Диплом, курсовая, контрольная работа
Помощь в написании студенческих работ

Исследование и разработка облегченных расширяющихся тампонажных растворов для цементирования скважин в криолитозоне

Диссертация: Исследование и разработка облегченных расширяющихся тампонажных растворов для цементирования скважин в криолитозоне
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Большинство крупных разведанных и перспективных месторождений природных углеводородов находятся в районах Крайнего Севера Западной Сибири, которые характеризуются повсеместным распространением мерзлых горных пород (МГП) и наличием пластов с низкими градиентами гидроразрыва, что значительно усложняет сооружение и эксплуатацию скважин. Отмечаются следующие осложнения: кавернообразование, недоподъем… Читать ещё >

Содержание

  • 1. Состояние качества крепления скважин в геокриологических условиях Западной Сибири. '
    • 1. 1. Краткая геокриологическая характеристика основных нефтегазодобывающих районов. ^
    • 1. 2. Особенности крепления скважин на месторождениях Крайнего Севера
  • Выводы по разделу
  • 2. Теоретические предпосылки к разработке мероприятий по повышению надежности крепления скважин в криолитозоне
    • 2. 1. Анализ представлений об условиях возникновения и величинах сминающих нагрузок на обсадные трубы в интервале мерзлых горных пород
    • 2. 2. Анализ способ предотвращения смятия обсадных колонн в криолитозоне
    • 2. 3. Анализ свойств тампонажных материалов для низкотемпературных скважин и особенностей их твердения в условиях криолитозоны
    • 2. 4. Исследование напряженно-деформированного состояния крепи скважин в криолитозоне
    • 2. 5. Обоснование основных требований к свойствам тампонажного материала для низкотемпературных скважин
    • 2. 6. Методы и методики исследования физико-механических свойств тампонажных материалов для условий МГП
  • Выводы по разделу
  • 3. Разработка и исследование облегченного, расширяющегося тампонажного материала для цементирования скважин в криолитозоне
    • 3. 1. Обоснование выбора компонентов облегченного расширяющегося тампонажного материала для цементирования скважин в криолитозоне
    • 3. 2. Разработка и оптимизация состава облегченного расширяющегося тампонажного раствора для цементирования скважин в криолитозоне
  • Выводы по разделу
  • 4. Результаты промышленного внедрения разработанных рекомендаций. *
    • 4. 1. Результаты промышленного внедрения облегченных микросферами расширяющихся тампонажных составов. Ю
    • 4. 2. Оптимизация конструкции крепи скважин в криолитозоне. Ш
  • Выводы по разделу

Исследование и разработка облегченных расширяющихся тампонажных растворов для цементирования скважин в криолитозоне (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Актуальность проблемы.

Большинство крупных разведанных и перспективных месторождений природных углеводородов находятся в районах Крайнего Севера Западной Сибири, которые характеризуются повсеместным распространением мерзлых горных пород (МГП) и наличием пластов с низкими градиентами гидроразрыва, что значительно усложняет сооружение и эксплуатацию скважин. Отмечаются следующие осложнения: кавернообразование, недоподъем тампонажного раствора до устья, негерметичность крепи скважин, смятие обсадных колонн и Др.

Недостаточная эффективность технологии крепления скважин в этих условиях обусловливает применение специальных цементов. Прежде всего, это относится к облегченным тампонажным растворам, которые отечественной промышленностью не выпускаются. Применение же облегчающих добавок требует повышенного водосодержания, что приводит к ухудшению физико-механических свойств формирующегося камня, большинство из добавок являются инертными при формировании структуры тампонажного камня.

В связи с этим очевидна необходимость разработки специальных тампонажных композиций для качественного цементирования скважин в криолитозоне.

Цель работы.

Повышение качества крепления скважин в сложных условиях криолитозоны путем улучшения физико-механических свойств и модификации применяемых тампонажных композиций.

Основные задачи исследований.

1 .Обоснование причин возникновения осложнений при креплении скважин в криолитозоне и анализ способов их предупреждения.

