Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Теоретические основы и технологии управления проявлениями горного давления при строительстве скважин
ВАК РФ 25.00.15, Технология бурения и освоения скважин

Автореферат диссертации по теме "Теоретические основы и технологии управления проявлениями горного давления при строительстве скважин"

На правах рукописи

КИРЕЕВ АНАТОЛИЙ МИХАЙЛОВИЧ

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ И ТЕХНОЛОГИИ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЯВЛЕНИЯМИ ГОРНОГО ДАВЛЕНИЯ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ СКВАЖИН

Специальность 25 00 15-05 - Технология бурения и освоения скважин

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

П * по 2008

Тюмень-2008

Работа выполнена в научно-исследовательском и проектном институте технологий строительства скважин (НИПИ ТСС) при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Тюменский государственный нефтегазовый университет» (ТюмГНГУ) и Обществе с ограниченной ответственностью «Югсон-Сервис» (ООО «Югсон-Сервис»)

Научный консультант — доктор технических наук, профессор

Войтенко Владимир Сергеевич

Официальные оппоненты: - доктор технических наук, профессор

Бастриков Сергей Николаевич,

- доктор технических наук, доцент Хегай Валерий Константинович,

- доктор технических наук, профессор Зейгман Юрий Вениаминович,

Ведущая организация - Общество с ограниченной ответственностью

«Буровая компания ОАО «Газпром» (ООО «Бургаз»)

Защита состоится 16 апреля 2008 г в 900 часов на заседании диссертационного совета Д 212 273 01 при ТюмГНГУ по адресу 625039, г Тюмень, ул 50 лет Октября, 38

С диссертацией можно ознакомиться в библиотечно-информационном центре ТюмГНГУ по адресу 625039, г Тюмень, ул Мельникайте, 72, каб 32 Автореферат разослан 15 марта 2008 г

Ученый секретарь

диссертационного совета, доктор технических наук, профессор

Г.П. Зозуля

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. При проектировании и строительстве нефтяных и газовых скважин, разработке и выборе высокоэффективных технологических схем бурения, креплении, освоении и эксплуатации необходим целый комплекс сведений о горно-геологических условиях, свойствах горных пород и явлениях, которые происходят в околоскважинной зоне Правильный учет геомеханических процессов, происходящих в горном массиве, разработка надежных методов управления проявлениями горного давления на всех стадиях сооружения и работы скважин приобретают все большее значение в связи с увеличением глубин и объемов бурения в районах со сложными горно-геологическими условиями Острота проблемы возрастает и потому, что в последние годы для нефтегазодобывающих отраслей характерно развитие таких неблагоприятных тенденций, как уменьшение обеспеченности добычи подтвержденными запасами при существенном ухудшении их структуры (увеличение доли запасов высоковязких нефтей, подгазовых и водонефтяных залежей, глубокозалегающих горизонтов и продуктивных пластов с низкими фильтрационными свойствами, значительное уменьшение размеров открываемых месторождений) и нерентабельность разработки месторождений в связи с недостаточной эффективностью применяемых технологий

Бурение скважин сопровождается нарушением естественного состояния горных пород Неизбежным следствием этого нарушения являются различные геомеханические процессы (проявления горного давления) в породном массиве приствольной зоны

Изменяя в нужном направлении напряженно-деформированное состояние горных пород путем воздействия на компоненты горного давления, т е управляя проявлениями горного давления, можно предупредить эти осложнения или существенно уменьшить негативные последствия и затраты на их ликвидацию

Поэтому развитие представлений о механизме проявлений горного давления, поиски путей прогноза их характера и интенсивности, а также разработка инженерных способов предупреждения и предотвращения

отрицательных последствий являются актуальными проблемами строительства скважин

Цель работы - обеспечение эффективности и качества строительства скважин со сложными горно-геологическими условиями путем исследования и разработки теоретических основ, технических средств и инженерных методов управления проявлениями горного давления

Основные задачи исследований

1 Аналитическая оценка состояния работ и проблем совершенствования инженерных методов управления проявлениями горного давления

2 Оценка влияния геолого-технических факторов на процессы проявления горного давления (деформации, разрушения и смещения породных массивов, взаимодействие горных пород с крепью подземных сооружений горных выработок)

3 Разработка методических подходов и технологических решений для сохранения устойчивости пород стенок скважин путем создания кольматационного экрана, обладающего пониженными фильтрационными и повышенными изоляционными свойствами

4 Обоснование приоритетных научно-технических направлений разработок и способов обеспечения целостности ствола скважины

5 Разработка и совершенствование технологий и технических средств управления проявлениями горного давления Обобщение и оценка результатов опытно-промышленных внедрений разработанных научных подходов, технологий и технических решений

Научная новизна выполненной работы

1 Установлена взаимосвязь и взаимовлияние основных геолого-технических факторов управления проявлениями горного давления на технологию строительства скважин

2 Развиты новые представления о механизме проявлений горного давления при строительстве скважин и их влиянии на фильтрационные свойства каналов коллектора различной ориентации при направленных воздействиях на

напряженно-деформированное состояние системы «скважина - горный массив», что позволило

- получить расчетные зависимости для определения размеров предельной области и скорости «сужения» ствола скважины с учетом величины горного давления, реологических свойств горных пород и противодавления бурового раствора,

- предложить методику обоснования параметров управляемой струйной кольматации стенок скважины, обеспечивающую повышение устойчивости пород в системе «скважина - горный массив»,

- уточнить методику расчета обсадных труб на смятие горным давлением,

- разработать программу определения устойчивости горных пород в пристенном участке ствола скважины,

- установить зависимости степени изменений декольматации и фильтрации флюидопроводящих каналов различной ориентации от величины статической и импульсной депрессий и превышения гидростатического давления в скважине над боковым при освоении скважин методом глубоких циклических депрессий

3 Обоснован выбор параметров циклических депрессионных воздействий на напряженно-деформируемую зону пласта, что позволило

- прогнозировать основные технологические показатели процесса освоения и интенсификации притоков пластовых флюидов, в условиях деформации и кольматации фильтрационных каналов,

- предупреждать нарушения ствола скважины при глубоких депрессионных воздействиях в интервалах с неустойчивыми породами

4 Дано объяснение механизма изменения забойных давлений в режиме «набор - сброс», определен характер поведения объекта в зависимости от режима воздействия на пласт

Практическая значимость полученных результатов

Применение разработанной методики оценки устойчивости ствола скважины при бурении в сложных горно-геологических условиях на больших глубинах позволит

- повысить качество работ по бурению и освоению скважин,

— проектировать надежные конструкции скважин с оценкой их соответствия сложным условиям бурения,

— выбирать оптимальные депрессии для вызова и интенсификации притока в условиях изменения характеристик (параметров) фильтрационных путей различной ориентации,

— осуществлять профилактику и ликвидацию осложнений

Разработан комплекс методических приемов и технических решений для разобщения продуктивных горизонтов при освоении и эксплуатации нефтяных и газовых скважин, ликвидации нефтегазопроявлений, изоляции зон поглощений и гидроразрыве пласта, повышающих эффективность геологоразведочных работ на нефть и газ

Предложенные технологии управления проницаемостью горного массива, базирующиеся на его обработке направленными ударными волнами, позволяют успешно решать следующие прикладные задачи горной промышленности

— увеличивать дебиты нефтяных, газовых и водозаборных скважин при значительном повышении компонентоотдачи продуктивных пластов,

— вводить в рентабельную разработку месторождения твердых полезных ископаемых, представленные слабо- или практически непроницаемыми породами, методом подземного выщелачивания

Внедрение технико-технологических разработок осуществлено в различных нефтегазодобывающих предприятиях, а именно открытых акционерных обществах «Сургутнефтегаз», «ТНК-ВР Холдинг», «Лукойл», «НК «Роснефть», «Газпром» и др Использование результатов теоретических и экспериментальных работ по диссертации позволило, за счет снижения числа осложнений, сократить сроки строительства скважин, повысить качество работ, увеличить продуктивность скважин, улучшить экологическую ситуацию в районах работ

Результаты исследований используются в вузах для подготовки специалистов нефтегазового профиля

Фактический экономический эффект от внедрения разработок составил около 390 млн руб

Апробация результатов исследований

Материалы и основные результаты диссертационной работы докладывались на следующих конференциях, семинарах и совещаниях научно-практическая конференция «Пути повышения эффективности геологоразведочных работ на нефть и газ в Тюменской области» (Тюмень, март 1979 г), семинар по технологии бурения и крепления разведочных скважин на нефть и газ в Западной Сибири (Тюмень, ЗапСибНИГНИ, сентябрь 1982 г ), техническое совещание по проекту бурения Тюменской сверхглубокой скважины СГ-6 (Москва, ВНИИБТ, октябрь 1983 г), всесоюзная научно-техническая конференция «Нефть и газ Западной Сибири, проблемы добычи и транспортировки» (Тюмень, май 1985 г ), семинар отдела бурения нефтяных и газовых скважин «Научно-технические разработки и достижения в области строительства нефтегазоразведочных скважин» (Тюмень, ЗапСибБурНИПИ, июнь 1985 г), семинар по технологии бурения нефтяных и газовых скважин (Тюмень, Тюменский индустриальный институт, октябрь 1986 г), научно-практическая конференция молодых ученых (Тюмень, сентябрь 1987 г ), научно-практическая конференция молодых ученых и специалистов «Современные технологии и технические средства, повышающие технико-экономические показатели строительства нефтегазоразведочных скважин» (Тюмень, НТО «Горное», май 1989 г), IX всесоюзная конференция по механике горных пород «Деформирование и разрушение горных пород» (Бишкек, октябрь 1989 г), всесоюзная научная школа «Деформирование и разрушение материалов с дефектами и динамические явления в горных породах и выработках» (Симферополь, сентябрь - октябрь 1990 г), региональная научно-практическая конференция по «Проблемам совершенствования технологий строительства, эксплуатации и ремонта нефтяных и газовых скважин для Западно-Сибирского энергетического комплекса» (Тюмень, Тюменский государственный нефтегазовый университет, ноябрь 2001 г), заседания Ученого Совета ЗапСибБурНИПИ (Тюмень, апрель 2002 г) и кафедры «Бурение нефтяных и газовых скважин» ТюмГНГУ (Тюмень, ноябрь 2002 г ), техническое совещание в филиале «Тюменбургаз» ООО «Бургаз» (Новый Уренгой, август 2006 г),

техническое совещание в ООО «Бургаз» (Москва, январь 2007 г), II международная научно-практическая конференция «Современные технологии капитального ремонта скважин и повышение нефтеотдачи пластов Перспективы развития» (Геленджик, май 2007 г), XI международная научно-практическая конференция «Повышение нефтегазоотдачи пластов и интенсификация добычи нефти и газа» (Москва, июнь 2007 г ) Публикации

Результаты проведенных теоретических и экспериментальных исследований изложены в 83 печатных работах, включающих 4 монографии, 8 статей, опубликованных в ведущих рецензируемых научных изданиях, определенных Высшей аттестационной комиссией РФ, а также 15 докладов и тезисов, опубликованных в материалах всесоюзных, всероссийских и международных конференций Получено 26 патентов и свидетельств Российской Федерации Остальные работы опубликованы в других журналах и сборниках, 2 из них учебно-методического характера Объем и структура работы

Диссертационная работа изложена на 372 страницах машинописного текста, содержит 19 таблиц и 67 рисунков Состоит из введения, 5 разделов, основных выводов и рекомендаций, списка 143 наименований использованных источников и 17 приложений

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении даны обоснования актуальности темы диссертации, определены цель и задачи исследований, сформулированы научная новизна и практическая ценность работы

В первом разделе показано, что проблема управления проявлениями горного давления применительно к задачам глубокого бурения является многогранной Она предполагает разработку научных основ и методов влияния на напряженно-деформированное состояние массива как с целью поддержания устойчивости стенок скважины, так и для создания благоприятных условий разрушения горных пород на забое, интенсификации притоков нефти и газа из продуктивных пластов и т д

Данной проблеме посвящены работы О К Ангелопуло, Б В Байдюка, Ю В Вадецкого, В С Войтенко, А А Гайворонского, В Д Городнова, X Дарли, Ю А Еремеева, Т Е Еременко, Ю П Желтова, Э Г Кистера, Е Г Леонова, М И Липкеса, М Р Мавлютова, Л К Мухина, А Н Попова, В Роджерса, М К Сеид-Рзы, А И Спивака, Г А Стрельца, Н С Тимофеева, Т Г Фараджева, А Фекета, Б С Филатова, НМ Филимонова, С А Христиановича, Л А Шрейнера, РМ Эйгелеса, Р С Яремийчука и др

Поскольку на характер проявления горного давления в скважинах и интенсивность разрушения горных пород на забое большое, нередко определяющее влияние, оказывают физико-химические процессы взаимодействия с буровыми растворами, то при рассмотрении вопросов геомеханики скважин целесообразно учитывать исследования П А Ребиндера и его школы, Г А Бабаляна, М М Кусакова, В В Панасюка, Б В Дерягина, Ф Д Овчаренко, А И Русанова, Л М Щербакова, Г Н Джапаридзе, Н Н Круглицкого, Н Я Денисова, А А Роде, С В Нерпина и А Ф Чудновского, Е М Сергеева, Н В Орнатского, Н Н Маслова, Н А Цитовича и др

В развитии науки о горном давлении можно выделить два больших этапа Первый этап характеризуется тем, что подход к представлениям о горном давлении, его природе и проявлениях осуществляется с помощью упрощенных схем и приближенных гипотез На втором этапе механизм взаимодействия горного массива с крепью, напряжения в крепи и породах, перемещения на поверхности и вблизи ствола исследуются с использованием методов механики сплошной среды

В работах первого этапа давление пород на крепь определялось как заданная статическая нагрузка Принималось, что она не зависит от деформаций горного массива, конструкции и материала крепи, способа проходки и технологии крепления Это - гипотеза восстановления естественного напряженного состояния породного массива, гипотеза свода и гипотеза об отсутствии давления на крепь ствола в прочных (скальных) породах

В исследованиях второго этапа применена «гипотеза деформаций», согласно которой давление на крепь развивается и устанавливается в результате ее взаимодействия с деформирующимися горными породами

Выполненный автором комплекс исследований позволил расширить и

углубить представления о проявлениях горного давления при бурении, освоении и эксплуатации скважины, суть которых сводится к следующему

В условиях всестороннего сжатия горные породы в процессе своего формирования приобретают определенные относительно устойчивые свойства, в том числе плотность, пористость, проницаемость, влажность и запас упругой энергии Если начальное поле напряжений в горном массиве сформировано только под влиянием силы тяжести, то величину этой энергии можно ориентировочно определить как произведение глубины залегания породы на средневзвешенное значение плотности вышезалегающих (до дневной поверхности) пород

Вскрытие горного массива нарушает установившееся состояние изостазии Около скважины формируется локальное силовое поле с максимальной концентрацией напряжений на ее стенке,

Природные факторы также, как и в случае нарушения равновесия горного массива тектоническими силами, начинают работу по восстановлению состояния начального поля Однако из-за концентрации напряжений, гидродинамического и физико-химического воздействия бурового раствора этот процесс около скважины протекает более интенсивно Причем главное заключается не столько в повышении отдельных компонент напряжений, сколько в том, что их распределение становится существенно отличным от гидростатического Новые компоненты напряжений способствуют развитию различно направленных деформаций

В случае, если несущая способность пород оказывается недостаточной, то около скважины образуется некоторая предельная область, или область пониженных напряжений Породы в этой области могут претерпевать весь спектр неупругих деформаций от хрупкого разрушения до вязкопластичного течения В результате они увеличиваются в о&ьеме и перемещаются в направлении ствола скважины При этом напряжения в предельной области уменьшаются и происходит разрядка упругой энергии пласта

Количество упругой энергии, расходуемой на перемещение породы, пропорционально коэффициенту ее объемного сжатия, глубине залегания, мощности пласта и радиусу влияния скважины

Разрушение пород в приствольной зоне зависит от интенсивности

действующих напряжений, реологических свойств и скорости вскрытия горного массива

