Исследование и разработка комплекса технических средств и методов канатно-кабельной технологии капитального ремонта скважин

Сливченко, Анатолий Фёдорович

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Исследование и разработка комплекса технических средств и методов канатно-кабельной технологии капитального ремонта скважин
ВАК РФ 25.00.17, Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений

Автореферат диссертации по теме "Исследование и разработка комплекса технических средств и методов канатно-кабельной технологии капитального ремонта скважин"

УДК 622.227

На правах рукописи

0034516 1И

Сливченко Анатолий Фёдорович

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСА ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ И МЕТОДОВ КАНАТНО-КАБЕЛЬНОЙ ТЕХНОЛОГИИ КАПИТАЛЬНОГО РЕМОНТА СКВАЖИН

Специальность: 25.00.17 - Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

О 5 НОЯ 2000

Бугульма - 2008

003451618

Работа выполнена в Альметьевском государственном нефтяном институте

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор, член-корреспондент АН РТ, Юсупов Изиль Галимзянович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, с.н.с. Габдуллин Рафагат Габделвалеевнч

кандидат технических наук Хузин Ринат Раисович

Ведущая организация:

ООО «Башнефть-Геопроект»

Защита диссертации состоится 27 ноября 2008 г. в 14— часов на заседании диссертационного совета Д.222.018.01. в Татарском научно-исследовательском и проектном институте нефти (ТатНИПИнефть) ОАО «Татнефть» по адресу: 423236, Республика Татарстан, г. Бугульма, ул. М.Джалиля, д.32.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Татарского научно-исследовательского и проектного института нефти

Автореферат разослан октября 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук

Львова И.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Выполнение мероприятий по добыче нефти на поздних стадиях разработки нефтяных месторождений в значительной степени сопряжено с ремонтом скважин. В 2006 г. количество таких ремонтов по отрасли составило порядка бОтыс. Растущая потребность в них, обусловленная изменяющимися условиями разработки нефтяных месторождений и складывающейся в связи с этим ситуацией по добыче нефти, ставит перед службой капитального ремонта скважин (КРС) задачу по производству скважино-ремонтов в минимальные сроки, позволяющие увеличить добычу нефти и сократить затраты. Решение данной задачи требует не только эффективного использования имеющихся производственных мощностей службы капитального ремонта скважин (КРС), но и наращивания ее научно-производственного потенциала. В связи с этим разработка методов технологии и технических средств, направленных на повышение эффективности и качества капитального ремонта скважин, увеличение добычи нефти и снижение затрат за счет ускорения ремонтов скважин, является актуальной.

Цель работы. Создание комплекса технических средств и методов канатно-кабельной технологии в целях повышения эффективности капитального ремонта скважин, увеличения добычи нефти и уменьшения затрат.

Основные задачи исследований.

1. Исследование состояния техники и технологии капитального ремонта скважин;

2. Исследование влияния основных факторов ККТ на технико-экономические показатели КРС и разработка методики исследования процесса разобщения внутри колонного пространства скважины канатно-кабельным методом;

3. Исследование процесса формирования цементных мостов, устанавливаемых в заданном интервале скважины канатно-кабельным способом, и разработка методов предотвращения смешения со

скважинной жидкостью тампонажного раствора в момент его излития из желонки;

4. Исследование факторов, определяющих несущую способность цементного моста и разработка технологии установки мостов;

5. Исследование влияния взрыва, применяемого в качестве привода ряда канатно-кабельных устройств, на параметры цементного раствора и скважинных жидкостей;

6. Исследование результатов опытно-промышленного внедрения технических средств и методов канатно-кабелыгой технологии КРС, оценка их технологической и экономической эффективности.

Методы решения задач.

Теоретические и экспериментальные исследования, анализ и обобщение

результатов практического внедрения в производство.

Научная новизна работы.

1. Установлена взаимосвязь между базовыми технико-экономическими показателями службы ремонта скважин, раскрывающая и обосновывающая эффективность внедрения экспресс-методов ремонта скважин. На основании установленной взаимосвязи для оперативной оптимизации производства ремонта скважин и эффективного управления им, как на основе трубной, так и канатно-кабельной технологий, предложена номограмма.

2. Разработаны методика и стенды для экспериментальных исследований доставки канатно-кабельным способом цементного раствора в скважину и формирования разделительного моста с требуемой несущей способностью в зависимости от внутреннего диаметра скважины, скважинной жидкости и воздействующей на мост нагрузки.

3. Предложены методы и технические средства, предотвращающие смешение цементного раствора со скважинной жидкостью и повышающие надежность и эффективность ремонтно-изоляционных работ по канатно-кабельной технологии.

4. Выявлена зависимость прочности цементного камня на изгиб от степени смешения тампонажного раствора со скважинной жидкостью при канатно-кабельной технологии. Предложены формулы для определения необходимых параметров тампонажного раствора в целях образования цементного камня требуемой прочности.

5. Экспериментальными исследованиями доказано, что взрывной метод, используемый в качестве привода ряда канатно-кабельных устройств, не оказывает отрицательного влияния на параметры тампонажного раствора и скважинных флюидов.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Новые научные представления о технологических процессах ремонтно-восстановительных работ по канатно-кабельной технологии.

2. Критерии оперативной оптимизации производства ремонта скважин, основанные на взаимосвязи основных технико-экономических показателей службы КРС.

3. Методические решения и результаты исследования процессов формирования разделительных мостов, устанавливаемых в скважине канатно-кабельным методом, позволяющие определять необходимые параметры тампонажного раствора и прогнозировать гарантированную несущую способность формирующегося на его основе моста.

4. Комплекс технических средств и агрегаты канатно-кабельной технологии, ускоряющие процесс, надежность и эффективность ремонтно-изоляционных работ и способствующих увеличению добычи нефти и уменьшению затрат.

Практическая значимость.

1. Разработаны комплекс технических средств и методы канатно-кабельной технологии капитального ремонта скважин.

2. Разработаны специальные агрегаты канатно-кабельных методов.

3. Разработана «Инструкция по изоляции вод контейнерной доставкой тампонирующих материалов на забой скважины» [И].

4. Разработан руководящий документ по "Оптимальной технологии ремонтно-восстановительных работ в скважинах с применением кабельно-контейнерных систем" (РД 39/02-0147585-009-87), [14].

5. Разработана номограмма для оптимизации производства КРС и эффективного управления им как на основе трубной, так и канатно-кабельной технологий.

6. Разработаны "Инструкции по ТБ для бригад КРС" при применении канатно-кабельных методов ремонта скважин.

6. Разработаны нормы трудовых и материальных затрат канатно-кабельных методов ремонта скважин.

7. Предложены методы предотвращения смешения цементного раствора со скважинной жидкостью и повышения качества устанавливаемых мостов канатно-кабельными методами.

Реализация работы в промышленности. С 1973 г. при непосредственном участии автора разрабатывались и внедрялись технические средства и специальные агрегаты, технологические схемы, инструкции и руководящие документы канатно-кабельных методов ремонта скважин.

В целях повышения эффективности использования ККТ КРС были организованы бригады, участок, послужившие началом создания в ОАО «Татнефть» Актюбинского Управления канатно-кабельных и пакерных методов.

Экономический эффект за 2006 год по ОАО "Татнефть" от внедрения канатно-кабельной технологии КРС составил 21.2 млн. руб.

капитальному ремонту скважин на тему «опыт работы в области техники и технологии ремонта скважин» (г.Москва, ВДНХ, 1984г.), на Всесоюзном координационном совещании в области техники и технологии ремонтно-изоляционных работ (г.Туапсе, 1984-1985г.), на Всесоюзном отраслевом совещании по ремонту и освоению скважин при ВНИИКРнефть (п.Дивноморский, 1989 г.), на научном семинаре кафедры РНГМ Уфимского нефтяного института (г.Уфа, 1991г.), на Всесоюзном научно-техническом совещании при ВНИИКРнефть по проблеме «Техника и технология ремонта и освоения скважин» (п.Дивноморский, 1991г.), на совещании Укрзарубежнефтегаз по технологии ремонта скважин и воздействия на пласт с использованием инструментов, спускаемых в скважину на кабель-канате (г.Феодосия, 1993г.), на Всероссийской научной-практической конференции «Большая нефть XXI века» (АГНИ, 2006г), на семинаре гл.инженеров и специалистов ОАО «Татнефть» по теме «Пути повышения эффективности строительства скважин в ОАО «Татнефть» (Альметьевское УБР, 2007г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 18 печатных работ общим объёмом 23,2 п.л. В том числе 4 публикации в изданиях, содержащихся в перечне ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, рекомендованных ВАК РФ. Получено 24 авторских свидетельств и патентов, издано учебное пособие «Канатно-кабельная технология капитального ремонта скважин» (АГНИ, 2004 г., 220с.), издано 2 руководящих документа по применению канатно-кабельной технологии. Основные разработки канатно-кабельной технологии отмечены четырьмя серебряными и семью бронзовыми медалями ВДНХ, работе «Комплекс оборудования канатно-кабельной технологии ремонта скважин» присуждена премия имени академика И.М. Губкина.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, основных выводов и рекомендаций. Работа изложена на 140 страницах машинописного текста, включая 23 таблицы, 67 рисунков, библиографический список использованной литературы, состоящий из 63 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулирована цель исследований, изложены основные задачи исследований, научная новизна и практическая ценность полученных результатов.