2. Исследование процессов твердения тампонажных растворов при низких температурах окружающей среды. Обобщение требований к физикомеханическим свойствам формирующемуся в этих условиях цементному камню.

3. Обоснование и разработка состава облегченного, расширяющегося, гидравлически активного при низких температурах твердения тампонажного материала.

4. Исследование и регулирование технологических и физико-механических свойств раствора и камня на основе разработанного материала.

5. Опытно-промышленные испытания разработанной тампонажной композиции.

Научная новизна.

1. Развиты представления о механизме возникновения локальных, осесимметричных сминающих давлений на обсадные колонны в интервалах МГП при обратном промерзании водных суспензий в заколонном пространстве скважин.

2. Научно-обоснованны требования к прочностным свойствам цементного камня, для крепления скважин в криолитозоне.

3. Теоретически обоснована и экспериментально доказана эффективность применения для цементирования обсадных колонн в криолитозоне облегченных расширяющихся тампонажных цементов.

Практическая значимость.

1. Осуществлен комплексный подход к оценке надежности крепи арктических скважин.

2. Разработан состав облегченной, расширяющейся тампонажной композиции для цементирования обсадных колонн в сложных горногеологических условиях Крайнего Севера Западной Сибири.

3. Промышленное внедрение разработанной рецептуры облегченного, расширяющегося тампонажного раствора позволило цементировать обсадные колонны в одну ступень до устья скважин и предупредить возникновения межколонных перетоков.

Внедрение результатов в промышленность.

Основные результаты проведенных исследований и предлагаемые рекомендации внедрены при строительстве скважин на месторождениях Крайнего Севера Западной Сибири, разбуриваемых буровым предприятием «Тюменбургаз» ДОО «Бургаз» ОАО «Газпром».

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технических совещаниях филиала «Тюменбургаз» ДООО «Бургаз», заседаниях кафедры бурения нефтяных и газовых скважин ГОУ ВПО «Тюменский государственный нефтегазовый университет», на международных и региональных научно-технических конференциях: междунар. науч. техн. конф., посвященной 40-летию ТюмГНГУ. (Тюмень, 2003) — региональной науч. практич. конф. аспирантов и молодых ученых (Тюмень, 2004) — региональной науч. техн. конф. «.(Тюмень, 2004).

Публикации Основные положения диссертационной работы опубликованы в 7 печатных работах.

5. Основные выводы и рекомендации внедрены в филиале «Тюменбургаз» ДООО «Бургаз» ОАО «Газпром» при цементировании обсадных колонн скважин в интервале залегания мерзлых горных пород.

