Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Технология заканчивания скважин с формированием высокопроницаемой призабойной зоны

ВАК РФ 25.00.15, Технология бурения и освоения скважин

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Поваляев, Александр Иванович

Введение

1. Геолого-технические условия строительства скважин и анализ 7 методов их заканчивания

1.1. Гео лого-физические характеристики многопластовых нефтяных 7 месторождений Татарстана

1.1.1. Геолого-промысловая характеристика живетского яруса 7 среднего девона.

1.1.2. Геолого-промысловая характеристика горизонта В} и пласта Do 12 франского яруса верхнего девона.

1.1.3. Геолого-промысловая характеристика залежей нефти 18 турнейского яруса нижнего карбона.

1.1.4. Геолого-промысловая характеристика залежей нефти среднего 23 карбона.

1.2. Анализ технологий заканчивания скважин.

1.3. Факторы, влияющие на загрязнение продуктивного пласта в 31 процессе первичного вскрытия и цементирования.

1.4. Факторы, влияющие на загрязнение продуктивного пласта в 38 процессе вторичного вскрытия.

2. Технико-технологическое обоснование технологии 44 формирования разуплотненной призабойной зоны при заканчивании скважин строительством.

2.1. Обоснование выбора направления исследований.

3. Совершенствование технологии первичного вскрытия 52 продуктивных пластов

3.1. Экспериментальные исследования влияния воздействия фильтратов буровых растворов на проницаемость пород.

3.1.1. Исследования влияния фильтратов буровых растворов на 52 проницаемость экстрагированных кернов.

3.1.2. Исследование влияния фильтратов буровых растворов на 66 проницаемость неэкстрагированных пород.

3.2. Совершенствование технологии приготовления бурового раствора для первичного вскрытия продуктивных пластов.

4. Разработка технологии формирования разуплотненной 81 призабойной зоны при заканчивании скважин

4.1. Разработка рецептуры жидкости для перфорации 81 продуктивного пласта.

4.2. Разработка технологии формирования разуплотненной 93 призабойной зоны при первичном вскрытии созданием в ней сети трещин.

4.3. Разработка технологии формирования протяженных 95 фильтрационных каналов в ПЗП, ориентированных по азимуту и зенитному углу.

4.4. Разработка технологии обработки ПЗП при формировании 102 разуплотненной зоны.

5. Результаты опытно-промышленных испытаний технологии и 107 экономическая оценка.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Технология заканчивания скважин с формированием высокопроницаемой призабойной зоны"

Для современного этапа развития Волго-Уральской нефтегазоносной провинции характерна устойчивая тенденция роста доли трудноизвлекаемых и снижение доли активных запасов нефти. В Татарстане, к примеру, отобрано 92,9% активных и 45,4% трудноизвлекаемых запасов. Конечный коэффициент нефтеотдачи пластов с трудноизвлекаемыми запасами не превышает 20-30%.

Во многих случаях извлечение нефти и полнота выработки трудноизвлекаемых запасов без применения новых технологий становятся проблематичными, несмотря на достаточно высокий уровень современной технологии строительства нефтяных скважин.

После длительного периода спада производства, вызванного мировым экономическим кризисом, падением спроса на энергоносители, сегодня спрос на углеводородное сырье вернул актуальность строительства новых скважин. Стабилизация, а тем более увеличение добычи нефти, как неоднократно показывает практика, невозможны без повышения качества строительства новых скважин и совершенствования методов их заканчивания. Наиболее перспективными на данном этапе разработки нефтяных месторождений с трудноизвлекаемыми запасами считаются технологии, направленные на сохранение и повышение фильтрационных свойств призабойной зоны при первичном вскрытии продуктивного пласта и заканчивании скважин строительством.

Важное значение на этапе заканчивания скважин бурением приобретает технология создания эффективной гидродинамической связи скважины с пластом физико-химическими, взрывными и механическими методами.

Особую значимость эти вопросы приобретают на поздней стадии разработки месторождения, когда остро стоит проблема строительства 5 рентабельных нефтяных скважин, чтобы получить дебиты по нефти, которые позволили бы считать скважины рентабельными уже при вводе их в эксплуатацию.