Отмечено, что значимый вклад в развитие техники и технологии КРС внесли отечественные и зарубежные ученые: А.Д. Амиров, Х.А. Асфандияров, Ю.М., Басарыгин, Ю.Е. Батурин, А.И. Булатов, Р.Г. Габдуллин, K.M. Тарифов, В.И. Грайфер, В.Е. Доброскок, Г.П.Зозуля, Р.К. Ишкаев, К.А. Карапетов, М.Л. Кисельман, A.M. Клеев, П.Н Лаврушко, Г.В. Молчанов, Р.Х. Муслимов, В.К. Петухов, С.А. Рябоконь, Сулейманов А.Б., Ш.Ф. Тахаутдинов, В.А. Харьков, В.А. Шумилов, В.М. Юдин, И.Г. Юсупов, A.C. Яшин, Н.Р. Besner, G.R. Gray, Е. Duglas, G. Kemp и др.

В первой главе отмечается, что на всех стадиях разработки нефтяных и газовых месторождений поддержание работоспособности эксплуатационного фонда скважин является непременным условием стабильной добычи нефти. Это ставит перед службой КРС задачу по осуществлению ремонтов скважин в минимальные сроки, с наименьшими материально-техническими затратами и потерей добычи нефти.

Внедрение канатно-кабельных методов КРС показывает, что одна технологическая операция, выполненная этим методом, сокращает время пребывания скважины в ремонте на 3-4 %.

Приводится динамика КРС за 1961-2010г. (на 2007-2010г. прогнозируется), применяемые техника и методы трубной технологии, характеризующие содержание решаемых задач и потенциальные возможности службы КРС ОАО «Татнефть».

Анализ баланса календарного времени бригад КРС показывает, что 44,6 % от основного времени (23,9 % от общего) приходится на спуско-подъемные операции (СПО). Уменьшение этого времени и, следовательно, времени пребывания скважин в ремонте, может быть достигнуто за счет внедрения экспресс-методов ремонта скважин.

Обзор отечественной и зарубежной литературы, информационный и патентный поиск (более 200 патентов и изобретений) показали, что на долю США приходится 70%, а СНГ - 26% (преимущественно Россию) от всех технологических операций КРС, выполняемых при помощи устройств, спускаемых в скважину на гибком элементе.

На основе теоретических, экспериментальных и промысловых исследований дается обоснование разработки и внедрения канатно-кабелыюй технологии КРС, что будет способствовать решению стоящей перед службой ремонта скважин задачи - не снижая эффевтивности работ сократить время пребывания скважин в ремонте и тем самым увеличить добычу нефти и снизить затраты на ремонт.

Разработанные автором теоретические положения, интегрирующие основные технико-экономические показатели производства ремонта скважин, позволяют количественно оценить эффективность предлагаемого мероприятия.

Исходя из поставленной задачи, канатно-кабельная технология основывается на следующих принципах: достижение технологической цели, ускорение ремонта скважины, уменьшение материально-технических затрат.

Доминирующим фактором ККТ является ускорение ремонта скважин, характеризующее собой уменьшение времени пребывания скважины в ремонте, непосредственно влияет на темпы восстановления работоспособности фонда скважин и, следовательно, на добычу нефти. В связи с этим, более глубокое исследование этого фактора, определение его влияния на ТЭП работы службы ремонта скважин (СРС), имеет большое практическое значение.

Ускорение КРС определяется соотношением времени пребывания скважины в ремонте до и после внедрения канатно-кабельной технологии:

у = Ьг1L (1)

^прК

где inpl и i„pK - время пребывания скважины в ремонте при трубной и канатно-кабельной технологии ремонта скважин.

С учетом найденной взаимосвязи показателей ускорение может быть выражено:

У = И1 = ^ = ^ = = (12)

П1 <„ ¡пр2 N.. ЛГ.,

Полученные соотношения дают возможность количественно оценить эффективность применения канатно-кабельной технологии и ее влияние на ТЭП работы службы ремонта скважин.

Так, например, для производства того же количества скважино-ремонтов с применением ККТ требуется меньшее число рабочих вахт и грузоподъемных агрегатов соответственно на:

А*. = (13)

(1.4)

где N,1, л'„, - количество рабочих вахт и грузоподъемных агрегатов соответственно до внедрения ККТ.

На основе полученных зависимостей построена номограмма (рис.1) для эффективного управления производством КРС как с применением, так и без применения канатно-кабельных методов, определения базовых показателей работы службы ремонта скважин: необходимого количества вахт (Ыв) для производства планируемого объема скважино-ремонтов (Ыр), потребного количества для этого грузоподъемных агрегатов (1\1П) при заданной сменности (С) работы бригад, производительность труда бригад (П), среднюю продолжительность ремонта (1Р) и времени пребывания скважины в ремонте (Ц).

Номограмма также раскрывает значимость внедрения ККТ и позволяет количественно оценить его эффективность.

Промысловые исследования показали, что применение ККТ на современном этапе может сократить продолжительность КРС на 9-12 %.

Средняя успешность ККМ за годы внедрения составила 90 %.

Рисунок 1 - Номограмма для оптимизации, анализа и оценки производства ремонта скважин.

^ - заданное количество скважино-ремонтов;

N. - потребное количество вахт для производства заданного количества скважино-ремонтов; >)„ - потребное количество рабочих подъемников; 1Р - продолжительность скважино-ремонта, час;

- время пребывания скважины в ремонте, час; П - производительность труда бригады ремонта скважин, рем/вахту; С - коэффициент сменности; К„ - коэффициент использования рабочего времени;

йк, Ор - соответственно количество календарных и рабочих дней в расчетном периоде; <7 - дебит средней скважины;

АО - упущенная добыча нефти из-за пребывания скважин в ремонте.

По мере развития канатно-кабельной технологии будет расширятся диапазон охвата ею ремонтных процессов КРС и время пребывания скважин в ремонте будет сокращаться.

Во второй главе описаны методика и стенды для проведения экспериментов по исследованию процесса формирования цементных мостов в скважине, устанавливаемых при помощи канатно-кабельных устройств; разработка и исследование методов предотвращения смешения тампонажного раствора со скважинкой жидкостью при установке цементных мостов; исследование факторов, определяющих несущую способность цементного моста; исследование влияния взрыва, применяемого в качестве привода ряда канатно-кабельных устройств, на параметры тампонажных материалов и скважинных жидкостей.

Разобщение ствола скважины по ККТ обеспечивается доставкой в заданный интервал контейнерным устройством определенной порции тампонажного раствора. Тампонажный раствор изливается под действием перепада давления, обусловленного разностью плотностей раствора и скважинной жидкости, или принудительно вытесняется из загрузочной камеры. В обоих случаях происходит замещение скважинной жидкости тампонажным раствором в определенном объеме ствола скважины. Различные по физико-химическим свойствам жидкости вступают в контакт, в результате чего имеет место их взаимное перемешивание. Для исследования этого явления с целью нахождения мер по снижению его отрицательного влияния на качество цементного камня и эффективность разобщения ствола скважины разработана методика проведения исследований и сконструированы установки, моделирующие основные аспекты канатно-кабельной технологии.

Проведенными исследованиями установлено, что в момент излива тампонажной смеси из желонки на обеих границах раздела жидкого тампона и скважинной жидкости имеет место завихрение струй, стимулирующих их перемешивание. По окончании истечения водоцементной суспензии в скважину степень взаимного проникновения компонентов смеси в верхней части резко

снижается. Пограничный слой уплотняется и образуется четкая граница раздела, перемещение которой характеризует погружение верхней части моста.