Показать весь текст

Список литературы

  1. В.А., Достовалов В. Н., Романовский Н. Н. Общее мерзлотоведение (геокриология). М.: Изд-во МГУ, 1978. — 464 с.
  2. И.Д. Проблемы развития полярного шельфа Евразии // М.: Вестн. МГУ. Сер.5, География. 1974. № 1. С.22−34.
  3. Ю.Б., Макогон Ю. Ф., Андреев О. Ф. и др. Задачи газопромысловой криолитологии // Экспериментальные и теоретические исследования взаимодействия скважин с многолетнемерзлыми породами. М: ВНИИГАЗ, 1979.-С. 14−22.
  4. В.В., Белоусова Е. В., Дубиков Г. И. Геокриологические условия Западно-Сибирской низменности М.: Наука, 1967 — 213 с.
  5. Г. Б. Геокриологические условия распространения мощной толщи мерзлых пород // Тр. ин-та / ЗапСибНИГНИ. 1968. Вып. 6. Вопросы геологии, бурения и добычи в зоне мерзлых горных пород на месторождениях Западной Сибири. С. 8−31.
  6. В.Т., Баду Ю. Б., Дубиков Г. И. Криогенное строение и льдистость ММП Западно-Сибирской плиты. М.: Изд-во МГУ, 1980.- 246 с.
  7. О.М., Дегтярев Б. В., Курчиков А. Р. Сооружение и эксплуатация газовых скважин в районах Крайнего Севера. Теплофизические и геохимические аспекты.- Новосибирск: Изд-во РАН, 2003. 223 с.
  8. Г. С. Особенности глубокого бурения скважин в районах вечной мерзлоты. -М.: Недра, 1969. 167 с.
  9. Г. С. Конструкции газовых скважин в районах многолетнемерзлых пород. М.: Недра, 1978. — 136 с.Ю.Медведский Р. И. Строительство и эксплуатация скважин на нефть и газ в вечномерзлых породах. — М.: Недра, 1987. 230 с.
  10. А.В., Рязанов А. А. Бурение разведочных скважин в районах распространения многолетнемерзлых пород. М.: Недра, 1971. — 148 с.
  11. С.В. Основы управления качеством строительства скважин в многолетнемерзлых породах. -М.: ВНИИОЭНГ, 1991. 179 с.
  12. А.И., Измайлов Л. Б., Лебедев О. А. Проектирование конструкций скважин. М: Недра, 1979. — 280 с.
  13. А.Т., Шевцов В. Д. Цементирование скважин в районах Крайнего Севера Тюменской области // Тр. ин-та / Гипротюменнефтегаз. 1968. Вып.6. С. 122−132.
  14. А.А. Научное обоснование, разработка и внедрение современных технологий разобщения пластов сложнопостроенных газовых месторождений: Дис.. д-ра техн. наук. — Тюмень, 2001. 398 с.
  15. В.И. Некоторые особенности бурения и эксплуатации нефтяных и газовых скважин в Тюменской области// Тр. ин-та / Гипротюменнефтегаз. 1968. Вып. 1. С. 202−206.
  16. А.А., Белей И. И. Практика цементирования скважин на месторождениях Крайнего СевераИ Изв. Вузов. Нефть и газ. 2000. — № 5. -С. 47−52.
  17. Облегченные тампонажные растворы для крепления газовых скважин / Вяхирев В. И., Овчинников В. П., Овчинников П. В. и др. М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2000. — 134 с.
  18. Г. Р. Физико-химия процессов активизации цементных дисперсий. Киев: Наукова думка, 1980. — 200 с.
  19. Ю.С. Виброволновая технология, скважинная техника и тампонажные материалы для цементирования скважин в сложных геолого-технических условиях: Автореф. дис.. доктора техн. наук. Уфа, 1987. -56 с.
  20. А.И., Видовский А. Л. Изменение давления и температуры в зацементированном заколонном пространстве скважин// Обзрная информ.: Техника и технология бурения скважин. 1988. Вып. 11. — 60 с.
  21. Методика выбора конструкций скважин в зоне мерзлых пород: РД 158 758−207−99. Тюмень: ОАО «Газпром», ООО «ТюменНИИгипрогаз», 1999. 30 с.