Требуют дальнейшего исследования и разработки технологии формирования фильтрационных каналов в ПЗП взрывными и физико-химическими методами в открытом стволе скважины до спуска и цементирования эксплуатационной колонны и технологии создания протяженных фильтрационных каналов из эксплуатационных колонн. т-ч и о

В этой связи одной из актуальных задач является повышение качества буровых растворов на основе максимально возможной замены глинистой составляющей на химически активные, кислоторастворимые компоненты, что позволяет в комплексе с разрабатываемыми новыми технологиями повысить эффективность и качество заканчивания скважин на месторождениях с низкопроницаемыми коллекторами. 6

Основные задачи научно-исследовательской работы:

Анализ технологий первичного вскрытия продуктивных пластов нефтяных месторождений на поздней стадии разработки с целью оценки их влияния на показатель загрязнения призабойной зоны.

Разработка рецептуры и технологии получения буровых растворов из комовых низкоколлоидальных глин кальциевого типа Биклянского карьера с аномально низкой плотностью

Разработка технологии формирования высокопроницаемой призабойной зоны в продуктивном пласте с использованием взрывного способа в среде растворов на основе химически-активных ингредиентов.

Экспериментальные исследования гидродинамической эффективности фильтрационных каналов в ПЗП, сформированных взрывным способом в открытом стволе скважины до спуска эксплуатационной колонны.

Анализ и обобщение результатов применения разработанной технологии в различных горно-геологических условиях.

Заключение Диссертация по теме "Технология бурения и освоения скважин", Поваляев, Александр Иванович

Основные результаты и выводы работы заключаются в следующем.

1. На основании анализа горно-геологических условий нефтяных месторождений Татарстана, экспериментальных и промысловых исследований в области строительства скважин на месторождениях с трудноизвлекаемыми запасами обоснована необходимость разработки и реализации комплекса физико-химических и механических процессов воздействия на ПЗП с целью обеспечения эффективной гидродинамической связи скважин с пластом и максимального сохранения коллекторских свойств продуктивных пластов на этапе первичного вскрытия и заканчивания скважин.

2. Расчетно-аналитическим методом исследования изменения фильтрационного сопротивления в НЭП при различных значениях проницаемости показано, что с уменьшением проницаемости, фильтрационное сопротивление существенно увеличивается в ПЗП на небольшом расстоянии от стенки скважин. Так, при значении проницаемости 0,5-1,0 мкм на расстоянии от стенки скважины, равном 0,5м, фильтрационное сопротивление составляет 8-15 МПа/м'Лм, для проницаемости 0,25-0,10 мкмЛ оно составляет 3 0-60 соответственно.

3. Разработаны рецептуры и технология получения буровых растворов из комовых низкоколлоидальных глин кальциевого типа Биклянского карьера с аномально низкой плотностью 1020-1080 кг/мЛ, регламентированной фильтратоотдачей на уровне 5-6 смЛЗОмин и коркообразующими свойствами, которые обеспечивают проведение комплекса ГИС без замены бурового раствора в скважине и предупреждают загрязнение глинистой фазой призабойную зону пласта при его первичном вскрытии.

4. Экспериментальными исследованиями доказано, что проницаемость коллектора в ПЗП можно изменить путем создания фильтрационных каналов на глубину закольматированного интервала коллектора в открытом стволе скважины до спуска эксплуатационной колонны химическим воздействием вязкими растворами кислот в импульсном режиме. Опытами установлено, что плош,ади фильтрации образованных каналов при закачке загущенной кислоты в 2 раза больше, чем при чистом незагущенном растворе, а воздействие на ПЗП в импульсном режиме позволяет создавать проводящие каналы при давлении ниже давления гидроразрыва.

5. Экспериментально доказано, что формирование разуплотненной зоны в интервале продуктивного пласта путем проведения прострелочно-взрывных работ в среде полимермелового раствора в открытом стволе скважины до спуска эксплуатационной колонны с последующей её искусственной кольматацией обеспечивает ввод скважин в эксплуатацию с показателем ОП близким 1,0. При этом, в отличие от прострелочно-взрывных способов, проводимых в колоннах, он не оказывает разрушающего действия на крепь скважины, но позволяет получить сеть трещин в ПЗП большей протяженности.