В начальный момент в нижней части происходит быстрое падение фронтального слоя тампонажного раствора в скважинной жидкости. При этом образуется вихревое движение, развивающее поверхность контакта, через которую осуществляется массообмен (рис.2). В результате цементный раствор непрерывно разбавляется водой, увеличивается водоцементное отношение и изменяются параметры тампонажной смеси.

Скорость срыва пограничного слоя является одной из характеристик стабильности цементного раствора. Непрерывно срывающиеся с нижней границы раздела "цементный раствор-скважинная жидкость" струи формируют подвижную переходную зону с изменяющейся плотностью - от исходной плотности цементного раствора до плотности скважинной жидкости.

Скорость движения микротоков снижается по мере приближения к участкам с минимальной разностью плотностей. В динамике весь этот процесс представляет собой совокупность накладывающихся друг на друга линий тока, связанных с менее интенсивным движением ядра тампонажной смеси.

Его перемещение в среде пресной воды под действием гравитационных сил оказывает поршневое воздействие на поверхность раздела, вследствие чего имеет место проникновение воды через целик цементного раствора (рис.3, показано стрелкой). Установлено, что жидкие цементные мосты в зависимости от типа скважинной жидкости погружаются с начальной скоростью от 2,2 до 90 м/ч (рис.4).

Независимо от типа скважинной жидкости погружение жидкого цементного тампона более чем на величину своей исходной высоты вызывает полную потерю его первоначальных свойств.

Изменение водоцементного отношения исходной тампонажной смеси влияет на процесс гидратации, в результате чего меняется количество связанной воды в образующемся цементном камне, его плотность и прочность. Для

определения текущего водоцементного отношения при смешении со скважинной жидкостью найдена зависимость:

где (ВЦ), - исходное водоцементное отношение цементного раствора,

Рж> р„.р." плотность скважинной жидкости, цемента и воды затворения, п - отношение текущего объема тампонажной смеси к ее первоначальному объему. Установлено, что прочность цементного камня на изгиб в зависимости от водоцементного отношения описывается формулой:

где А и т - численные коэффициенты, находятся опытным путем для каждого конкретного вида цемента;

сг„- прочность камня на изгиб, МПа.

На основании проведенных исследований формирования мостов разработаны методы предотвращения перемешивания тампонажной смеси со скважинной жидкостью. Это может достигаться созданием в нижней части жидкого тампона пробки из материалов, способных быстро загустевать, и, тем самым, препятствовать погружению и размытию еще не затвердевшей тампонажной смеси. В качестве ускорителя сроков схватывания при этом может использоваться раствор хлористого кальция. Оптимальный структурирующий эффект дают смеси с объемной концентрацией хлористого кальция близкой к 10%. При этом сроки схватывания сокращаются в 1,2 + 3 раза. В качестве материалов, способных быстро загустевать, предложен ряд реагентов (жидкое стекло, фенолят натрия) Самым надежным способом предотвращения перемешивания тампонажной смеси со скважинкой жидкостью является применение разделительных манжетных пробок (РМП), выполняющих роль искусственного забоя, на который изливается цементный раствор. Этот способ реализован в тампонажном снаряде [8], который в работе зарекомендовал себя лучшим образом.

(ВЦ) = Рж(п-\) — + +(В/{),

(2.1)

р, Р.

<г.=Л-(ВЦ)"

(2.2)

Отмеченные исследования явились отправным пунктом в разработке метода определения несущей способности цементных мостов, устанавливаемых в скважинах при помощи канатно-кабельных устройств. Произведена сравнительная оценка действующих на цементный мост напряжений (рис.5) при изменении его геометрических размеров (высоты И и диаметра О): от Ь < О (цементная пластина) до Ь > Э (цементный мост).

Рисунок 5 - Расчетная схема цементного моста.

1 - обсадная колонна; 2 - цементный мост; 3 - фрагмент цементного моста с действующими моментами изгиба в окружном и радиальном направлениях.

Р - распределенная нагрузка (давление);

Мг - изгибающий момент в окружном направлении;

М, - изгибающий момент в радиальном направлении;

— максимальный прогиб (г = 0); в - угол изгиба.

и /ч

У слов

( ,о=350кг/м; 89,4 м/ч

i гсе> р-1 эос ег ■ м* 4 34 i -пас- есд.) Р* 11 80 кг/к* 2.46

рвстшС«а; р«123С иг'к' 2,24 • гляк 1»!т»с6 ,о- ' зсо пг /ц - 0 0

Рисунок 2 - Формирование поверхностен шассообмена при шнженнн таило иажнон смеси в лреснэн юж.

Рисунок 3 - Образование фнльтрацноиных канале* замещения при данженнм тамшнажнон спеси I минерализованной лластомн воде.

Рисунок 4 - Скорость по 1р умения мезжзггно го распора плотностью ИЗО хг/хуб. м к ратьтхпо ищу н пжгаикта ог^шиошых жндаостях.

^М)

г аг

Рг

-— (2-3)

2£> У 7

Дифференциальное уравнение изгиба круглой равномерно нагруженной пластины имеет вид:

Л.

¡¡г

где г - текущий радиус;

в - угол поворота между нормалью к изогнутой поверхности и осью симметрии; ЕЬ3

- 1?Л _ 27 - цилиндрическая жесткость пластины при изгибе; Е - модуль упругости цементного камня (Е = 15 - 40) -Ю3 МПа; ц - коэффициент Пуассона (ц = 0,13 - 0,22).

Последовательно интегрируя уравнение (2.3) с учетом граничных условий находим уравнения прогиба (2.4) и угла поворота пластины (2.5):

Связь между изгибающими моментами в радиальном (Мг) и окружном

(МО направлениях и углом в представляется зависимостями:

<"> <">

Подставляя в данные уравнения значения в, находим моменты изгиба, затем соответствующие напряжения на поверхности пластины:

6М,

Максимальное напряжение будет у контура защемления (г = Я):

(2.9)

Предельное давление, при котором на контуре пластины возникают напряжения, равные [а„], находим из выражения (2.9):

мя

Графически данная зависимость при [о„] = 2,6 МПа показана на рис. 6.

Г К лК о

С другой стороны, согласно расчетной схемы моста 1Л - ^^' ч< , откуда предельное давление, при котором происходит сдвиг моста, будет равно:

РсР=^\Л, (2.11)

Графически данная зависимость при [г] = 1 МПа показана на рис.6.

Из сопоставления графических зависимостей напряжений следует, что точка их пересечения (А) соответствует граничному значению И / Э, выше которого преобладающим при определении несущей способности моста становятся напряжение сдвига (среза), а ниже - напряжение изгиба. Поскольку для реальных мостов, устанавливаемых канатно-кабельным методом, И / О > 1, то расчет их следует производить на сдвиг (срез). Сущность расчета заключается в определении минимальной высоты моста, отвечающей предельному давлению: Р-И

h =

(2.12)

В реальных условиях внутренняя поверхность обсадной колонны смочена скважинной жидкостью (нефтью, водой, эмульсией), покрыта пленкой парафина, из-за чего резко снижается величина удельной несущей способности моста, что в свою очередь требует увеличения высоты цементного моста.

Рисунок 6 - Изменение допустимого давления на мост в зависимости от соотношения его высоты и диаметра

Р„ - разрушающее давление при изгибе; Рср - разрушающее давление при сдвиге.

В целях определения влияния скважинкой жидкости и состояния поверхности сцепления цементного камня с металлом на величину [т] был проведен ряд опытов на натурных образцах обсадных труб диаметром 114, 127 и 168 мм.

Для приготовления тампонажного раствора использовался цемент Стерлитамакского ПО "СОДА".

В качестве скважинной жидкости применялись пластовая минерализованная и пресная вода. Была сконструирована установка и разработана методика по проведению исследований. Источником давления служил стенд испытания НЦ-108 форсунок дизельного двигателя. Образец обсадной трубы с предварительно установленной внутри разделительной манжетной пробкой заполнялся скважинной жидкостью. Затем в среде скважинной жидкости на разделительную манжетную пробку изливался тампонажный раствор.

Р.Пт

/ -Ч

Рисунок 7 - Зависимость допустимого давления на цементный мост от его геометрических размеров и скважинной жидкости.

1 - минерализованная пластовая вода;

2 - нефть.

Условные обозначения диаметра эксплуатационной колонны: • —0,100 лу; х- 0.127 м ; о- 0,168 м.

