябченко В.В., Сибирко И.А. Газопроявления в скважинах и борьба с ними -М.: Недра, 1969. - 276 с.

58. Агишев А.П. Межпластовые перетоки газа при разработке газовых месторождений.- М.: Недра, 1966. - 204 с.

59. Аветисов А.Г., Кошелев А.Т., Крылов В.И. Ремонтно-изоляционные работы при бурении нефтяных и газовых скважин.- М.: Недра, 1981.-215 с.

60. Сутягин В.В. Снижение проницаемости межпластовой изоляции в скважинах.- М.: Недра, 1989.-264 с.

61. Яремийчук Р.С., Семак Г.Г. Обеспечение надежности и качества стволов глубоких скважин. М.: Недра, 1982. - 259 с.

62. Воробьев Г.М. Экспериментальные исследования по ликвидации каналов миграции флюидов в затрубном пространстве технологических скважин подземных хранилищ углеводородов.

63. Бекетов С.Б., Евик В.Н. Суковицын В.А. Формирование каналов заколонных перетоков газа Горный информационно-аналитический бюллетень. № 9/2003. М. С 12-16.

64. Суковицын В.А. Пути техногенных утечек газа в заколонном пространстве и оценка объемов миграции газа в соленосном разрезе / Гипотезы .Поиск. Прогнозы: Сб. науч. трудов. Вып.20.-Краснодар, 2004. С 313.

65. Сахабутдинов, P.P. Разработка технологий ремонта газовых скважин без глушения [Текст]: автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук/ Сахабутдинов Рустам Рамилевич. -Уфа, 2005 - 23 с.

66. Булатов, А.И. Освоение скважин: Справочное пособие [Текст] / Булатов, А.И., Качмар Ю.Д., Макаренко П.П., Яремийчук P.C. под ред. P.C. Яремийчука. - М.: Недра-Бизнесцентр, 1999. - 228 с.

67. Blauer R. Е., Mitchell В. G., Kohlhoss С.А. «Determination of laminar, turbulent and transitional foat losses in pipes» - SPE. Preprint.4885, 1974, p. 120131.

68. Krug G. A. «Foat pressure los on vertical tubing». Oil and Gas Y. 1975, v 73. N4, p 74-76, 78.

69. OKPOBIRT G., IKOKUG C. Volumrtric Requirements for Foat and Mist Drilling Opezations //SPE Drill. Eng., 1986., N1 - p. 71-88.

70. Яковлев A.M. Коваленко В.И. Бурение скважин с пеной на твердые полезные ископаемые Ленинград. «Недра» 1987.

71. Mitchell R. F. «Simulation of air and mist drilling for geothermal wells» Y.Petrol.Technol.,1983, v.35, N12, p. 2120-2126.

72. Маковей H. «Гидравлика бурения» M. «Недра» 1986.

73. Леонов Е.Г. Исаев В. И. «Гидроаэромеханика в бурении» М. «Недра» 1987.

74. «Инструкция по комплексному исследованию газовых и газокон-денсатных пластов и скважин.» Под. Ред. Г.А. Зотова, З.С. Алиева. М. «Недра» 1980.

75. Соколов Е.Я. Зингер Н.М. «Струйные аппараты» М. «Энергоатом-издат» 1989.

76. Пат. 2315174 Российская Федерация Е 21 В 37/00. Устройство для очистки скважины от песчаной пробки [Текст] /Гасумов P.A., Тенн P.A., Сазонов Г.Т., Суковицын В. А., Ичева Н.Ю., Шакиров А.Р.

77. Пат. 2242585 Российская Федерация, МПК7. Е 21 В 37/00. Устройство для очистки скважины от песчаной пробки [Текст] / Гасумов P.A., Машков В.А., Ичева Н.Ю., Минликаев В.З., Паросоченко С.А., Серкова О.Н.

78. Пат. 2314411 Российская Федерация Е 21 В 37/00. Насосно-вакуумное устройство для очистки скважины от песчаной пробки [Текст] /

Гасумов P.A., Тенн P.A., Сазонов Г.Т., Суковицын В. А., Ичева Н.Ю., Шаки-ров А.Р.