При определенных условиях разрядка упругой энергии может сопровождаться «стрелянием», осыпями и обвалами пород Вероятность этих явлений повышается с глубиной скважины, с увеличением механической скорости бурения и поровых давлений

Процессы в околоскважинной зоне развиваются во времени и отражают различные формы проявлений горного давления, которые могут заканчиваться либо на стадии образования около нее нового поля напряжений (при этом деформации остаются в пределах упругих), либо сопровождаются неупругими деформациями (т е образованием области, в которой породы переходят в предельное состояние)

В первом случае ствол скважины и целостность ее крепи не нарушаются Отрицательное последствие проявления горного давления сказывается только на ухудшении фильтрационных свойств пород продуктивного пласта в приствольной зоне

Вторая форма проявления горного давления сопровождается кавернообразованием либо сужением ствола скважины В случае хрупкого разрушения происходит кавернообразование, когда же превалирует вязконластичное течение, возможно сужение ствола Если ствол закреплен, то на обсадную колонну будут действовать дополнительные нагрузки

При неизменных начальных условиях, после реализации упругой энергии в пределах влияния скважины, развитие предельной области заканчивается и, следовательно, должны прекратиться осложнения, обусловленные проявлениями горного давления В частности, в случае незакрепленной скважины новое равновесное состояние наступит, когда в ствол будет «выдавлен» объем породы, равный разности объемов породы до и после перехода ее в предельное состояние, или пока не будет израсходован излишний для нового состояния изостазии запас упругой энергии пласта в пределах влияния скважины Если ствол скважины будет закреплен раньше, чем произойдет реализация этого процесса, то неизрасходованная часть энергии может пердаваться на крепь скважины в виде горного давления

В реальных условиях эти явления могут иметь более сложный характер, например, из-за возможных перемещений по вертикали пород, слагающих пласт Если допустить, что вышезалегающие породы будут оседать, то процесс «выдавливания» пород в ствол скважины будет практически непрерывным, хотя и менее интенсивным, по сравнению с начальным периодом

В случае отбора из пласта флюида (нефть, газ и др ), если будет допущено падение поровой компоненты горного давления до критического значения, когда порода не выдержит возрастающих эффективных напряжений, может начаться «дискование» пласта с разделением его на отдельные замкнутые блоки Это явление может привести к обводнению скважины и резкому снижению коэффициентов нефтегазоизвлечения

Напряженно-деформированное состояние горных пород в приствольной зоне может в значительной степени изменяться вследствие физико-химического воздействия бурового раствора увлажнение, адсорбционное разупрочнение, действие гидратационных напряжений, растворение, выщелачивание и т д

В глинистых породах при определенных условиях около скважины может образоваться защитная оболочка (зона динамического равновесия) с влажностью породы, соответствующей трем-четырем значениям энергетического параметра влаги (рисунок 1)

Прочность глины при такой влажности еще достаточно высокая В то же время в этих условиях могут активно протекать процессы осмотической дегидратации и ионообменные, сопровождающиеся переходом слабосвязанной воды в прочносвязанную

Перечисленные явления (наряду с перераспределением напряжений и снижением диффузионных и эрозионных процессов в результате уменьшения скорости восходящего потока и образования застойных зон в кавернах) могут замедлить или полностью предотвратить развитие предельной области и, как следствие, сужение и кавернообразование ствола скважины

Изложенное позволяет утверждать, что эти осложнения являются следствием развития предельной области, и поэтому усилия специалистов в первую очередь должны быть направлены на разработку и реализацию мероприятий, предупреждающих ее образование

Рисунок 1 - Схема проявления горного давления в скважине: 1 - предельная область, II - область упругих деформаций, III - нетронутый горный массив; от I до 3 - зоны с разным значением энергетического параметра воды в породе (и): 1 - п > 5, 2 — я = 3 4, 5 - п < 3; о, R, b — радиусы соответственно ствола, предельной области, влияния скважины, м; ог, ав, <з,- -главные нормальные напряжения, соответственно осевое, кольцевое, радиальное, МПа; Ра - гидратационные напряжения, МПа; г - текущий радиус, м; Рр - давление столба бурового раствора, МПа

При наличии в разрезе пластичных и склонных к текучести слабых пород (глинистые, соляные и т. п.), особенно с высокими поровыми давлениями, эта цель часто оказывается практически недостижимой. В таких случаях должны быть предприняты меры, способствующие формированию в приствольной зоне защитной оболочки или позволяющие использовать нежелательные последствия проявления горного давления в нужном направлении.

Первое достигается применением специальных рецептур буровых растворов, второе - комплекса таких инженерных методов, как направленное использование кавернообразования, отбор породы из предельной области, специальные режимы бурения, выделение интервалов, опасных в отношении нарушения обсадных колонн, проверка сопротивляемости обсадных труб смятию горным давлением и др

На рисунке 1 показано, что при вскрытии горного массива вокруг скважины образуются три области предельная I (или неупругих деформаций), упругих деформаций II и зона III, напряжения в которой соответствуют напряжениям нетронутого массива Предполагается, что между этими областями существует «силовая» взаимосвязь Горные породы аппроксимируются вязкопластичной средой Распределение напряжений в нетронутом горном массиве принимается гидростатическим Допускается, что после его вскрытия часть напряжений - условный предел текучести - не релаксирует в течение срока бурения скважины Процесс деформирования пород описывается уравнением состояния, соответствующим реологической модели Бингама — Шведова

Скважина представляется как полый цилиндр, нагруженный горным давлением и внутренним давлением столба бурового раствора Состояние деформирования принято плоским, а условие текучести - по теории формоизменения Губера - Мизеса - Генки

Физико-химическое воздействие бурового раствора на напряженно-деформированное состояние горного массива в окрестности скважины учитывается опосредованно, то есть через его влияние на реологические свойства породы

С учетом принятых допущений, при условии симметричного распределения напряжений относительно центра скважины, данная задача сводится к осесимметричной плоской задаче

Распределение напряжений в предельной области, занимающей кольцо а < г > Л с учетом известного дифференциального уравнения и принятого условия текучести, описывают следующей системой уравнений распределения напряжений около скважины

2 г

°г = Рр + 4гат 1пя'

' л/3 Л а))

По условию сплошности среды напряжения, при переходе через границу предельной и упругой областей, изменяются непрерывно Учитывая, что г = Я и осевое напряжение о2 = Рг, получаем зависимость

В уравнениях (1) и (2) а,-, ов, аг - главные нормальные напряжения, соответственно радиальное, кольцевое, осевое, МПа, Рр — давление столбы бурового раствора в скважине, МПа, а - начальный радиус ствола скважины, м, г - текущий радиус, м, Я - радиус предельной области, м, Р, - горное давление, МПа, а, - предел текучести породы при одноосном сжатии, МПа

Натурными измерениями установлено, что радиус предельной области является затухающей функцией во времени На основе зависимости (2) и с учетом релаксационных процессов в горном массиве была получена следующая формула для расчета его значений в каждый момент времени

где 1п - время релаксации напряжений, с

Согласно расчетам по формуле (3) развитие предельной области можно разделить на два этапа Первый этап, продолжающийся 30 сут после вскрытия породной толщи, характеризуется относительно высокой скоростью образования предельной области На втором этапе скорость ее образования в течение 60 сут плавно снижается практически до нуля, что подтверждается хорошей сходимостью с данными натурных наблюдений

Р -Р

= 0,61аехр—-^

1,15 от

(2)

(3)

При наличии в геологическом разрезе скважины пород, склонных к вязкопластическому деформированию, для планирования различных технологических операций (бурения, спуска обсадных колонн, испытания пластов в открытом стволе, проведения геофизических исследований и др), а также расчета обсадных труб, плотности бурового раствора и времени безопасного ведения работ в скважине, разработки мероприятий по предупреждению нарушений обсадных колонн горным давлением и управлению кавернообразованием необходимо знать скорость сужения ствола

Задача определения скорости сужения ствола в работе решена с допущением, что пласт представлен несжимаемой вязкопластичной средой В основу положена изложенная выше расчетная схема В результате несложных преобразований была получена следующая формула

где V — скорость сужения ствола скважины, м/с,

Но - пластическая вязкость породы при одноосном сжатии, МПа с

Известно, что лабораторные исследования реологических свойств пород отличаются сложностью, длительностью и требуют специального дорогостоящего оборудования, причем результаты этих испытаний не всегда удовлетворяют требованиям практики, так как свойства пород в лабораторных образцах и горном массиве могут быть существенно различимыми Поэтому, на основании разработанных представлений о проявлениях горного давления в скважинах и полученных зависимостей, предлагается методика определения предела текучести и вязкости породы по данным натурных измерений

Сущность ее заключается в следующем Каверномером через определенные промежутки времени измеряют диаметр ствола скважины в интервале изучаемой породы Начальное измерение проводят после тщательной проработки и промывки скважины Через определенный промежуток времени проводят второе измерение Полученные данные используют для расчета скорости сужения ствола

(4)

v,

( _ Dmm - Д ф 2,

где Dmax, Dmm - диаметр ствола при начальном и конечном измерении, м,

t - время между начальным и конечным измерениями диаметра ствола скважины каверномером, с

Затем, определив гидростатическое давление на вязкопластичную породу Рр, обеспечивающее ее длительную устойчивость, рассчитывают предел текучести а'т и пластическую вязкость rió породы по формулам

Выполненные исследования доказали высокую сходимость значений скорости сужения ствола, рассчитанных по формуле (4), с использованием реологических параметров, полученных по данным промысловых испытаний, и значений скорости, измеренных непосредственно в скважине, что свидетельствует как о пригодности предложенной методики для практики бурения и верности исходных посылок, принятых при выводе формул (1) - (4)

Во втором разделе выполнен анализ и обобщение основных направлений исследований реологических свойств горных пород, которые проводились применительно к задачам глубокого бурения Постановка этих задач была связана с необходимостью понимания процессов около скважины и разработкой эффективных инженерных методов прогнозирования, предупреждения и ликвидации осложнений, обусловленных проявлениями горного давления

Практикуются различные методы испытаний пород при простых нагружениях

Часть реологических испытаний проводилась в условиях одноосного сжатия образцов Этот метод, исходя из специфики кернового материала, наиболее приемлем для практики бурения В опытах использовались образцы цилиндрической формы естественные (изготовленные механической

(6)

(7)

обработкой керна) и искусственные (спрессованные по специальной методике из шлама или разрушенного керна)

Для горных пород процесс ползучести условно можно разделить на четыре стадии (рисунок 2) I стадия - деформация, возникающая сразу после приложения нагрузки, которая может включать как упругую, так и пластическую части деформации, II стадия - неустановившаяся ползучесть, когда скорость нарастания деформации во времени убывает, III стадия — установившаяся ползучесть, материал продолжительное время деформируется с постоянной скоростью, IV стадия а - ускорение ползучести, заканчивающееся разрушением материала (рисунок 2, кривая 1), б - затухание ползучести, в конце этой стадии наступает равновесное состояние системы «образец - нагрузка» и процесс ползучести стабилизируется (рисунок 2, кривая 2)

Рисунок 2 - Развитие деформации горных пород во времени

Экспериментальные исследования показали, что разброс данных для I и II стадий ползучести велик Относительно стабильные результаты получены только для участка установившейся ползучести (III стадия), поэтому не всегда удается добиться точного аналитического описания кривых ползучести на всех участках

Установленное наличие «предельных» точек связано с особенностями деформирования материала при различных градиентах При деформировании поликристаллического тела перемещения могут происходить либо по границам

зерен, либо по плоскостям скольжений внутри зерен

Выполнены обширные реологические исследования каменной соли и глины, использованных в качестве типичных представителей вязкопластичных пород

Зависимость ползучести каменной соли от температуры была исследована при влажности образцов < 0,04 % и значениях температуры от 20 до 210° С, а зависимость от влажности - при комнатной температуре и влажности от 0,04 до 1,1 %

На основании кривых деформирования были построены реологические кривые, при обработке которых получены зависимости предела текучести и пластической вязкости от температуры и влажности, которые аппроксимированы эмпирическими формулами

В результате было установлено, что равномерно распределенная примесь (глина) при содержании до В % снижает пластические свойства каменной соли, а при содержании более 8 % - резко увеличивает ее склонность к вязкопластическому течению Данные испытаний показали, что влажность существенно увеличивает вязкопластические свойства глины и ускоряет их переход в предельное состояние

Поэтому при разбуривании соленосно-глинистых толщ пород должны быть приняты возможные меры по их обезвоживанию (например, за счет осмотической дегидратации) или предотвращению процесса увлажнения

В третьем разделе приводятся и анализируются теоретические предпосылки по оценке влияния физико-химических и механических факторов на процесс разрушения горных пород в системе «скважина - горный массив»

Между буровым раствором и горными породами около скважины происходит постоянный обмен веществом и энергией, что приводит к изменению состояния системы Эти самопроизвольно происходящие процессы сопровождаются уменьшением ее свободной энергии В результате напряженно-деформированное состояние горных пород и, следовательно, характер и интенсивность проявления горного давления около скважины также изменяются

Если влияние плотности бурового раствора на напряженно-деформированное состояние горных пород около скважины поддается

количественной оценке, то физико-механическая сторона этой проблемы остается не решенной Отсутствие ясных представлений о механизме взаимодействия бурового раствора с горными породами около скважины является причиной того, что эмпиризм, существующий в вопросах создания новых химреагентов и составов буровых растворов, является определяющим

Процессы, происходящие в системе «скважина - горный массив», сопровождаются превращениями энергии, переходом системы из одного состояния равновесия в другое Направление и характер этих процессов во многом определяются энергией связи влаги в горной породе и буровом растворе, который изменяется для промывки скважины Поэтому при рассмотрении их взаимодействия необходимо привлечение энергетического и термодинамического анализов

При контакте бурового раствора с породой часть свободной энергии затрачивается на совершение работы по перемещению влаги в пределах системы Потенциал влаги есть мера энергии, которую необходимо затратить, чтобы удалить ее из дисперсной системы С этих позиций увлажнение породы обусловлено тем, что свободная энергия в системе «буровой раствор - горная порода» уменьшается Поэтому увлажнение будет происходить до тех пор, пока идет снижение свободной энергии системы При этом потенциалы влаги в породе и буровом растворе должны выравниваться Интенсивность процесса будет зависеть от разницы энергетических состояний влаги в этих системах

Экспериментальными исследованиями установлено, что энергетическое состояние воды во многом определяют реологические свойства таких высокодисперсных систем, как глинистые породы (рисунок 3) Параметры <р и (Т0 являются фундаментальными реологическими характеристиками Угол внутреннего трения (р при различных уровнях связи воды в глине определяли на сдвиговом приборе ДорНИИ, а прочность сг0 - по стандартной методике на специально приготовленных искусственных образцах

Из рисунка 3 следует, что содержание воды в пределах п < 2 (слой Штерна) практически не сказывается на прочности глины Известно, что этот

<р, градус ап. Мпа

о

32- г

2Ь- /

8

О 1 2 3 4 5 /7

Рисунок 3 — Зависимость прочности при одноосном сжатии, о„ (1) и угла внутреннего трения, ср (2) от уровня энергетической связи (п) влаги в глине (З^ = 142 м2/г)

слой характеризуется высокой упорядоченностью молекул воды, являющейся результатом действий мощных адсорбционных сил. Выполненные расчеты показывают, что при давлении 1000 МПа плотность связанной воды достигает 1,7-103 кг/м3, что согласуется с результатами исследований других авторов.

На рисунке 4 показано изменение вязкости глины в зависимости от уровня энергии связи в ней влаги в сопоставлении с кривой адсорбционных давлений. Здесь также прослеживаются почти линейная связь между вязкостью породы и энергией связи содержащейся в ней воды. Вязкость г|ш находили по результатам вдавливания стального шарика.