Цементная пробка после затвердевания в течении суток при нормальной температуре подвергалась воздействию вытесняемого усилия, создаваемого путем нагнетания насосом воды.

Максимальное давление, при котором происходило нарушение герметичности пробки, фиксировалось образцовым манометром, снабженным дополнительной стрелкой-регистром.

В результате обработки экспериментальных данных получены уравнения регрессии для случаев установки мостов в трубах, заполненных пластовой водой (2.12) и в трубах, внутренняя поверхность которых предварительно обрабатывалась нефтью (2.13):

Р.= 0,5— (2.13)

(2.14)

Коэффициент корреляции равен 0,8-0,9. Графически эти зависимости представлены на рис.7.

При смоченной поверхности сцепления нефтью и парафином [т] уменьшается в 5-5-6 раз.

С учетом изложенного при вычислении высоты моста в формулу (2.14)

необходимо вводить поправочный коэффициент К = — = 5 6.

г.

Исследование процесса замещения тампонажной смесью скважинной жидкости в момент установки моста контейнерными устройствами указало на необходимость внесения дополнительной поправки в его расчетную высоту. Это обусловлено тем, что скважинная жидкость, занимая '"мертвый" объем Ум значение которого для каждого контейнерного устройства является определенным, вовлекается в перемешивание, в результате чего эффективная высота моста уменьшается и, следовательно, снижается его несущая способность. На основании этого определены поправочные коэффициенты, корректирующие расчетную высоту моста с учетом потерь цементного раствора, обусловленных перемешиванием.

Исходя из наиболее неблагоприятных условий в нефтепромысловой практике разобщающие мосты следует устанавливать высотой не менее 7,5 м.

Применение энергии взрыва в качестве привода ряда технических устройств канатно-кабельной технологии потребовало проведения исследования воздействия его на параметры тампонажных материалов и скважинных жидкостей.

Разработанная совместно с [а.М.Клеевым] методика исследования

основывается на известных положениях теории взрыва. Эксперименты проводились при помощи специально разработанных взрывных камер. Установлено, что удельная поверхность обработанного взрывом цементного порошка увеличивается в зависимости от величины заряда. Увеличение удельной поверхности обуславливает более плотную упаковку частиц твердой фазы и ускорение реакции гидратации. Повышение дисперсности цементного порошка также приводит к улучшению фильтруемости цементных растворов, снижению их водоотдачи, повышению антикоррозийных свойств и прочности камня.

Экспериментальными исследованиями доказано, что взрывной метод, применяемый для привода ряда канатно-кабельных устройств, не оказывает отрицательного влияния на параметры тампонажного раствора и скважинных флюидов

В третьей главе освещаются разработки комплекса технических средств и методов канатно-кабельной технологии КРС. На основании анализа структуры отдельных видов работ и процессов КРС определены технологические операции, выполнение которых на данном этапе возможно канатно-кабельными методами.

Классификация разработанных технических средств канатно-кабельной технологии для производства технологических операций при КРС приведена на рисунке 8.

Анализ применения канатно-кабельных устройств использованием специальной техники (насосных агрегатов, автоцистерн, цементосмесителей)

Классификация технических средств канатно-кабельной технологии КРС

Усггемше «(дтшш: СШ - ттинш шаблон; УОВПК - устройство обсгадохажкя внутренней гоьерхностк обсадной колонны; УИПОК -устройство изиеренкя гнутреннего гарикмр» об сеткой колонны; УИГИЗ - устройство измерения публии забоя; ТПВ, ТПС - торцоня печать битумная и сяинцовая, ВТЖ-гзрьшаятатлпокикнал жепонка; ТС - тампон цккый снаряд, УУЦТД-устройство устаноЕки цементных г<то сто*; ТУ -шкшевяш»« устройство; ЖЦС- ж панка цементирования скважин; ЖТР - жепонка для тампоназисых работ; КУДРС -контейнерное устройство ¡да достаил реагентов I сюазкгау, УНОС - устройство имплотионной обработки освазкины; У03С -устройство очистки забоя сстчкины; УОЗСС -устройство отчистки забоя азажгаш свабгфоваккеи, ЛУ - лотльное уоройггао; РКТ ~ ради ал ьно-Еумуляпшшй труборез; У #П -уяранспо яга фииирогания приборог.

устройства Гфкзкакы изобретениями. Рисунок®

Рисунок 9 - Агрегат канатно-кабельных методов КРС. (экспонировался на ВДНХ СССР, отмечен серебряной медалью)

1 - емкость для технической воды; 2 - пульт управления;

3- однобарабанная лебедка с кабелеукладчиком;

4 - шнековый механизм;

5 - емкость для реагентов;

6 - механическая мешалка;

7 - емкость для цемента.

База агрегата......автомобиль высокой проходимости КРАЗ-255Б

Объем смесительной емкости, м3...................................0,4

Плотность приготовляемого раствора, кг/м3...............до 2000

Время приготовления, мин........................................15-20

Частота вран^ния вала мешалки, об/мин.......................до 65

Объем емкости для технологич. жидкости, м3.....................2

Объем емкости для реагента, м3....................................0,8

Объем бункера для цемента, м3......................................0,8

Тяговое усилие лебедки, кН..........................................80

указал на необходимость разработки специального агрегата канатно-кабельных методов, совмещающего в себе функции перечисленной техники.

При участии автора были разработаны агрегаты АКМ-1, АКМ-2, АЭМРС (рис.9). Создание указанных агрегатов послужило основой для разработки институтом "ТАТНИИНЕФТЕМАШ" агрегата установки мостов АУМ и агрегата изоляционных работ АИР-2500.

Разработаны "Инструкция по изоляции вод контейнерной доставкой тампонирующих материалов на забой скважины" [11] и "Оптимальная технология ремонтно-восстановительных работ в скважинах с применением кабельно-контейнерной системы " (РД 39/02-0147585-009-87) [14].

В четвертой главе освещаются результаты промышленного внедрения канатно-кабельной технологии КРС и рассчитывается ее экономическая эффективность.

14(0 ..........................................................................................................

1200 ----У--

1000 --л _ -

800 - -с дисконтированием —-

в -*-2-без дисконтирования _

; ш---

-2Х---

•т -

^ Масчы

■600 -'-

-800 ...............................................................-..................-..........

Рисунок 10 - Окупаемость инвестиций в послеремонтный период работы скважины.

В результате теоретических исследований автором получена зависимость экономической эффективности инвестиций, вкладываемых в ремонт конкретной скважины, от организационных, технических и экономических показателей:

э ЛаМ^у \ «,-1 £

Данная зависимость показывает (рис.10), что с уменьшением продолжительности скважино-ремонта (г„) - за счет внедрения канатно-

-1 -с дисконтированием —^ -2-без дисконтирования

5, ,

(Чг-Ч\ХР~и)

(4.1)

кабельной технологии КРС - сокращается срок окупаемости затрат в послеремонтный период эксплуатации скважины.

Определена экономическая эффективность канатно-кабельных методов по видам работ путем сравнения затрат на выполнение работ трубными и канатно-кабельными методами с учетом дополнительной добычи за счет сокращения времени пребывания скважин в ремонте.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Установлена взаимосвязь базовых технико-экономические показателей, раскрывающая эффективность внедрения экспресс-методов ремонта скважин. Построена номограмма, позволяющая оптимизировать производство ремонта скважин и эффективно управлять им, как на основе трубной, так и канатно-кабельной технологий.

2. Исследованы процесс установки разделительного цементного моста в заданном интервале скважины желонкой и механизм его формирования. Определено, что жидкие мосты погружаются с начальной скоростью от 2,2 до 90 м/ч в зависимости от вида скважинкой жидкости.

3. Разработан метод определения гарантированной несущей способности цементного моста, устанавливаемого канатно-кабельным способом. Определено, что высота моста в нефтяных скважинах должна быть не менее 7,5 м.

4. Разработаны, испытаны и внедрены технические средства и методы канатно-кабельной технологии КРС, включая специальные агрегаты.

5. Исследовано влияние взрыва, применяемого в качестве источника энергии привода ряда канатно-кабельных устройств, на параметры цемента, буровых растворов и нефти.

6. Предложены формулы для прогнозирования параметров цементного камня в зависимости от водоцементного отношения.

7. Издано учебное пособие «Канатно-кабельная технология капитального ремонта скважин» и ряд руководящих документов по канатно-кабельным методам, получено 23 авторских свидетельства и патента на изобретения.