6. Разработана технология формирования фильтрационных каналов в призабойной зоне, ориентированных по азимуту и зенитному углу, что позволяет, в отличие от перфорации, создавать канал по всей толщине пласта, например, от подошвы до кровли или от кровли до подошвы, и существенно повысить коэффициент совершенства вскрытия пласта, снизить фильтрационное сопротивление в ПЗП, увеличить дебиты скважин, выходящих из бурения. Кроме того, использование технологии формирования ориентированных фильтрационных каналов по всей толщине пласта с низкими коллекторскими свойствами позволит в малодебитных скважинах не только восстановить потенциальную продуктивность, но и существенно её увеличить.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Поваляев, Александр Иванович, Бугульма

1. Хисамов P.C. Особенности геологического строения и разработки многопластовых нефтяных месторождений. -Казань, 1996. -188с.

2. Азаматов В.И., Свихнушин И.М. Методы изучения неоднородных коллекторов в связи с оценкой запасов нефти и газа. -М.: Недра, 1976. -216с.

3. Валиханов A.B., Мухарский Э.Д., Муслимов Р.Т., Суханов H.A. и др. Разработка малопродуктивных коллекторов. -Казань, 1970. -92с.

4. Глумов И.Ф. Зависимость нефтенасыщенности и нефтеотдачи пород горизонта (Di) Ромашкинского месторождения от проницаемости и пористости.//Тр. ТатНИИ. -1961.-Вып.11. -с.211-222.

5. Данилова Т.В., Байдова И.К. О строении пашийского горизонта Ромашкинского нефтяного месторождения.//Тр. ТатНИИ. -1964. -вып.8.

6. Лысенко В.Д., Мухарский Э.Д., Хамзин Р.Г. О неоднородности продуктивных пластов.//Тр. ТатНИИ. -1964. -вып.6.

7. Миропольская Г.Л. О прерывистости осадконакопления в терригенной толще девона на востоке Татарии.// Изв.КФ АИСССР. Сер.геол.наук.-1957.-№6.

8. Муслимов Р.Х. Влияние особенностей геологического строения на эффективность разработки Ромашкинскогго месторождения. -Казань: Издательство Казанского института, 1979. -210с.

9. Муслимов Р.Х. и др. Геология, разработка и эксплуатация Ромашкинского нефтяного месторождения, в 2 томах.-М.: 1995. -Т-1.

10. Ю.Петровская А.Н. Глинистые породы в разрезах живетского и нижнефоранских отложений Татарии и использование этих пачек для детальной корреляции разрезов.//Тр. ВНИИ. -1962. -Вьш.34.

11. П.Петровская А.Н. К вопросу о детальной корреляции разрезов терригенных продуктивных отложений.//Тр. ВНИИ. -1959. -Вып. 20.

12. Петровская А.Н. К вопросу о генезисе пашийских отложений в Татарии.//Тр. ВНИИ. -1960. -Вып.23.

13. Чаловский И.П., Кинзикеева Н.П. Методика выделения горизонта П1.//Татарская нефть. 1970.-№4. С.28-32.

14. Эллерн С.С., Иванов Е.Е., Шевцов СИ. Основные черты стратиграфии, корреляция и условия накопления девонских отложений Татарии.//Вопросы геологии и нефтеносности Среднего Поволжья. -Казань: издательство Казанского института. -1965. -С.48-95.

15. Миропольская Г.Л. Краткая литологическая характеристика отложений живетского яруса и пашийской свиты на юго-востоке Татарии.//Изв. КФ ФР СССР, сер. геол. наук. -1970. -№6.

16. Акишев И.Н. Строение терригенного девона востока Татарии и некоторые закономерности размещения в нем залажей нефти.//Тр.ТатНИПИнефть. -1964.-ВЫП.6.-С. 16-30.

17. П.Баталова Т.П., Данилова Т.Е. О ритмичности в девонских и каменноугольных отложениях восточной Татарии. //Тр. ТатНИПИнефть. -1959.-ВЫП. 1.-С.7-17.