Испытания выполнялись на образцах с нарушенной структурой. В связи с этим полученные данные позволяют предположить, что прочность глины с влажностью в пределах п < 6 (диаметр поровых каналов ~33-10"7 м) определяется главным образом прочностью связанной воды. При этом ее вязкость и сопротивление сдвигу близки к соответствующим параметрам увлажненной глины.

Рисунок 4 — Изменение гидратационных напряжений (Ра) и вязкости глины (Пш)> определенной по методу вдавливания шарика, в зависимости от уровня энергии связи (и) содержащейся в ней влаги (50 = 142 м2/г) 1-Рй,2-г)ш

Зависимость прочности глинистых пород от категории содержащейся в них воды характеризуется данными, приведенными в таблице 1

Таблица 1 - Влияние категории воды на прочность глины

Категория воды Количество Характеристика прочности

молекулярных слоев глины

воды

Прочносвязанная п = 2 Практически не изменяется

Слабосвязанная 2<п<6 Быстро снижается

Свободная п >6 Практически отсутствует

Можно предположить, что прочносвязанная вода выполняет роль как бы «склеивающей» добавки Видимо, чем больше воды этой категории будет содержать глинистая порода в исходном состоянии, тем более устойчивой она будет в жидкой среде

В работе устойчивость образцов глинистых пород была также сопоставлена с результатами исследований поглощений ионов и растворителя, скорости сорбции

растворителя и изменениями водородного показателя среды в течение опыта

Анализ полученных данных показывает, что время разрушения глинистых пород в водных растворах электролитов уменьшается с увеличением концентрации электролитов в направлении снижения поглощения ионов и растворителя, конечных значений рН растворов перед разрушением образца и увеличения скорости поглощения растворителя Было установлено, что растворы электролитов, имеющие общий анион и катионы равной валентности, оказывают примерно одинаковое влияние на интенсивность разрушения глины

При этом разупрочняющее действие водных растворов хлоридов усиливается с увеличением валентности содержащихся в них катионов Это согласуется с теорией взаимодействия дисперсных полярных поверхностей с полярными жидкостями скорость разрушения глинистой породы в жидкой среде должна быть тем больше, чем выше валентность компенсирующего иона и концентрация раствора оба эти фактора уменьшают толщину водной пленки и способствуют агрегации частиц

Для получения оптимальных условий проводки скважин необходимо, чтобы взаимодействие бурового раствора с горными породами обеспечивало необходимую устойчивость их в стенках скважины и одновременно способствовало понижению прочности при разрушении на забое Поэтому при разработке рецептур растворов нужно стремиться к тому, чтобы усилить проявление эффекта понижения прочности на забое и ослабить или исключить его вредное влияние на породу в стенках скважины

С использованием специально сконструированного прибора была изучена зависимость времени разрушения образцов гидрослюдистой глины от скорости пропитки Полученная зависимость удовлетворительно аппроксимируется уравнением

Гр=М-и, (8)

где Ь ~ 0,8 — опытный коэффициент, к - константа скорости пропитки

Разрушение образцов существенно зависит от константы скорости пропитки только на участке изменения к от 0,01 до 0,05 мин"1 Здесь связь имеет практически обратно пропорциональный характер Время разрушения образцов уменьшается примерно в 10 раз Дальнейшее увеличение константы скорости пропитки, особенно при значениях более 0,15 мин"', практически не сказывается на понижении прочности породы

Результаты этих исследований подтверждают правильность высказанного выше предположения о возможности использования диэлектрической проницаемости в качестве одного из параметров оценки разупрочняющего действия жидкой среды на горные породы Эффект понижения прочности с повышением диэлектрической проницаемости среды увеличивается

В диапазоне проведенных исследований наибольший эффект понижения прочности породы достигается при использовании растворов, вступающих с ней в активное физико-химическое взаимодействие, с константой скорости пропитки не менее 0,1 мин"1 и диэлектрической проницаемостью, равной 40 и более Установленные закономерности следует учитывать при разработке рецептур буровых растворов

Четвертый раздел посвящен изучению физических основ воздействия упругих волн на насыщенные пористые среды и изменение их поровой структуры При распространении упругой волны через насыщенную жидкостью пористую среду образуются акустические потоки Эти потоки возникают вследствие поглощения средой энергии и импульса волны При соблюдении основного закона сохранения количества движения, те при передаче упругим импульсом своей энергии среде воздействия, последняя приходит в движение Возникающие в среде акустические потоки всегда носят вихревой характер и направлены в сторону распространения упругой волны

В зависимости от формы и структуры внешних границ среды и ее молекулярных свойств скорость потока может менять свою величину Ее

— Дг

величину можно представить в виде выражения Р — N е , где N и В -константы, которые подбирают на основании экспериментальных данных К примеру, для плоской волны при небольших акустических потоках эти константы

принимают вид N = 0%, В = 2а, где у0 - амплитуда колебательной скорости, а а - поглощение звука Отсюда следует, что в тех средах, где нет поглощения (а = 0), нет и акустических потоков, те скорость течений пропорциональна коэффициенту поглощения звука

Интенсифицирующее действие упругих колебаний проявляется через акустические потоки, приводящие к очистке перфорационных отверстий и близлежащих поровых каналов продуктивных коллекторов от асфальтопара-финосодержащих и неорганических отложений, загрязняющих призабойную зону пласта

Предположим, что в пористый коллектор вводится плоская акустическая волна, энергия которой идет только на образование акустических течений Известно, что максимум скорости акустического течения можно вычислить по формуле

^«Лм«^, (9)

р V

где Е - полная упругая энергия волны, Дж/моль, а - коэффициент затухания волны, у — кинематическая вязкость жидкости, м2/с, с/ — диаметр пор коллектора, м, у<) - амплитуда колебательной скорости, м/с, кпр - коэффициент проницаемости, мкм2, р - вязкость жидкости, м2/с

Для наших условий &пр«306 10~3 мкм2, с1 = 1 10"5м, у0 =0,1 м/с при мощности поля ~ 1 104 Вт/м2, у = 1 10~6м2/с, скорость акустического течения составит ~1 10~а м/с Это значение скорости акустического потока соизмеримо со скоростью движения жидкости по пласту При колебательном движении жидкости в пористой среде происходит перераспределение поверхностных сил на границе флюид-порода Изменяются силы адгезии флюида и скелета породы, приводящие в итоге к увеличению относительной скорости фильтрации Экспериментально установлено, что в акустическом поле происходит многократное увеличение скорости фильтрации жидкости через пористую песчаную среду

Скорость фильтрации во многом определяется направленностью упругих

полей и зависит от сил адгезии флюида и скелета породы Как следует из соотношения (9), увеличение проницаемости насыщенных пористых сред наблюдается при интенсификации массопереноса в акустическом поле определенной величины и возрастает с увеличением вводимой упругой энергии

Радиус охвата пористой насыщенной среды во многом зависит от качества крепления ствола скважины и типа коллекторов Так как между излучателем упругих волн и водонасыщенной породой находится несколько неодинаковых по своим упругим свойствам слоев (скважинный флюид -обсадная колонна - цементный камень - порода), то в них происходит рассеивание упругой энергии В случае использования коротких длин волн, соизмеримых с толщиной этих промежуточных слоев, потеря упругой энергии в слоях составляет более 90 %/м Для скважинных условий необходимо, по возможности, использовать волны с частотами до 20 103 Гц Показано, что при

использовании частоты 1^ = 18,7 103 Гц при диаметре промежуточных слоев ~ 0,210 м коэффициент прохождения акустического поля для пористой породы (песчаник) составляет около 0,2

Упругая энергия, войдя в породу, перераспределяется в поровом пространстве среды Характер распределения акустического поля при удалении его от стенки скважины зависит от типа насыщающего пласт флюида Для газонасыщенных пород имеет место наибольшее поглощение в зависимости от расстояния Водонасыщенные песчаники имеют примерно одинаковый спад интенсивности акустического поля с расстоянием, которое выражается соотношением следующего вида

у-а(г-г2)

1 = 1„-, (10)

г - г2

где а - коэффициент затухания акустической волны, для песчаников он равен 0,9 м-'при и>=18,7 103 Гц,

г - радиус точки в породе, в которой рассчитывается интенсивность

акустического поля, м, г2 — радиус ввода акустической энергии в породу с учетом промежуточных слоев, м

Следовательно, для водонаеыщенных песчаников на расстоянии 1 м от точки ввода акустической энергии в породу будем иметь 20 % вводимой мощности

При волновой обработке нефтяных пластов поглощаемый объем рабочей жидкости должен быть минимальным, особенно в тех случаях, когда в качестве рабочей жидкости используются технологические растворы на водной основе Попадая в продуктивный пласт, где фильтрат оттесняет нефть, он может образовывать стойкие малоподвижные эмульсии, вызвать набухание глинистых включений и, как следствие, ухудшить проницаемость призабойной зоны пласта (ПЗП) Нефтенасыщенная часть продуктивного пласта обычно подпирается контурной и подошвенной водой Если при обработке будет увеличена проницаемость в сторону водонефтяного контакта, то возможен прорыв пластовой воды, что приведет к обводнению и досрочной потере скважины Поэтому обработку нефтяного пласта направленными волнами следует проводить в сторону, противоположную водяному контуру Необходимо учитывать анизотропность нефтегазовых пластов по коллекторским свойствам и обрабатывать их низкопроницаемые интервалы, с тем чтобы при отборе в работу была включена как можно большая часть толщины пласта При волновых воздействиях следует исключить нарушения целостности подстилающих и перекрывающих пластов и пропластков

С учетом изложенного был предложен способ повышения проницаемости горных пород, в котором максимально учитываются особенности нефтегазового пласта Для предотвращения ухудшения проницаемости приствольной зоны из-за поглощения рабочей жидкости (волновода) перед воздействием направленными волнами в интервале обработки создают давление столба жидкости, равное или ниже пластового давления С этой целью на устье скважины в полости волнового излучателя поддерживается расчетное давление, но не ниже 0,3 МПа, необходимые для прижатия жидкости волновода к торцу дюбеля для обеспечения передачи энергии гидромолота волноводу (рисунок 5)

Во время волновой обработки продуктивного пласта с помощью насосного агрегата поддерживают статическое равновесие между пластовым

Рисунок 5 - Схема устройства для осуществления технологии обработки пласта направленными силовыми волнами 1 — гидростанция, 2 - гидромолот, 3 - дюбель, 4 - волновой излучатель, 5 - вентиль, б - гидромеханический узел, 7 - отвод, 8 - поршень, 9 - центратор задвижки, 10 - центральная задвижка, 11 - крестовина, 12 - обратный клапан, 13 - насосный агрегат, 14 - патрубки НКТ, 15 - колонна НКТ, 16 - пакер, 17 - отражатель

давлением и давлением столба волновода Обработка выполняется в заданном направлении, что позволяет исключать развитие трещиноватости и улучшение проницаемости в нежелательном направлении, например, в сторону водонефтяного контакта

Предложенный способ и устройство формирования дополнительной

проницаемости в горном массиве позволяет избежать многих негативных последствий при интенсификации притоков и восстановлении дебитов нефтяных скважин с сохранением всех достоинств волновых технологий

Обработке был подвергнут горный массив в интервале 50-65 м, представленный песчаными и глинисто-песчаными структурами

Проведенные испытания установки в производственных условиях подтвердили возможность эффективной передачи упругих волн с поверхности для изменения проницаемости околоскважинного и межскважинного пространства массива в заданном направлении Была обработана часть скважин двух закачных рядов отдельного блока с целью увеличения их приемистости и изменения зон проницаемости межскважинного пространства, улучшения технологических показателей работы этого блока

В целом, общая приемистость 7 скважин первого ряда увеличилась с 3,4 до 18,3 м3/ч (на 430 %), а общая приемистость 14 скважин второго ряда увеличилась с 16,24 до 52,04 м3/ч (220 %)

Произведена волновая обработка и нефтяного пласта в скважине 200-Кудиновской Волгоградской области с весьма впечатляющими результатами (таблица 2)

Таблица 2 — Результаты волновой обработки нефтяного пласта в скважине № 200 Кудиновского месторождения

Параметры До обработки После обработки

Давление нагнетания при определении приемистости, МПа 13 2

Способ эксплуатации Глубинно-насосный (1975 г) Фонтанный (1995 г)

Дебит скважины, м3/сут по жидкости 2,5-3,0 23,0-24,0

Дебит скважины по газу, тыс м3/сут 0 21,3

Давление на устье, МПа 0 1,3

Продуктивный пласт в скважине № 200 Кудиновского месторождения в интервале обработки (2404,8 - 2413,6 м) представлен слабопроницаемыми

песчаниками Полученные результаты указывают на большую перспективность технологии обработки нефтегазовых пластов направленными упругими волнами Положительные результаты были также получены при волновой обработке водяных пластов в Волгоградском регионе Проницаемость продуктивных пластов и, как следствие, дебит водяных скважин после волнового воздействия увеличиваются в несколько раз При этом в промышленную эксплуатацию удается вводить даже скважины с начальным нулевым дебитом

Пятый раздел посвящен разработке методов воздействия на устойчивость горных пород в скважине и управления проявлениями горного давления при освоении, интенсификации притоков и эксплуатации

Одной из причин, вызывающих потерю устойчивости горных пород в стенках скважины, могут быть циклические термогидродинамические нагрузки Это положение подтверждается практическими наблюдениями Установлено, что при обеспечении физико-химических условий устойчивости и достаточном противодавлении столба раствора на стенках скважины они со временем все равно начинают разрушаться

Проведенные автором сопоставления экспериментальных данных с теоретическими показывают, что физико-химическое влияние бурового раствора уменьшает область устойчивого состояния породы примерно в 3 раза Поэтому для сохранения устойчивости горных пород в стенках скважины рекомендуется не превышать температуру и давление на величины, приведенные в диссертационной работе

Экспериментальные исследования (Н С Тимофеев, Р Б Вугин, Р С Яремийчук) показали, что с ростом глубин скважины число циклов воздействия температурных напряжений возрастает по параболической зависимости С увеличением противодавления на стенки скважины на данной глубине число циклов до начала термоусталостного разрушения породы уменьшается в обратно пропорциональной зависимости Характер, величина и начало развития термоусталостных трещин существенно зависят от пластических свойств породы чем пластичнее порода, тем большее число циклов смен тепловых режимов

необходимо при одинаковых величинах температурных напряжений до появления усталостных напряжений Наиболее легко образуемыми термоусталостными трещинами являются радиальные Число циклов до начала образования термоусталостных трещин пропорционально отношению кольцевых напряжений По результатам экспериментальных исследований авторы установили, что потеря прочности пород на стенках ствола соответствует числу циклов, которое возникает при проводке скважины на глубину 3-5 тыс м Отмечено также, что, хотя термоупругие колебания напряженного состояния околоскважинной зоны не вызывают в большинстве случаев усталостной потери прочности, они несомненно способствуют разупрочнению пород При совокупности воздействия температурных и циклических гидравлических импульсов вероятность проявления усталостных процессов значительно выше, чем в случае действия одних только гидродинамических воздействий Предложенные авторами экспресс-методики позволяют определять критические состояния материалов в условиях сложнонапряженного состояния по небольшому числу параметров

Знание закономерностей термоусталостного разрушения горных пород позволяет более обоснованно проектировать конструкции скважин, способы бурения и режимы спуско-подъемных операций

На основании выполненных исследований для практических определений плотности раствора рр предложена номограмма При известных рт и rio номограмма позволяет на стадии проектирования технологических параметров оценить возможность сужения ствола скважины в интервалах пластически деформирующихся пород и определить плотность раствора, необходимую для сохранения устойчивости ствола скважины Номограмма построена на основе зависимости

(И)

где v и р — безразмерные переменные, которые определены по формулам

Параметр V (а следовательно, и у) имеет значение при условии 0,61ехр^>1 при (р > 0,568) или от>1,7 (рг-рр) (12)

Из этого условия следует, что для любой величины разности (р, — рр) существует критический предел текучести горных пород, при меньших значениях которого будет происходить сужение ствола скважины Номограмма дана для интервала изменения р от 0,568 до 1,0 как наиболее часто встречающегося

