Значение нефти и газа в народном хозяйстве РФ

ФИЛЬТРООТДАЧА.

Фильтроотдача – способность раствора при определенных условиях отдавать воду породам. При бурении скважин глинистый раствор под действием давления проникает в породу и закупоривает поры и трещины породы, образуется глинистая корка, которая препятствует проникновению в пласт малых частиц глины, но при этом не задерживает воду. Если глинистый раствор низкого качества, то на стенках скважины образуется толстая корка, через которую в пласт отфильтровывается вода. Образование такой корки приводит к сужению ствола скважины, в результате чего могут возникнуть осложнения (прихват буровой колонны). Проникновение отфильтрованной воды в породы может вызвать их набухание и обвал, поэтому всегда стремятся снизить вязкость глинистого раствора.

 

ХИМ. РЕАГЕНТЫ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ГЛИНИСТЫХ БУР.Р-ОВ.

Параметры раствора изменяются под действием температуры, давления, пластовой воды и частиц выбуренной породы. Чтобы поддержать параметры раствора на должном уровне, в раствор добавляют химические реагенты. Их условно делят на 3 группы: 1)понизители водоотдачи; 2)понизители вязкости; 3)реагенты спец. назначения.

К понизителям водоотдачи относятся: 1)углещелочной реагент (УЩР); 2)сульфидно-спиртовая база (ССБ); 3)карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ).

УЩР получается из бурого угля и каустической соли. В результате реакции, которую образуют Na и соли гуминовых кислот, образуются гуманы натрия. Избыток NaOH расщепляет глинистые частицы. В растворе всегда есть физически связанная вода, которая расходуется на обволакивание вновь образующихся частиц и утолщение существующих гидратных оболочек, что приводит к снижению водоотдачи. Одновременно с этим на поверхности глинистых частиц адсорбируются гуматы натрия, что приводит к интенсивному утолщению гидратных оболочек. В результате этого способность глинистых частиц к слиянию резко падает, статическое напряжение сдвига уменьшается. Глинистый раствор, чрезвычайно обработанный УЩР, в связи с высокой дисперсностью частиц, становится вязким, но безструктурным. УЩР применяют до температуры 1400С.

ССБ – отход целлюлозной промышленности, содержащиеся в нем лигносульфоновые кислоты и их соли уменьшают водоотдачу глинистых растворов, подвергшихся воздействию минерализованной воды. Активность ССБ как понизителя водоотдачи пропорциональна количеству ее в растворе. Действие ССБ на глинистый раствор, не содержащий минерализованную воду, менее эффективно. В последнее время широко используется КССБ (концентрированная ССБ) – продукт конденсации ССБ, формалина, фенола, хромата, серной кислоты с последующей нейтрализацией NaOH. КССБ применяется для уменьшения водоотдачи, одновременно уменьшения вязкости в пресных и неминерализованных растворах. Применяется при температуре 130 – 1800С.

КМЦ – натриевая соль целлюлозно-глилевой кислоты, полученной при переработке древесины. КМЦ уменьшает водоотдачу и увеличивает вязкость пресных растворов. Чем больше степень минерализации растворов, тем больше следует добавить реагента. КМЦ – универсальный реагент, улучшающий почти все параметры глинистого р-ра. Р-р, обработанный КМЦ, сохраняет свои свойства в условиях про-должительного влияния темп-р 160 – 1800С.

Понизители вязкости:

1)окзил; 2)нитролегнин; 3)сунил.

Окзил – продукт взаимодействия в кислой среде ССБ с хромпиком, высоко октановый понизитель вязкости в пресных и минерализованных растворах, эффективен при применении в глинах, гипсах, ангидритах и аргелитах. Хорошо сочетается со всеми понизителями вязкости, устойчив до температуры 2000С.

Нитролегнин – получается окислением гидролизного легнина азотной кислотой, уменьшает вязкость минерализованных растворов.

Сунил – продукт восстановления нитролегнина с солями серной кислоты. Хорошо растворим в воде, уменьшает вязкость как пресных так и минерализованных растворов.