18. Петровская А.Н., Литология и условия образования пашийской свиты юго-востока Татарии.//Тр. ВНИИ. -Вып. 10.

19. Баталова Т.П., Данилова Т.Е. и др. Стратиграфия, литология и физика девонских и каменноугольных отложений нефтяных месторождений востока Татарии: Отчет ТатНИИ по теме 7/60. -Бугульма. -1960.

20. Коряковцева М.А., Фазлыев Р.Г. и др. Технологическая схема разработки залежи №9 бобриковского горизонта Ромашкинского нефтяного месторождения: Тема 59/78 //ТатНИПИнефть. Бугульма. -1978.

21. РД 39-02-0147585-87. Инструкция по технологии выработки запасов нефти из малопроницаемых терригенных коллекторов горизонтов О) и Оо. -Бугульма: ТатНИПИнефть, 1987.

22. Техно логическая схема разработки слабопроницаемых коллекторов и малопродуктивных линз песчаников по площадям Ромашкинскогоместорождения: Отчет ТатНИПИнефть по теме 53/79. Бугульма. -1980. -273с.

23. Галеев Р.Г. Повышение выработки трудноизвлекаемых запасов углеводородного сырья. М.: КУБК-а, 1997.-352с.

24. Ишкаев Р.К. Комплекс технологий по выработке остаточных запасов нефти. -Уфа: 1998. -302с.

25. Ашрафьян М.О. и др. Совершенствование конструкции забоев скважин. -М.: Недра, 1987.-156с.

26. Городнов В.Д. Физико-химические методы предупреждения осложнений в бурении. -М.: Недра, 1984. -229.27.0виатанов Т.Т. Вскрытие и обработка пласта. -М.: Недра, 1970. -310с.

27. Прусова Н.Л. Исследование процесса закупоривания проницаемых пород дисперсной фазой различных буровых растворов и разработка очистительных устройств. Дисс. канд. техн. наук: -М.: ВНИИБТ, 1988. -154с.

28. Подгорнов В.И., Ахмадиев Р.Г. влияние процессов фильтрации буровых растворов на изменение проницаемости коллекторов. Сборник "Итоги науки и техники", серия: Разработка нефтяных и газовых месторождений. М. ВИНИТИ. Т.6. 1975. С.60-67.

29. Сидоровский В.А, Вскрытие пластов и повышение продуктивности скважин. -М.: Недра. 1978. -259с.

30. Серяков A.C. и др. Электрическая природа осложнений в скважинах и борьба с ними. -М.: Недра. 1979. -304с.

31. Адамсон А.У. Физическая химия поверхностей: Перевод с англ. -М.: Мир. 1970. -568с.

32. Булатов А.И., Пеньков A.M. и др. Справочник по промывке скважин. -М.: Недра, 1984.

33. Авдеев А.И., Роняной А.Ю. и др. Строительство скважин в ПО "Нижневолжскнефть" //Нефтяное хозяйство. -1993. -№9. -С.36-39.

34. Бадаевский Н.А. Рост бурения горизонтальных скважин за рубежом и его экономическая эффективность.// Нефтяное хозяйство. -1992. -№3. -С.43.

35. Галлямов М.Н. Новые инженерные научно-технические решения в эксплуатации месторождений девонской нефти. //Нефтяное хозяйство. -1994.-№8.-С.5-9.

36. Скаморовская Н.И. Применение ПАВ для вскрытия нефтяных пластов. //Нефтяное хозяйство. -1976. -№7. -С.51-52.

37. Darley H.C.Y., Gray G.R. Composition and properties of drilling and complition fluids. Fifth edition. Gulf Publishing Company. Houston, London, Paris, Zurich, Tokyo. -1979. -643p.41 .Drilling fluids /Swanson B.L.// USA Patent № 4425241.

38. Green D., Petrson Т.Е. Glicerol based mud sistem resolves hoi Sloughing problems. //Word Oil. -1989.IX-vol. 209. № 3. - pp 50-51.

39. РД-39-0147-585-130-96. Инструкция no бурению горизонтальных скважин: Утв. АО "Татнефть" 02.04.96. Альметьевск, 1996. -36с.

