Аналитические исследования устойчивости стенок скважины с большим отклонением от вертикали

Направление подготовки 21.03.01 «Нефтегазовое дело», профиль 21.01.01.01 «Бурение нефтяных и газовых скважин»

РЕФЕРАТ

Выпускная квалификационная работа по теме «Аналитические исследования устойчивости стенок скважины с большим отклонением от вертикали» содержит 57 страниц текстового документа, 14 таблиц 3 рисунка и 58 использованных источников.
УСТОЙЧИВОСТЬ СТЕНОК СКВАЖИНЫ С БОЛЬШИМ ОТКЛОНЕНИЕМ ОТ ВЕРТИКА.
Объект исследования- Ванкорское месторождение. Цель исследования:
- Определить причины нарушения устойчивости стенок скважины с большим отклонением от вертикали;
- Проанализировать процесс взаимодействия глинистых сланцев и буровых растворов на водной, углеводородной и синтетической основе
- Оценить воздействии ингибирующих добавок буровом растворе на устойчивость ствола скважины.
- Применение ингибирующих буровых растворов на Ванкорском месторождении при строительстве скважины №1066 куст №8 БИС.
В результате аналитического исследования были рассмотрены буровые растворы на водной, углеводородной, синтетической основе, выявлены положительные и отрицательные стороны при взаимодействии с глинистыми породами. В качестве примера был рассмотрен процесс применения ингибирующих добавок для поддержания глинистых горных пород, слагаемых стенки скважины № 1066 куст 38 БИС Ванкорского месторождения.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 6
1 Проблема устойчивости стенок скважины с большим отклонением от вертикали 8
1.1 Механика устойчивости стенок скважины 8
1.2 Гидравлика 14
1.3 Неустойчивость ствола скважины, вызванная взаимодйствием бурового раствором с пластами глинистых сланцев… 18
2 Выбор типа бурового раствора, обеспечивающего устойчивость стенок скажины 23
2.1 Общий выбор типа бурового раствора, обеспечивающего устойчивость стенок 23
2.2 Применение растворов на водной основе 25
2.3 Применение промывочной жидкости на углеводородной основе 28
2.4 Применение буровых растворов на синтетической основе 32
2.5 Применение ингибирующего бурового раствора для поддержания устойчивости стенок скважины 33
3 Оценка состояния стенок скважины при использовании ингибирующего бурового раствора при строительстве скважины №1066 Ванкорского месторождения 39
3.1 Физико-географичекая характеристика Ванкорского месторождения 39
3.2 Краткое геологическое строение Ванкорского месторождения 40
3.3 Литолого-стратинрафический разрез Ванкосркого месторождения 41
3.4 Краткая информация скважины №1066 куст №8 БИС… 48
3.5 Применение ингибированных реагентов в буровом растворе при строительстве скважины №1066 Ванкорского месторождения
………………………………………………...…………………………………...51
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 56
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 58

ВВЕДЕНИЕ

За последний десяток лет на территории России в том числе и в Красноярском крае нефтегазовая отрасль достигла значительно больших результатов в разработке технологий и методов бурения, которые вывели отрасль на новый уровень рентабельности и безопасности строительства скважин.
В настоящее время потребность в наклонно-направленном бурение существенно увеличивается, особенно широкое распространение получило конструкция скважины с большим отклонением от вертикали. Данный метод строительства скважин более эффективен и экономически выгоднее по сравнению с бурением вертикальных скважин, после ввода в эксплуатацию. Конструкция такой скважины позволяет увеличить площадь контакта в продуктивно пласте, следовательно, дебит скважины повышается.
В большинстве случаев скважины с горизонтальным окончанием бурятся параллельно плоскости напластования коллектора. Иначе говоря, образуется большая область контакта с коллектором. В свою очередь стоит отметить что, вертикальная скважина- это скважина, которая пересекает плоскость напластования коллектора под углом равным 90 градусов. Поэтому в настоящее время целесообразно проектировать скважины с горизонтальным окончанием или с большим отклонением от вертикали. Скважины такого строения подходят для коллекторов с вертикальным залеганием, траектория скважины всего- навсего пересекает несколько зон добычи. С точки зрения бурения, такой подход является перспективным потому что контроль над траекторией скважины осуществляется более эффективно.
Однако строительство скважин с горизонтальным окончанием связанна с некоторыми проблемами, такие как устойчивость стенок скважины, процесс очищения горизонтальной или наклонной части скважины от шлама и непосредственно выноса шлама на поверхность. В данной работе рассмотрен вопрос об устойчивости стенок скважины с большим отклонением от вертикали. Нарушение стабильности (устойчивости) стенок связано со следующими процессами: обрушение стенок скважины, прихват труб, потеря циркуляции. На все эти перечисленные процессы приходится до 40-44% непроизводительности времени, в течение которого породоразрушающий инструмент не движется к поставленной проектной цели. Такие финансовые последствия приводит к значительным затратам, которые сервисные и частные компании могут
предусмотреть на 10-20 % от утвержденных затрат.
Выделяют обычно три фактора разупрочнения пород и, следовательно, снижения их устойчивости.
Механический размыв пород (эрозия) потоком промывочной жидкости. Процесс заключается в воздействие потока бурового раствора на слабосвязанные породы и их цементы, и как следствие этого происходит обрушение стенок скважины;