  22. В.П. Разработка специальных тампонажных композиций и технологии подготовки ствола скважины для разобщения пластов в различных термобарических условиях: Дис.. д-ра техн. наук.- Уфа, 1992. -456 с.
  23. А.А. Разработка и исследование цементных тампонажных композиций, твердеющих при пониженных температурах: Дис.. д-ра техн. наук. М., 1993.-560 с.
  24. Специальные тампонажные материалы для низкотемпературных скважин/ Овчинников П. В., Кузнецов В. Г., Фролов А. А. и др. М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2002. — 115 с.
  25. Goodman М.А. Arctic drilling operations present unique problems, Word oil, 1977. V.185. N 6. P. 95−100.
  26. В.Г. Повышение устойчивости крепи скважин в сложных геокриологических условиях: Дис.. канд. техн. наук. Тюмень, 1991. -200 с.
  27. А.И. Основы гидроледотермики. Л.: Энергоатомиздат, 1983.-200 с.
  28. Р.И., Баталов Д. М. Механизм образования ледяных пробок в стволе простаивающих скважин // Научн.-техн. сб. Проблемы нефти и газа Тюмени. Тюмень: ЗапсибНИГНИ, 1984. — Вып. 63. — С. 22−24.
  29. Н.Л., Грязнов Г. С., Фомичев Г. И. Возникновение замкнутых систем в скважинах основная причина смятия обсадных труб в мерзлых породах // Сб. Природный газ Сибири. Тюмень, 1972. № 9. С. 3−7.
  30. Wood D.B., Goodman М.А. Permafrost freezeback pressure behavior/ Word oil, 1975. N 27. P. 949−950.
  31. В.Г. Давление на крепь скважин при замерзании жидкости в кавернах «Нефть и газ». Известия высших учебных заведений. ТюмГНГУ, Тюмень. № 5, 2000. С. 85−89.
  32. А.с. 583 286 СССР, МКИ Е 21 В 43/00. Способ предупреждения смятия обсадных колонн в зоне многолетнемерзлых пород / Е. Е. Фролов, Г. С. Исаев (СССР). Опубл. 1977. Бюл. № 45. Заявл. 0.5 0.6. 1974.
  33. А.с. 678 180 СССР, МКИ Е 21 В 43/00. Способ предотвращения смятия колонн при обратном промерзании / Р. И. Медведский, В. М. Стояков (СССР). -Опубл. 1982. Бюл. № 29. Заявл. 21. 03. 1978.
  34. А.с. 899 868 СССР, МКИ Е 21 В 43/00. Способ предотвращения смятия обсадных колонн при обратном промерзании в зоне многолетнемерзлых пород / П. Т. Шмыгля, А. М. Культиков, В. М. Стояков (СССР). Опубл. 1982. Бюл. № 3. Заявл. 26. 09. 1980.
  35. А.с. 857 445 СССР, МКИ Е 21 В 43/00. Способ предотвращения смятия обсадных колонн в зоне ММП / В. Д. Малеванский, B.C. Смирнов, А. Я. Стрюков (СССР). Опубл. 1981. Бюл. № 31. Заявл. 29.12.1979.
  36. А.с. 1 086 126 СССР, МКИ Е 21 В 36/00. Способ предотвращения смятия обсадной колонны в зоне ММП / Н. Л. Шешуков (СССР). Опубл. 1984. Бюл. № 14. Заявл. 28. 07. 1982.
  37. А.с. 1 033 713 СССР, МКИ Е 21 В 36/00. Способ предотвращения смятия обсадной колонны в зоне ММП / В. М. Ентов, А. В. Максимов (СССР). -Опубл. 1983. Бюл. № 29. Заявл. 16. 04. 1982.
  38. А.с. 947 393 СССР, МКИ Е 21 В 43/00. Устройство для предотвращения смятия обсадных колонн скважин / В. П. Балин, И. А. Усольцев, А. Б. Кряквин (СССР). Опубл. 1982. Бюл. № 28. Заявл. 05.02. 1979.
  39. А.с. 717 294 СССР, МКИ Е 21 В 43/00. Обсадная колонна / О. Ф. Худяков, О. Ф. Андреев, В. Д. Малеванский (СССР). Опубл. 1980. Бюл. № 7. Заявл. 14.08. 1978.
  40. В.И. Промывочные жидкости при бурении в зоне залегания мерзлоты // Тр. ин-та / ЗапсибНИГНИ. 1968. Вып. 6. Проблемы Нефти и газа Тюмени. С. 109−120.