79. Разработать технические средства и регламент по очистке скважин от песчаных пробок [Текст]: отчет НИР (промежуточ.) : 9834-04-16 / Сев-КавНИПИгаз ; рук. Гасумов P.A.; исполн.: Тенн P.A. Суковицын В.А., Ичева Н.Ю., Шакиров А.Р.. - Ставрополь, 2005.

80. Г.М. Авчан, A.A. Матвеенко. О влиянии давления на скорость распределения упругих волн в горных породах. В сб. «Методика, техника и результаты геофизической разведки». М., «Недра», 1966, с. 3 с ил.

81. Р.Ш. Рахимкулов, Е.Т. Струговец. Применение вибровоздействия для повышения качества цементирования эксплуатационных колонн. Нефтяное хозяйство, 1990, №6, стр.36-39.

82. Б.С. Лобанов. Перспективы применения гидроимпульсного метода тампонирования для повышения эффективности изоляционных работ в скважинах. Изв. ВУЗ, 1998, №6.

83. Ш. Янтурин, Р.Ш. Рахимкулов, Н.Ф. Кагарманов. Выбор частот при вибрационном воздействии на призабойную зону пласта. Нефтяное хозяйство, 1986, №12, стр. 40-42.

84. Гасумов P.A., Суковицын В.А., Чернявский А.В Результаты экспериментальных исследований влияния гидроимпульсного воздействия на фильтрацию жидкостей в пористой среде. Сборник научных трудов ОАО «СевКавНИПИгаз», 2008.

85. Суковицын В.А. Пути повышения эффективности ремонтно-изоляционных работ в скважинах. /Вестник СевКавГТУ, Серия «Нефть и газ» № 1. - Ставрополь: СевКавГТУ, 2004.

86. Жуков Е.А., Суковицын В.А. Направления совершенствования технологий ликвидации флюидоперетоков в скважинах. / Материалы X региональной научно-технической конференции «Вузовская наука - СевероКавказскому региону». СевКавГТУ, 2006.

87. Суковицын В.А., Чернявский A.B. Использование импульсного воздействия при ремонте скважин. / Материалы X региональной научно-

117

технической конференции «Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону». СевКавГТУ, 2006.

88. Гасумов P.A., Суковицын В.А.,. Чернявский A.B. Повышение качества ремонтно-изоляционных работ в скважинах. Сборник научных трудов ОАО «СевКавНИПИгаз», 2008.

89. Пат. № 1362116 Российская Федерация Е 21 В 33/13 23/00. Устройство для вибрационной обработки цементного раствора [Текст] / P.A. Гасумов, P.A. Абдулзаде, P.C. Яремийчук, JI.B. Чорненька.

90. Пат. № 1221957 Российская Федерация Е 21 В 23/00. Устройство для ликвидации прихватов труб в скважине [Текст] /

91. Пат. 1764345 Российская Федерация л 5Е 21 В 33/14 Гидродинамический вибратор [Текст] /Афридонов И.Ф., Янтурин А.Ш., Рахимкулов Р.Ш., Клявин P.M., Асфандияров Р.Т.

92. Абдулзаде P.A. Повышение надежности крепления скважин, Москва, ВНИИОЭНГ, 1987.

93. Кен Ньюман, Андрю Войтанович, Брайн Гахен. Пульсация цементного раствора улучшает процесс цементирования газовой скважины // Нефтегазовые технологии.- 2002.-№ 4. - С. 50-55.

94. Пат. 2250982 Российская Федерация, Е 21 В 28/00. Устьевой механический вибратор [Текст] / Бекетов С.Б., Машков В.А., Суковицын В.А., Паросоченко С.А.

95. Пат. 2399644 Российская Федерация С 09 К 8/506. Герметизирующая композиция для изоляционных работ в скважине [Текст] /Поляков И. Г., Гладков П.В., Кунавин В.В., Мохов С.Н., Швец Л. В., Тукаева Г.Ф., Суковицын В.А., Васильев В.Г., Гриньчак Д. Н., Горбачева O.A.