Разработка технологий проведения ремонтных работ в скважинах ПХГ и месторождений в условиях аномально низких пластовых давлений

Актуальность темы

Стабилизация добычи газа, снижение эксплуатационных затрат, увеличение эффективности работы ПХГ (или отбора газа из месторождения) требует постоянного поддержания эксплуатационного фонда скважин в рабочем состоянии, что связано с необходимостью совершенствования технологий проведения ремонтных работ. Как показывает опыт, важнейшими видами работ при капитальном ремонте являются: удаление песчано-глинистых пробоквыявление причин и ликвидация заколонных флюидоперетоковинтенсификация притока газаосвоение скважин после ремонта. Одним из главных условий при этом является максимально возможное сохранение коллектор-ских свойств вскрытых продуктивных отложений. Существенное повышение качества перечисленных видов ремонтных работ требует комплексного подход’а к их проведению, особенно в условия* АНПД, характерных для большого числа ПХГ и газовых месторождений страны.

Актуальность задач решаемых в диссертационной работе подтверждается их соответствием основным направлениям стратегии научно-технического развития газовой промышленности страны в области строительства и ремонта скважин.

Цель работы. Разработка комплекса технологий проведения ремонтных работ, направленных на восстановление и повышение производительности скважин ПХГ и газовых месторождений в условиях АНПД.

Основные задачи исследований.

— усовершенствование технологии удаления песчано-глинистых пробок из скважин в условиях АНПД с последующим их освоением;

— исследование влияния дифференциального давления в системе скважина-пласт на интенсивность разрушения песчано-глинистых пробок;

— разработка технологии восстановления естественной проницаемости продуктивного пласта путем воздействия на ПЗП;

— разработка технологии поэтапного освоения скважин с целью очистки ПЗП и вовлечения в работу всех продуктивных пропластков;

— разработка технологии выявления заколонных газоперетоков с помощью трассерных методов;

— проведение опытно-промышленных испытаний разработанных технологических решений, разработка рекомендаций.

Методика исследований основана на обобщении и анализе опыта проведения капремонта скважин в условиях АНПД, результатов лабораторных, стендовых и аналитических исследований с использованием современных приборов, оборудования, средств вычислений и др.

Научная новизна.

1. Усовершенствована технология удаления песчано-глинистых пробок из скважин в условиях АНПД путем использования пенных систем и пластовой энергии газа.

2. Установлена экспериментальная зависимость интенсивности разрушения песчано-глинистых пробок от дифференциального давления в системе скважина-пласт.

3.' Разработана технология восстановления естественной проницаемости призабойной зоны продуктивного пласта с помощью репрес-сионно-депрессионного воздействия на ПЗП пенными системами.

4. Разработана технология поэтапного освоения газовых скважин путем последовательного (снизу-вверх) введения в работу вскрытого интервала продуктивных отложений за счет изменения глубины спуска лифтовых труб, обеспечивающая очистку ПЗП на ранней стадии пуска скважины в работу.

5. Разработана технология выявления заколонных газоперетоков с! рименением новых тонкодисперсных трассеров с регулируемыми свой-твами.

Основные защищаемые положения.

1. Усовершенствованная технология удаления песчано-глинистых пробок из скважин ПХГ и месторождений в условиях АНПД с последующим освоением.

2. Методика определения влияния дифференциального давления в системе скважина-пласт на интенсивность разрушения песчано-глинистых пробок.

3. Технология восстановления естественной проницаемости приза-бойной зоны продуктивного пласта в результате репрессионно-депрессионного воздействия пенными системами.

4. Технология поэтапного освоения газовых скважин в процессе проведения ремонтных работ при АНПД.

5. Технология выявления заколонных газоперетоков с применением тонкодисперсных трассеров.

Практическая значимость и промышленная реализация работы.

Работа выполнялась в ОАО «СевКавНИПИгаз» в рамках отраслевой Программы работ на 1998 — 1999 гг. по повышению суточной производительности ПХГ, долгосрочной Программы научных исследований для обеспечения эффективного развития ОАО «Газпром», Программы научно-исследовательских работ ОАО «Газпром» в области подземного хранения газа (договоры 12Г/96.98, 16Г/99.99) — в области эксплуатации и капитального ремонта скважин месторождений и ПХГ (договоры 8Г/98.99, ЗГ/97.99) — договоров между ОАО «СевКавНИПИгаз» и ООО «Оренбурггазпром» (816−03, 879−03, 1656−03) в период 1999 — 2000 гг.- договоров между ОАО «СевКавНИПИгаз и ООО «Тюментрансгаз» (1СК, 2СК, ЗСК) в 2000 — 2001 гг.- ряда договоров между Советско-Новозеландским СП «Интертоп» и ДФ «Булгаргаз» (Болгария), а также Российско-Болгарским СП «Петрогаз-Антика» и ДФ «Булгаргаз» в период 1992;2000 гг.

