Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
міністерство освіти України
Івано-Франківський державний технічний університет
нафти і газу
УДК 622.245.422
Баранецький Мирон ВолодимировичВолодимирович
Підвищення якості кріплення свердловин на підземних сховищах газу Прикарпаття
Спеціальність 05.15.10 - Буріння свердловин
а в т о р е ф е р а т
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата технічних наук
Івано-Франківськ - 1999
Дисертацією є рукопис
Робота виконана в Івано-Франківському державному технічному університеті нафти і газу
Науковий керівник: доктор технічних наук, професор,
Навроцький Богдан Іванович
Івано-Франківського державного
технічного університету нафти і газу
Офіційні опоненти:
Яремійчук Роман Семенович, доктор технічних наук (спеціальність 05.15.06-розробка нафтових і газових родовищ), професор завідувач кафедри морських нафтогазових споруд Івано-Франківського державного технічного університету нафти та газу
Горський Володимир Федорович, кандидат технічних наук (спеціальність 05.23.05-будівельні матеріали і вироби), доцент ,керівник лабораторії будівельних і тампонажних матеріалів Чернівецького державного університету ім. Ю.Федьковича
Провідна установа: , Український науково-дослідний інститут природних газів “УкрНДІгаз” Держнафтогазпрому України, (м. Харків)
Захист відбудеться 17.07.99. о 10-00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 20.052.02 Івано-Франківського державного технічного університету нафти і газу за адресою: 284019, Україна, м. Івано-Франківськ, вул. Карпатська, 15.
З дисертацією можна ознайомитись у науково-технічній бібліотеці Івано-Франківського державного технічного університету нафти і газу.
Автореферат розісланий “ 14 ” червня 1999 р.
В.о. вченого секретаря
спеціалізованої вченої ради
доктор технічних наук Б.І. Навроцький
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
АКТУАЛЬНІСТЬ ТЕМИ. При будівництві підземних сховищ газу (ПСГ) на Прикарпатті особливе місце займають питання герметичності свердловин. Безумовною основою герметичності ПСГ є відсутність заколонних газопроявів, які ведуть до міжпластових перетоків (МПП) та появи на усті міжколонних тисків (МКТ) впродовж всього терміну служби свердловин.
Практика буріння свердловин на ПСГ Прикарпаття свідчить, що через наявність у геологічному розрізі до 16 газоносних горизонтів, традиційні технологія та застосовувані технічні засоби не гарантують якісного тампонування обсадних колон. У деяких свердловинах МКТ з’являються вже у період ОЗЦ.
На основі аналізу експлуатації свердловин у режимі ПСГ встановлено, що зростання кількості циклів нагнітання-видобування, число свердловин, які мають МКТ, збільшується.
Існують і безконтрольні заколонні перетоки газу тому, що у свердловинах, які мають МКТ, через недостатню чутливість геофізичних приладів, течію газу заколонним простором не виявлено.
Складність природи заколонних міграцій газу у свердловинах з пластовими тисками рівними гідростатичним або з аномально низькими пластовими тисками (АНПТ) є наслідком того, що способи їх попередження залишаються мало ефективними; в результаті розгерметизовується ПСГ і забруднюється довкілля. Отже потрібні нові високоефективні технології та технічні засоби з метою покращення якості тампонажних розчинів та умов формування непроникного заколонного простору свердловин ПСГ і відновлення герметичності у випадку її порушення.
ЗВ'ЯЗОК РОБОТИ З НАУКОВИМИ ПРОГРАМАМИ, ПЛАНАМИ, ТЕМАМИ. Дана робота проводилася у відповідності до існуючих планів розробки науково-дослідних та дослідно-конструкторських робіт підприємства “Укрбургаз” паралельно з науковими організаціями з ініціативи автора і без залучення спеціальних коштів.
МЕТА І ЗАДАЧІ ДОСЛІДЖЕНЬ. Підвищення якості кріплення свердловин на підземних сховищах газу Прикарпаття, а також попередження заколонних перетоків при тампонуванні свердловин, та ліквідація МКТ, що виникли в процесі кріплення або експлуатації в режимі нагнітання-видобування. Досягнення поставленої мети пов'язане з вирішенням наступних задач:
НАУКОВА НОВИЗНА ОДЕРЖАНИХ РЕЗУЛЬТАТІВ.
ПРАКТИЧНЕ ЗНАЧЕННЯ ОДЕРЖАНИХ РЕЗУЛЬТАТІВ.
ОСОБИСТИЙ ВНЕСОК ЗДОБУВАЧА. Особисто автором виконаний критичний огляд опублікованих наукових праць з проблем підвищення якості кріплення свердловин ПСГ та сформульовано мету і завдання досліджень. На основі проведених досліджень та аналізу великого обсягу фактичного матеріалу, автором розкрито механізм виникнення заколонного перетоку у свердловинах ПСГ, а також механізм дії на тампонажний розчин надлишкового тиску створюваного на усті у період ОЗЦ. Автором розроблено спосіб і агрегат для створення надлишкового тиску на тампонажний розчин у період ОЗЦ та агрегат для ліквідації МКТ, технологію їх застосування, а також проведено промислові випробування та впровадження у виробництво.
З участю автора розроблено низку заходів для підвищення якості приготування тампонажного розчину (каменю), способи ліквідації МКТ та розроблено технологічну схему кріплення свердловин ПСГ, які гарантують герметичність заколонного простору впродовж тривалої експлуатації свердловин.
АПРОБАЦІЯ РЕЗУЛЬТАТІВ ДИСЕРТАЦІЇ. Основні результати досліджень висвітлювалися у доповідях та повідомленнях на:
У повному обсязі дисертаційна робота доповідалася на наукових семінарах кафедри буріння нафтових і газових свердловин Івано-Франківського державного технічного університету нафти і газу у листопаді 1995р. та 10 грудня 1998 р.
ПУБЛІКАЦІЇ РЕЗУЛЬТАТІВ ДОСЛІДЖЕНЬ. За результатами досліджень, розробки технічних пристроїв та технологій опубліковано 24 наукові праці, з яких 19 складають авторські свідоцтва СРСР на винаходи, та 5 наукових статей.
СТРУКТУРА ТА ОБ’ЄМ ДИСЕРТАЦІЇ. Дисертаційна робота містить вступ, чотири розділи, основні висновки та 2 додатки і викладена на 119 сторінках машинописного тексту, з них 12 рисунків, 18 таблиць та список використаних джерел із 86 найменувань.
У ВСТУПІ обгрунтована актуальність теми дисертації, сформовано мету і основні завдання досліджень.
У ПЕРШОМУ РОЗДІЛІ проведено аналіз сучасного стану підвищення якості кріплення свердловин ПСГ, стану герметичності за результатами їх тампонування, ефективності техніко-технологічних заходів попередження міграції газу крізь заколонний простір та аналіз сучасних методів розв’язання вказаної проблеми. Теоретичні засади та досвід вирішення проблеми герметичності свердловин, особливо газових внесли науковці України, Росії, Азербайжану, Узбекистану, США, Румунії, ФРН та інших країн: А.Абдулзаде, А.Аветисов, М.Ашраф’ян, О.Бережний, А.Гайво-ронський, В.Данюшевський, Т.Єрьоменко, Я.Коцкулич, М.Круглицький, Б.Крих, М.Мавлютов, А.Мірзаджанзаде, Д.Мочернюк, Б.Навроцький, Ш.Рахимбаєв, Р.Шищенко, Р.Яремійчук, Р.Марріс, Г.Хархояну, П.Монтгомері, Р.Маклін, Д.Левайн та інші. Широкий спектр досліджень причин заколонних перетоків вказує не лише на всебічне вивчення цього явища, але яскраво свідчить про складність його вирішення. Важливим є те, що існуючі дослідження спрямовані на вивчення механізму заколонного перетоку у свердловинах з АВПТ. Однак, при кріпленні свердловин з тисками рівними гідростатичним та АНПТ заколонні перетоки в період ОЗЦ, є найбільш розповсюдженим і характерним ускладненням, яке приводить до появи газу у міжколонних відводах, незважаючи на застосування передових методів їх попередження. Даний факт свідчить про те, що механізм виникнення заколонного перетоку є складнішим, ніж у свердловинах з АВПТ.
Свердловини здані в експлуатацію з МКТ є на всіх ПСГ. Їх кількість складає в середньому 6,6% загального фонду, як наведено у таблиці. Аналіз наведених даних показує, що на даний час їх кількість зросла до 220-230 і складає біля 30% загального фонду свердловин.
Виявити джерело газопрояву при течії газу методом розрахунків чи з допомогою геофізичних методів у більшості випадків не вдається. Тому встановити причину газопрояву та шляхи міграції газу надзвичайно важко.
Заколонні газопроявлення є характерним ускладненням не тільки на підземних сховищах, а також на свердловинах, де у верхній частині геологічного розрізу містяться газонасичені горизонти.
Безконтрольне акумулювання газу на шляху течії від джерела прояву до устя свердловини, окрім розгерметизації ПСГ, веде до появи на поверхні землі або в аллювіальних водах метану, що перевищує ГДК. Це розглядається нами як серйозне технологічне ускладнення та техногенне навантаження на довкілля.
ДРУГИЙ РОЗДІЛ присвячений аналітичним та експериментальним дослідженням механізму прориву газу крізь цементний розчин у період ОЗЦ. Аналіз численних робіт присв'ячених вивченню заколонних перетоків показують, що існуючі уявлення пояснюють лише причини МПП і МКТ у свердловинах з АВПТ.
Для розкриття механізму міграції газу крізь цементний розчин у період тужавіння застосовувалася стендова установка, схема якої наведена на рисунку 1.
Основними відмінностями будови стенду є наявність проникних, з перфорованими стінками, та непроникних , зі скляних трубок, елементів моделі пласта, а також система приладів для вимірювання гідростатичного тиску в певних перетинах моделі. Лабораторний стенд передбачав також створення статичного і пульсуючого тиску на вільній поверхні тампонажного розчину та вивчення його впливу на формування герметичного заколонного простору.
Дослідженнями закономірностей міграції газу крізь тужавіючий тампонажний розчин встановлено, що зменшення гідростатичного тиску стовпа тампонажного розчину при непроникних стінках моделі є лінійним. При проникних стінках процес водовідділення закінчується через 15-20 хв., а його об’єм досягає 15…25% від об’єму тампонажного розчину. Одночасно зменшується гідростатичний тиск у заданому перетині і досягає величини нижче гідро-статичного через 20…40 хв.
Проведеними досліжами вдалося з’ясувати, що тиск стовпа тампонажного розчину змкншується з моменту залишення його в спокої і досягає пластового вже на початковій стадії тужавіння, тобто в період існування коагуляційної структури, а розбалансованість тисків пластового та гідростатичного є основною причиною міграції газу і формування каналів у заповненому тампонажним розчиом середовищі.
У реальній свердловині, як наведено на рисунку 2, тиск біля підошви горизонта А буде дорівнювати:
(1)
а біля підошви горизонта Б буде дорівнювати сумі тисків на 1 і 2 ділянках, тобто
(2)
де і —СНЗ свіжоприготовленого тампонажного розчину до і після процесу водовіддачі, Н/м;
D і d — діаметри свердловини і обсадної колони відповідно, м.
Таблиця –Характеристика фонду свердловин з міжколонними тисками ПСГ Прикарпаття.
|
ПСГ |
Переве-дено в режим ПСГ |
Разом сверд- ловин, шт. |
Зданих з МКТ |
Свердлов. з МКТ на момент аналізу |
В т.ч. за величиною МКТ, МПа |
|
кіль-кість, шт. |
% |
кіль-кість, шт. |
% |
.02 |
.05 |
.10 |
> 0.10 |
|||
|
Більче-Волицько-Угерське а) Більче-Волиця, в т.ч. св. 168 мм св. 219 мм б) Угерське (XVI гор.) |
1983 — — |
295 |
30 |
10.1 .0 .0 .3 |
73 |
24.9 .5 .7 .1 |
44 |
17 |
5 |
7 |
|
Угерське (XIV-XV гор.) |
1969 |
.8 |
.5 |
|||||||
|
Дашавське |
1973 |
.1 |
.1 |
|||||||
|
Опарське |
1979 |
.8 |
.2 |
|||||||
|
Богородчанське |
1979 |
.9 |
.8 |
|||||||
|
Разом: |
.6 |
.7 |
500
1000
500
500
500
7
8