Реагенты специального назначения. Каустическая сода NaOH используется для приготовления УЩР, ССБ и нитролегнина. Кальцинированная сода Na2CO3 применяют для улучшения диспергирования глин при приготовлении глинистого раствора. Уменьшает вязкость, водоотдачу, СНС. Жидкое стекло Na2SiO3 нужно добавлять не больше 0,75% к объему глинистого раствора; 2 – 3% в растворе делает его высоко вязким с большим СНС. Хлорид натрия NaCl значительно увеличивает СНС пересыщенных УЩР. Известь гашеная даже при небольших добавках (до 5%) вызывает резкое повышение вязкости и водоотдачи. Хроматы и бихроматы служат для повышения стойкости глинистого раствора к воздействию температур, предотвращают загустевание и значительно разжижают глинистый раствор, особенно при температуре 150 – 2000С. Обязательным условием применения этого реагента является содержание в обработанном растворе достаточного количества УЩР, ССБ, КССБ, гепан и др. 

 

Эмульсионные глинистые растворы (ЭГР).Основным компонентом ЭГР является глинистый раствор, обработанный реагентами, понизителем водоотдачи и вязкости, и содержащие нефть или дизельное топливо в количестве 8 – 15% от объема глинистого раствора. При интенсивном перемешивании такого раствора образуется эмульсия, в которой роль эмульгатора выполняют глинистые частицы и содержащиеся в глинистом растворе реагенты КССБ, КМЦ, УЩР. Нефть или дизельное топливо добавляются в приемные емкости в буровых насосах, содержащих глинистый раствор. Хорошее перемешивание смеси достигается после 2-3 циклов прокачивания ее по циркуляционной системе. Бурение с промывкой эмульсионным раствором позволяет уменьшить толщину и липкость глинистой корки, создает благоприятные условия для работы долота на забое, что способствует сокращению числа долот на скважине и увеличивает скорость бурения.

 Недостатки этих растворов: 1)высокая стоимость; 2)разрушение резиновых деталей турбобура и насоса; 3)отрицательное воздействие на отборный керн; 4)пожароопасность; 5)загрязнение буровой.    

 

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРОМЫВКИ СКВ.

Буровые насосы (2 насоса – рабочий и резервный): БР подаётся по наземной линии Манифольда в стояк (вертикально-установленый отрезок бурильной трубы), на стояк надевается бурильный шланг, другой конец одевается на вертлюг, вертлюг на бурильную колонну.

Буровые насосы бывают горизонтальные, поршневые, двух- и трёхцилиндровые. БР готовится непосредственно на скв. в глиномешалку на 2/3 объёма заливается вода, затем туда засыпается необходимое количество глинопорошка, которое обеспечивает необходимую плотность приготовляемого БР. Глиномешалка может быть гидравлического действия; электрическая или механическая. В глиномешалке вода тщательно перемешивается с глинопорошком. Для получения раствора с нужными параметрами (водоотдачи, вязкости, удельного веса, плотности) в глинистую суспензию добавляют необходимое количество химических реагентов (для придания раствору нужных технологических параметров. После приготовления БР, его перекачивают в  приёмные ёмкости – запас БР на поверхности. (приёмные ёмкости на поверхности с запасом БР на случай ГРП)

Буровыми  насосами закачивают в скв раствор, затем его очистка от выбуренной породы, на ситах. Следят за изменением использованного БР, изменением его технологических параметров с глубиной. По мере смешивания раствора со шламом, с глубиной его плотность растёт. Вязкость раствора увеличивается, раствор становится густой. Температура изменяется с глубиной, следовательно, необходимо следить за тем, чтобы термические свойства компонентов  раствора оставались пригодными термическим условиям. Глины диспергируются в буровом растворе и в результате, его плотность растёт, сам БР нарабатывается.

Самозамес или наработка БР- обогащение БР выбуренными частицами.

Глиносодержащие породы бывают разных типов.