8. Получена зависимость эффективности инвестиций, вкладываемых в ремонт конкретной скважины, от сокращения времени ремонта скважины за счет внедрения канатно-кабельной технологии.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В РАБОТАХ:

1. Сливченко, А.Ф. Совершенствование некоторых видов ремонтных работ в скважинах [Текст] / Клеев A.M., Шерман Е.С. Сливченко А.Ф.// Научно-технический и производственный журнал «Нефтяное хозяйство», № 9.- М, 1976 .-С. 68-71.

2. Сливченко, А.Ф. Исследование забоя скважин печатями, спускаемыми на кабеле [Текст] / A.M. Клеев, А.Ф. Сливченко, Ф.Ш. Сулейманов // Реферат, научно-техн. сб «Нефтепромысловое дело».- М:ВНИИОЭНГ, 1977.- С.30-33.

3. Сливченко, А.Ф. Желонка с генератором давления [Текст] / Садыков И.Ф., Фролов Т.П., Сливченко А.Ф., Садыков М.И., Загиров МММ Научно-технический и производственный журнал «Нефтяное хозяйство», № 4 .-М,1984 .- С.68-69.

4. Сливченко, А.Ф. Организация производства ремонта скважин [Тексту Ш.Ф.Тахаущинов, АФ. Сливченко, MILL Залягов // Научно-технический и производственный журнал «Нефтяное хозяйство»,№7 .-М, 1998 .-С.4042.

5. Взрывная тампонажная желонка [Текст]: авт. св. № 618983 СССР : М. Кл.2 Е 21 В 33/132 / Р.Т. Булгаков, РАМакеугов, AM Клеев, ИГ. Юсупов, MX Гильманов, А.Ф. Сливченко, А.СКалимуллин, АГГарифуллин; заявитель Альметьевское управл. по капит. рем. скв. и повышению нефтеотдачи пластов .- № 2098801/22-03 ; заявл. 20.01.75; опубл.ЩСП].

6. Устройство для подачи реагентов в скважину [Текст]: авт. св. № 579809 СССР

: М. Кл. 2 Е 21 В 43/00 / Р.Т. Булгаков, P.A. Максутов, A.M. Клеев, А.Ф. Сливченко, М.Х. Гильманов, И.Г. Юсупов, A.A. Баздырев; заявитель Альметьевское управл. по капит. рем. скв. и повышению нефтеотдачи пластов,-№ 2148486/22-03; зявл. 18.06.75; опубл.[ДСП].

7. Пакер [Текст]: авт. св. № 659725 СССР : Е 21 В 33/32 / А.Ф. Сливченко, В.И. Комягин; заявитель Лльметьевское управл. по капит. рем. скв. и повышению нефтеотдачи пластов,- № 2374842/22-03; заявл. 21.06.76; опубл. 30.04.79, Бюл. № 16.

8. Тампонажный снаряд для установки мостов в скважинах [Текст]: авт св. №

1234590 СССР (пат. 1234590 Рос. Федерация, зарегистр. 21.10.93) : Е 21 В 33/14 33/132 / А.Ф. Сливченко, Т.С. Камильянов, Р.Г. Гинатуллин; заявитель и патентообладатель Альметьевское управл. по капит. рем. скв. и повышению нефтеотдачи пластов,- № 3796409/22-03 ; заявл. 29.09.84; опубл. 30.05.86, Бюл. №20.

9. Устройство для очистки забоя скважины [Текст]: авт. св. 874964 СССР : М. Кл.3 Е 21 В 21/100, Е 21 В 23/00 / А.Ф. Сливченко, Б.Т. Логфуллин, АЛ. Демчук ; заявитель Альметьевское управл. по капит. рем. скв. и повышению нефтеотдачи пластов.- № 2884780 /22-03; заявл. 07.01.80; опубл. 23.10.81, Бкш.№39.

10. Гидравлическое устройство дня измерения периметра внутренней поверхности обсадной колонны (Текст]: авт. св. № 1420362 СССР (пат. 1420362 Рос. Федерация, зарегистр. 21.10.93): С01 В 13/10 / А.Ф. Сливченко, Т.С. Камильянов РГ. Гинатуллин, МГ. Хуснещинов; заявитель и патентообладатель Альметьевское управл. по капит. рем. скв. и повышению нефтеотдачи пластов .-№ 3954226/25-28; заявл. 07.06.85; опубл. 30.08.88, Бюл. № 32.

11. Сливченко, А.Ф. Инструкция по изоляции вод контейнерной доставкой тампонирующих материалов на забой скважины [Текст] / Р.Т. Булгаков, РА Максутов, АМ. Клеев, А.Ф. Сливченко, АС. Калимуллин, ВН. Каменев, М.Т. Быков, ИГ. Юсупов, А.Ш. Газизов // Бугульма: ТатНИПИнефгь,1975.- 39 &

12. Сливченко, А.Ф. Оборудование для ремонта скважин [Текст] /А.Ф. Сливченко // Реферат, научно-техн. сб., Серия «Машины и нефтяное оборудование».- М:ВНИИОЭНГ,1980,- вып. 7,- С.9-12.

13. Сливченко, А.Ф. Эффективность внедрения канатно-кабельной технологии при ремонте нефтяных скважин [Текст] / А.Ф.Сливченко // Сб. тезисов докладов научн.-техн. конфер. по повышению эффективности ремонта

скважин на нефтяных месторождениях Татарии.- Альметьевск: ПО «Татнефть»: Татарское областное правление НТО, 1984.- С.54-57.

14. Сливченко, А.Ф. Оптимальная технология ремонтно-восстановительных работ в скважинах с применением кабелыю-контейнерной системы [Текст]: РД 39/02 - 0147585 - 009 - 87: Утв. ПО «Татнефть» / A.M. Клеев, A.B. Козлов, К.С. Смеркович, Э.В. Смирнов, А.Ф. Сливченко, Р.ФЛатыпов, Г.С. Каримов // Бугульма: ТатНИПИнефть, 1987.- 45 с.

15. Сливченко, А.Ф. Пути повышения эффективности ремонта скважин в условиях рыночной экономики (Текст] / Ш.Ф. Тахаутдинов, А.Ф. Сливченко, МШ Залягов // Альметьевск АГНИ: Об. «Ученые записки», Т2,2004.- С.70-74.

16. Сливченко, А.Ф. Канатно-кабельная технология капитального ремонта скважин [Текст]: Учебное пособие для вузов по подготовке специалистов-нефтяников / А.Ф.Сливченко, Ш.Ф. Тахаутдинов //Альметьевск: АГНИ, 2004,- 220 с.

17. Сливченко, А.Ф. Моделирование установки разделительных мостов в скважине канатно-кабельным методом [Текст] / А.Ф. Сливченко // Альметьевск: АГНИ: Сб. «Материалы научной сессии ученых по итогам 2006 года», 2007,- С.69-73.

18. Сливченко, А.Ф. Исследование технико-технологических факторов канатно-кабельной технологии капитального ремонта скважин [Текст] / Сливченко А.Ф., [Клеев // Альметьевск: АГНИ: Сб. «Ученые записки», Т.6, 2008.-С.10-27.

Подписано в печать 16.10.2008 г.

Формат 60x84/16 Печать RISO 1,75 уч.-изд.л. 1,9 ус.печ.л. Тираж 100 экз. Заказ № 91

ТИПОГРАФИЯ АЛЬТЕТЬЕВСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО

НЕФТЯНОГО ИНСТИТУТА 423452, Татарста, г.Альметьевск, улЛенина, 2

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Сливченко, Анатолий Фёдорович

Введение.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ТЕХНИКИ И ТЕХНОЛОГИИ

КАПИТАЛЬНОГО РЕМОНТА СКВАЖИН.

1.1 Существующие техника и технология капитального ремонта скважин.

1.2 Пути совершенствования техники и технологии капитального ремонта скважин.

1.3 Обоснование разработки и внедрения канатно-кабельной технологии ремонта скважин.

Выводы.

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ

ФАКТОРОВ КАНАТНО-КАБЕЛЬНОЙ ТЕХНОЛОГИИ

КАПИТАЛЬНОГО РЕМОНТА СКВАЖИН.

2.1 Методика исследования процесса разобщения внутриколонного пространства скважин по кабельно-контейнерной технологии.

2.2 Исследование формирования водоцементных суспензий, транспортируемых в скважину контейнерными устройствами

2.3 Разработка методов предотвращения отрицательного влияния смешения тампонажных растворов со скважинной жидкостью на качество цементных мостов, устанавливаемых канатно-кабельным способом.