40. Enright D.P., Dye В.М. New Fluid Sistem Substitutes for oil-based fluid // Word Oil, 1991. 221. № 3. -pp 92-95.

41. Nance W.B. How to Select Oil Mud Applications. //Petrol Eng. Jnt. (Jan. 1984) -vol. 56. -№ 1 -pp. 30-38.

42. Ammerer Worman H., Hashemi Rera Completion Fluids Drilling. -1983. -vol.44-№ 8.

43. Corlev W.T., Patlon Gohn T. Clear Fluids they are not always not-damaging.// Word Oil. -1984.-XI. vol. 199. - №6. -pp. 66-69.

44. Рабинович И.Р., Смирнов H.T., Тевзаде Н.Т. Оценка качества вскрытия пластов и освоение скважин. // Обзорная Информация. -М.: ВНИИОЭНГ. -1990. -40с.

45. Баймухаметов К.С., Викторов П.Ф., Гайнуллин К.Х., Сыртланов А.Ш. Геологическое строение и разработка нефтяных и газовых месторождений Башкорстана. Уфа: Башнефть, 1997. - 424с.

46. ЗО.Яненко В.И., Крезуб А.П., Дегтярова Л.И. Применение синтетических ПАВ в качестве добавки к буровым растворам при вскрытии продуктивных пластов. // Обзорная информация. -М.: ВНИИОЭНГ. -1987.-48с.

47. Калинин В.Ф. Оценка качества вскрытия пластов и освоение скважин. // Нефтяное хозяйство. -1986. -№8. С. 16-23.

48. Рылов Н.И. Исследование причин поглощения промывочной жидкости и методы предупреждения осложнений: Дис. канд. техн. наук. -Бугульма. 1970.-175с.

49. Гайваронский И.Н. Гидродинамическое совершенствование скважин. //Обзорная информация. М. ВНИИОЭНГ. -1983. -38с.

50. Файзуллин Р.Н. Технология селективной изоляции проницаемых пород при первичном вскрытии: Дис. канд. техн. наук. -Тюмень. 1999. -165с.

51. Иванников В.И. Гидроразрыв пластов при цементировании обсадных колонн в глубоких скважинах. //НТЖ Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. -М.: ВНИИОЭНГ. 1995. № 6. -С.33-35.

52. Фаткуллин Р.Х., Вакула Я.В., Поваляев А.И. Опыт строительства наклонно-горизонтальных скважин на месторождениях Татарстана. //НТЖ Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. -М.: ВНИИОЭНГ. 1995. № 10-11.-С.49-50.

53. RU 2127355 кл. Е21ВЗЗ/14. Устройство для цементирования обсадной колонны скважины /Поваляев А.И. и др. //заявл. 20.05.97; Опубл. 10.03.99. Бюл. №7.

54. Поваляев А.И. и др. К вопросу совершенствования технологии крепления наклонных скважин. //НТЖ. Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. -М.: ВНИИОЭНГ. 1997. №12. -С.32-35.

55. Мальцев A.B. Эффективность применения щадящего режима перфорации кумулятивным перфоратором ПКС-80. //НТЖ. Нефтяное хозяйство. -М.: ВНИИОЭНГ. 1991.№4.-С.13-14.

56. Выжигин Г.Б. Влияние условий вскрытия пластов и заканчивания скважин на продуктивность. //НТЖ. Нефтяное хозяйство. -М.: ВНИИОЭНГ. 1985 № 5, -С.45-48.

57. Гайворонский И.Н. Обеспечение эффективной гидродинамической связи скважины с пластом при вторичном вскрытии. Авт. реферат на соискание уч. степени д. т. н. Тверь 1998. -61с.

58. Гайворонский И.Н. и др. Вскрытие продуктивных пластов бурением и перфорацией и подготовка скважин к эксплуатации, /учебное пособие/ Ухтинский индустриальный институт. 1985.

59. Петров H.A., Есиненко А.И. Технологические жидкости для гидропескоструйной перфорации. //НТЖ. Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. -М.:ВНИИОЭНГ. 1994.№ 3. -С.33-35.