Изменения напряженного состояния в приствольной зоне. Горизонтальное, вертикальное, боковое (горное) давление является причиной деформации пород при их вскрытии, особенно при наличии в разрезах увлажненных и пластичных глин.
Физико-химическое и химическое воздействие промывочной жидкости на породу в приствольной зоне скважины. химическая эрозия определяется физико-химическим процессом, который происходит на стенках при взаимодействии с фильтратом раствора. Эти процессы зависят от вида, параметра, состава применяемых буровых растворов, минералогического состава горных пород, химического состава пластовых жидкостей.
Решение данных проблем повлечет за собой повышения эффективности строительства скважин с большим отклонением от вертикали, снижения финансовых затрат, сокращение непроизводственного времени.
Цель работы:
• Рассмотреть причины нарушения устойчивости ствола скважины с большим отклонением от вертикали со стороны механического воздействия и физико-химического взаимодействия промывочной жидкости и горных пород, подверженных данному процессу.
• Проанализировать процесс взаимодействия глинистых сланцев и промывочной жидкости на водной, углеводородной и синтетической основе. Выявить положительные и отрицательные стороны данных растворов.
• Оценить воздействии ингибирующих добавок буровом растворе на устойчивость ствола скважины.
• Применение ингибирующих буровых растворов на Ванкорском месторождении при строительстве скважины №1066 куст №8 БИС.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Рассмотренный вопрос устойчивости стенок скважины с большим отклонением от вертикали в настоящее время остаются одним из самых перспективных, актуальных и труднорешаемых.
В данной работе были определены причины нарушения устойчивости стенок скважины. При рассмотрении проблемы устойчивости стенок скважины со точки зрения изменения напряженного состояния в приствольной зоне, делаем вывод, что независимо от возможностей технологического, технического и научного потенциала человечества процесс нарушения устойчивости стенок скважины с большим отклонением от вертикали не возможно предотвратить. По причине многолетнего формирования горных пород, которым свойственно наличие горизонтального, вертикального и горного давления, которые являются причинами деформации пород при их вскрытии.
Однако поддержание устойчивости стенок скважины достигается регулированием физико-химических процессов, происходящих между горной породой и промывочной жидкостью. Правильный подбор ингибирующей промывочной жидкости приведет к стабилизации горных пород, подверженных процессу набухания и пластического, хрупкого разрушения, то есть глинистых сланцев. Стоит отметить, что основным веществом способствующему процессу набухания является вода. Следует признать, что вопрос физико-химического взаимодействия воды и глинистых пород изучен не достаточно. Вода в системе глина-вода вносит свои коррективы в действие двух классических взаимодействий (дисперсионное и электростатическое) в виде химического взаимодействия, а это говорит о том, что воду в составе дисперсных системах нельзя рассматривать только как ионно-молекулярное вещество.
В работе проанализированы взаимодействия глинистых пород с промывочными жидкостями на основе воды, углеводорода и синтетики. Отрицательное влияние воды на глинистые минералы указывалось выше. С точки зрения поддержания устойчивости стенок скважины целесообразно применять растворы на углеводородной и синтетической основе, так как при их использование процесс набухании и гидратации не происходит. Однако в связи с экологическим контролем и возможность буровых компаний применение данных растворов не возможно.
Анализируя методы поддержания устойчивости стенок скважины на Ванкорском именно добавление ингибирующих компонентов в состав бурового раствора, делаем вывод, что использование данных реагентов в составе промывочной жидкости привело к качественной проводки скважины №1066 куст
№8 БИС. Это говорит о том что специалистами были проведены соответствующие работы, подобранны рецептуры растворов для глинистых сланцев расположенных на объекте.
Проведенный анализ в данной работе позволяет спрогнозировать возможные условия и осложнения при строительстве скважин с горизонтальным

окончанием. Выбрать соответствующие параметры бурового раствора и непосредственно сам его состав. При создании технологий способных обеспечить устойчивость стенок скважины с большим отклонением от вертикали, необходимо при проектировании состава бурового раствора, учитывать особенности поведения глинистых пород, основных минеров подверженных процессу набухания и гидратации, глин и их свойств
Однако данная работа не является основополагающей для решения проблемы устойчивости стенки скважины с БОВ (большое отклонение от вертикали). Часть задач и вопросов которые были затронуты нуждаются в дальнейшем решении, практическом обосновании в конкретных геологических условиях при строительстве скважин с большим отклонением от вертикали.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Техника и технология бурения нефтяных и газовых скважин [Электронный ресурс]: все про нефть и газ- режим доступа: http://www.neft-i- gaz.ru/litera/index0251.htm/#3
2. Технология бурения нефтяных и газовых скважин: учеб. для вузов/ А.Н. Попов, А. И. Спивак, Т.О. Акбулатов [и др.]; Под общей ред. А.И. Спивака.- М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2003.- 62 с.
3. Карев, В. И., Коваленко, Ю.Ф. Геомеханика нефтяных и газовых скважин/ В.И. Карев, Ю.Ф. Коваленко// Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского.-2011.- № 4 (2).- С. 448–450.
4. Маковей, Н. Гидравлика бурения: производственное издание/ Н. Маковей- Москва; « НЕДРА»;Пер. с РУМ. 1986.- 6 с.
5. Майк Мимс. Проектирование и ведение бурения для скважин с большим отклонением от вертикали и сложных скважины: учеб. пособие/ Майк Мимс, Крепп Тони, Вильямс Хари- Хьюстон, Техас: К & М Текнолоджи Груп, ЛЛК, 1999 -23 с.
6. Майк Мимс. Проектирование и ведение бурения для скважин с большим отклонением от вертикали и сложных скважины: учеб. пособие/ Майк Мимс, Крепп Тони, Вильямс Хари- Хьюстон, Техас: К & М Текнолоджи Груп, ЛЛК, 1999 - 170 с.
7. Глинистые сланцы [Электронный ресурс]: Википедия Свободная энциклопедия- режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki.
8. Грей Дж. Состав и свойства буровых агентов: учеб. пособие для инженеров/ Дж. Грей, Г.С.Г Дарли: пер. с англ.-Москва: Недра, 1985-145 с.
9. Грей Дж. Состав и свойства буровых агентов: учеб. пособие для инженеров/ Дж. Грей, Г.С.Г Дарли: пер. с англ.-Москва: Недра, 1985-с 133- 144.
10. Грей Дж. Состав и свойства буровых агентов: учеб. пособие для инженеров/ Дж. Грей, Г.С.Г Дарли: пер. с англ.-Москва: Недра, 1985-149 с. 11.Сенченко М. А. Анализ исследований по управлению устойчивости горных пород в стенках скважины/ М.А. Сенченко// Проблемы и перспективы бурения инженерно-геологических, гидрогеологических и
эксплуатационных скважин-2012.- №5- 651-652 с.
12. Гамзатов С.М. Методика определения и прогнозирования осмотических явлений в скважине// Бурение.-1973.-№10.
13. Грей Дж. Состав и свойства буровых агентов: учеб. пособие для инженеров/ Дж. Грей, Г.С.Г Дарли: пер. с англ.-Москва: Недра, 1985-с 318- 327.