2.4 Исследование факторов внешнего воздействия на цементный мост и определение его регламентирующих параметров.

2.5 Исследование влияния взрыва на параметры тампонажных материалов и скважинной жидкости.

Выводы.

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ И МЕТОДОВ

КАНАТНО-КАБЕЛЬНОЙ ТЕХНОЛОГИИ КАПИТАЛЬНОГО

РЕМОНТА СКВАЖИН.

3.1 Техника и технология обследования состояния скважины.

3.1.1 Шаблонирование ствола скважины.

3.1.2 Определение конфигурации дефекта в колонне.

3.1.3 Проверка эксплуатационной колонны на герметичность.

3.1.4 Измерение внутреннего периметра эксплуатационной колонны.

3.1.5 Измерение глубины забоя.

3.1.6 Снятие отпечатка с находящихся на забое скважины неизвестных предметов.

3.1.7 Выявление металлических предметов на забое скважины, локация муфт и перфорационных отверстий.

3.2 Техника и технология ведения ремонтно-восстановительных и .85 водоизоляционных работ кабельно-контейнерными методами.

3.2.1 Установка цементных мостов.

3.2.2 Восстановление герметичности эксплуатационной колонны.

3.2.3 Изоляция пласта.

3.2.4 Изоляция заколонных перетоков.

3.2.5 Закрепление находящихся на забое скважины металлических предметов с целью устранения «подшипникового эффекта» при их фрезеровании.

3.2.6 Разобщение ствола скважины пакером.

3.2.7 Ловильные работы в скважине.

3.2.8 Резание труб и разрушение металлических предметов в скважине взрывными устройствами.

3.2.9 Очистка забоя и внутренней поверхности скважины.

3.3 Техника и технология воздействия на призабойную зону скважин .100 в целях повышения их продуктивности и приемистости.

3.3.1 Кислотная обработка призабойной зоны скважины.

3.3.2 Имплозионное воздействие на призабойную зону.

3.4 Разработка специальных агрегатов канатно-кабельной технологии капитального ремонта скважин.

Выводы.

ГЛАВА4. РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОМЫШЛЕННОГО ВНЕДРЕНИЯ

КАНАТНО- КАБЕЛЬНОЙ ТЕХНОЛОГИИ КАПИТАЛЬНОГО РЕМОНТА СКВАЖИН.

4.1 Организационно-технические мероприятия по разработке и внедрению канатно-кабельной технологии ремонта скважин

4.2 Анализ промыслового применения канатно-кабельной технологии.

4.3 Расчет экономической эффективности канатно-кабельной. технологии КРС.

Выводы.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Исследование и разработка комплекса технических средств и методов канатно-кабельной технологии капитального ремонта скважин"

Актуальность темы исследования. Осуществление геолого-технических мероприятий по добыче нефти на поздних стадиях разработки нефтяных месторождений в известной мере сопряжено с выполнением растущих объемов ремонтных работ по поддержанию работоспособности действующего фонда скважин. Это обусловлено преобладающим количеством скважин с механизированным способом эксплуатации, обводнением продуктивных пластов, старением крепи скважин, вовлечением в разработку пластов с худшими коллекторскими свойствами, необходимостью призабойного и глубокого воздействия на пласт в целях увеличения нефтеотдачи, необходимостью осуществления природоохранных мероприятий и др.

В 2006 году количество скважино-ремонтов по отрасли составило порядка 60 тыс. Растущая потребность в этих работах в условиях истощения нефтяных месторождений по мере их разработки и складывающаяся в связи с этим ситуация добычи нефти, ставят перед службой ремонта скважин более сложные задачи, главной из которых является восстановление работоспособности скважин в сроки, обеспечивающие добычу нефти с минимальными затратами. Успешность решения этих задач зависит от технико-технологического и организационного уровня производства капитального ремонта скважин, поиски путей интенсификации которого относятся к актуальной проблеме.

В развитие различных аспектов техники, технологии и организации КРС внесли свой вклад видные отечественные и зарубежные ученые: А.Д. Амиров, Х.А. Асфандияров, Ю.М., Басарыгин, Ю.Е. Батурин, А.И. Булатов, Р.Г. Габдуллин, А.Ш. Газизов, К.М. Тарифов, И.Ф. Глумов, В.И. Грайфер, Б.Е. Доброскок, Г.П.Зозуля, Н.Г. Ибрагимов, Р.К. Ишкаев, К.А. Карапетов, M.J1. Кисельман, A.M. Клеев, П.Н Лаврушко, Г.В. Молчанов, Р.Х. Муслимов, В.К. Петухов, С.А. Рябоконь, Ш.Ф. Тахаутдинов, В.А. Харьков, В.А. Шумилов, В.М. Юдин, И.Г. Юсупов, А.Н. Юсупова, А.С. Яшин, Н.Р. Besner, G.R. Gray, Е. Duglas, К. Klaud и др.

Исследования большинства авторов проводились в рамках традиционной трубной технологии КРС и охватывали: совершенствование организации и планирования КРС, разработку новых и модернизацию применяемых технических средств, совершенствование методов технологии КРС, изыскание более эффективных тампонажных и водо-изоляционных материалов. Эти исследования сыграли большую роль в наращивании научно-технического и производственного потенциала службы ремонта скважин. Сегодня трубная технология ремонта скважин охватывает практически все рабочие процессы ремонта скважин.

Вместе с тем, наряду с положительными факторами трубной технологии (возможность передачи значительных поступательных усилий и крутящего момента на забой скважины к рабочим органам, подачи в скважину ~ при ~ необходимом темпе и объеме технологических растворов) имеют место и отрицательные моменты: большая трудоемкость спуско-подъемных операций, которые в общем времени ремонта скважины занимают 25-30 %; необходимость применения для этой цели специального оборудования, инструмента и приспособлений; потребность в трубных базах и специальной технике для перевозки труб и др.

При всей важности вклада в развитие техники и технологии КРС ученых и производственников некоторые вопросы по различным причинам не нашли достаточно полного освещения или не затронуты вовсе. Большинство работ не затрагивает вопроса, касающегося экспресс-методов ремонта скважин, практическая необходимость в которых становится все более очевидной.

Изучение отечественного и зарубежного опыта (США, Великобритании, Франции, ФРГ, Японии), анализ патентной информации (более 200 патентов и изобретений) показал, что одним из альтернативных путей ускорения ремонта скважин является совершенствование техники и технологии КРС на основе канатно-кабельных методов. Сущность последних заключается в том, что ряд технологических операций при ремонте скважин (спуск печатей, шаблонов, пакеров, установка цементных мостов, доставка тампонирующих материалов и реагентов в заданный интервал скважины, извлечение мелких предметов с забоя скважины и др.) осуществляется при помощи устройств, спускаемых в скважину на кабель-канате. В то время как трубные методы основаны на применении для этих целей насосно-компрессорных и бурильных труб.

Информационный обзор зарубежного опыта в области КРС показал, что 70 % устройств, которые можно отнести к канатно-кабельным, запатентовано в США. Здесь же ряд фирм («Halliburton», «Dowel», «TJW», «Baker») изготавливают подобные устройства. Отечественная промышленность аналогичных технических средств пока не производит.

В настоящей работе автор, обобщая отечественные и зарубежные наработки в области ремонта скважин, на основе теоретических, экспериментальных и промысловых исследований обосновывает разработку и широкомасштабное внедрение в производство канатно-кабельных методов, как одного из перспективных направлений сокращения продолжительности ремонта скважин и повышения его эффективности.

Это позволяет процесс отдельных технологических операций ускорить в 4-6 и более раз, значительно снизить материально-технические затраты.

Основные задачи исследований: 1. Исследование состояния техники и технологии капитального ремонта скважин;

6. Исследование результатов опытно-промышленного внедрения технических средств и методов канатно-кабельной технологии КРС, оценка их технологической и экономической эффективности.

Методы решения задач:

Теоретические и экспериментальные исследования, анализ и оценка результатов практического внерения в производство.

Научная новизна работы:

Основные защищаемые положения:

Практическая ценность работы.

1. Разработаны методы и комплекс технических средств канатно-кабельной технологии капитального ремонта скважин.

2. Разработаны специальные агрегаты канатно-кабельных методов.

3. Разработана «Инструкция по изоляции вод контейнерной доставкой тампонирующих материалов на забой скважины» [1].

5. Разработана номограмма для оптимального построения служб ремонта скважин и определения технико-экономических показателей (ТЭП) их работы (рис.1).