60. Петров H.A. Преимущества и недостатки гидропескоструйной перфорации, её отличие от гидроперфорации и обоснование различных конструкций перфораторов. -М.: ВНИИОЭНГ. 1994. № 2. -С. 16.

61. Фриндляндер Л.Я. Прострелочно-взрывная аппаратура и её применение в скважинах. -М.: Недра. 1985. -199с.

62. Саркисов И.М. и др. Совершенствование технологии щелевой перфорации скважин. //НТЖ. Нефтепромысловое дело. 1994.

63. Булгаков Р.Б. и др. Эффектиность применения сверлящих перфораторов ПС-112. //НТЖ. Нефтепромысловое дело. 1990.

64. УО.Антонов К. В. и др. Влияние способов перфорации на крепь и гидродинамическую связь продуктивного пласта со скважиной. //Материалы республиканской научно-технической конференции. Октябрьский. 1993.-С.280-283.

65. Алиев З.С. и др. Технологический режим работы газовых скважин. -М.: Недра. 1979. -129с.

66. Harrise К. "J. Petrol. Technol.", 1966, IV, v. 18 № 4, -С.518-523.

67. Hong KJQI PProductivity of Petrolated Completion in Formations with or without Damage. "J. Petrol. Technol.", 1975, VIII, v.27 № 8, C . 1027-1038.

68. Алиске Д. Физика нефтяного пласта. -Уфа. 1998., -301с.

69. Масляков А.П. Буровые растворы для вскрытия продуктивных пластов. //Обз. инф. Серия "Бурение". -М.: ВНИИОЭНГ, 1985.

70. Магомедов М.З., Орлов А.В. Буровые растворы с малым содержанием твердой фазы применяемые за рубежом. //Обз. инф. Серия "Бурение". -М.: ВНИИОЭНГ. 1985.

71. Технология вскрытия низкопродуктивных пластов с использованием растворов на основе высококоллоидальных глин и фибриллярных высокомолекулярных соединений. Отчет по договору 97/17. //Фонды ТатНИПИнефть. -1997. -53с.

72. Дж. Р.Грей, Т.е. Дарли. Состав и свойства буровых агентов (промывочных жидкостей). -М.: Недра, 1985. -509с.

73. Котяхов. Методика исследования коллекторских свойств кернов. -М.: ГНТИ нефтяной и горно-топливной литературы, 1963. -223 с,

74. Краткая химическая энциклопедия. -М.: Советская энциклопедия. 1965. T.4.-1182с.

75. Григорян Н.Г. и др. Эффективность вскрытия пластов стреляющими перфораторами. // Труды VI научно-технической геофизической конференции. -М.: Недра, 1970 с.

76. Долженков В.И., Овиатанов П.Т. Вскрытие и обработка пласта. -М.: Недра, 1970.

77. Fluids loss control.: the key to sucessful acid fracturing (Grow S.W., Hutchinson В.Н. Trittip 013 L SPE Prod, Eng -1989. № 3.

78. Поваляев A.M., Рылов Н.М. Рецептура жидкости для перфорации продуктивного пласта// НТЖ. Бурение нефтяных скважин на суше и на море.-М.:ВНММОЭНГ.-2001.-№3.-С. 12-14.

79. Фатхуллин Р.Х., Вакула Я.В., Поваляев A.M. Опыт строительства наклонно-горизонтальных скважин на месторождениях Татарстана// НТЖ. Бурение нефтяных и газовых скважин на суше и на море.-М.: ВНИИОЭНГ.-1995.-№10-11.-С. 49-50.

80. РД 39-0147-585-130-96. Инструкция по бурению горизонтальных скважин.-Бугульма: ТатНИПИнефть, 1996г.~14с.

81. РД 39-0147585-216-00. Технология приготовления бурового раствора из комовой глины с использованием установки фирмы "Kem-Tron".-Бугульма: ТатНИПИнефть, 2000г.-8с.

82. РД 39-0147585-227-01. Технология формирования высокопроницаемой призабойной зоны и создание защитного экрана в интервале продуктивного пласта.-Бугульма: ТатНИПИнефть, 2001г.-8с.122