Помощь студентам в учебе
КОМПЛЕКСНЫЙ ПОДХОД К БОРЬБЕ С МЕЖКОЛОННЫМИ ПЕРЕТОКАМИ В ПРОЦЕССЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ ГАЗОВЫХ И НЕФТЕГАЗОКОНДЕНСАТНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
|
ВВЕДЕНИЕ 15
1 ОСОБЕННОСТИ ОБРАЗОВАНИЯ МЕЖКОЛОННЫХ ПЕРЕТОКОВ В
СКВАЖИНАХ НА ГАЗОВЫХ И НЕФТЕГАЗОКОНДЕНСАТНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЯХ 18
1.1 Механизм образования межколонных давлений в газовой скважине и
причины их возникновения 22
1.2 Причины возникновения межколонных перетоков при нарушении
целостности цементного кольца 26
1.3 Геологические предпосылки возникновения межколонных перетоков 31
1.4 Анализ исследований, применяемых для диагностики образования
межколонных перетоков 36
2 СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ К ЛИКВИДАЦИИ
МЕЖКОЛОННЫХ ПЕРЕТОКОВ НА НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИНАХ 48
2.1 Анализ технологических показателей для проведения ремонтно-изоляционных работ связанных с межколонными перетоками 48
2.2 Современные технологические подходы по ликвидации межколонных
перетоков 51
2.3 Анализ материалов и химических компонентов, используемые для
проведения ремонтно-изоляционных работ при ликвидации межколонных и заколонных перетоков 62
2.4 Расчет эффективности проведения ремонтно-изоляционных работ при
ликвидации негерметичности цементного кольца и перетока жидкости 73
3 КОМПЛЕКСНЫЙ ПОДХОД К ВЫБОРУ РЕМОНТНО-ИЗОЛЯЦИОННЫХ РАБОТ 77
4 ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ 82
4.1 Оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения РИР с
позиции ресурсоэффективности и ресурсосбережения 83
4.1.1 Технология Quality Advisor 83
4.1.2 SWOT-анализ 84
4.2 Планирование проведения ремонтно-изоляционных работ 87
4.2.1 Структура проведения работ 87
4.2.2 Трудоемкость выполнения работ 88
4.3 Бюджет проведения ремонтно-изоляционных работ 90
4.3.1 Расчет материальных затрат и амортизации специального оборудования
при проведении работ 90
4.3.2 Расчет заработной платы исполнителей работ 92
4.4 Расчет показателей экономической эффективности проведения мероприятия 95
5 СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ 103
5.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 103
5.2 Производственная безопасность 106
5.3 Анализ вредных производственных факторов 107
5.4 Анализ потенциально опасных производственных факторов 110
5.5 Экологическая безопасность 113
5.6 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 115
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 120
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 122
ПРИЛОЖЕНИЕ А 129
1 ОСОБЕННОСТИ ОБРАЗОВАНИЯ МЕЖКОЛОННЫХ ПЕРЕТОКОВ В
СКВАЖИНАХ НА ГАЗОВЫХ И НЕФТЕГАЗОКОНДЕНСАТНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЯХ 18
1.1 Механизм образования межколонных давлений в газовой скважине и
причины их возникновения 22
1.2 Причины возникновения межколонных перетоков при нарушении
целостности цементного кольца 26
1.3 Геологические предпосылки возникновения межколонных перетоков 31
1.4 Анализ исследований, применяемых для диагностики образования
межколонных перетоков 36
2 СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ К ЛИКВИДАЦИИ
МЕЖКОЛОННЫХ ПЕРЕТОКОВ НА НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИНАХ 48
2.1 Анализ технологических показателей для проведения ремонтно-изоляционных работ связанных с межколонными перетоками 48
2.2 Современные технологические подходы по ликвидации межколонных
перетоков 51
2.3 Анализ материалов и химических компонентов, используемые для
проведения ремонтно-изоляционных работ при ликвидации межколонных и заколонных перетоков 62
2.4 Расчет эффективности проведения ремонтно-изоляционных работ при
ликвидации негерметичности цементного кольца и перетока жидкости 73
3 КОМПЛЕКСНЫЙ ПОДХОД К ВЫБОРУ РЕМОНТНО-ИЗОЛЯЦИОННЫХ РАБОТ 77
4 ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ 82
4.1 Оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения РИР с
позиции ресурсоэффективности и ресурсосбережения 83
4.1.1 Технология Quality Advisor 83
4.1.2 SWOT-анализ 84
4.2 Планирование проведения ремонтно-изоляционных работ 87
4.2.1 Структура проведения работ 87
4.2.2 Трудоемкость выполнения работ 88
4.3 Бюджет проведения ремонтно-изоляционных работ 90
4.3.1 Расчет материальных затрат и амортизации специального оборудования
при проведении работ 90
4.3.2 Расчет заработной платы исполнителей работ 92
4.4 Расчет показателей экономической эффективности проведения мероприятия 95
5 СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ 103