  41. .М., Медведский Р. И. Предупреждение смятия колонн в скважинах путем совмещения прямого и обратного способов цементирования // Нефт. хоз-во. 1984. — № 3.- С. 62- 66.
  42. С.В., Лукманов Р. А. Предотвращение смятия обсадных колонн в интервале залегания ММП // Природный газ Сибири. Сб. статей. -Тюмень, 1974. Вып. 7. С. 116−125, ДСП.
  43. М.В., Кашкаров Н. Г., Поршевников Н. Н. Сравнительная оценка промывочных жидкостей для бурения в условиях Крайнего Севера // Бурение скважин на газовых месторождениях Западной Сибири: Сб. Под ред. П. Т. Шмыгля. Тюмень: ЗапсибНИГНИ, 1976. С. 79−82.
  44. В.А., Истомин А. В., Дегтярев Б. В. Влияние длительности теплового воздействия обратного промерзания пород вокруг скважины, пробуренной в криолитозоне // Изв. вузов. Нефть и газ. -1983. № 3. — С. 17−21.
  45. А.А., Цыбин А. А. Крепление скважин и разобщение пластов. — М.: Недра, 1981. — 367 с.
  46. М.М., Красовицкий Б. А. Теплообмен и механика взаимодействия трубопроводов и скважин с грунтами. — Новосибирск: Наука, 1983. 130 с.
  47. Р.И., Баталов Д. М. Механизм образования ледяных пробок в стволе простаивающих скважин// Тр. ин-та / ЗапсибНИГНИ. 1984. Вып. 63. Проблемы нефти и газа Тюмени. С. 22−24.
  48. А.Т., Баталов Д. М., Швецов В. Д. Применение вермикулитоцементных растворов для цементирования скважин // Тр. ин-та / ЗапсибНИГНИ. 1983. Вып. 66. С. 54−59.
  49. П.Я. Тампонажный раствор с комплексными химическими добавками для цементирования низкотемпературных скважин // Бурение. -1980. -№ 3.- С. 20−21.
  50. А.А., Шаляпин М. М. Тампонажные материалы для крепления низкотемпературных скважин в сложных геологических условиях Крайнего Севера // Нефтегазопромысловая геология, геофизика и бурение. -1984. № 3. -С. 45−47.
  51. В.П., Тарадыменко Ю. Я., Артамасов Б. А. ЦТН — эффективный тампонажный материал для крепления низкотемпературных скважин / Теория и практика крепления и ремонта скважин. — Краснодар: 1987. -С. 64−67.
  52. В.П., Корнилов А. Е. Тампонажные материалы для арктических районов / Бурение газовых и морских нефтяных скважин. -1982. -№ З.-С. 23−24.
  53. Специальные тампонажные материалы для разобщения пластов в различных термобарических условиях / Вяхирев В. И., Кузнецов Ю. С., Овчинников В. П. и др. Тюмень: Изд-во «Вектор Бук», 1997. — 237 с.
  54. B.C., Алиев P.M., Толстых И. Ф. Справочное руководство по тампонажным материалам, изд. 2-е перераб. и доп. М.: Недра, 1984.-373 с.
  55. В.А. Совершенствование составов тампонажных материалов для повышения качества разобщения пластов в арктических скважинах: Автореф. дис.. канд. техн. наук. Тюмень, 2000. — 24 с.
  56. Тампонажные материалы и химреагенты зарубежных фирм/ Вяхирев В. И., Рудницкий А. В., Рябоконь А. А. и др. М.: ИРЦ Газпром, 1977. -44 с.
  57. Д. Цементирование в вечной мерзлоте // Симпозиум по тампонажным и строительным цементам для арктических условий. М., 1982.
  58. С.М., Рояк Г. С. Специальные цементы. М.: Стройиздат, 1983. -279 с.
  59. В.М., Ведищев И. А. Практикум по заканчиванию скважин. Учеб. Пособие для вузов.- М.: Недра, 1985. 256 с.
  60. Д.М. Цементно-бентонитовые растворы для низко -температурных скважин // Тр. ин-та / ЗапСибНИГНИ. 1984. С. 56 62.
  61. А.с. 884 367 СССР, МКИ3 Е 21 В 33/138. Облегченный тампонажный раствор для низкотемпературных скважин/ А. А. Юпосов (СССР).- № 2 977 437/22 03. Заявлено 25.08.80.