6. Разработаны "Инструкции по ТБ для бригад КРС" по применению канатно-кабельных методов ремонта скважин.

7. Разработаны нормы трудовых и материальных затрат канатно-кабельных методов ремонта скважин.

8. Предложены методы предотвращения смешения цементного раствора со скважинной жидкостью и повышения качества устанавливаемых мостов канатно-кабельными методами.

Реализация работы в промышленности. С 1973г. при непосредственном участии автора разрабатывались и внедрялись технические средства и специальные агрегаты, технологические схемы, инструкции и руководящие документы канатно-кабельных методов ремонта скважин.

Экономический эффект за 2006 год по ОАО «Татнефть» от внедрения канатно-кабельной технологии КРС составил 21,2 млн руб.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались: на Всесоюзных курсах по повышению квалификации руководителей высшего звена (г.Москва, 1976 г.), на расширенном заседании секции добычи нефти и газа научно-технического Совета Миннефтепрома (г.Небит-Даг, 1978г.), на Всесоюзном совещании Центрального и Тюменского областного правления НТО нефтяной и газовой промышленности (г.Тюмень, 1980г.), в школе по обмену передовым производственным опытом лучших мастеров бригад по подземному и капитальному ремонту скважин на тему «опыт работы в области техники и технологии ремонта скважин» (г. Москва, ВДНХ, 1984г.), на Всесоюзном координационном совещании в области техники и технологии ремонтно-изоляционных работ (г.Туапсе,1984-1985г.г.), на Всесоюзном отраслевом совещании по ремонту и освоению скважин при ВНИИКРнефть (п. Дивноморский, 1989г.), на научном семинаре кафедры РНГМ Уфимского нефтяного института (г. Уфа, 1991г.), на Всесоюзном научно-техническом совещании при ВНИИКРнефть по проблеме «Техника и технология ремонта и освоения скважин» (п. Дивноморский, 1991г.), на совещании Укрзарубежнефтегаз по технологии ремонта скважин и воздействия на пласт с использованием инструментов, спускаемых в скважину на кабель-канате г. Феодосия, 1993г.), на Всероссийской научно-практической конференции «Большая нефть XXI века» (АГНИ, 2006г), на семинаре гл. инженеров и специалистов ОАО «Татнефть» по теме «Пути повышения эффективности строительства скважин в ОАО «Татнефть» (Альметьевское УБР, 2007г).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 18 печатных работ, в том числе четыре публикации в изданиях, включенных в перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, рекомендованных ВАК РФ. Получено 24 авторских свидетельств и патентов, издано учебное пособие «Канатно-кабельная технология капитального ремонта скважин» (220с.), издано два руководящих документа по применению канатно-кабельной технологии. Основные разработки канатно-кабельной технологии отмечены четырьмя серебряными и семью бронзовыми медалями ВДНХ, работе «Комплекс оборудования канатно-кабельной технологии ремонта скважин» присуждена премия им. ак. И.М. Губкина.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, основных выводов и рекомендаций. Работа изложена на 140 страницах машинописного текста, включая 23 таблицы, 67 рисунков, библиографический список использованных источников, состоящий из 63 наименований.

Заключение Диссертация по теме "Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений", Сливченко, Анатолий Фёдорович

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Сливченко, Анатолий Фёдорович, Бугульма

1. Алабужев, П.М. Теории подобия и размерностей: Моделирование / П.М.Алабужев, В.Б.Геронимус, Л.М.Минкевич, Б.А.Шеховцов // М.: Высшая школа, 1968.- 205 с.

2. Аметов, И.М. Применение композитных систем в технологических операциях эксплуатации скважин / И.М.Аметов, Н.М. Шерстнев // М.: Недра, 1989.-213 с.

3. Ашрафьян, М.О. Технология разобщения пластов в осложненных условиях / М.О. Ашрафьян//М.: Недра, 1989.-227 с.

4. Bennett, С.О. Momentum, heat and mass transfer / С.О. Bennett, J.E.Myers // New York-London-Toronto: Mc Graw-Hill Book CO, 1962.- 726 c.

5. Булатов, А.И. Управление физико-механическими свойствами тампонажных систем / А.И. Булатов // М.: Недра, 1976.-248 с.

6. Иванов, П.Л. Уплотнение несвязных грунтов взрывами / П.Л.Иванов //Л.: Изд-во литературы по строительству, 1967.- 169 с.

7. Кафаров В.В. Основы массопередачи / В.В. Кафаров // М.: Высшая школа, 1962.- 655 с.

8. Сливченко, А.Ф. Расчет величины энергии взрыва, поглощаемой вязко-пластической средой / A.M. Клеев, А.Ф.Сливченко, С.В. Анаников // Бугульма: ТатНИПИнефть, труды, вып.35, 1977.- С.188-192.

9. Сливченко, А.Ф. Повышение прочностных характеристик тампонажного цемента взрывом / A.M. Клеев, А.Ф. Сливченко // Бугульма: ТатНИПИнефть, труды, вып.39, 1978.- С.65-70.

10. Клеев, AM. Хроматографические исследования нефтей, подвергнутых влиянию взрыва, при использовании их для приготовления растворов на нефтяной основе / АМКлеев, ВГ. Султанов, РА Хабиров// Бугульма: ТатНИПИнефть, труды, вып.39,1978.-С. 168-171.

11. М.Сливченко, А.Ф. Исследование забоя скважин печатями, спускаемыми на кабеле / А.М.Клеев, А.Ф.Сливченко, Ф.Ш. Сулейманов // Журн. «Нефтепромысловое дело», № 7.- МД980.- С. 30-33.

12. Сливченко, А.Ф. Совершенствование некоторых видов ремонтных работ в скважинах / А.М.Клеев, Е.С. Шерман, А.Ф. Сливченко // Журн. «Нефтяное хозяйство», № 9.- МД976.- С.68-71.

13. Колесников, П.И. Специальные агрегаты и механизмы, применяемые в бурении и нефтегазодобыче / П.И. Колесников, Б.К.Челомбиев,

14. A.Н. Лобкин // М.: Недра, 1975.- 184 с.

15. Комаров С.Г. Геофизические методы исследования скважин / С.Г. Комаров //М.: Недра, 1973.-366 с.

16. Крылов, В.Н. Изменение свойств тампонирующих смесей под влиянием ускорителей сроков схватывания, введенных с помощью взрыва /

17. B.Н. Крылов, А.М.Клеев // Краснодар, 1971.- 145 с.

18. Мирзаджанзаде, AJL Гидравлика глинистых и цементных растворов / АХ. Мирзаджанзаде, ААМирзоян,ГМГевинян//М.: Недра, 1966 -298 с.

19. Рабинович Е.З. Гидравлика/Е.З. Рабинович//М: Недра, 1974.- 295 с

20. Сливченко А.Ф. Оборудование для ремонта скважин / А.Ф. Сливченко // М: ВНИИОЭНГ, РНТС «Машины и нефтяное оборудование», вып.7, 1980.1. C.9-12.

21. Сливченко, А.Ф. Сокращение срока ремонта скважин — эффективный метод повышения нефтеотдачи пластов / А.Ф.Сливченко, Г.М.Ахмадиев, Б.А. Лерман //Бугульма: ТатНИПИнефть, Сб. научн. трудов, 1979.- С.87-91.

22. Сливченко, А.Ф. Канатно-кабельная технология капитального ремонта скважин: Учебное пособие / А.Ф. Сливченко, Ш.Ф. Тахаутдинов // Альметьевск: АГНИ, 2004.- 220 с.

23. Сливченко, А.Ф. Исследование технико-технологических факторов канатно-кабельной технологии капитального ремонта скважин / Сливченко А.Ф., Клеев А.м. // Альметьевск:АГНИ: Сб. «Ученые записки», Т.6, 2008.-С.10-27.

24. Сливченко, А.Ф. Моделирование установки разделительных мостов в скважине канатно-кабельным методом / Сливченко А.Ф. // Альметьевск: АГНИ, Сб. «Материалы научной сессии ученых по итогам 2006 года», 2007.- С.69-73.

25. Сливченко, АФ. Организация производства ремонта скважин / Ш.Ф. Тахаутдинов, АФ. Сливченко, М.ТТТ Залятов // Научно-технический и производственный журнал «Нефтяное хозяйство», № 7.- МД998.- С.4042.

26. Сливченко, А.Ф. Оптимизация производства ремонта скважин / Ш.Ф. Тахаутдинов, А.Ф. Сливченко, М.Ш Залятов //Альметьевск: АГНИ, Сб. «Ученые записки», Т. 4, 2006. С. 90-106.