Практическая ценность работы характеризуется соответствием направлений исследований содержанию научно-технических программ, в том числе отраслевых программ НИОКР ОАО «Газпром» в области подземного хранения газав области эксплуатации и капитального ремонта скважин месторождений и ПХГ, НИОКР «Оренбурггазпром" — НИОКР ООО «Тюментрансгаз», а также Программы развития ПХГ Мирен ДФ «Булгаргаз» .

На основании обобщения и проведения автором теоретических, лабораторных и промысловых исследований разработано 3 инструкции, согласованных с Госгортехнадзором РФ и утвержденных ОАО «Газпром», применяемых при капитальном ремонте скважин.

Результаты проведенных автором исследований и выполненные разработки широко применяются при ремонте скважин в ООО «Оренбурггазпром», ООО «Тюментрансгаз», ООО «Югтрансгаз», а также ДФ «Булгаргаз» .

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на Ставропольской краевой научно-технической конференции молодых ученых и специалистов (Ставрополь, 1987) — Всесоюзной конференции молодых ученых и специалистов (Москва, 1989) — I, III Региональных конференциях «ВУЗовская наука — Северо-Кавказскому региону» (Ставрополь, 1997, 1999) — Межрегиональной научно-технической конференции по проблемам газовой промышленности России, посвященной 35-летию ДАО «СевКавНИПИгаз» (Ставрополь, 1997) — Совещаниях ОАО «Газпром»: «Прогрессивные методы капитального и текущего ремонта скважин» (Анапа, 1997), «Техника и технология вскрытия продуктивных пластов при депрессии на пласт» (Анапа, 1998), совещании по состоянию и проблемам капитального ремонта скважин (Москва, 1999): «Состояние капитального ремонта скважин в газовой отрасли и основные направления его совершенствования» '(Москва, 2000), «Новая техника и технология при проведении ремонтных работ на скважинах» (Анапа, 2000) — «Пути повышения эффективности капитального ремонта скважин» (Москва, 2001) — совещании по рассмотрению результатов работ по изучению и ликвидации техногенного скопления газа на Совхозном ПХГ (Москва, 2000) — заседании Секции по подземным хранилищам газа Комиссии по месторождениям и ПХГ ОАО «Газпром» (Валдай, 2000) — 31 Международном геологическом конгрессе (Рио де Жанейро, 2000) — Геолого-техническом совещании ООО «Оренбурггазпром» «О результатах выполнения работ по разгрузке техногенных скоплений газа на Совхозном ПХГ» (Оренбург, 1999).

Публикации. Результаты проведенных исследований автора отражены в 26 коллективных научно-исследовательских отчетах и 33 публикациях в России и Болгарии, 3 из которых признаны изобретениями.

Фактический материал. Основой диссертационной работы послужили исследования автора, выполненные в ОАО «СевКавНИПИгаз» в 1992 — 2001 гг., СП «Петрогаз-Антика» в период 1993 — 2000 гг. Автором использован фактический материал, полученный при выполнении лабо-раторно-стендовых исследований, а также промысловых наблюдений и опытных работ, проведенных непосредственно на скважинах. Результаты работ изложены в открытой печати в нашей стране и Болгарии, а также отчетах ОАО «СевКавНИПИгаз», Ставропольского отделения Российской Академии Естественных наук.

Аналитическую основу исследований составили многочисленные промысловые данные, результаты лабораторных исследований, а также анализ более 500 проб флюидов, полученных при индикаторных исследованиях на Совхозном ПХГ.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 129 страницах машинописного текста, иллюстрируется 21 рисунком, 4 таблицами.

Список использованных источников

включает 103 наименования.

Выводы.

