Помощь студентам в учебе
Определение технического состояния скважин методами радиоактивных изотопов и акустической цементометрии на примере Ромашкинского месторождения
|
ВВЕДЕНИЕ 7
1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О РАЙОНЕ РАБОТ 8
2 ГЕОЛОГО-ГЕОФИЗИЧЕСКАЯ ИЗУЧЕННОСТЬ РАЙОНА РАБОТ 10
3 ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ ОЧЕРК 12
3.1 Стратиграфия 12
3.2 Тектоника 14
3.3 Гидрогеология 15
3.4 Нефтеносность 17
4 МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ
СКВАЖИН 18
4.1.1 Метод акустической цементометрии 18
4.1.2 Исследуемые параметры при интерпретации АКЦ 21
4.1.3 Аппаратура 23
4.1.4 Сравнение интегрального и сканирнующего цементомеров 31
4.2.1 Методика исследований скважин радиоактивными изотопами 32
4.2.2 Основные задачи, решаемые методом радиоактивных изотопов 35
4.2.3 Аппаратура радонового индикаторного метода 37
4.2.4 Первичная обработка данных и интерпретация полученных материалов 38
5 РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ 40
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 49
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 50
1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О РАЙОНЕ РАБОТ 8
2 ГЕОЛОГО-ГЕОФИЗИЧЕСКАЯ ИЗУЧЕННОСТЬ РАЙОНА РАБОТ 10
3 ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ ОЧЕРК 12
3.1 Стратиграфия 12
3.2 Тектоника 14
3.3 Гидрогеология 15
3.4 Нефтеносность 17
4 МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ
СКВАЖИН 18
4.1.1 Метод акустической цементометрии 18
4.1.2 Исследуемые параметры при интерпретации АКЦ 21
4.1.3 Аппаратура 23
4.1.4 Сравнение интегрального и сканирнующего цементомеров 31
4.2.1 Методика исследований скважин радиоактивными изотопами 32
4.2.2 Основные задачи, решаемые методом радиоактивных изотопов 35
4.2.3 Аппаратура радонового индикаторного метода 37
4.2.4 Первичная обработка данных и интерпретация полученных материалов 38
5 РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ 40
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 49
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 50
Настоящая работа написана по материалам, собранным автором в период прохождения производственной практики в ООО «ТНГ-ЛенГИС» в срок с 1 июня по 9 августа 2017 г. За время прохождения практики автор собрал материал по методам акустической цементометрии (АКЦ) и радиоактивных изотопов для написания данной дипломной работы.
Актуальность работы. Контроль качества цементирования обсадных колонн в нефтегазовых скважинах является одним из важнейших видов геофизических исследований, выполняемых промыслово-геофизическими предприятиями при строительстве и эксплуатации скважин. Контроль качества цементирования скважин заключается в исследовании состояния цементного кольца в заколонном пространстве скважины с целью определения степени изоляции продуктивных и водоносных пластов друг от друга и остальной части геологического разреза скважины. Также хорошее цементирование помогает обеспечить экологическую безопасность при длительной эксплуатации скважин. Результатом плохого сцепления цемента с колонной и породой и разрушения обсадной колонны могут быть заколонные перетоки. В случае разрушения эксплуатационных колонн нагнетательных скважин, возможно попадание нагнетаемых вод в верхние горизонты пресной питьевой воды, а также прорыва очагов обводнения в добывающие скважины, вследствие этого происходит обводнение добываемой продукции. При определении заколонных перетоков хорошо работает радоновый индикаторный метод.
Целью дипломной работы является оценка эффективности методов акустической цементометрии и радиоактивных изотопов для определения технического состояния скважин. Достижение поставленной цели осуществляется посредством решения следующих основных задач:
• Изучение теоретических основ методов.
• Изучение методики проведения работ на скважинах, особенностей конструкции и работы аппаратуры.
• Ознакомление с последовательностью обработки и интерпретации полевых материалов.
• Рассмотрение примеров проведения скважинных исследований методами изотопов и АКЦ.
1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О РАЙОНЕ РАБОТ
В административном отношении Ромашкинское месторождение расположено на территории Лениногорского, Альметьевского, Бугульминского и Азнакаевского районов Республики Татарстан. Схема расположения месторождения месторождения указана на рисунке 1.1.
В геоморфологическом отношении территория является среднепересеченной местностью с многочисленными оврагами и балками, которые местами покрыты лесом. Абсолютные отметки уровня поверхности земли колеблются в пределах от 90 до 230 м [5].