5.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 103
5.2 Производственная безопасность 106
5.3 Анализ вредных производственных факторов 107
5.4 Анализ потенциально опасных производственных факторов 110
5.5 Экологическая безопасность 113
5.6 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 115
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 120
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 122
ПРИЛОЖЕНИЕ А 129
В настоящее время разработка нефтяных и газовых месторождений крупнейшего нефтегазового региона страны - Западной Сибири является экономически рентабельной и представляет особый интерес для компаний недропользователей. Западно-Сибирская нефтегазоносная провинция является основой минерально-сырьевой базы страны. В процессе разработки газовых месторождений огромный процент скважин характеризуется наличием межколонных давлений в межколонном пространстве, а также движениями флюида за обсадной колонной. Возникновение перетоков, в свою очередь, может приводить к грифонообразованию, разгерметизации устьевого оборудования и прорывам газожидкостной смеси на поверхность.
Межколонные перетоки могут возникать по ряду технических причин, включая негерметичность цементного камня, обсадных колонн, устьевого оборудования. Протекание физико-химических процессов и фазовых переходов флюида в межколонном пространстве, наряду с некачественным цементированием, приводит к возникновению микротрещин и каналов в цементном камне, как в процессе ожидания затвердевания цемента при строительстве скважины, так и после. Несмотря на совершенствование технологий заканчивания, проблема низкого качества крепления цемента, с увеличением срока эксплуатации скважин, приводит к экспоненциальному росту объемов ремонтно-изоляционных работ.
В процессе добычи на нарушение технического состояния скважины влияет форсированный отбор жидкости, при котором создаются высокие градиенты давления, что приводит к необратимым деформациям и нарушениям целостности муфтовых соединений на участках с неудовлетворительным качеством крепления цемента. Высокие механические нагрузки от воздействия пластовой жидкости влияют на посадку пакера в кольцевом пространстве, воздействуя на резиновые уплотнительные элементы, нарушая целостность резьбовых соединений НКТ.
Межколонные газопроявления в скважинах существуют на протяжении всей истории ведения буровых работ, еще с того момента, как впервые был применен цемент при строительстве скважин. Проблема перетоков флюида в заколонном и межколонном пространстве до сих пор остается нерешенной, что осложняет разработку месторождений и вынуждает искать новые пути решения задач, требующих качественного разобщение пластов.
Проблема межколонных давлений в России особо остро представлена на крупных и уникальных НГКМ месторождениях севера Тюменской области, где доля сеноманских скважин с данным видом осложнений составляет примерно половину всего фонда газовых скважин [1].
Актуальность данной работы вызвана отсутствием универсальной методики ликвидации циркуляции флюида за обсадной колонной в процессе эксплуатации скважин. Для каждого конкретного случая подбор промысловых мероприятий должен производиться комплексно, а сами методы должны обладать точечностью и максимально эффективным результатом с технической и экономической точки зрения. Комплексный подход к борьбе с межколонными перетоками должен предотвратить простой скважин, снизить срок межремонтного периода и поддержать устойчивость экономических показателей при добыче нефти и природного газа.
Целью выпускной квалификационной работы выступает подбор промысловых мероприятий для эффективной борьбы с межколонными давлениями и заколонными перетоками в различных геологических условиях на месторождениях Западной Сибири.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
- Определить механизм образования межколонных давлений в газовых скважинах;
- Установить причины возникновения межколонных перетоков флюида при нарушении целостности цементного кольца;
- Установить геологические предпосылки возникновения межколонных перетоков;
- Проанализировать виды исследований, применяемых для диагностики образования межколонных перетоков и заколонных циркуляций;
- Проанализировать современные технологические подходы по ликвидации межколонных и заколонных перетоков на газовых и нефтяных скважинах;
- Предложить комплексный подход к выбору ремонтно¬изоляционных работ на основе критериев подбора скважин-кандидатов и условий применимости технологических и химических методов.