1. В процессе работы на Пунгинском ПХГ был осуществлен правильный подбор технологических жидкостей, а также разработана и внедрена технология глушения скважин, вскрывших как поровые, так и трещинно-кавернозные коллектора фундамента с корой выветривания. Это позволило проводить эффективное глушение скважин, обеспечивающее безопасность проведения ремонтных работ, а также предотвращающее снижение коллекторских свойств пласта в результате проникновения фильтратов технологических жидкостей в пласт.

2. Промывки песчаных пробок в скважинах проводилось с применением двухфазной пены по замкнутому циклу. Это позволило осуществлять в процессе промывки воздействие на пласт, регулируя гидростатическое давление столба пены. Переходя от репрессии на пласт к депрессии, было осуществлено в скв. 517 комплексное воздействие на пласт:

— репрессионно-депрессионное воздействие на ПЗП двухфазной пеной с целью интенсификации притока газа;

— промежуточное освоение скважины при положении НКТ у нижних перфорационных отверстий, позволяющее более эффективно очистить ПЗП и обеспечить полный вынос на поверхность твердых частиц различного размера.

3. Применение технологии очистки ПЗП с использованием пенных систем позволяет сократить время освоения скважины и выхода ее на доремонтную производительность, а следовательно снизить в целом стоимость КРС.

4.2. Внедрение технологий проведения ремонтных работ в скважинах на Чиренском подземном хранилище газа.

В административном отношении Чиренская площадь расположена в восточной части западного Предбалканья, на территории Болгарии. Геологическое строение структуры изучено по материалам, полученным при бурении разведочных и эксплуатационных скважин в период с 1961 по 1971 гг. с целью разведки и эксплуатации газоконденсатного месторождения.

Проведение ремонтных работ на ПХГ начато в 1992 г. с участием автора диссертации, руководившим группой российских специалистов.

При проведении ремонтных работ были разработаны и опробованы оригинальные технологии, позволившие оптимизировать ремонтные работы и повысить их эффективность. Результаты работ опубликованы в ряде печатных работ в России и Болгарии [43, 44, 45, 53, 55, 94, 99]. Ремонтные работы проводились в скв. Р-2, Р-Зб, Р-4, Р-5, Р-6, Р-9, Р-10, Р-13, Р-19, Е-22, Е-23, Е-24, Е-25, Е-26, Е-27, Е-29, Е-31, Е-32, Е-36, Е-48, Е-49, Е-51. Скважины имеют разную конструкцию, в них вскрыты различные стратиграфические объекты в пределах этажа газоносности. Дебит скважин, работающих по 60, 73, 89 мм НКТ находится в пределах 100 — 240 тыс. м3/ сут. При депрессии 0,24 — 0,92 МПа. Коэффициент аномальности в циклах закачки-отбора ПХГ изменяется в пределах 0,42.

— 0,52. Вскрытая мощность продуктивных отложений в скважинах изменяется в пределах 42−165 м.

В строении Чиренской структуры, приуроченной к Мраморенской брахиантиклинали, принимает участие комплекс палеозойский и кайнозойских отложений.

Структура является брахиантиклинальной складкой, вытянутой с северо-запада на юго-восток, размеры структуры на поверхности составляют 16×12 км.

В разрезе Чиренского ПХГ продуктивными являются песчаники нижнего триаса (T-i), карбонатные отложения среднего и верхнего триаса (Тг+з), песчаники нижнего лейаса (h1) и известняки среднего лейаса (h2). Продуктивные отложения гидродинамически связаны между собой. Основным продуктивным объектом являются отложения среднего лейаса (рис. 17).

Коллекторские свойства образцов керна, отобранного при бурении различных скважин определялись в лаборатории физики пласта НИГИ г. София, Болгария.

По данным литолого-петрографических исследований кернового материала, полученного при разведке месторождения, был сделан вывод, что открытая пористость карбонатно-терригенных породколлекторов Чиренского месторождения включает в себя:

— межзерновую открытую пористость (т.е. пористость между карбонатными кристаллами коллекторов Т2 + з и Ц2 и кварцевыми зернами песчаников Т-] и h1);

— вторичную открытую пористость (включающую в себя поры и каверны);

— трещинную открытую пористость (были выявлены как микротрещины, так и макротрещины).

Как видно, коллектор ПХГ отличается сложностью строения. Основной полезный объем коллектора определяется межзерновой и вторичной пористостью. Значительная часть трещин продуктивных отложений имеет тектоническое происхождение, реже диагенетическое. Для расчетов при подсчете запасов газа и конденсата были приняты.