Преимуществом предложенной номограммы является минимум исходных параметров, а также решение как прямой задачи - определение скорости сужения ствола, так и обратной - определение необходимой плотности раствора

Одним из перспективных направлений обеспечения устойчивости пород в стенках скважины является их управляемая кольматация В развитие исследований (В Н Поляков, М Р Мавлютов и др) разработан способ целенаправленного воздействия струи бурового раствора на стенку скважины (пат 2060353,2065024 РФ)

В предложенном способе воздействие на стенку скважины осуществляется сближающимися струями с разными скоростями истечения из насадок, которые направляются таким образом, чтобы точки пересечения осей струй со стенкой скважины располагались одна за другой в порядке убывания интенсивности воздействия

В результате, в каждой обрабатываемой точке поверхности скважины обеспечивается плавное падение давления, а не его скачок Реакция стенки, которая деформируется, в основном, в сторону ее механического уплотнения, снижается При этом предотвращается разрушение породы, увеличивается время действия струй (т е время насыщения стенки глинистыми частицами) и расширяется зона воздействия струй на стенку, что еще больше повышает равномерность ее обработки, а следовательно, и качество этой обработки

Разработаны физико-математическая модель и расчетная схема для определения состояния системы «скважина - горный массив» при наличии экрана Для математической формулировки задачи неравномерный характер распределения проникающего кольматанта в поры горной породы отражен в

зависимостях коэффициента Пуассона (р.) и модуля Юнга (£) как функции глубины проникновения (г)

Состояние устойчивости системы «горный массив - скважина» при наличии пластов с различными давлениями записывается в виде

где а - безразмерная переменная а = а/Ь (отношение радиуса скважины к

Используя это условие, можно формировать защитный экран с заданными свойствами, регулируя технологические параметры и наличие твердой фазы в буровом растворе Результаты промысловых испытаний подтверждают возможность управления устойчивостью горных пород указанным способом

Лабораторные и промысловые эксперименты подтвердили повышение устойчивости закольматированных интервалов при репрессии на 5-7 МПа и при депрессии на 2-3 МПа, что позволяет вскрывать одновременно ранее технологически несовместимые интервалы

На основе полученных зависимостей выполнены расчеты и построена номограмма, которая позволяет оперативно проектировать технологические параметры струйной обработки для конкретных условий

Для изучения поведения горных пород и коллекторов сложного типа с трещинной проницаемостью в пластовых условиях автором разработано техническое решение «Способ определения фильтрации пластовых флюидов и устройство для его осуществления» (пат 2276260 РФ)

Техническим результатом является повышение информативности анизотропного коллектора сложнопостроенных залежей Способ заключается в том, что пропускают рабочую жидкость одновременно через нагруженные образцы горной породы с фильтрационными каналами различной ориентации, представляющими модель вскрытого разреза, и одновременно осуществляют контроль за фильтрацией рабочей жидкости в последних Дополнительно

Е=Е(г), ц=ц(г)

(13)

толщине экрана)

проводят термометрию снизу вверх по образцам горной породы с фильтрационными каналами различной ориентации, регистрируют показания изменения температуры выходящей рабочей жидкости из них до момента стабилизации показаний температуры По этим изменениям определяют фильтрационную способность каналов и одновременно с термометрией осуществляют удаление рабочей жидкости из опытных образцов горной породы

Установка содержит линии для подачи рабочей жидкости, камеры для размещения образца горной породы с фильтрационными каналами различной ориентации, регулирующие вентили, декольмататоры, основной и дополнительный термостаты

На установке были исследованы образцы (керн) анизотропных коллекторов, отобранных со скважин, вскрывающих продуктивные отложения тюменской и баженовской свит, ачимовской толщи, подсолевого и межсолевого комплексов на месторождениях ОАО «Юганскнефтегаз», ТПП «Урайнефтегаз», ОАО «Нижневолжскнефть», ПО «Удмуртгеология», ПО «Белгеология», ОАО «Тэбукнефть» и ОАО «Оренбургнефть»

Суть эксперимента состояла в том, что в опытных образцах создавали пластовые условия, а затем имитировался вызов притока и декольматация фильтрационных каналов импульсами депрессии

Циклические гидравлические воздействия в режиме «накопление - сброс» проводили в диапазоне изменения давлений от 2-4 до 28-30 МПа

Полученные результаты показаны на рисунке 7 Из приведенных графиков следует, что на интенсивность декольматации (фильтрации) трещин влияют как величина создаваемой депрессии на пласт, так и число цикловоздействий Оптимальные же для условий фильтрации величины депрессии, кроме того, зависят ог пространственного положения фильтрационных каналов и свойств породы

Прослеживаются довольно четкие, хорошо согласующиеся с результатами теоретического анализа, закономерности Из графиков следует, что интенсивность декольматации фильтрационных путей с увеличением величины депрессии, на которую происходит сброс давлений, возрастает лишь до определенного значения

Рисунок 7 — Зависимость декольматации образцов от ориентации филырационных каналов и циклического изменения величины депрессии при и = 4, 8, 12: п - число цикловоздействий; Кл -коэффициент декольматации; АР - рабочая депрессия, МПа; 0-90° - ориентация фильтрационных каналов

депрессии, с последующим резким уменьшением, зависящим от пространственного положения флюидопроводящих путей Для горизонтальных трещин эти значения наименьшие - не выходят за пределы 12-14 МПа, для наклонных - возрастают, а для вертикальных - максимальные Влияют на эти значения и механические свойства пород для устойчивых пород Прикамья, нижнего Поволжья, Беларуси значения наибольшие, а для податливых глинистых пород Западной Сибири они минимальные Вполне закономерно и то, что интенсивность декольматации фильтрационных каналов возрастает лишь при увеличении депрессии до величин, соответствующих оптимальной раскрытости флюидопроводящих каналов и наилучшим условиям фильтрации При дальнейшем увеличении депрессионных воздействий интенсивность декольматации фильтрационных каналов снижается вплоть до полного прекращения процесса

В этих закономерностях отражены и установленные зависимости активность декольматации от проявления горного давления и интенсивности импульсов давления, условия фильтрации от перепада давления в системе «трещина - скважина», за счет которого происходит фильтрация, и от снижения давления во флюидопроводящем канале или смыкающего его Экспериментально также установлено, что при значениях депрессий, больших, чем оптимальные, условия декольматации и фильтрации существенно ухудшаются

Отсюда следует важный практический вывод - при освоении и эксплуатации скважин величину создаваемой импульсной депрессии необходимо подбирать так, чтобы она в наибольшей мере соответствовала ее оптимальному значению Величины оптимальных депрессий принимались разными для каждого комплекса отложений, глубин залегания и особенностей строения коллектора Ориентировочные значения оптимальных депрессий могут быть получены на установках, подобных предложенной нами при исследовании кернов, полученных из скважин, пробуренных на месторождениях со сходными геологическими условиями Возможно, потребуются лишь уточнения в процессе освоения скважин по данным контроля хода и результатов операций

Выполненные экспериментальные исследования по изучению деформации стенок фильтрационных каналов показали, что критическое значение депрессии для наклонных разноориентированных каналов (АР^) удовлетворительно описывается зависимостью

АР*р = ДРкр (1 + а), (14)

где АРкр - критическая депрессия, при которой смыкаются каналы, МПа, а - угол наклона фильтрационного канала, рад

Тогда, как следует из работ (М А Мыслюк, Р С Яремийчук и др, 1983), величина (5* может быть определена по формуле

Р;=|(1+«), 05)

где Е - модуль Юнга,

Л" - безразмерный коэффициент, зависящий от начальных размеров трещин

Таким образом, величина депрессионного воздействия для удаления кольматирующего материала, в случае различной ориентации фильтрационных

каналов, должна удовлетворять неравенству, где вместо р* необходимо

*

использовать (За

Из графиков (рисунок 7), полученных в результате экспериментальных исследований, следует, что существует оптимальное значение депрессии (ДР°т), при котором достигается максимальная декольматация фильтрационных путей Это значение приблизительно составляет

ДС"=(0,5 0,7)/Р: (16)

Анализ и систематизация автором материалов наблюдений за поведением объектов и выявленных особенностей в восприимчивости коллекторов к воздействиям в процессе строительства скважин показал, что различие получаемых результатов в основном связано с тем, что при плавном увеличении депрессии приток из фильтрационных каналов, не блокируемых твердой фазой, вызывается успешно, из нестойко блокируемых - вызывается с затруднениями

А из фильтрационных каналов, стойко блокируемых, приток не может быть вызван вообще

В тех случаях, когда в осваиваемых объектах ведущую роль играют флюидосодержащие каналы, не блокируемые или нестойко блокируемые твердой фазой буровых растворов, результаты бывают только положительные А в случаях, когда ведущими являются фильтрационные каналы, стойко блокируемые за счет смыкания и кольматации, результаты бывают отрицательные или близкие к ним Успешно устранить стойкую блокаду можно только обеспечив два следующих условия

Во-первых, флюидопроводящие каналы должны находиться в состоянии оптимальной раскрытости Поскольку по мере возрастания депрессии проницаемость анизотропных коллекторов снижается, а затем и утрачивается, то фильтрации не происходит и при нулевой депрессии (когда нет перепада давлений), и при ее критической величине (когда трещины сомкнуты и проницаемость нулевая) Максимальный приток получается при величине депрессии, меньше критической, когда устанавливается оптимальное соотношение перепада в системе «скважина - пласт» и раскрытостью трещины

Во-вторых, чтобы при оптимальной раскрытости флюидосодержащих каналов в течение времени, когда напряжения в матрице коллектора еще не релаксировали, на кольматирующий трещины материал оказывалось выталкивающее давление, превышающее статическую величину депрессий При плавном снижении и импульсном увеличении депрессии достигаются оба этих условия В фазе набора забойного давления или снижения депрессии (1-я фаза цикла) фильтрационные каналы расширяются, горное давление, заклинивающее кольматирующий трещины материал, снижается, а напряжения в матрице коллектора релаксируют При сбросе забойного давления (2-я фаза цикла) возникает импульс гидравлического давления, который в условиях оптимальной раскрытости трещин и некоторого отставания процесса релаксации декольматирует коллектор Плавное снижение и импульсное увеличение депрессии в качестве способа воздействия на приствольные зоны пласта может

использоваться при вскрытии продуктивных пластов, для интенсификации притока пластового флюида в скважину и т д

Анализ результатов опытно-промышленных испытаний метода регулируемых депрессионных воздействий на продуктивность скважин показал, что, прирост дебита был достигнут как за счет декольматации флюидопроводящих каналов, так и за счет оптимизации условий их раскрытое™ Также было выявлено, что одним из ведущих факторов при вызове притока из деформируемого сложного коллектора является скорость изменения забойных давлений с помощью струйных насосов и периодической эксплуатацией скважин можно регулировать как величины этих давлений, так и длительность фаз «набора - сброса» Управление ими осуществляется через величины устьевых (трубное, затрубное) давлений при выборе режимов воздействия на околоскважинную зону пласта в процессе вызова и интенсификации притока

Предложенный способ разработки нефтегазовой залежи (пат 2287052 РФ) включает размещение скважин, закачивание рабочего агента и отбор жидкости От существующих он отличается тем, что дополнительно в пласте определяют зоны с доминирующими фильтрационными каналами и их ориентацию Проводят гидравлический разрыв пласта с закреплением каналов Скважины оборудуют струйными насосами с вымываемыми вставками Осуществляют очистку фильтрационных каналов с плавным увеличением направленных регулируемых депрессионных воздействий на пласт, которые в эксплуатационной скважине регулируются по стабилизации уровня жидкости или/и забойного давления на каждом этапе депрессионного воздействия, а в нагнетательной скважине - по уменьшению приемистости пласта на каждом этапе воздействия Скважины при этом размещают по выделенным зонам В зоне с доминирующими фильтрационными каналами размещают эксплуатационные скважины, а в зонах с пониженной флюидопроводимостью размещают нагнетательные скважины Закачивание рабочего агента в скважины осуществляют в зависимости от ориентации фильтрационных каналов в околоскважинной зоне пласта, а отбор жидкости из пласта - в режиме циклического отбора «набор — сброс»

Известно, что в периодически эксплуатируемых скважинах, где

циклические изменения депрессии существенно влияют на приток пластового флюида и где применяется пакеровка затрубного пространства, использование управляемого датчика от затрубного пространства для автоматической работы запорного устройства на устье невозможно Кроме того, за и-ный период эксплуатации скважины из удаленных зон продуктивного пласта происходит подтягивание колъматанта (разбуренной породы, утяжеленного бурового раствора и механических примесей) В результате часть фильтрациионных каналов кольматируются Гидродинамическая связь по пласту ухудшается, продуктивность скважины снижается, вплоть до полной ее остановки

Для предупреждения этих явлений предлагается постоянно измерять давление на устье скважины и в случае превышения его верхней постоянной «уставки» открывать управляемое запорное устройство, а при снижении устьевого давления ниже до нижней заданной постоянной «уставки» - открывать (пат 2215867 РФ) Закрытие управляемого запорного устройства осуществляется в момент вторичного снижения давления в лифтовых трубах до значения нижней «уставки» При выходе на нижнюю заданную «уставку» (в момент увеличения времени выброса в 1,5-2 раза при одновременном уменьшении дебита) скважину останавливают и осуществляют дренаж околоскважинной зоны пласта с помощью глубинного струйного насоса, (например, типа СН-ЗМ) После этого скважину снова продолжают эксплуатировать в регулируемом периодическом режиме до следующего увеличения времени выброса

Проведение работ с использованием струйных насосов требует применения различных дополнительных элементов, в частности пакерующих устройств Так, разработана и успешно апробирована конструкция пакера механического (пат 2139408, 2148700 РФ) Пакер механический (ПМС) универсален, обладает высокой надежностью изоляции межтрубного пространства при длительной эксплуатации и высоких (до 100,0 МПа) перепадах давления Проходной диаметр ствола пакера 52 мм, что позволяет производить промывку забоя, производить ГИС, КО, СКОЮ, ПКО пласта, размывать парафиновые и песчаные пробки с помощью гибкой трубы без подъема НКТ и пакера из обсадной колонны, проводить перфорацию зарядами ПР-43

ПМС устанавливается в скважине без вращения и разгрузки колонны НКТ на забой При одном спуске-подъеме возможна распакеровка до 50-ти раз Пакер выдерживает многократные нагрузки при создании импульсного воздействия на пласт при высоких депрессиях, безотказен в работе в скважинах с большой кривизной ствола и прост в обслуживании Возможна взаимозаменяемость деталей и узлов с предыдущими моделями пакеров

Кроме ПМС, для этих же целей был разработан целый ряд и других технических устройств с последующим внедрением в производство (а с 1221307, 1680943 СССР, пат 2131541, 2187698, 29331, 30828, 2209927, 35819, 52084 РФ)

По результатам выполненных исследований можно сделать следующие выводы и рекомендации

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1 Выполнено обобщение, углубление и расширение представления о проявлениях горного давления при вскрытиях горного массива скважиной Процессы около скважины развиваются во времени и отражают различные формы проявлений горного давления, которые могут заканчиваться либо на стадии образования около нее нового поля напряжений (при этом деформации горного массива остаются в пределах упругих), либо сопровождаются неупругими деформациями с образованием около скважины зоны пониженных напряжений, в которой породы переходят в предельное состояние (предельная область)

При первой форме ствол скважины и целостность ее крепи не нарушаются, отрицательное последствие проявления горного давления в этой форме может сказываться только на ухудшении фильтрационных свойств продуктивного пласта в приствольной зоне

Вторая форма проявления горного давления сопровождается кавернообразованием и сужением ствола скважины В случае хрупкого разрушения пород происходит кавернообразование Когда же превалирует вязкопластическое течение (или ползучесть) пород - сужение Если ствол скважины будет закреплен,

то в последнем случае на обсадную колонну начнут действовать дополнительные нагрузки - горное давление

2 Показано, что все осложнения, связанные с неустойчивостью горных пород в стенках скважины (осыпи, обвалы, сужение ствола, смятие обсадных труб и др) являются следствием проявлений горного давления и тесно связаны с развитием предельной области Поэтому усилия специалистов в первую очередь должны быть направлены на разработку и реализацию мероприятий, предупреждающих ее образование

Задача решается применением буровых растворов с заданной плотностью и определенным потенциалом влаги, а также применением комплекса таких инженерных методов, как направленное использование кавериообразования, отбор породы из предельной области, специальные (не форсированные) режимы бурения, проверка обсадных труб смятию горным давлением и др

3 Получены аналитические и эмпирические зависимости для расчета напряженного состояния пород около скважины, конечного и текущего радиуса предельной области, скорости сужения ствола скважины в интервалах пород, склонных к вязкопластическому течению Установлена хорошая сходимость расчетных данных и натурных наблюдений

4 Выполнены реологические исследования каменной соли и глины, использованных в качестве типичных представителей вязкопластичных пород

Зависимость ползучести каменной соли от температуры была исследована при влажности образцов < 0,04 % и значениях температуры от 20 до 210° С, а от влажности — при комнатной температуре и влажности от 0,04 до 1,1 %

На основании кривых деформирования были построены реологические кривые, обработкой которых получены зависимости предела текучести и пластической вязкости от температуры и влажности, которые аппроксимированы эмпирическими формулами

Установлено, что равномерно распределенная примесь (глина) при содержании до 8 % снижает пластические свойства каменной соли, а при содержании более 8 % — резко увеличивает ее склонность к вязкопластическому течению Данные испытаний показали, что влажность существенно увеличивает

вязкопластические свойства глины и, следовательно, ускоряет их переход в предельное состояние

5 Обобщены и углублены представления о физической природе воздействия упругих волн на насыщенные пористые среды Показано, что под воздействием волнового поля происходит многократное увеличение скорости фильтрации жидких сред через пористую среду В случае использования высокочастотного диапазона упругих волн происходит большая потеря упругой энергии на промежуточных слоях (обсадная труба, цементное кольцо, стенка скважины, пластовый флюид) прискважинной зоны Поэтому для увеличения дальнодействия рекомендуется использовать низкочастотные (ударные) волны Использование ударных волн позволяет увеличивать проницаемость продуктивных скважин и, как следствие, их дебиты

6 Научно обосновано и нашло практическое подтверждение приоритетное научно-техническое направление закономерностей влияния проявлений горного давления на фильтрационно-емкостные свойства каналов различной ориентации (0-90°) и возможности управления ими в условиях направленных воздействий на напряженно-деформированное состояние «скважина - горный массив» Для оценки условий устойчивости горных пород стенок ствола скважины предложены номограммы определения скорости сужения ствола, необходимой плотности раствора, компонент поля напряжений в приствольной зоне, радиуса предельной области

7 Усовершенствован способ управляемой кольматации стенок скважин Основным отличием способа является то, что струям жидкости, сближающимся на поверхности стенки скважины, задают различную интенсивность и их направление определяется из условия обеспечения расположения точек пересечения с поверхностью стенки скважины одна за другой в порядке убывания их интенсивности по следу струи жидкости наибольшей интенсивности

8 При осуществлении технологий декольматации методом глубоких циклических изменений давлений в системе «скважина — пласт», включая и зоны проявления АВПД с неустойчивыми породами, экспериментально установлена зависимость изменения величины давлений, превышающих боковые нагрузки

Для повышения устойчивости ствола и коэффициента продуктивности усовершенствован способ бурения скважин, основанный на подборе плотности и рецептуры промывочной жидкости с учетом предельно допустимых размеров каверн пласта, перекрывающего и/или подстилающего продуктивный пласт

9 Разработан комплекс методических приемов и технических средств для разобщения ствола скважины при освоении и эксплуатации нефтяных и газовых скважин, ликвидации нефтегазопроявлений в скважине, проведении различных технологических операций по изоляции зон поглощения в процессе проводки скважин, при цементировании под давлением, гидроразрыве пластов и т д

Фактический экономический эффект от внедрения в производство выполненных по теме диссертации разработок составил более 390 млн рублей

Основные положения диссертации изложены в следующих печатных работах

а) монографии

1 Богатое Б А Перспективы скважинной добычи полезных ископаемых в Беларуси Монография / Б А Богатое, В С Войтенко, А М Киреев - Мн УП «Технопринт», 2004 - 258 с

2 Войтенко В С Волновая обработка коллекторов нефти и газа Монография /ВС Войтенко, В Н Иовец, А М Киреев, Ю В Семенов - Мн Юнипак, 2005 -260 с

3 Киреев А М Управление проявлениями горного давления при строительстве нефтяных и газовых скважин Монография / А М Киреев, В С Войтенко - Тюмень, 2006 - Т 1 - 280 с, Т 2 - 286 с

4 Войтенко В С Колтюбинг основы и практика применения в горном деле Монография /ВС Войтенко, А М Киреев, Л М Груздилович, А Д Смычник, С Ф Шемет - Мн Юнипак, 2007 - 584 с

б) статьи в научно-технических рецензируемых изданиях

5 Киреев АМ Оценка устойчивости ствола скважины при бурении в сложных геологических условиях // Нефть и газ Западной Сибири Проблемы

добычи и транспортировки Тез докл Всесоюз науч -техн конф - Тюмень НТО «Горное», 1985 -С 95-96

6 Киреев АМ Разработка и применение новых методов вскрытия продуктивных пластов с АВДД в условиях Западной Сибири // Вскрытие нефтегазовых пластов и освоение скважин Тез докл Второй Всесоюз науч -практ конф, посвящ 60-летию со дня рождения акад АН АзССР А X Мирзаджанзаде, г Ивано-Франковск20-22 сентября 1988г - Москва, 1988 -С 62

7 Войтенко В С Проблемы устойчивости скважин на больших глубинах / ВС Войтенко, АМ Киреев, Г Г Первушин // Деформирование и разрушение горных пород Матер IX Всесоюз конф по механике горных пород, г Бишкек 3-5 окг 1989 г - Бишкек Изд-воИЛИМ, 1990 - С 586-597

8 Киреев А М Физические основы метода акустического воздействия на нефтенасыщенные коллектора // Известия высших учебных заведений Нефть и газ - 2000 - № 6 - С 68-72

9 Киреев А М Особенности управления проявлениями горного давления при вызове и интенсификации притоков в сложных горно-геологических условиях//Бюллетень БГА -2001 -№1(5) - С 15-19

10 Кравченко Б И Современные методические приемы и технические решения при заканчивании скважин в условиях деформации и кольматации фильтрационных путей / Б И Кравченко, А М Киреев//Там же - С 27-31

11 Кравченко Б И Методические приемы и технические решения при заканчивании скважин в условиях деформации и кольматации фильтрационных путей / Б И Кравченко, А М Киреев, Н Н Светашов // Проблемы развития топливно-энергетического комплекса Западной Сибири на современном этапе Матер Всерос науч-техн конф , г Тюмень 21-22 нояб 2001 г - Тюмень Изд-во «ВекторБук»,2001 -С 31-32

12 Киреев А М Перспективы увеличения дебитов и межремонтных периодов нефтяных скважин за счет использования эффекта отрицательных давлений / А М Киреев, В В Войтенко // Известия высших учебных заведений Нефть и газ -2001 -№5 -С 76-82

13 Светашов НН Опыт применения в напряженно-деформируемой

системе «скважина - горный массив» депрессионно-репрессионных воздействий на пласт / Н Н Светашов, А М Киреев, А К Бондаренко // Известия высших учебных заведений Нефть и газ - 2002 - № 4 -С 40-42

14 Светашов Н Н Опытно-промышленные испытания метода плавновозрастающих депрессионных воздействий при освоении скважин / Н Н Светашов, А М Киреев, В С Чернухин, Б И Кравченко, Д Г Орлов, А В Чернухин // Известия высших учебных заведений Нефть и газ — 2003 - № 2 -С 18-23

15 Киреев АМ Лабораторная установка по исследованию напряженного состояния горных пород и анизотропных коллекторов / А М Киреев, Б И Кравченко // Известия высших учебных заведений Нефть и газ — 2004 - № 4 — С 127-130

16 Орлов ДГ К вопросу сохранения закрепляющего агента фильтрационных каналов при освоении скважин / ДГ Орлов, НН Светашов, А М Киреев, Б И Кравченко, П В Овчинников // Известия высших учебных заведений Нефть и газ -2005 -№2 -С 37-41

17 Киреев АМ Механизм изменения забойных давлений в режиме «набор - сброс» при испытании анизотропных коллекторов / А М Киреев, Б И Кравченко, Н Н Светашов, Д Г Орлов // Известия высших учебных заведений Нефть и газ -2006 -№1 -С 44-50

18 Медведский Р И Целесообразность плавного запуска скважины после гидроразрыва пласта / Р И Медведский, А М Киреев, А А Изотов // Известия высших учебных заведений Нефть и газ - 2007 — № 2 - С 25-27

19 Светашов Н Н Интенсификация притоков нефти плавновозрастающими депрессионными воздействиями при освоении и эксплуатации скважин анизотропных коллекторов / НН Светашов, АМ Киреев, Б И Кравченко // Современные технологии капитального ремонта скважин и повышения нефтеотдачи пластов Перспективы развития Сб докл II Междунар науч -пракг конф г Геленджик, Краснодарский край 21-26 мая 2007 г - Краснодар ООО «Научно-производственная фирма «Нитпо», 2007 -С 113-121

20 Светашов НН Способ и устройство для повышения продуктивности

эксплуатационных скважин / Н Н Светашов, А М Киреев, Б И Кравченко // Современные технологии капитального ремонта скважин и повышения нефтеотдачи пластов Перспективы развития Сб докл II Междунар науч -практ конф г Геленджик, Краснодарский край 21-26 мая 2007 г - Краснодар ООО «Научно-производственнаяфирма«Нитпо»,2007 -С 127-132

21 Войтенко В В Интенсификация притоков нефти воздействием на пласт мгновенными депрессиями и акустическими полями / В В Войтенко, А М Киреев, Л А Чернобай // Там же - С 132-136

22 Светашов Н Н Технология вызова и интенсификации притока методом регулируемых депрессионных воздействий / Н Н Светашов, Б И Кравченко, А М Киреев//Там же -С 162-166

23 Киреев А М Управление проницаемостью нефтяных и газовых пластов с помощью энергии направленных силовых волн / А М Киреев, В В Войтенко // Там же -С 166-178

24 Светашов Н Н Особенности повышения нефтеотдачи анизотропных коллекторов за счет регулируемых депрессионных воздействий / Н Н Светашов, АМ Киреев, Б И Кравченко // Там же - С 178-183

25 Киреев АМ Использование энергии волновых полей для интенсификации притоков и увеличения коэффициентов нефтеизвлечения / А М Киреев, В В Войтенко//Там же - С 183-186

26 Светашов Н Н Метод увеличения нефтеотдачи анизотропных коллекторов и геологические аспекты выбора объектов для гидромеханического воздействия / Н Н Светашов, Б И Кравченко, А М Киреев // Повышение нефтегазоотдачи пластов и интенсификация добычи нефти и газа Сб докладов XI Мевдунар науч-практ конф, г Москва 26-28 июня 2007 г - М Изд-во РОСИНГ,2007 -С 253-266

27 Светашов Н Н Применение мостовых пробок при проведении ремонтно-изоляционных работ / Н Н Светашов, А М Киреев // Там же - С 267-274

28 Светашов Н Н Технология одновременно-раздельной закачки на многопластовых месторождениях с использованием многопакерных компоновок / Н Н Светашов, А М Киреев // Там же - С 275-280

29 Киреев А М Продукция для применения в нефтегазовой отрасли / А М Киреев, Н Н Светашов, В П Сыропятов, А В Ловцов // Повышение нефтегазоотдачи пластов и интенсификация добычи нефти и газа Сб докладов XI Междунар науч -практ конф, г Москва 26-28 июня 2007 г - М Изд-во РОСИНГ,2007 -С 281-287

в) авторские свидетельства и патенты на изобретения

30 Ас 1221307 СССР, МКИ4 Е 21 В 7/00, 21/08 Способ ликвидации нефтегазопроявления в скважине / О Ю Бергштейн, М А Великосельский, М И Ворожбитов, ЕА Иванов, АМ Киреев (СССР) - № 3775662/22-03, Заявлено 27 07 1984, Опубл 30 03 1986, Бюл № 12

31 А с 1680943 СССР, МКИ5 Е 21 В 21/08 Способ бурения скважин / В С Войтенко, О Б Качалов, А М Киреев, Б В Никулин (СССР) - № 4703404/03, Заявлено 09 06 1989, Опубл 30 09 1991, Бюл № 36

32 Пат 2038173 РФ, МПК6 В 07 В 1/48 Сеточный узел вибросита / ЛН Тетеревятников, О В Воинов, А М Киреев (Россия) - № 93030435/03, Заявлено 06 10 1993, Опубл 27 06 1995, Бюл № 18

33 Пат 2060353 РФ, МПК6 Е 21 В 33/138 Способ кольматации стенок скважины / О В Воинов, А М Киреев, Л Н Тетеревятников (Россия) -№ 93003239/03, Заявлено 18 01 1993, Опубл 20 05 1996, Бюл № 14

34 Пат 2065024 РФ, МПК6 Е 21 В 33/138 Способ бурения с кольматацией / О В Воинов, АМ Киреев, ЛН Тетеревятников (Россия) - № 93008782/03, Заявлено 16 02 1993, Опубл 10 08 1996, Бюл № 37

35 Пат 2128279 РФ, МПК6 Е 21 В 33/12 Надувной гидравлический пакер / В В Кислицын, НН Светашов, ВП Сыропятов, АМ Киреев (Россия) -№ 97110144/03, Заявлено 16 06 1997, Опубл 27 03 1999, Бюл № 9

36 Пат 2131541 РФ, МПК6 Р 04 Б 5/02 Скважинная насосная установка / В В Кислицын, НН Светашов, ВП Сыропятов, АМ Киреев (Россия) -№ 97113169/09, Заявлено 24 07 1997, Опубл 10 06 1999, Бюл № 16

37 Пат 2139408 РФ, МПК6 Е 21 В 33/12 Механический пакер / В В Кислицын, С Г Малицкий, Н Н Светашов, А М Киреев (Россия) -№ 98110092/03, Заявлено 25 05 1998, Опубл 10 10 1999, Бюл № 28

38 Пат 2148700 РФ, МПК7 Е 21 В 33/12 Механический пакер / В Д Холодюк (Украина), АМ Киреев, В В Кислицын, НН Светашов (Россия) — № 98113542/03, Заявлено 07 07 1998, Опубл 10 05 2000, Бюл № 13

39 Пат 2175048 РФ, МПК7 Е 21 В 23/00 Противополетное устройство / А М Киреев, Н Н Светашов, А К Бондаренко, С Г Малицкий (Россия) -№ 2000101223/03, Заявлено 12 01 2000, Опубл 20 10 2001, Бюл № 29

40 Пат 2187698 РФ, МПК7 Г 04 В 41/00, 41/06 Передвижная азотно-компрессорная станция / В Г Антониади, А М Киреев, Н Н Светашов (Россия) -№ 2001109583/06, Заявлено 09 04 2001, Опубл 20 08 2002, Бюл. № 23

41 С 29331 РФ, МПК7 Е 21 В 33/12 Механический пакер / АМ Киреев, МА Киреев, НН Светашов, ВН Светашов (Россия) - № 2003100631/20, Заявлено 13 01 2003, Опубл 10 05 2003, Бюл № 13

42 Пат 30828 РФ, МПК7 Е 21 В 33/12 Ствол механического пакера / А М Киреев, М А Киреев, НН Светашов, В Н Светашов (Россия) -№2003108039/20, Заявлено 26 03 2003, Опубл 10 07 2003, Бюл № 19

43 Пат 30829 РФ, МПК7 Е 21 В 33/12 Обойма ствола механического пакера / А М Киреев, М А Киреев, Н Н Светашов, В Н Светашов (Россия) -№ 2003108681/20, Заявлено 01 04 2003, Опубл 10 07 2003, Бюл № 19