Межколонные перетоки могут возникать по ряду технических причин, включая негерметичность цементного камня, обсадных колонн, устьевого оборудования. Протекание физико-химических процессов и фазовых переходов флюида в межколонном пространстве, наряду с некачественным цементированием, приводит к возникновению микротрещин и каналов в цементном камне, как в процессе ожидания затвердевания цемента при строительстве скважины, так и после. Несмотря на совершенствование технологий заканчивания, проблема низкого качества крепления цемента, с увеличением срока эксплуатации скважин, приводит к экспоненциальному росту объемов ремонтно-изоляционных работ.
В процессе добычи на нарушение технического состояния скважины влияет форсированный отбор жидкости, при котором создаются высокие градиенты давления, что приводит к необратимым деформациям и нарушениям целостности муфтовых соединений на участках с неудовлетворительным качеством крепления цемента. Высокие механические нагрузки от воздействия пластовой жидкости влияют на посадку пакера в кольцевом пространстве, воздействуя на резиновые уплотнительные элементы, нарушая целостность резьбовых соединений НКТ.
Межколонные газопроявления в скважинах существуют на протяжении всей истории ведения буровых работ, еще с того момента, как впервые был применен цемент при строительстве скважин. Проблема перетоков флюида в заколонном и межколонном пространстве до сих пор остается нерешенной, что осложняет разработку месторождений и вынуждает искать новые пути решения задач, требующих качественного разобщение пластов.
Проблема межколонных давлений в России особо остро представлена на крупных и уникальных НГКМ месторождениях севера Тюменской области, где доля сеноманских скважин с данным видом осложнений составляет примерно половину всего фонда газовых скважин [1].
Актуальность данной работы вызвана отсутствием универсальной методики ликвидации циркуляции флюида за обсадной колонной в процессе эксплуатации скважин. Для каждого конкретного случая подбор промысловых мероприятий должен производиться комплексно, а сами методы должны обладать точечностью и максимально эффективным результатом с технической и экономической точки зрения. Комплексный подход к борьбе с межколонными перетоками должен предотвратить простой скважин, снизить срок межремонтного периода и поддержать устойчивость экономических показателей при добыче нефти и природного газа.
Целью выпускной квалификационной работы выступает подбор промысловых мероприятий для эффективной борьбы с межколонными давлениями и заколонными перетоками в различных геологических условиях на месторождениях Западной Сибири.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
- Определить механизм образования межколонных давлений в газовых скважинах;
- Установить причины возникновения межколонных перетоков флюида при нарушении целостности цементного кольца;
- Установить геологические предпосылки возникновения межколонных перетоков;
- Проанализировать виды исследований, применяемых для диагностики образования межколонных перетоков и заколонных циркуляций;
- Проанализировать современные технологические подходы по ликвидации межколонных и заколонных перетоков на газовых и нефтяных скважинах;
- Предложить комплексный подход к выбору ремонтно¬изоляционных работ на основе критериев подбора скважин-кандидатов и условий применимости технологических и химических методов.
Межколонные перетоки могут возникать по ряду технических причин, включая негерметичность цементного камня, обсадных колонн, устьевого оборудования. Протекание физико-химических процессов и фазовых переходов флюида в межколонном пространстве, наряду с некачественным цементированием, приводит к возникновению микротрещин и каналов в цементном камне, как в процессе ожидания затвердевания цемента при строительстве скважины, так и после. Несмотря на совершенствование технологий заканчивания, проблема низкого качества крепления цемента, с увеличением срока эксплуатации скважин, приводит к экспоненциальному росту объемов ремонтно-изоляционных работ.
Помимо первостепенных технологических причин, стоит учитывать влияние геологических факторов, представленных на северных газовых и нефтегазоконденсатных месторождениях Западной Сибири. К таким фактором можно отнести мерзлую зону литосферы (многолетнемерзлые горные породы), аномально высокие пластовые давления, ползучесть горных пород, набухаемость глинистых пород. На месторождениях Прикаспия факторы представлены отложениями солей, тектоническими и дизъюнктивными нарушениями. Особое внимание в комплексном подходе следует уделить этапу диагностики, на котором производят комплекс геофизических (акустическая цементометрия, термометрия, резистивометрия) и гидродинамических методов (анализ данных КВД). Отбор проб пластового флюида с последующим геохимическим анализом помогает выявить причины и источники возникновения циркуляций и обосновывает дальнейшие работы по их устранению.