Монтмориллонитовые глины сами нарабатываются в скважине, не нужно готовить на поверхности раствор. Необходимо следить за плотностью –

ρgh Рпластовое.

 

ОЧИСТКА БУР-Х Р-ОВ

Для того чтобы осуществлять контроль за плотностью БР и поддерживать её на необходимом уровне на дневной поверхности должны очищать БР от выбуренной породы.

В систему очистки входят желоба, в которых происходит грубая первичная очистка от самых крупных частиц и шлама. После желобов раствор поступает на вибросито (обычная металлическая сетка, которая совершает возвратно-поступательные движения вверх-вниз, вправо-влево). В результате на виброситах происходит очистка от более мелких выбуренных частиц. Затем раствор поступает на песко-илоотделители, где происходит отделение от песка, т.к. песка должно быть не более 3%. От коллоидных частиц избавляются или с помощью центрифуг или гидроциклонов. Принцип их действия одинаков, за счет разделения потоков на жидкую и твёрдую фазы, под действием центробежных сил.

Утилизация отработанных буровых сточных вод.

I. Очищенный раствор с помощью коагулянтов обрабатывают и скидывают на рельеф, если скв. бурится не в рыбо-, водоохранной зоне.

II. закачка раствора в продуктивные пласты для обеспечения ППД (поддержания пластового давления). Во время процесса бурения ρgh > Рпластовое, при эксплуатации ρgh < Рпластовое (чтобы флюиды могли поступать в скв) (депрессия, репрессия).

III. достаточно хорошо очищеные воды можно использовать в качестве орошения.

IV. Амбарный способ утилизации буровых сточных вод.

После очистки раствор сбрасывается в шламовый амбар (яма в земле). Под действием сил гравитации происходит разделение- снизу тяжелые частицы, сверху светлая часть раствора.  Данный способ не представляет опасности для экологической обстановки, происходит фильтрация раствора до хозяйственных вод. Но есть опасность что химические реагенты при взаимодействии с горной породой образуют новые соединения (могут вызвать физико-химические изменения). Так же возможно испарение светлой части раствора и его затем возвращение на поверхность с дождями(осадками). 

Безамбарное бурение

Раствор закачивается в цистерны и перевозится на др скв. его затем забуривают в новые скв. Замкнутый цикл циркуляции. Очищеный БР снова закачивается в скв. но для закачки необходима предварительная хим. обработка раствора.

РЕКУЛЬТИВАЦИЯ включает 2 этапа:

1. «Зачистка куста», т.е. уборка металлолома, хоз. мусора и т.д. Производится за счёт бурильщика.
2. «Биологическая очистка», т.е. восстановление растительного покрова. Планы и объёмы составляет арендодатель, а процесс идёт за счёт бур.предприятия.

 

ОХРАНА НЕДР.протекает в 2-х напр-ях:

1.ВХБН

2.Продуктивные горизонты

Продуктивные горизонты . Чтобы не произошло загр.прод. пласта, буровым р-рам предъявляются след. требования.

1. Фильтраотдача (водоотдача) д.поддерживаться 4-5 см3 /30 мин. Для этого бур.р-р обрабатывают реагентами покупателями водоотдачи (КМЦ)
2. Реагенты – кальматанты для процесса кальматации (образование защитного экрана незначит.толщины, препятствующего проникновение проникновение бур.р-ра в пласт
• механическая – добавляют шелуху от риса, подсолнечника  и др.
• химическая – образ-е осадка, кот. закупоривает поры и трещины, что препятствует
3. стараются разбуривать подуктивн.пласты, чобы сократить время контакта фильтрато-бурового р-ра с продуктивным пластом.
4. Стараются разбуривать бур.пласты на равновесие, чобы не загрязнять пласт и в то же время, чобы пласт не фонтанировал.

 

ФИЗИЧЕСКИЕ И ХИМ. МЕТОДЫ УВЕЛИЧЕНИЯ ПЛАСТА НЕФТЕОТДАЧИ.