Основной объем запасов пресной воды республики приходится на главные реки Татарстана - Волгу, Каму, Вятку и Белую и на два крупнейших водохранилища на этих реках - Куйбышевское и Нижнекамское. Общий сток четырех рек республики за год составляет 234 млрд. м3. Значительное количество воды несут малые реки и ручьи. Их годовой сток в сумме составляет максимально 7 млрд.м3. Также на территории Республики Татарскан текут около 500 малых рек, имеющих длину не менее 10 км, и многочисленные ручьи [5].
Климат района работ является резко континентальным. Суровая холодная зима с сильными ветрами, метелями и жаркое лето, быстрый переход от зимы к лету характерны для данной территории. Средняя январская температура колеблется от - 10,7° до -14,5°С. В отдельные годы температура воздуха зимой достигает -45°. Лето жаркое, средняя июньская температура колеблется от +18,5° до +19,5°С. Максимальная летняя температура достигает +38°С.
Почвы черноземные, присутствуют участки выхода пермских отложений: песчаников, глин, известняков и мергелей уфимского, казанского и татарского ярусов.
Основное население татары - 53%, русские - 43%, чуваши, марийцы, удмурты, мордва - 3,2%, остальные нации - 0,8%. Почти 1/3 населения занято в
нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей сфере. Средняя плотность населения-
55,4 чел/ км2.
Основное полезное ископаемое данной территории - нефть. Битуминозные песчаники, глины, известняки и гипс, добываемые на данной территории, применяются в строительстве. Известняки залегают в кровле нижнего горизонта верхнеказанского подъяруса и разрабатываются у г. Лениногорска [5,16].
Актуальность работы. Контроль качества цементирования обсадных колонн в нефтегазовых скважинах является одним из важнейших видов геофизических исследований, выполняемых промыслово-геофизическими предприятиями при строительстве и эксплуатации скважин. Контроль качества цементирования скважин заключается в исследовании состояния цементного кольца в заколонном пространстве скважины с целью определения степени изоляции продуктивных и водоносных пластов друг от друга и остальной части геологического разреза скважины. Также хорошее цементирование помогает обеспечить экологическую безопасность при длительной эксплуатации скважин. Результатом плохого сцепления цемента с колонной и породой и разрушения обсадной колонны могут быть заколонные перетоки. В случае разрушения эксплуатационных колонн нагнетательных скважин, возможно попадание нагнетаемых вод в верхние горизонты пресной питьевой воды, а также прорыва очагов обводнения в добывающие скважины, вследствие этого происходит обводнение добываемой продукции. При определении заколонных перетоков хорошо работает радоновый индикаторный метод.
Целью дипломной работы является оценка эффективности методов акустической цементометрии и радиоактивных изотопов для определения технического состояния скважин. Достижение поставленной цели осуществляется посредством решения следующих основных задач:
• Изучение теоретических основ методов.
• Изучение методики проведения работ на скважинах, особенностей конструкции и работы аппаратуры.
• Ознакомление с последовательностью обработки и интерпретации полевых материалов.
• Рассмотрение примеров проведения скважинных исследований методами изотопов и АКЦ.
1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О РАЙОНЕ РАБОТ
В административном отношении Ромашкинское месторождение расположено на территории Лениногорского, Альметьевского, Бугульминского и Азнакаевского районов Республики Татарстан. Схема расположения месторождения месторождения указана на рисунке 1.1.
В геоморфологическом отношении территория является среднепересеченной местностью с многочисленными оврагами и балками, которые местами покрыты лесом. Абсолютные отметки уровня поверхности земли колеблются в пределах от 90 до 230 м [5].
Основной объем запасов пресной воды республики приходится на главные реки Татарстана - Волгу, Каму, Вятку и Белую и на два крупнейших водохранилища на этих реках - Куйбышевское и Нижнекамское. Общий сток четырех рек республики за год составляет 234 млрд. м3. Значительное количество воды несут малые реки и ручьи. Их годовой сток в сумме составляет максимально 7 млрд.м3. Также на территории Республики Татарскан текут около 500 малых рек, имеющих длину не менее 10 км, и многочисленные ручьи [5].
Климат района работ является резко континентальным. Суровая холодная зима с сильными ветрами, метелями и жаркое лето, быстрый переход от зимы к лету характерны для данной территории. Средняя январская температура колеблется от - 10,7° до -14,5°С. В отдельные годы температура воздуха зимой достигает -45°. Лето жаркое, средняя июньская температура колеблется от +18,5° до +19,5°С. Максимальная летняя температура достигает +38°С.