Структурная схема по кровле отложений среднего лейаса.

— фwf- 3 ч ч гг.

1 — эксплуатационно-нагнетательные скважины- 2- пьезометрические скважины- 3- ликвидированные разведочные скважины- 4 — наблюдательные скважины- 5 — скважины находящиеся в бурении- 6 — начальное положение ГВК на конец периода отбора- 8 — изогипсы.

Рис. 17 следующие величины открытой пористости для различных стратиграфических комплексов:

— нижний триас — 2,95%;

— средний и верхний триас — 2,02%.

— нижний лейас — 1,93%;

— средний лейас — 1,20%.

По результатам газодинамических исследований были получены следующие значения проницаемости для различных стратиграфических комплексов:

— карбонатные породы среднего и верхнего триаса — 8−10″ 17 м²;

— песчаники нижнего лейаса -1−10″ 17 м²;

— песчаники среднего лейаса -1−10″ 17 м².

Более точные значения проницаемостей в призабойных зонах скважин определены на основе обработки промысловых данных (методом стационарной фильтрации газа).

Как видно на карте, наибольшее значение проницаемости отложений в западной части структуры — свыше 1,2−10″ 13 м² (скв. Р-10, Е-24), в восточной части величина проницаемости минимальная — ниже ЗЮ~14м2 (скв. Р-9, Е-25).

С целью детального изучения вскрытых газоносных горизонтов для решения задач связанных с оптимизацией проводимых ремонтных работ и эксплуатации Чиренского ПХГ, а также оценки возможности расширения хранилища, в период 1992 — 1994 гг. на ПХГ проводились ГИС в ряде эксплуатационно-нагнетательных скважин. Комплекс исследований для получения надежных результатов включал в себя следующие геофизические методы:

— расходометрию;

— шумометрию;

— термометрию;

— влагометрию;

— локацию муфт.

В таблице 2 приведены результаты выделения работающих мощностей методами ГИС в исследуемых скважинах, а также сведения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Подводя итог выполненных исследований можно сделать следующие выводы.

1. Усовершенствована технология промывки песчано-глинистых пробок в условиях АНПД, предотвращающая загрязнение продуктивного пласта. Установлено, что в результате применения усовершенствованной технологии удаления песчано-глинистых пробок с применением пенных систем с последующим освоением скважин повышается эффективность ведения операции в результате использования пластовой энергии газа.

2. Исследовано влияние дифференциального давления в системе скважина — пласт на интенсивность разрушения песчано-глинистых пробок, получена экспериментальная зависимость. Переход от репрессии к депрессии на пласт при промывке скважины с использованием пены позволяет более чем в 2 раза повысит механическую скорость разрушения пробки.

3. Разработана технология репрессионно-депрессионного воздействия на продуктивный пласт с целью восстановления его проницаемости. Экспериментально установлено, что при применении данной технологии воздействия на продуктивный пласт с использованием пенных систем происходит эффективная декольматация ПЗП и восстановление естественной проницаемости пород.

4. Разработана технология поэтапного освоения скважин, заключающаяся в последовательном (снизу — вверх) освоении отдельных интервалов фильтровой части скважины. Внедрение разработанной технологии позволяет проводить эффективное освоение отдельных интервалов фильтровой части скважины, способствует вовлечению в работу всех продуктивных пропластков, что ведет к повышению дебита скважины, а также снижает вероятность образования новых пробок в стволе в начальный период ее эксплуатации после выхода из ремонта.

5. Разработана эффективная технология выявления заколонных газоперетоков путем проведения трассерных исследований. Доказано, что применение мелкодисперсных трассеров позволяет надежно диагностировать состояние заколонной крепи скважин, выявлять техногенные утечки газа по заколонному пространству из продуктивных отложений в надпродуктивные.

Приведены теоретические основы проведения трассерных исследований для выявления заколонных газоперетоков.

Выполнен комплекс промысловых исследований, подтвердивших достоверность предлагаемой технологии трассерных исследований.

6. Проведены опытно-промышленные испытания комплексной технологии ремонта скважин в условиях АНПД на Пунгинском и Совхозном ПХГ (Россия), а также Чиренском ПХГ (Болгария).

7. Разработаны 3 РД по проведению ремонтных работ в условиях АНПД, в которых использованы результаты исследовательских работ, вошедших в настоящую диссертацию.