14. Кук Д. Повышение устойчивости ствола скважины для предупреждения и ликвидации поглощения бурового раствора/ Кук Д., Гроукок Ф. , Го Цюань, Ходдер М., Орт Э.// Нефтегазовое обозрение. зима 2011-2012. том 23.-№ 4.
15. Грей Дж. Состав и свойства буровых агентов: учеб. пособие для инженеров/ Дж. Грей, Г.С.Г Дарли: пер. с англ.-Москва: Недра, 1985- с 298.
16. Шарафутдинова, Р.З, Выбор бурового раствора для проводки скважин в глинистых горных породах: дис…кан.тех.наук: 25.00.15 / Шарафутдинова Рената Зарифовна.- Москва, 2012.- с 5
17. Грей Дж. Состав и свойства буровых агентов: учеб. пособие для инженеров/ Дж. Грей, Г.С.Г Дарли: пер. с англ.-Москва: Недра, 1985-с 318- 327.
18. Грей Дж. Состав и свойства буровых агентов: учеб. пособие для инженеров/ Дж. Грей, Г.С.Г Дарли: пер. с англ.-Москва: Недра, 1985- 331 с.
19. Грей Дж. Состав и свойства буровых агентов: учеб. пособие для инженеров/ Дж. Грей, Г.С.Г Дарли: пер. с англ.-Москва: Недра, 1985- 446 с.
20.
21. Шарафутдинова, Р.З, Выбор бурового раствора для проводки скважин в глинистых горных породах: дис…кан.тех.наук: 25.00.15 / Шарафутдинова Рената Зарифовна.- Москва, 2012.- с 29.
22. Сергеев, Е.М. Современные представления о механизме взаимодействия воды с глинами в процессе их набухания. [Текст]/ Е.М. Сергеев, Р.И. Злочевская, В.И. Дивисилова, Г.П. Алексеенко// Труды международного симпозиума 14-24 сентября 1971г, Москва, выпуск 1, Издательство Московского университета, 1972.-с 101-117.
23. Лебедев, А.Ф, Почвенные и грунтовые воды [Текст]/ А.Ф. Лебедев,- Москва, 1930.- 280 с.
24. Кокотов Ю.А., Равновесие и кинетики ионного обмена / Ю.А. Кокотов, В.А. Пасечник: «Химия», 1970.-336 с.
25. Дядин, Ю.А. Соединение включения [Текст]/ Ю.А. Дядин, К.А. Удачин, И.В. Бондаренко.- Новосибирск: Издательство Новосиб.гос. ун-та, 1988.- 92 с.
26. Современные представления о механизме взаимодействия воды с глинами в процессе их набухания. [Текст] / Е.М. Сергеев, Р.И. [ и др.] // Труды Международного симпозиума 14-24 сентября 1971 г., МГУ, Москва, выпуск 1, Издательство Московского университета, 1972.-с 101-117.
27. Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии / Ю.Г. Фролов.- Москва: Высшая школа, 1982.- 515 с.

28. Шишков, В.С., Исследования и совершенствование эмульсионных растворов на углеводородной основе для повышения эффективности бурения в сложных геологических условиях: дис…кан.тех.наук: 25.00.15/ Шишков Валерий Сергеевич.- Москва, 2012.- с 5-8.
29. Шишков, В.С., Исследования и совершенствование эмульсионных растворов на углеводородной основе для повышения эффективности бурения в сложных геологических условиях: дис…кан.тех.наук: 25.00.15/ Шишков Валерий Сергеевич.- Москва, 2012.- с 9.
30. Влияние активности водной фазы раствора на углеводородной основе на устойчивость глинистых пород / А.Е. Долгих [и др.] // Нефтяное хозяйство.-1977.-№1.- с. 18-21.
31. Исследования взаимодействия глинистых пород с растворами на углеводородной основе/ А.Е. Долгих [и др.]// Нефтяное хозяйство.- 1976.-
№9.- с 22-23.
32. Методика оценки ингибирующих свойств бурового раствора РД 39-2-813- 82// ВНИИКРнефть.- Краснодар, 1982.-14 с.
33. Выбор бурового раствора и проектирование его свойств / С.А. Рябоконь [и др.]// Сборник НПО «Бурение», вып. 7, 2002.- с 3-14.
34. Шишков, В.С., Исследования и совершенствование эмульсионных растворов на углеводородной основе для повышения эффективности бурения в сложных геологических условиях: дис…кан.тех.наук: 25.00.15/ Шишков Валерий Сергеевич.- Москва, 2012.- с 9-10.
35. Шарафутдинова, Р.З, Выбор бурового раствора для проводки скважин в глинистых горных породах: дис…кан.тех.наук: 25.00.15 / Шарафутдинова Рената Зарифовна.- Москва, 2012.- с 17.
36. Гонсалес О. А. Х. Разработка Экоэффективных композиционных реагентов для промывочной жидкости: дис…канд. хим.наук: 02.0013, 11.00.11/ Гонсалес Оре Альдо Хесус .- Москва , 2000.- с 28.
37. Штюпель Г. Синтетические моющие и очищающие средства/ Г.Штюпель.- Москва: Госхимиздат, 196.- 69 с.
38. Шарафутдинова, Р.З, Выбор бурового раствора для проводки скважин в глинистых горных породах: дис…кан.тех.наук: 25.00.15 / Шарафутдинова Рената Зарифовна.- Москва, 2012.- 23-24 с.
39. Ингибиторы [Электронный ресурс]: ХиМиК сайт о химии.- режим доступа: http://www.xumuk.ru/encyklopedia/1670.html.
40. Егорова, Е.В., Разработка ингибирующего бурового раствора для бурения в глинистых осложнениях: дис….канд. тех. наук: 25.00.15/ Егорова Елена Валерьевна.-Астрахань, 2010.- с 45.
41. Рязанов Я.А. Энциклопедия по буровым растворам / Я.А. Рязанов.- Оренбург.: Летопись, 2005.- 664 с.