44 Пат 2209927 РФ, МПК7 Е 21 В 33/12 Механический пакер / АМ Киреев, НН Светашов, С Г Малицкий (Россия) -№ 2002101426/03, Заявлено 11 01 2002, Опубл 10 08 2003, Бюл № 22

45 Пат 2215867 РФ, МПК7 Е 21 В 43/00 Способ вызова притока из скважин и устройство для его осуществления / А М Киреев (Россия), Б И Кравченко (Беларусь), НН Светашов (Россия) - № 2001132129/03, Заявлено

26 11 2001, Опубл 10 11 2003, Бюл № 31

46 Пат 35819 РФ, МПК7 Е 21 В 33/12 Якорь гидравлический / АМ Киреев, М А Киреев, Н Н Светашов, В Н Светашов, Д Г Орлов, X К Минулин (Россия) -№ 2003129355/20, Заявлено 08 10 2003, Опубл 10 02 2004, Бюл № 4

47 Пат 47434 РФ, МПК7 Е 21 В 43/00 Клапан для скважинного оборудования (Варианты) / В А Афанасьев, В А Захаров, А М Киреев, Н Н Светашов, Д Г Орлов (Россия) - № 2005105404/22, Заявлено 25 02 2005, Опубл

27 08 2005, Бюл №24

48 Пат 52084 РФ, МПК Е 21 В 33/12 (2006 01) Разбуриваемый пакер / АМ Киреев, НН Свегашов, Д Г Орлов (Россия) - № 2005105405/22, Заявлено 25 02 2005, Опубл 10 03 2006, Бюл № 7

49 Пат 2276260 РФ, МПК Е 21 В 49/00 (2006 01) Способ определения фильтрации пластовых флюидов и устройство для его осуществления / АМ Киреев (Россия), Б И Кравченко (Беларусь), Н Н Светашов (Россия) — № 2004113358/03, Заявлено 29 04 2004, Опубл 10 05 2006, Бюл № 13

50 Пат 2278242 РФ, МПК Е 21 В 33/12 (2006 01) Разбуриваемый пакер / Д Г Орлов, А М Киреев, Н Н Светашов, В И Мерешко, Я Б Вандрик (Россия) -№ 2005118304/03, Заявлено 14 06 2005, Опубл 20 06 2006, Бюл № 17

51 Пат 2287052 РФ, МПК Е 21 В 43/18 (2006 01) Способ разработки нефтегазовой залежи / А М Киреев, Н Н Светашов, Д Г Орлов (Россия) -№ 2005105394/03, Заявлено 25 02 2005, Опубл 10 11 2006, Бюл № 31

52 Пат 2291279 РФ, МПК Е 21 В 34/06 (2006 01) Клапан для скважинного оборудования (Варианты) / В А Афанасьев, В А Захаров, АМ Киреев, НН Светашов, Д Г Орлов (Россия) - № 2005103775/03, Заявлено 14 02 2005, Опубл 10 01 2007, Бюл № 1

53 Пат 2296853 РФ, МПК Е 21 В 33/12 (2006 01) Разбуриваемый пакер / АМ Киреев, НН Светашов, Д Г Орлов (Россия) - № 2005103776/03, Заявлено 14 02 2005, Опубл 10 04 2007, Бюл № 10

54 Пат 2296852 РФ, МПК Е 21 В 23/06, 33/12 (2006 01) Посадочное устройство / Д Г Орлов, А М Киреев, Н Н Светашов, В И Мерешко, Я Б Вандрик (Россия) -№ 2005118303/03, Заявлено 14 06 2005, Опубл 10 04 2007, Бюл № 10

55 Пат 2304696 РФ, МПК Е21В 33/129 (2006 01) Пакер / Д Г Орлов, А М Киреев, Н Н Светашов, В И Мерешко, Я Б Вандрик, А П Григорьев (Россия) — № 2005132864/03, Заявлено 25 10 2005, Опубл 20 08 2007, Бюл № 23

Соискатель

А М Киреев

Подписано в печать 04 03 08 Формат 60x84/16 Бумага Ballet Печать Riso Уел печ л 2,88 Тираж 100 Заказ 74

Отпечатано с готового набора в типографии ООО «Вектор Бук» 625004, г Тюмень, ул Володарского, 45 Тел (3452)46-54-04,46-90-03

Содержание диссертации, доктора технических наук, Киреев, Анатолий Михайлович

ВВЕДЕНИЕ.

1 АНАЛИЗ ИЗУЧЕННОСТИ ПРОБЛЕМЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАИБОЛЕЕ ПЕРСПЕКТИВНЫХ НАПРАВЛЕНИЙ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1 Обзор и аналитическая оценка гипотез о процессах, связанных с проявлениями горного давления.

1.2 Напряженно-деформированное состояние горных пород около скважины.

1.2.1 Напряженное состояние нетронутого горного массива.

1.2.2 Гипотеза проявлений горного давления в скважине.

1.2.3 Прогноз смещения стенок скважины.

1.2.3.1 Расчетная схема и результаты определения размеров предельной области.

1.2.3.2 Результаты расчета скорости сужения ствола скважины

ВЫВОДЫ ПО РАЗДЕЛУ 1.

2 РЕОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГОРНЫХ ПОРОД И МЕТОДЫ ИХ ОПРЕДЕЛЕНИЯ.

2.1 Общие сведения.

2.2 Характеристика прочностных и структурных связей в горных породах.

2.3 Реологические уравнения и модели.

2.4 Методы определения реологических свойств горных пород при простом нагружении и с моделированием сложного напряженного состояния.

2.5 Методика определения предела текучести, вязкости и построение паспорта прочности горных пород.

2.6 Реологические исследования каменной соли и глины.

ВЫВОДЫ ПО РАЗДЕЛУ 2.

3 ВЛИЯНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ И МЕХАНИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ПРОЦЕСС РАЗРУШЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД В СИСТЕМЕ «СКВАЖИНА - ГОРНЫЙ МАССИВ».

3.1 Элементы физико-химической механики горных пород.

3.2 Скважина как термодинамическая система.

3.3 Влияние процессов влагопереноса на устойчивость системы «скважина - горный массив».

3.4 Экспресс-метод оценки энергии связи влаги в дисперсной среде бурового раствора и влияние энергии связи влаги на механические свойства глинистых пород.

3.5 Влияние осмотического массопереноса на деформацию и разрушение горных пород.

3.6 Зависимость устойчивости глинистых пород от количества прочносвязанной воды.

3.7 Результаты исследований процессов поглощения ионов из водных растворов электролитов.

3.8 Результаты исследований прочности горных пород с различными структурными связями в жидких средах.

3.9 Результаты исследований процессов набухания и их влияние на устойчивость глинистых пород.

ВЫВОДЫ ПО РАЗДЕЛУ 3.

4 ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ УПРУГИХ ВОЛН НА ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НАСЫЩЕННЫХ ПОРИСТЫХ СРЕД.

4.1 Диссипация упругой энергии при воздействии на продуктивный пористый коллектор.

4.2 Результаты исследований влияния акустических потоков на процессы фильтрации в пористых средах.

4.3 Результаты исследований влияния акустического поля на радиус охвата породы и явление кавитации

4.4 Разработка технологии формирования в горном массиве наведенной и дополнительной проницаемости с помощью направленных ударных волн.

4.5 Результаты опытно-промышленных испытаний технологии обработки горного массива направленными ударными волнами.

ВЫВОДЫ ПО РАЗДЕЛУ 4.

5 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ И ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ДЛЯ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА УСТОЙЧИВОСТЬ ГОРНЫХ ПОРОД В СКВАЖИНЕ И УПРАВЛЕНИЕ ПРОЯВЛЕНИЯМИ ГОРНОГО ДАВЛЕНИЯ ПРИ БУРЕНИИ, ОСВОЕНИИ, ИНТЕНСИФИКАЦИИ И ДОБЫЧЕ.

5.1 Управление устойчивостью горных пород в стенках скважины.

5.1.1 Разработка методики обоснования необходимой плотности бурового раствора и оценка его разупрочняющего действия на стенку ствола скважины.

5.1.2 Оценка влияния циклических термогидродинамических нагрузок и разработка номограммы для оценки устойчивости горных пород в стенках скважины.

5.1.3 Совершенствование гидромониторного способа кольматации стенок ствола скважины.

5.2 Совершенствование технологических процессов при вскрытии зон с аномально высокими пластовыми давлениями (АВПД).

5.3 Разработка мероприятий по предупреждению нарушений сплошности и обсадных колонн горным давлением.

5.3.1 Разработка метода выделения опасных интервалов и оценки сопротивляемости обсадных труб смятию горным давлением.

5.3.2 Уточненная методика расчета обсадных труб на смятие горным давлением.

5.4 Обоснование методов управления проявлениями горного давления в системе «скважина - нефтегазовый пласт».

5.4.1 Оценка состояния околоскважинной зоны продуктивных горизонтов перед испытанием.

5.4.2 Результаты исследований напряженного состояния горных пород и анизотропных коллекторов.

5.4.3 Методика выполнения экспериментов.

5.4.4 Разработка технологии предупреждения нарушений ствола скважины при глубоких депрессионных воздействиях в интервалах с неустойчивыми породами.

5.4.5 Теоретические предпосылки к применению метода изменения забойных давлений в режиме «набор - сброс» при испытании анизотропных коллекторов.

5.4.6 Разработка и совершенствование технических средств и методов для реализации предложенных технологий воздействия на продуктивные пласты.

ВЫВОДЫ ПО РАЗДЕЛУ 5.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Теоретические основы и технологии управления проявлениями горного давления при строительстве скважин"

Актуальность проблемы. При проектировании и строительстве нефтяных и газовых скважин, разработке и выборе высокоэффективных технологических схем бурения, креплении, освоении и эксплуатации необходим целый комплекс сведений о горно-геологических условиях, свойствах горных пород и явлениях, которые происходят в околоскважинной зоне. Правильный учет геомеханических процессов, происходящих в горном массиве, разработка надежных методов управления проявлениями горного давления на всех стадиях сооружения и работы скважин приобретают все большее значение в связи с увеличением глубин и объемов бурения в районах со сложными горно-геологическими условиями. Острота проблемы возрастает и потому, что в последние годы для нефтегазодобывающих отраслей характерно развитие таких неблагоприятных тенденций, как уменьшение обеспеченности добычи подтвержденными запасами при существенном ухудшении их структуры (увеличение доли запасов высоковязких нефтей, подгазовых и водонефтяных залежей, глубокозалегающих горизонтов и продуктивных пластов с низкими фильтрационными свойствами, значительное уменьшение размеров открываемых месторождений) и нерентабельность разработки месторождений в связи с недостаточной эффективностью применяемых технологий.

Бурение скважин сопровождается нарушением естественного состояния горных пород. Неизбежным следствием этого нарушения являются различные геомеханические процессы (проявления горного давления) в породном массиве приствольной зоны.

Изменяя в нужном направлении напряженно-деформированное состояние горных пород путем воздействия на компоненты горного давления, т.е. управляя проявлениями горного давления, можно предупредить эти осложнения или существенно уменьшить негативные последствия и затраты на их ликвидацию.

Поэтому развитие представлений о механизме проявлений горного давления, поиски путей прогноза их характера и интенсивности, а также разработка инженерных способов предупреждения и предотвращения 7 отрицательных последствий являются актуальными проблемами строительства скважин.

Цель работы - обеспечение эффективности и качества строительства скважин со сложными горно-геологическими условиями путем исследования и разработки теоретических основ, технических средств и инженерных методов управления проявлениями горного давления.

Основные задачи исследований

1 Аналитическая оценка состояния работ и проблем совершенствования инженерных методов управления проявлениями горного давления.

2 Оценка влияния геолого-технических факторов на процессы проявления горного давления (деформации, разрушения и смещения породных массивов, взаимодействие горных пород с крепью подземных сооружений горных выработок).

3 Разработка методических подходов и технологических решений для сохранения устойчивости пород стенок скважин путем создания кольматационного экрана, обладающего пониженными фильтрационными и повышенными изоляционными свойствами.

4 Обоснование приоритетных научно-технических направлений разработок и способов обеспечения целостности ствола скважины.

5 Разработка и совершенствование технологий и технических средств управления проявлениями горного давления. Обобщение и оценка результатов опытно-промышленных внедрений разработанных научных подходов, технологий и технических решений.

Научная новизна выполненной работы

Установлена взаимосвязь и взаимовлияние основных геолого-технических факторов управления проявлениями горного давления на технологию строительства скважин.

Развиты новые представления о механизме проявлений горного давления при строительстве скважин и их влиянии на фильтрационные свойства каналов коллектора различной ориентации при направленных воздействиях на напряженно-деформированное состояние системы «скважина - горный массив», что позволило: 8

-получить расчетные зависимости для определения размеров предельной области и скорости «сужения» ствола скважины с учетом величины горного давления, реологических свойств горных пород и противодавления бурового раствора;

-предложить методику обоснования параметров управляемой струйной кольматации стенок скважины, обеспечивающую повышение устойчивости пород в системе «скважина - горный массив»;

- уточнить методику расчета обсадных труб на смятие горным давлением;

-разработать программу определения устойчивости горных пород в пристенном участке ствола скважины;

- установить зависимости степени изменений декольматации и фильтрации флюидопроводящих каналов различной ориентации от величины статической и импульсной депрессий и превышения гидростатического давления в скважине над боковым при освоении скважин методом глубоких циклических депрессий.

3 Обоснован выбор параметров циклических депрессионных воздействий на напряженно-деформируемую зону пласта, что позволило:

- прогнозировать основные технологические показатели процесса освоения и интенсификации притоков пластовых флюидов, в условиях деформации и кольматации фильтрационных каналов;

- предупреждать нарушения ствола скважины при глубоких депрессионных воздействиях в интервалах с неустойчивыми породами.

4 Дано объяснение механизма изменения забойных давлений в режиме «набор - сброс», определен характер поведения объекта в зависимости от режима воздействия на пласт.

Практическая значимость полученных результатов

Применение разработанной методики оценки устойчивости ствола скважины при бурении в сложных горно-геологических условиях на больших глубинах позволит:

- повысить качество работ по бурению и освоению скважин;

- проектировать надежные конструкции скважин с оценкой их соответствия сложным условиям бурения; 9

- выбирать оптимальные депрессии для вызова и интенсификации притока в условиях изменения характеристик (параметров) фильтрационных путей различной ориентации;

- осуществлять профилактику и ликвидацию осложнений.

Разработан комплекс методических приемов и технических решений для разобщения продуктивных горизонтов при освоении и эксплуатации нефтяных и газовых скважин, ликвидации нефтегазопроявлений, изоляции зон поглощений и гидроразрыве пласта, повышающих эффективность геологоразведочных работ на нефть и газ.

Предложенные технологии управления проницаемостью горного массива, базирующиеся на его обработке направленными ударными волнами, позволяют успешно решать следующие прикладные задачи горной промышленности:

- увеличивать дебиты нефтяных, газовых и водозаборных скважин при значительном повышении компонентоотдачи продуктивных пластов;

- вводить в рентабельную разработку месторождения твердых полезных ископаемых, представленные слабо- или практически непроницаемыми породами, методом подземного выщелачивания.

Внедрение технико-технологических разработок осуществлено в различных нефтегазодобывающих предприятиях, а именно: открытых акционерных обществах «Сургутнефтегаз», «ТНК-ВР Холдинг», «Лукойл», «НК «Роснефть», «Газпром» и др. Использование результатов теоретических и экспериментальных работ по диссертации позволило, за счет снижения числа осложнений, сократить сроки строительства скважин, повысить качество работ, увеличить продуктивность скважин, улучшить экологическую ситуацию в районах работ.

Результаты исследований используются в вузах для подготовки специалистов нефтегазового профиля.

Фактический экономический эффект от внедрения разработок составил около 390 млн. руб.

10

Заключение Диссертация по теме "Технология бурения и освоения скважин", Киреев, Анатолий Михайлович

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1 Выполнено обобщение, углубление и расширение представления о проявлениях горного давления при вскрытиях горного массива скважиной. Процессы около скважины развиваются во времени и отражают различные формы проявлений горного давления, которые могут заканчиваться либо на стадии образования около нее нового поля напряжений (при этом деформации горного массива остаются в пределах упругих), либо сопровождаются неупругими деформациями с образованием около скважины зоны пониженных напряжений, в которой породы переходят в предельное состояние (предельная область).

При первой форме ствол скважины и целостность ее крепи не нарушаются, отрицательное последствие проявления горного давления в этой форме может сказываться только на ухудшении фильтрационных свойств продуктивного пласта в приствольной зоне.

Вторая форма проявления горного давления сопровождается кавернообразованием и сужением ствола скважины. В случае хрупкого разрушения пород происходит кавернообразование. Когда же превалирует вязкопластическое течение (или ползучесть) пород - сужение. Если ствол скважины будет закреплен, то в последнем случае на обсадную колонну начнут действовать дополнительные нагрузки - горное давление.

2 Показано, что все осложнения, связанные с неустойчивостью горных пород в стенках скважины (осыпи, обвалы, сужение ствола, смятие обсадных труб и др.) являются следствием проявлений горного давления и тесно связаны с развитием предельной области. Поэтому усилия специалистов в первую очередь должны быть направлены на разработку и реализацию мероприятий, предупреждающих ее образование.

Задача решается применением буровых растворов с заданной плотностью и определенным потенциалом влаги, а также применением комплекса таких инженерных методов, как направленное использование кавернообразования,

327 отбор породы из предельной области, специальные (не форсированные) режимы бурения, проверка обсадных труб смятию горным давлением и др.

3 Получены аналитические и эмпирические зависимости для расчета напряженного состояния пород около скважины, конечного и текущего радиуса предельной области, скорости сужения ствола скважины в интервалах пород, склонных к вязкопластическому течению. Установлена хорошая сходимость расчетных данных и натурных наблюдений.

4 Выполнены реологические исследования каменной соли и глины, использованных в качестве типичных представителей вязкопластичных пород.

Зависимость ползучести каменной соли от температуры была исследована при влажности образцов < 0,04 % и значениях температуры от 20 до 210° С, а от влажности - при комнатной температуре и влажности от 0,04 до 1,1 %.

На основании кривых деформирования были построены реологические кривые, обработкой которых получены зависимости предела текучести и пластической вязкости от температуры и влажности, которые аппроксимированы эмпирическими формулами.

Установлено, что равномерно распределенная примесь (глина) при содержании до 8 % снижает пластические свойства каменной соли, а при содержании более 8 % - резко увеличивает ее склонность к вязкопластическому течению. Данные испытаний показали, что влажность существенно увеличивает вязкопластические свойства глины и, следовательно, ускоряет их переход в предельное состояние.

5 Обобщены и углублены представления о физической природе воздействия упругих волн на насыщенные пористые среды. Показано, что под воздействием волнового поля происходит многократное увеличение скорости фильтрации жидких сред через пористую среду. В случае использования высокочастотного диапазона упругих волн происходит большая потеря упругой энергии на промежуточных слоях (обсадная труба, цементное кольцо, стенка

328 скважины, пластовый флюид) прискважинной зоны. Поэтому для увеличения дальнодействия рекомендуется использовать низкочастотные (ударные) волны. Использование ударных волн позволяет увеличивать проницаемость продуктивных скважин и, как следствие, их дебиты.

6 Научно обосновано и нашло практическое подтверждение приоритетное научно-техническое направление закономерностей влияния проявлений горного давления на фильтрационно-емкостные свойства каналов различной ориентации (0-90°) и возможности управления ими в условиях направленных воздействий на напряженно-деформированное состояние «скважина - горный массив». Для оценки условий устойчивости горных пород стенок ствола скважины предложены номограммы определения скорости сужения ствола, необходимой плотности раствора, компонент поля напряжений в приствольной зоне, радиуса предельной области.

7 Усовершенствован способ управляемой кольматации стенок скважин. Основным отличием способа является то, что струям жидкости, сближающимся на поверхности стенки скважины, задают различную интенсивность и их направление определяется из условия обеспечения расположения точек пересечения с поверхностью стенки скважины одна за другой в порядке убывания их интенсивности по следу струи жидкости наибольшей интенсивности.

8 При осуществлении технологий декольматации методом глубоких циклических изменений давлений в системе «скважина - пласт», включая и зоны проявления АВПД с неустойчивыми породами, экспериментально установлена зависимость изменения величины давлений, превышающих боковые нагрузки. Для повышения устойчивости ствола и коэффициента продуктивности усовершенствован способ бурения скважин, основанный на подборе плотности и рецептуры промывочной жидкости с учетом предельно допустимых размеров каверн пласта, перекрывающего и/или подстилающего продуктивный пласт.

329

9 Разработан комплекс методических приемов и технических средств для разобщения ствола скважины при освоении и эксплуатации нефтяных и газовых скважин, ликвидации нефтегазопроявлений в скважине, проведении различных технологических операций по изоляции зон поглощения в процессе проводки скважин, при цементировании под давлением, гидроразрыве пластов и т.д.

Фактический экономический эффект от внедрения в производство выполненных по теме диссертации разработок составил более 390 млн. рублей.

330

Библиография Диссертация по наукам о земле, доктора технических наук, Киреев, Анатолий Михайлович, Тюмень

1. Протодьяконов М.М. Давление горных пород на рудничную крепь // Изв. Екатеринославского высшего горного уч-ща. Екатеринослав, 1908. -Вып. 1.

2. Протодьяконов М.М. Давление горных пород и рудничное крепление. -М.: Гонти, 1931.

3. Кацауров И.Н. Горное давление в вертикальных стволах. М.: Госгортехиздат, 1961. -258 с.

4. Крупенников Г.А. Взаимодействие массивов горных пород с крепью вертикальных выработок. М.: Недра, 1966. - 311 с.

5. Руппенейт К.В. Расчет крепи шахтных стволов. М.: Изд-во АН СССР, 1962.- 194 с.

6. Mohr F. Gebirgsdruck und Auebau. "Glükanf1952, Babb, Nr 27/2b.

7. Цимбаревич П.М. О величинах горного давления в вертикальной выработке // Горный журнал. 1933. - № 9.

8. Динник А.Н. Статьи по горному делу. М. - J1.: Углетехиздат, 1957.137 с.

9. Максимов А.П. О величине горного давления на крепь шахтного ствола и о толщине крепи // Шахтное строительство. 1958. - № 7.

10. Белов В.И. Давление горных пород на стенки вертикальных шахт // Тр. ДИИ. Ханты-Мансийск, 1940. - Вып. 15.

11. Лехницкий С.Г. Определение напряжений в упругом изотропном массиве вблизи вертикальной цилиндрической выработки круглого сечения // Изв. АН СССР, ОНТ. 1938. - № 7.

12. Шевяков Л.Д. Заметки о теории горного искусства // Горный журнал. -1931.- №7.331

13. Киреев A.M. Управление проявлениями горного давления при строительстве нефтяных и газовых скважин: Монография / A.M. Киреев, B.C. Войтенко. Тюмень, 2006. - Т. 1. - 280 е.; Т. 2. - 286 с.

14. Voitenko V.S. / Applied geomechanics in drilling. Oxford IBH Publishing Co. PVT Ltd. New delhi, Bombay, Calcutta, 1995.

15. Баклашов И.В. Механика горных пород / И.В. Баклашов, Б.А. Картозия. М.: Недра, 1975. - 272 с.

16. Кацауров И.Н. Горное давление // Механика горных пород: Сб. науч. тр. М.: МГИ, 1972. - Вып. 2.

17. Крупенников Г.А. Распределение напряжений в породных массивах. -М.: Недра, 1972.-246 с.

18. Богатов Б.А. Перспективы скважинной добычи полезных ископаемых в Беларуси: Монография / Б.А. Богатов, B.C. Войтенко, A.M. Киреев. Минск: Изд-во УП Технопринт, 2004. - 258 с.

19. Киреев A.M. Изменение регламента на механическую скорость бурения в зонах АВПД / Совершенствование комплексного подхода к решению задач освоения Западной Сибири: Сб. науч. тр. Тюмень: ЗапСибНИГНИ, 1983.-Вып. 190.-С. 143-145.332

20. Киреев A.M. Ликвидация поглощений промывочной жидкости путем закачки соляробентонитовой смеси / Новые направления и методы геологоразведочных работ Западно-Сибирского района: Сб. науч. тр. Тюмень: ЗапСибНИГНИ, 1984.-Вып. 195. - С. 141-143.

21. Киреев A.M. Особенности вскрытия зон АВПД на Уренгойской площади / Проводка скважин в сложных геологических условиях: Сб. науч. тр. -Тюмень: ЗапСибНИГНИ, 1984. Вып. 181. - С. 28-33.

22. Киреев A.M. Оценка устойчивости ствола скважины при бурении в сложных геологических условиях / Нефть и газ Западной Сибири. Проблемы добычи и транспортировки: Тез. докл. Всесоюз. науч.-техн. конф. Тюмень: НТО Горное, 1985. - С. 95-96.

23. Киреев A.M. Особенности управления проявлениями горного давления при вызове и интенсификации притоков в сложных горногеологических условиях // Бюллетень БГА. 2001. - № 1(5). - С. 15-19.

24. Киреев A.M. Разработка и исследование технологий и технических средств управления горным давлением при строительстве скважин: Дис. . канд. техн. наук: 25.00.15 Тюмень, 2002. - 195 с.

25. Войтенко B.C. Колтюбинг: основы и практика применения в горном деле: Монография / B.C. Войтенко, Л.М. Груздилович, A.M. Киреев, А.Д. Смычник, С.Ф. Шемет. Мн.: Юнипак, 2007. - 584 с.

26. Parker J. How Moisture Affects Mine Openings. Engineering and Mining Journal, 1966, v. 167, № 11.

27. Даныш Д.В. Расчет скорости сужения ствола скважины в пластичных породах / Д.В. Даныш, Е.Г. Леонов, Б.С. Филатов // Нефтяное хозяйство. -1972.-№6.-С. 9-12.

28. Hofer К. The results of reological studies potach mines International Cong, on Strata Control, 4-th, N.-Y., 4-8V, 1964.333

29. Höfer К. Untersuchungen über Verformungen um Hohlräume im visco-elastisch-plastischen Mädien. Bergakademie, 1964, №3, BA-16.

30. Триадский B.M. Определение скорости сужения стенок скважин, сложенных сжимаемыми вязкопластичными породами / В.М. Триадский, Е.Г. Леонов // Горный журнал. 1980. - № 5. - С. 29-34.

31. Войтенко B.C. Реологические исследования каменной соли и глины / B.C. Войтенко, A.M. Киреев // Горная механика. 2005. - № 1. - С. 47-55.

32. Киреев В.А. Курс физической химии. 3-е изд. - М.: Химия, 1975.389 с.

33. Kutilek М. A New Method for Soil Specific Surface Determination. Ustav vedecotechiekyen Informaci MZLVH rochik (XXXV) Rostlinna Vyroba, 1962, № 6.

34. Шантарин В.Д. Физико-химия дисперсных систем / В.Д. Шантарин, B.C. Войтенко.-М.: Недра, 1990.-315 с.

35. Ландау Л.Д. Гидродинамика / Л.Д. Ландау, Е.М. Лившиц. М.: Наука, 1986.-736 с.

36. Накоряков В.Е. Волновая динамика газо- и парожидкостных сред / В.Е. Накоряков, В.Г. Покусаев, И.Р. Шрейбер. М.: Энергоиздат, 1990. - 247 с.

37. Ляхов Г.М. Волны в грунтах и пористых многокомпонентных средах. М.: Наука, 1982. - 267 с.

38. Маскет М.И. Физические основы технологии добычи нефти. М.: Гостоптехиздат, 1993. - 607 с.

39. Рид Р. Свойства газов и жидкостей: пер. с анг. / Р. Рид, Дж. Праускиц, Т. Шервуд Л.: Химия, 1982. - 184 с.

40. Чернобай Л.А. Совершенствование техники и методики применения акустических методов в сложных геолого-технических условиях разведочных скважин.-М., 1988.- 125 с.334

41. Кузнецов O.JI. Применение ультразвука в нефтяной промышленности / О.Л. Кузнецов, С.А. Ефимова. М.: Недра, 1983.-192 с.

42. Зарембо Л.К. Мощные ультразвуковые поля. М., 1968. - 128 с.

43. Мизаилов В.М. Исследование ультразвукового воздействия на процесс фильтрации в пористых средах / В.М. Мизаилов, С.А. Ефимова, О.Л. Кузнецов. ВНИЯГГ, 1975. - 88 с.

44. Агранат Б.А. Ультразвуковая технология. М.: Металлургия, 1974.504 с.

45. A.c. 1030540 СССР, МКИ Е 21 В 43/28. Способ подземного выщелачивания полезных ископаемых / А.И. Бажал (СССР). Опубл. 1988, Бюл. № 27.

46. A.c. 1240112 СССР, МКИ Е 21 В 43/28. Способ повышения проницаемости горных пород / В.В. Ржевский, Л.И. Кентович, Н.М. Траненок (СССР). Опубл. 1988, Бюл. № 18.

47. A.c. 1701896 СССР, МКИ Е 21 В 43/28. Способ повышения проницаемости горных пород на месте залегания и устройство для его осуществления / А.И. Бажал, А.И. Зюган, А.Д. Маслов (СССР). Опубл. 1991, Бюл. № 48.

48. Войтенко И.В. Регулирование фильтрационных свойств горного массива направленными силовыми волнами / Технология и проблемы экологии строительства глубоких скважин в Белоруссии. Минск, 1996. - 146 с.

49. Войтенко В.В. Совершенствование техники и технологии воздействия на нефтяной пласт силовыми волнами / В.В. Войтенко, Г.С. Евтушенко, В.Н. Иовец // Техника и технология бурения разведочных скважин в Припятском прогибе. Минск, 1998. - 118 с.

50. Патент 2815 BY, МПК6 Е 21 В 43/28, Е 21 В 43/25. Способ повышения проницаемости пластов и устройство для его осуществления /В.В. Войтенко,335

51. B.C. Войтенко, Г.С. Евтушенко (Республика Беларусь). № 961101: Заявл. 03.12.1996; Опубл. 30.06.1999 // Афщыйны бюлетэнь / Дзярж. пат. ведамства Рэсп. Беларусь. - 1999. - № 2.

52. Войтенко B.C. Волновая технология управления проницаемостью горного массива в практических приложениях / B.C. Войтенко, И.В. Войтенко // Горная механика. 2002. - № 1. - С. 52-58.

53. Богатов Б.А. Перспективы скважинной добычи полезных ископаемых в Беларуси / Б.А. Богатов, B.C. Войтенко, A.M. Киреев. Минск: Изд-во УП Технопринт, 2004. - 257 с.

54. Тимофеев Н.С. Усталостная прочность стенок скважин / Н.С. Тимофеев, Р.Б. Вугин, P.C. Яремийчук. М.: Недра, 1972. - 298 с.

55. Пат. 2060353 РФ, МПК6 Е 21 В 33/138. Способ кольматации стенок скважины / О.В. Воинов, A.M. Киреев, Л.Н. Тетеревятников (Россия). -№ 93003239/03; Заявлено 18.01.1993; Опубл. 20.05.1996, Бюл. № 14.

56. Пат. 2065024 РФ, МПК6 Е 21 В 33/138. Способ бурения с кольматацией / О.В. Воинов, A.M. Киреев, Л.Н. Тетеревятников (Россия). -№ 93008782/03; Заявлено 16.02.1993; Опубл. 10.08.1996, Бюл. № 37.

57. Аникиев К.А. Аномально высокие давления в нефтяных и газовых месторождениях. -М.: Недра, 1964. 173 с.

58. Фертль У.Х. Аномальные пластовые давления. М.: Недра, 1980.398 с.

59. Крылов В.И. Изоляция поглощающих пластов в глубоких скважинах. -М.: Недра, 1980.-249 с.

60. Шевцов В.Д. Регулирование давления в бурящихся скважинах. М.: Недра, 1984.- 193 с.

61. Еремеев Ю.А. К расчету обсадных труб на смятие неравномерным давлением соляных пород / Ю.А. Еремеев, Е.Г. Леонов, Б.С. Филатов // Бурение газовых и газоконденсатных скважин. 1974. - № 3. - С. 21-28.336

62. Еремеев Ю.А. О сопротивляемости обсадных труб неравномерному сминающему давлению соляных пород / Ю.А. Еремеев, Е.Г. Леонов, Б.С. Филатов // Нефтяное хозяйство. 1974. - № 1. - С. 21-24.

63. Мухин Л.К. Буровые растворы на углеводородной основе для бурения в осложненных условиях и вскрытия продуктивных стволов: Автореф. дис. . д-ра техн. наук. М., 1971. - 48 с.

64. Мамедов A.A. К вопросу смятия обсадных колонн / A.A. Мамедов, Н.М. Алиев // Азербайджанское нефтяное хозяйство. 1984. - № 5. - С. 48-53.

65. Стрелец Г.А. Нарушения обсадных колонн в соленосных отложениях / Г.А. Стрелец, Б.С. Филатов, В.З. Лубан, Ю.А. Еремеев // Нефтяное хозяйство. -1970,-№2.-С. 28-31.

66. Терентьев В.Д. Деформация обсадных колонн в толще каменной соли. М.: ВНИИОЭНГ, 1980. - 203 с.

67. Зотов Г.А. Эксплуатация скважин в неустойчивых коллекторах. М.: Недра, 1987.- 175 с.

68. Кравцов В.М. Крепление высокотемпературных скважин в коррозионно-активных средах / В.М. Кравцов, Ю.С. Кузнецов, М.Р. Мавлютов, Ф.А. Агзамов. -М.: Недра, 1987. 192 с.

69. Мотаев Г.А. О сопротивляемости обсадных колонн внешнему давлению в неустойчивых породах / Г.А. Мотаев, И.И. Падва, А.П. Уланкин, Т.Б. Малачиханов // Нефть и газ: Изв. высш. учеб. заведений. 1984. - № 8.

70. Матвеев Б.В. Руководство по испытаниям горных пород на боковой распор / Б.В. Матвеев, Ю.М. Карташов, И.Г. Беллад. Л.: Изд-во ВНИМИ, 1969.- 184 с.

71. Мыслюк М.А. О выборе величины депрессии при испытании трещинных коллекторов в процессе бурения / М.А. Мыслюк, В.Г. Ясов, P.C. Яремийчук // Нефть и газ: Изв. высш. учеб. заведений. 1983. - № 7. - С. 37-41.337

72. Желтов Ю.П. О гидравлическом разрыве нефтеносного пласта / Ю.П. Желтов, С.А. Христианович // Изв. АН СССР. Отделение технических наук. -1955,- №5.

73. Киреев A.M. Лабораторная установка по исследованию напряженного состояния горных пород и анизотропных коллекторов / A.M. Киреев, Б.И. Кравченко // Известия высших учебных заведений. Нефть и газ. 2004. - № 4. -С. 127-130.

74. Вадецкий Ю.В. Особенности вскрытия, испытания и опробования трещинных коллекторов. М.: Недра, 1973. - 136 с.

75. Овнатанов Г.Т. Вскрытие и обработка пласта. М.: Недра, 1970. - 312 с.

76. Желтов Ю.П. Деформация горных пород. М.: Недра, 1966. - 291 с.

77. Кравченко Б.И. Современные методические приемы и технические решения при заканчивании скважин в условиях деформации и кольматации фильтрационных путей / Б.И. Кравченко, A.M. Киреев // Бюллетень БГА. -2001.-№ 1(5).-С. 27-31.

78. Симонов В.И. Профилактика и способы ликвидации поглощений при наличии АВПД / В.И. Симонов, A.M. Киреев // Там же. С.93-95.

79. Киреев A.M. Оценка величины поглощающих каналов / A.M. Киреев, В.И. Симонов // Пути увеличения эффективности и качества глубокого разведочного бурения в Западной Сибири: Сб. науч. тр. Тюмень: ЗапСибНИГНИ, 1981.-Вып. 170.-С. 153-156.339

80. Киреев A.M. Изучение конструкций скважин и оценка их соответствия условиям АВПД / A.M. Киреев, В.И. Симонов // Там же. С. 107-113.

81. Киреев A.M. Обобщение опыта ликвидации осложнений на скважинах Западной Сибири / A.M. Киреев, В.И. Симонов // Проблема развития ЗападноСибирского топливно-энергетического комплекса: Сб. науч. тр. Тюмень: ЗапСибНИГНИ, 1984. - С. 34-36.

82. Симонов В.И. Методика построения совмещенных графиков градиентов давлений / В.И. Симонов, A.M. Киреев, Б.М. Блинов // Там же. С. 18.340

83. Симонов В.И. Двухконтурная циркуляционная система / В.И. Симонов, A.M. Киреев // Науч.-техн. разработки и достижения в области строительства нефтегазоразве-дочных скважин: Аннотир. сб. Тюмень: ЗапСибБурНИПИ, 1988.-С. 66-67.

84. АСБУР. Краснодар: ООО «Научно-производственная фирма «Нитпо», 2007. -С. 162-166.

85. ЮОСветашов H.H. Интенсификация притоков нефти плавновозрастающими депрессионными воздействиями при освоении и эксплуатации скважин анизотропных коллекторов / H.H. Светашов, A.M. Киреев, Б.И. Кравченко // Там же. С. 113-121.

86. Медведский Р.И. Целесообразность плавного запуска скважины после гидроразрыва пласта / Р.И. Медведский, A.M. Киреев, A.A. Изотов // Известия высших учебных заведений.Нефть и газ. 2007. - № 2. - С. 25-27.

87. Войтенко И.В. Анализ результатов опытно-промышленных испытаний технологии обработки горного массива направленными ударными волнами / И.В. Войтенко, A.M. Киреев, A.M. Гречко, С.Ф. Шемет // Горная механика. 2005. - № 3. - С. 22-29.342

88. Войтенко И.В. Технологии формирования в горном массиве наведенной и дополнительной проницаемости с помощью направленных ударных волн / И.В. Войтенко, A.M. Киреев, А.Д. Смычник, A.M. Гречко, С.Ф. Шемет // Горная механика. 2005. - № 4. - С. 16-24.

89. Войтенко В.В. Физические основы воздействия упругих волн на насыщенные пористые среды /В.В. Войтенко, A.M. Киреев, JI.A. Чернобай, A.M. Гречко, С.Ф. Шемет // Горная механика. 2006. - № 2. - С. 11-22.

90. Войтенко B.C. Волновая обработка коллекторов нефти и газа / B.C. Войтенко, В.Н. Иовец, A.M. Киреев, Ю.В. Семенов. Мн.: Юнипак, 2005. - 260 с.

91. Светашов H.H. Особенности повышения нефтеотдачи анизотропных коллекторов за счет регулируемых депрессионных воздействий / H.H. Светашов, A.M. Киреев, Б.И. Кравченко // Там же. С. 178-183.

92. Киреев A.M. Использование энергии волновых полей для интенсификации притоков и увеличения коэффициентов нефтеизвлечения / A.M. Киреев, В.В. Войтенко // Там же. С. 183-186.

93. Киреев A.M. Механизм изменения забойных давлений в режиме «набор сброс» при испытании анизотропных коллекторов / A.M. Киреев, Б.И. Кравченко, H.H. Светашов, Д.Г. Орлов // Известия высших учебных заведений. Нефть и газ. - 2006. - № 1. - С. 44-50.

94. Орлов Д.Г. К вопросу сохранения закрепляющего агента фильтрационных каналов при освоении скважин / Д.Г. Орлов, H.H. Светашов,

95. A.M. Киреев, Б.И. Кравченко, П.В. Овчинников // Известия высших учебных заведений. Нефть и газ. 2005. - № 2. - С. 37-41.

96. A.c. 1680943 СССР, МКИ5 Е 21 В 21/08. Способ бурения скважин /

97. B.C. Войтенко, О.Б. Качалов, A.M. Киреев, Б.В. Никулин (СССР). № 4703404/03; Заявлено 09.06.1989; Опубл. 30.09.1991, Бюл. № 36.

98. Симонов В.И. Временная инструкция по предотвращению осложнений при бурении глубоких разведочных скважин в зонах АВПД / В.И. Симонов, A.M. Киреев. Тюмень: ЗапСибБурНИПИ, 1984. - 26 с.

99. Симонов В.И. Методика построения совмещенных графиков градиентов давлений для условий Главтюменьгеологии / В.И. Симонов, A.M. Киреев, Б.М. Блинов. Тюмень: ЗапСибБурНИПИ, 1985. - 18 с.

100. Киреев A.M. Продукция для применения в нефтегазовой отрасли / A.M. Киреев, H.H. Светашов, В.П. Сыропятов, A.B. Ловцов // Там же. С. 281-287.344

101. Пат. 2296852 РФ, МПК Е 21 В 23/06, 33/12 (2006.01). Посадочное устройство / Д.Г. Орлов, A.M. Киреев, H.H. Светашов, В.И. Мерешко, Я.Б. Вандрик (Россия). -№ 2005118303/03; Заявлено 14.06.2005; Опубл. 10.04.2007, Бюл. № 10.

102. A.c. 1221307 СССР, МКИ4 Е 21 В 7/00, 21/08. Способ ликвидации нефтегазопроявления в скважине / О.Ю. Бергштейн, М.А. Великосельский, М.И. Ворожбитов, Е.А. Иванов, A.M. Киреев (СССР). № 3775662/22-03; Заявлено 27.07.1984; Опубл. 30.03.1986, Бюл. № 12.

103. Пат. 2065024 РФ, МПК6 Е 21 В 33/138. Способ бурения с кольматацией / О.В. Воинов, A.M. Киреев, JI.H. Тетеревятников (Россия). -№ 93008782/03; Заявлено 16.02.1993; Опубл. 10.08.1996, Бюл. № 37.

104. Пат. 2038173 РФ, МПК6 В 07 В 1/48. Сеточный узел вибросита / Л.Н. Тетеревятников, О.В. Воинов, A.M. Киреев (Россия). № 93030435/03; Заявлено 06.10.1993; Опубл. 27.06.1995, Бюл. № 18.345

105. Пат. 2128279 РФ, МПК6 Е 21 В 33/12. Надувной гидравлический пакер / В.В. Кислицин, H.H. Светашов, В.П. Сыропятов, A.M. Киреев (Россия). -№ 97110144/03; Заявлено 16.06.1997; Опубл. 27.03.1999, Бюл. № 9.

106. Пат. 2131541 РФ, МПК6 F 04 F 5/02. Скважинная насосная установка/ В.В. Кислицын, H.H. Светашов, В.П. Сыропятов, A.M. Киреев (Россия). -№ 97113169/09; Заявлено 24.07.1997; Опубл. 10.06.1999, Бюл. № 16.

107. Пат. 2139408 РФ, МПК6 Е 21 В 33/12. Механический пакер / В.В. Кислицын, С.Г. Малицкий, H.H. Светашов, A.M. Киреев (Россия). -№ 98110092/03; Заявлено 25.05.1998; Опубл. 10.10.1999, Бюл. № 28.

108. Пат. 2148700 РФ, МПК7 Е 21 В 33/12. Механический пакер / В.Д. Холодюк (Украина), A.M. Киреев,- В.В. Кислицын, H.H. Светашов (Россия). -№ 98113542/03; Заявлено 07.07.1998; Опубл. 10.05.2000, Бюл. № 13.

109. Пат. 2175048 РФ, МПК7 Е 21 В 23/00. Противополетное устройство / A.M. Киреев, H.H. Светашов, А.К. Бондаренко, С.Г. Малицкий (Россия). -№ 2000101223/03; Заявлено 12.01.2000; Опубл. 20.10.2001; Бюл. № 29.

110. Пат. 2187698 РФ, МПК7 F 04 В 41/00, 41/06. Передвижная азотно-компрессорная станция / В.Г. Антониади, A.M. Киреев, H.H. Светашов (Россия). -№ 2001109583/06; Заявлено 09.04.2001; Опубл. 20.08.2002, Бюл. № 23.

111. С. 29331 РФ, МПК7 Е 21 В 33/12. Механический пакер / A.M. Киреев, М.А. Киреев, H.H. Светашов, В.Н. Светашов (Россия). № 2003100631/20; Заявлено 13.01.2003; Опубл. 10.05.2003, Бюл. № 13.

112. Пат. 30828 РФ, МПК7 Е 21 В 33/12. Ствол механического пакера / A.M. Киреев, М.А. Киреев, H.H. Светашов, В.Н. Светашов (Россия). -№ 2003108039/20; Заявлено 26.03.2003; Опубл. 10.07.2003, Бюл. № 19.

113. Пат. 30829 РФ, МПК7 Е 21 В 33/12. Обойма ствола механического пакера / A.M. Киреев, М.А. Киреев, H.H. Светашов, В.Н. Светашов (Россия). -№ 2003108681/20; Заявлено 01.04.2003; Опубл. 10.07.2003, Бюл. № 19.346

114. Пат. 2209927 РФ, МПК7 Е 21 В 33/12. Механический пакер / A.M. Киреев, H.H. Светашов, С.Г. Малицкий (Россия). № 2002101426/03; Заявлено 11.01.2002; Опубл. 10.08.2003, Бюл. № 22.

115. Пат. 2215867 РФ, МПК7 Е 21 В 43/00. Способ вызова притока из скважин и устройство для его осуществления / A.M. Киреев (Россия), Б.И. Кравченко (Белоруссия), H.H. Светашов (Россия). № 2001132129/03; Заявлено 26.11.2001; Опубл. 10.11.2003, Бюл. № 31.

116. Пат. 35819 РФ, МПК7 Е 21 В 33/12. Якорь гидравлический / A.M. Киреев, М.А. Киреев, H.H. Светашов, В.Н. Светашов, Д.Г. Орлов, Х.К. Минулин (Россия). -№ 2003129355/20; Заявлено 08.10.2003; Опубл. 10.02.2004, Бюл. № 4.

117. Пат. 47434 РФ, МПК7 Е 21 В 43/00. Клапан для скважинного оборудования (Варианты) / В.А. Афанасьев, В.А. Захаров, A.M. Киреев, H.H. Светашов, Д.Г. Орлов (Россия). № 2005105404/22; Заявлено 25.02.2005; Опубл. 27.08.2005, Бюл. № 24.

118. Пат. 52084 РФ, МПК Е 21 В 33/12 (2006.01). Разбуриваемый пакер / A.M. Киреев, H.H. Светашов, Д.Г. Орлов (Россия). № 2005105405/22; Заявлено 25.02.2005; Опубл. 10.03.2006, Бюл. № 7.

119. Пат. 2278242 РФ, МПК Е 21 В 33/12 (2006.01). Разбуриваемый пакер / Д.Г. Орлов, A.M. Киреев, H.H. Светашов, В.И. Мерешко, Я.Б. Вандрик (Россия). -№ 2005118304/03; Заявлено 14.06.2005; Опубл. 20.06.2006, Бюл. № 17.

120. Пат. 2291279 РФ, МПК Е 21 В 34/06 (2006.01). Клапан для скважинного оборудования (Варианты) / В.А. Афанасьев, В.А. Захаров, A.M. Киреев, H.H. Светашов, Д.Г. Орлов (Россия). № 2005103775/03; Заявлено 14.02.2005; Опубл. 10.01.2007, Бюл. № 1.

121. Пат. 2296853 РФ, МПК Е 21 В 33/12 (2006.01). Разбуриваемый пакер/ A.M. Киреев, H.H. Светашов, Д.Г. Орлов (Россия). № 2005103776/03; Заявлено 14.02.2005; Опубл. 10.04.2007, Бюл. № 10.348