  62. В.П., Кузнецов В. Г., Сонин В. Н., Кузнецов Р. Ю. Облегченный тампонажный раствор для цементирования скважин в криолитозоне / Тез. докл. Всеросс. науч. технич. конф. Тюмень, 2000. С. 56.
  63. А.А., Батурин В. И., Добрянский В. Г., Кривобородов Ю. Р., Кожемякин П. Г. Техногенный микрокремнезем — эффективная добавка в цемент и композиция на его основе // Обзорная информ. Бурение газовых и газоконденсатных скважин. -1991,25 с.
  64. А.И. Формирование и работа цементного камня в скважине. -М.: Недра, 1990. 406 с.
  65. С.А. Бетоны твердеющие на морозе. М.: Стройиздат, 1974. -265 с.
  66. Ю.М., Батырбаев Г. А. Гидратация клинкерных минералов портландцемента и их смесей с глиной и опокой. — Алма-Ата // Тр. ин-та / Казахский филиал АН СССР. 1961. Т. 3 (5).
  67. С.А., Иванова О. С., Домашевский Н. П. Гидратация цемента и фазовые превращения воды в бетоне с химическими добавками при отрицательных температурах // Тез. докл. Всесоюз. совещания. Уфа, УНИ, 1978.-С. 185−197.
  68. Л.Г., Саницкий М. А., Островский О. Л. Особенности составов цемента для использования при отрицательных температурах. М.: Цемент, 1980. — № 9. — С. 13−14.
  69. РД 158 758−207−99. Методика выбора конструкции скважин в зоне мерзлых пород. — Тюмень: ООО «ТюменНИИгипрогаз», 1999. 31 с.
  70. А.А. Теоретические и экспериментальные исследования прочностных показателей составных крепей нефтяных скважин // Тр. ин-та / ВНИИБТ. 1973. Вып. 31. С. 117−132.
  71. А.А. Исследование некоторых видов составных крепей для нефтяных скважин // Бурение. 1973. — № 5. — С. 7−10.
  72. В.Г., Якубовская С. В., Герасимов Д. С. Напряженно-деформированное состояние крепи скважин при внешней локальной, осесимметричной нагрузке // Изв. вузов. Нефть и газ. 2002. — № 6. — С. 31−34.
  73. Временная методика расчета составных крепей нефтяных и газовых скважин // Тр. ин-та ВНИИБИ, 1973. Вып. 67. — 26 с.
  74. В.И. Сопротивление материалов. М.: Наука, 1979- 560 с.
  75. Справочник по сопротивлению материалов / Г. С. Писаренко, А. П. Яковлев, В.В.Матвеев- Под ред. Г. С. Писаренко. — Киев: Наук, думка, 1988. 736 с.
  76. Ю.П., Маркова Е. В., Грановский Ю. В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Наука, 1976.- 216 с.
  77. Е.Н. Статистические методы построения эмпирических формул. М.: Высшая школа, 1988. — 367 с.
  78. Д.Н. Планирование эксперимента в разведочном бурении. — М.: Недра, 1985. 181 с.
  79. Требования к свойствам тампонажного раствора-камня для крепления разведочных скважин на нефть и газ в условиях многолетнемерзлых пород Западной Сибири /А.Т. Горский. Тюмень: ЗапСибБурНИПИ, 1981. — 16 с.
  80. А.В. Строительство скважин в условиях Крайнего Севера / А. В. Полозков, М. З. Магамедов, В. Н. Никитин // Обзорная информация. Сер.: Бурение газовых и газоконденсатных скважин. М.: ВНИИГазпром, 1987. -Вып. 5. — 38 с.
  81. А.А., Лепнев Э. Н., Каргапольцева Л. М. Взаимосвязь прочностных и акустических характеристик цементного камня// Газовая промышленность. М.: Недра, 1987. — № 3. — С. 50−51.
  82. Методические указания по испытанию тампонажных материалов в условиях многолетнемерзлых грунтов. -М.: ВНИИГаз, 1982. 81 с.
  83. Инструкция по расчету обсадных колонн для нефтяных и газовых скважин. М.: АО ВНИИТнефть, 1997. — 194 с.
Заполнить форму текущей работой

На отлично!