42. Исмайлов Ф.А.Г. Осмотические процессы в системе «скважина –пласт» и их влияние на состояние пород приствольной зоны: автореф.дес…канд. техн. Наук./ 25.00.25/ Ф.А.Г. Исмайлов.- Баку, 1974.- 83-85с.
43. Глинистые растворы в бурении (вопросы химической обработки.- Гостоптехиздат,1963.-132с.
44. Кошелев В.Н. Научные и методические основы разработки и реализации технологии качественного вскрытия продуктивных пластов в различных геолого-технических условиях: дис… д-р. техн. наук./ 25.00.15/ Кошелев В.Н.-Краснодар, 2004.-403 с.
45. Мавлютов, М.Р. Некоторые вопросы применения калиевых буровых растворов / М.Р. Мавлютов, [и др.]// Бурение: РНТС / ВНИИОЭНГ.-1980.
№ 3.- с 24-27.
46. Новиков В.С. Устойчивость глинистых пород при бурении скважин / В.С. Новиков.- Москва: Недра, 2000.-7-11 с.
47. Александрович Х.М. Основы применения реагентов при флотации калийных руд /Х. М. Александрович.- Минск : Наука, 1976.-280 с.
48. Исследования эффективности действия комплексонов на буровые растворы/ Лимановский В.М. [и др.]// Нефтяное хозяйство, 1985, № 12.- с 17-18.
49. Полимерные буровые растворы/ Сядоров Н.А. [и др.]/ Ои Сер. Техника и технология бурения скважин .-Москва: ВНИИОЭНГ, 1982.-№ 18.- 84 с.
50. Грей Дж. Состав и свойства буровых агентов: учеб. пособие для инженеров/ Дж. Грей, Г.С.Г Дарли: пер. с англ.-Москва: Недра, 1985- с 254-263.
51. Иванников Р.И., Полимербентонитовые растворы с малым содержанием твердой фазы и опыт их применения /В.И. Иванников, Г.Я. Дедусенко, М.И. Липкес // Тр./ВНИИБТ.-1979.- 214-216 с.
52. Мухитдинов К.М. разработка рецептуры хлоркалиевого раствора для бурения глинистых отложений Сурхадырьинской впадины/ К.М. Мухитдинов, А.С. Шарипов// Тр./ Ин.-т геологии и разведки нефт. и газ. месторождений, 1986.- №58.- с 32-37.
53. Полимерные буровые растворы за рубежом / Б.А. Андерсон [и др.]/ ОИ Сер. Бурение.- Москва: ВНИИОЭНГ, 1980.- 167-168 c/
54. Буровые растворы с малым содержанием твердой фазы / Г.Я. Дедусенко [и др.].- Москва:, 1985.-164-168 с.
55. Егорова, Е.В., Разработка ингибирующего бурового раствора для бурения в глинистых осложнениях: дис….канд. тех. наук: 25.00.15/ Егорова Елена Валерьевна.-Астрахань, 2010.- с 58.
56. Егорова, Е.В., Разработка ингибирующего бурового раствора для бурения в глинистых осложнениях: дис….канд. тех. наук: 25.00.15/ Егорова Елена Валерьевна.-Астрахань, 2010.- с 57.

57.. Проект производства работ на строительство эксплуатационных скважин
№1066 куст №8БИС Ванкорского месторождения (добывающие с горизонтальным участком на продуктивный горизонт ЯкIII-VII c газовой шапкой), (вариант без промежуточной колонны), 2016. – 9 c.
58.Шагитов Р.Р. Разработка комплексных технологий для борьбы с гидратообразованием и интенсификации добычи нефти и газа (на примере Ванкорского месторождения): дис. … канд.техн.наук: 25.00.17 / Шагитов Рустам Рамилевич. – Уфа, 2012. – 137 с.