В настоящее время существует множество методов и технических устройств, направленных на восстановление герметичности обсадных колонн и цементного камня. Все способы так или иначе связаны с устранением осложнений, либо с совершенствованием технологий строительства скважин.
Широко применяемый метод - тампонирование под давлением, при котором могут варьироваться как основы состава раствора, так и сами способы тампонирования. В целях ликвидации заколонных перетоков и негерметичности ЭК, могут быть использованы цементные мосты для изоляции зон поглощения или проявления, а также для перехода на вышележащие горизонты.
С целью изоляции и разобщения интервалов обводнения, предотвращения негативного воздействия на обсадную колонну рабочей среды, при проведении различных ремонтных работ, когда сверху или снизу создается избыточное давление, используется пакерное оборудование. При использовании пакеров есть возможность осуществления изоляции в наклонных и горизонтальных скважинах на разных глубинах.
В связи с малой эффективностью использования стандартного цемента, среди существующих способов ликвидации заколонных и межколонных перетоков чаще всего производятся методы закачки селективных материалов, эмульсионных тампонажных растворов на углеродной основе, минеральных гелеобразующих, водных полимерных и вязкоупругих составов.
Выяснено, что применяемые методы не всегда дают положительный результат в связи со сложными геолого-физическими условиями. Тем не менее, чаще всего РИР оправдывают затраченные средства и являются одним из основных мероприятий, направленных на ликвидацию осложненного фактора.
Комплексный подход должен включать в себя комбинацию технологических подходов, а также использование современных материалов и композиций для проведения ремонтно-изоляционных работ.
Построение матрицы выбора ремонтно-изоляционных работ и подбор технологических методов устранения негерметичности обсадных колонн позволяют устранить причины возникновения осложнений с максимальным экономическим и экологическим эффектом.
Помимо первостепенных технологических причин, стоит учитывать влияние геологических факторов, представленных на северных газовых и нефтегазоконденсатных месторождениях Западной Сибири. К таким фактором можно отнести мерзлую зону литосферы (многолетнемерзлые горные породы), аномально высокие пластовые давления, ползучесть горных пород, набухаемость глинистых пород. На месторождениях Прикаспия факторы представлены отложениями солей, тектоническими и дизъюнктивными нарушениями. Особое внимание в комплексном подходе следует уделить этапу диагностики, на котором производят комплекс геофизических (акустическая цементометрия, термометрия, резистивометрия) и гидродинамических методов (анализ данных КВД). Отбор проб пластового флюида с последующим геохимическим анализом помогает выявить причины и источники возникновения циркуляций и обосновывает дальнейшие работы по их устранению.
В настоящее время существует множество методов и технических устройств, направленных на восстановление герметичности обсадных колонн и цементного камня. Все способы так или иначе связаны с устранением осложнений, либо с совершенствованием технологий строительства скважин.
Широко применяемый метод - тампонирование под давлением, при котором могут варьироваться как основы состава раствора, так и сами способы тампонирования. В целях ликвидации заколонных перетоков и негерметичности ЭК, могут быть использованы цементные мосты для изоляции зон поглощения или проявления, а также для перехода на вышележащие горизонты.
С целью изоляции и разобщения интервалов обводнения, предотвращения негативного воздействия на обсадную колонну рабочей среды, при проведении различных ремонтных работ, когда сверху или снизу создается избыточное давление, используется пакерное оборудование. При использовании пакеров есть возможность осуществления изоляции в наклонных и горизонтальных скважинах на разных глубинах.
В связи с малой эффективностью использования стандартного цемента, среди существующих способов ликвидации заколонных и межколонных перетоков чаще всего производятся методы закачки селективных материалов, эмульсионных тампонажных растворов на углеродной основе, минеральных гелеобразующих, водных полимерных и вязкоупругих составов.
Выяснено, что применяемые методы не всегда дают положительный результат в связи со сложными геолого-физическими условиями. Тем не менее, чаще всего РИР оправдывают затраченные средства и являются одним из основных мероприятий, направленных на ликвидацию осложненного фактора.
Комплексный подход должен включать в себя комбинацию технологических подходов, а также использование современных материалов и композиций для проведения ремонтно-изоляционных работ.
Построение матрицы выбора ремонтно-изоляционных работ и подбор технологических методов устранения негерметичности обсадных колонн позволяют устранить причины возникновения осложнений с максимальным экономическим и экологическим эффектом.