Почвы черноземные, присутствуют участки выхода пермских отложений: песчаников, глин, известняков и мергелей уфимского, казанского и татарского ярусов.
Основное население татары - 53%, русские - 43%, чуваши, марийцы, удмурты, мордва - 3,2%, остальные нации - 0,8%. Почти 1/3 населения занято в
нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей сфере. Средняя плотность населения-
55,4 чел/ км2.
Основное полезное ископаемое данной территории - нефть. Битуминозные песчаники, глины, известняки и гипс, добываемые на данной территории, применяются в строительстве. Известняки залегают в кровле нижнего горизонта верхнеказанского подъяруса и разрабатываются у г. Лениногорска [5,16].
В результате выполнения дипломной работы были подробно изучены методы определения технического состояния скважин, а именно акустическая цементометрия и метод радиоактивных изотопов, были проинтерпретированы данные по 4 скважинам Ромашкинского месторождения с целью определения качества цементирования и заколонных перетоков.
Определение технического состояния скважин относится к важнейшим задачам контроля за разработкой нефтяных месторождений. Следует отметить, что цементный камень разрушается со временем, также разрушение происходит при перфорации обсадных колонн и при любых скважинных операциях, связанных с вращением спускаемого прибора в эксплуатационной колонне (за счет биения прибора о стенки колонны), поэтому необходимо часто проводить исследования с целью определения технического состояния колонны и выделения интервалов затрубной циркуляции, чтобы не происходило обводнения добываемой продукции.
Автором были отмечены преимущества сканирующих цементомеров перед интегральными. Секторные цементомеры обладают высокой чувствительностью к вертикальным трещинам раскрытостью от 6° до 10°, а интегральные цементомеры не определяют вертикальных каналов раскрытостью меньше 45°. Аппаратура сканирующего типа позволяет создать карту АКЦ (развертку скважины) и можно увидеть участки сплошного, частичного и отсутствия контакта цемента, а интегральные цементомеры определяют только усредненное ( по периметру обсадной колонны ) состояние цементного кольца, не определяют тип дефекта.
В ходе интерпретации данных метода радиоактивных изотопов автором были выявлены 2 скважины без затрубной циркуляции и 1 скважина с затрубной циркуляцией с нижележащим неперфорированным пластом. По результатам исследования методом акустической цементометрии выявлена 1 скважина с плохим качеством цеметирования и 2 с хорошим.
Проанализировав результаты исследований можно сделать вывод, что метод АКЦ более информативен, чем метод радиоактивных изотопов. Следует сначала провести АКЦ, только потом метод радиоактивных изотопов, если это необходимо.
Определение технического состояния скважин относится к важнейшим задачам контроля за разработкой нефтяных месторождений. Следует отметить, что цементный камень разрушается со временем, также разрушение происходит при перфорации обсадных колонн и при любых скважинных операциях, связанных с вращением спускаемого прибора в эксплуатационной колонне (за счет биения прибора о стенки колонны), поэтому необходимо часто проводить исследования с целью определения технического состояния колонны и выделения интервалов затрубной циркуляции, чтобы не происходило обводнения добываемой продукции.
Автором были отмечены преимущества сканирующих цементомеров перед интегральными. Секторные цементомеры обладают высокой чувствительностью к вертикальным трещинам раскрытостью от 6° до 10°, а интегральные цементомеры не определяют вертикальных каналов раскрытостью меньше 45°. Аппаратура сканирующего типа позволяет создать карту АКЦ (развертку скважины) и можно увидеть участки сплошного, частичного и отсутствия контакта цемента, а интегральные цементомеры определяют только усредненное ( по периметру обсадной колонны ) состояние цементного кольца, не определяют тип дефекта.
В ходе интерпретации данных метода радиоактивных изотопов автором были выявлены 2 скважины без затрубной циркуляции и 1 скважина с затрубной циркуляцией с нижележащим неперфорированным пластом. По результатам исследования методом акустической цементометрии выявлена 1 скважина с плохим качеством цеметирования и 2 с хорошим.
Проанализировав результаты исследований можно сделать вывод, что метод АКЦ более информативен, чем метод радиоактивных изотопов. Следует сначала провести АКЦ, только потом метод радиоактивных изотопов, если это необходимо.