27. Сливченко, А.Ф. Прогнозирование параметров цементного раствора и камня / Ш.Ф. Тахаутдинов, А.Ф. Сливченко, М.Ш Залятов //.-Альметьевск: АГНИ, Сб. «Ученые записки», Т. 3, 4.1, 2005.- С.127-131.

28. Сливченко, А.Ф. Совершенствование некоторых видов ремонтных работ в скважинах / А.М.Клеев, Е.С. Шерман, А.Ф. Сливченко // Журн. «Нефтяное хозяйство», № 9.- МД976.- С.68-71.

29. Колесников, П.И. Специальные агрегаты и механизмы, применяемые в бурении и нефтегазодобыче / П.И. Колесников, Б.К.Челомбиев,

30. A.Н. Лобкин //М.: Недра, 1975.- 184 с.

31. Комаров С.Г. Геофизические методы исследования скважин / С.Г. Комаров //М.: Недра, 1973.-366 с.

32. Крылов, В.Н. Изменение свойств тампонирующих смесей под влиянием ускорителей сроков схватывания, введенных с помощью взрыва /

33. B.Н. Крылов, А.М.Клеев // Краснодар, 1971.- 145 с.

34. Мирзаджанзаде, АХ Гидравлика глинистых и цементных растворов / А.Х Мирзаджанзаде, АА Мирзоян, ГМ. Гевинян//М: Недра, 1966 -298 с.

35. Рабинович Е.З. Гидравлика/Е.З. Рабинович//М.: Недра, 1974.- 295 с

36. Сливченко А.Ф. Оборудование для ремонта скважин / А.Ф. Сливченко // М: ВНИИОЭНГ, РНТС «Машины и нефтяное оборудование», вып.7, 1980.1. C.9-12.

37. Сливченко, А.Ф. Сокращение срока ремонта скважин — эффективный метод повышения нефтеотдачи пластов / А.Ф.Сливченко, Г.М.Ахмадиев, Б.А. Лерман // Бугульма: ТатНИПИнефть, Сб. научн. трудов, 1979.- С.87-91.

38. Сливченко, А.Ф. Канатно-кабельная технология капитального ремонта скважин: Учебное пособие / А.Ф. Сливченко, Ш.Ф. Тахаутдинов // Альметьевск: АГНИ, 2004,- 220 с.

39. Сливченко, А.Ф. Исследование технико-технологических факторов канатно-кабельной технологии капитального ремонта скважин / Сливченко А.Ф., Клеев А.М. // Альметьевск:АГНИ: Сб. «Ученые записки», Т.6, 2008.-С. 10-27.

40. Сливченко, А.Ф. Моделирование установки разделительных мостов в скважине канатно-кабельным методом / Сливченко А.Ф. // Альметьевск: АГНИ, Сб. «Материалы научной сессии ученых по итогам 2006 года», 2007.- С.69-73.

41. Сливченко, АФ. Организация производства ремонта скважин / П1Ф. Тахаутдинов, А.Ф. Сливченко, М.ТТ1 Залятов // Научно-технический и производственный журнал «Нефтяное хозяйство», № 7.- МД998.- С.40-42.

42. Сливченко, А.Ф. Оптимизация производства ремонта скважин / Ш.Ф. Тахаутдинов, А.Ф. Сливченко, М.Ш Залятов //Альметьевск: АГНИ, Сб. «Ученые записки», Т. 4, 2006. С. 90-106.

43. Сливченко, А.Ф. Прогнозирование параметров цементного -раствора и камня / Ш.Ф. Тахаутдинов, А.Ф. Сливченко, М.Ш Залятов //.-Альметьевск: АГНИ, Сб. «Ученые записки», Т. 3, 4.1, 2005.- С. 127-131.

44. Сливченко, А.Ф. Пути повышения эффективности ремонта скважин в условиях рыночной экономики / Ш.Ф. Тахаутдинов, А.Ф. Сливченко, М.Ш Залятов // Альметьевск: АГНИ, Сб. «Ученые записки», Т.2, 2004.- С.70-74.

45. Уминский, А.А. Сборник задач по сопротивлению материалов/

46. A.А. Уминский, А.Н.Афанасьев, А.С.Вольмир, Ю.П. Григорьев, А.И. Коданев, В.А. Марьин, Н.И. Пригоровский // М.: Издательство технико-теоретической литературы, 1954.- 480 с.

47. Хаазе Р. Термодинамика необратимых процессов / Р.Хаазе // М.: Мир,1967.- 543 с.

48. Хисамов Р.С. Эффективность выработки трудноизвлекаемых запасов нефти / Р.С. Хисамов // Альметьевск: АГНИ, 2005.- 169 с.

49. Чижевский К.Г. Расчет круглых и кольцевых пластин / К.Г. Чижевский// Л.: Машиностроение, 1977.

50. Шаров, В.Н. Оператор по химической обработке скважин /В.Н Шаров,

51. B.И. Гусев // М.: Недра, 1983.- 142 с.

52. Пакер: авт. св. 659725 СССР: МКИ Е 21 В 33/12 / А.Ф. Сливченко, В.И. Комягин; заявитель Альметьевское управление по повышению нефтеотдачи пластов и капитальному ремошу скважин .- № 2374842/22-03; заявл. 21.06.76; опубл.4 30.04.79, Бюл. № 16.

53. Пакер: авт. св. 777202 СССР: МКИ Е 21 В 33/12 / А.Ф. Сливченко, М.Х Гильманов, Б.Т Лотфуллин; Альметьевское управление по повышению нефтеотдачи пластов и капитальному ремошу скважин № 2497001/22-03; заявл. 02.06.77; опубл. 07.11.80, Бюл. №41.

54. Ловильное устройство: авт. св. 706526 СССР: МКИ Е 21В 31/02. / А.Ф. Сливченко, MX Гильманов, Б.ТЛшфуллин; заявитель они же.- № 2598505/22-03; заявл. 29.03.78; опубл. 30.12.79, Бюл. №48

55. Устройство для очистки забоя скважин: авт. св. 874964 СССР: МКИ Е 21

56. В 21/00, Е 21 В 23/00 / А.Ф. Сливченко, Б.Т.Лотфуллин, А.П. Демчук; заявитель Альмегьевское управление по повышения нефтеотдачи пластов и капитальному ремонту скважин .- № 2884780/22-03; заявл. 07.01.80; опубл.23.10.81, Бюл. № 39.

57. Пакер : пат. 2057896 Рос. Федерация: Е 21 В 33/12 / Ш.Ф. Тахаутдинов, А.Ф. Сливченко, Л.С. Сидоров. № 93002684/03; заявл. 14.01.93, опубл. 10.04.96, Бюл. 10.

58. Клапанное устройство: авт. св. 597815 СССР: МКИ Е 21 В 33/14 / Б.В. Урсегов, A.M. Клеев, А.Ф. Сливченко, Р.А. Максуто; заявитель Татарский госуд. нуч.-исслед. и проектный инст. нефтян. промышл.- № 2333008; заявлено 09.03.76; опубл. 15.03.78, Бюл. № 10.

59. Желонка для цементирования скважин: авт. св. 976025 СССР: МКИ Е 21 В 33/132 / И.Ф. Садыков, Г.П. Фролов, И.Г.Юсупов, М.М. Загиров, М.И.

60. Садыков, А.Ф. Сливченко, В.М. Кочкин; заявитель Казанский Ордена трудового Красного Знамени химико-техн. инст. им. С.М. Кирова .- № 3294371; заявл. 27.05.81; опубл. 23.11.82, Бюл. № 43.

61. Тампонажное устройство: авт. св. 1133378 СССР: МКИ Е 21 В 33/132 / А.Ф. Сливченко, Т.С. Камильянов; заявитель Альметьевское управление по повышения нефтеотдачи пластов и капитальному ремонту скважин—3616694; заявл.18.04.83; опубл. 07.01.85, Бюл. № 1.

Информация о работе

Сливченко, Анатолий Фёдорович
кандидата технических наук
Бугульма, 2008
ВАК 25.00.17

Диссертация

Исследование и разработка комплекса технических средств и методов канатно-кабельной технологии капитального ремонта скважин - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Исследование и разработка комплекса технических средств и методов канатно-кабельной технологии капитального ремонта скважин - тема автореферата по наукам о земле, скачайте бесплатно автореферат диссертации

Похожие работы