ГРП (физич.метод) – под боьшим давлением, жид-ть с проппантом закачивается в пласт. В рез-те происходит механич.растрещивание пласта, а чтобы вновь образовавшиеся трещины не сомкнулись, сущ-ет проппант.

СКО (химич.метод) – соляно-кислотная обработка. Зёрна песка сцементированы карбонатным типом цемента. Такой цемент растворяется в рез.чго увеличивается поровое пространство.

CaCO3 + HCl è CaCl + H2CO3

Тепловое воздействие на пласт.

Вибро-акустическое воздействие на пласт. Вызывают колебание скелета пласта В рез.чего поровые флюиды увеличивают св.подвижность. ПАВ всегда стремятся к границе: «горная порода-флюид».

Пласт подвергается двойному вскрытию. Первичное вскрытие пласта происходит при непосрелственном бурении. Вторичное вскрытие продуктивного пласта – это его перфорация, т.е. проделывание перфорационных отверстий в стенке колонны, а именно в цементном камне и призабойной зоне. Получаются перфорационные каналы, чтобы соединить продуктивный пласт со скавжиной.

 

ЦЕМЕНТИРОВАНИЕ ОБСАДНЫХ КОЛОНН.

Все способы цементирования имеют одну цель- вытеснить буровой раствор из заколонного пространства и поднять на определённую высоту.

Задачи цементирования:

1. Исключить возможность перетоков жидкости из одного пласта в другой.
2. Обеспечить длительную изоляцию продуктивных пластов от водоносных.
3. Укрепить неустойчивые, склонные к обвалам и осыпям породы.
4. Удерживать обсажную колонну в подвешанном состоянии.
5. Предохранять обсадную колонну от коррозии.
6. Создать долговечный прочный и герметичный канал для транспортировки жидкости от эксплуатационных пластов к дневной поверхности.

 

При цементировании решаются главные задачи:

1. Экологическая: исключаются возможности загрязнения недри окружающей среды.
2. Снижается вероятность преждевременного обводнения скважин.
3. Экономическая: устраняются утечки продуктивного флюида.
4. Уменьшается опасность возникновения аварийных ситуаий.

 

Основные требования к разобщающей среде:

1. Цементный камень образовавшийся после цементир-я д б герметичным (т.е. плотный контакт: «цемент<=> порода<=>обс.колонна»
2. -*- сплошным.
3. -*- устойчив  к перепаду температур, к сероводородной и другим видам агрессий пластовых вод.
4. -*- устойчив к ударным нагрузкам.

 

СПОСОБЫ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ.

1. Сплошное цементирование с 2-мя пробками: тампонажный раствор подаётся на цементир-ую головку поверх нижней разделительной пробки и проталкивают её до башмака. Закачивают продавочную жидкость поверх верхней пробки. Под действием перепада давления диафрагма нижней пробки разрушается, и цементный р-р попадает в заколонное пространство. Когда верхняя разделительная пробка садится на нижнюю, давление на устье резко возрастает. Это служит сигналом СТОП для закачки продавочной жидкости. Т.о., зацементированная скважина оставляется в покое до застывания цементного раствора.
2. Манжетное цементирование применяют в местор-ях с низким пластовым давлением. На обсадной колонне в нижней части устанавливают манжету, в интервале крепления которой обсадную колонну перфорируют. СТОП-кольцо устанавливают ниже отверстий перфорации. Цементирование проводят обычным технологическим приёмом, однако цементный раствор выходит не из-под башмака обсадной колонны, а  из отверстий в интервале установки корзины. Наличие манжеты не позволяет цементному раствору опускаться ниже места её установки. Давление на пласт в нижней части скважины остаётся прежним. Зацементированным остаётся участок скважины выше манжеты.
3. Двухступенчатое цементир-е. Его применяют, когда по геолого-техническим причинам цементный раствор не может быть поднят на требуемую высоту в одну ступень. Такой сповоб цементирования целесообразно использовать: