Исследование причин и разработка технологии по предупреждению разрушения эксплуатационных колонн на нефтяных месторождениях Западной Сибири

Актуальность работы. К настоящему времени на нефтяных месторождениях Западной Сибири насчитывается более 3 тысяч скважин с разрушенными эксплуатационными колоннами. При этом часто слом колонн отмечается в нескольких или во всех скважинах куста, в месте разрушения имеет место смещение концов труб. Такие скважины при существующем уровне технологии ремонту не поддаются и подлежат ликвидации.

В связи масштабностью происходящих аварий и значительностью их влияния на систему разработки месторождений, на окружающую среду проблема определения причин и разработки мероприятий по предупреждению разрушения колонн стоит на особом контроле в органах Госгортехнадзора России. Актуальность проблемы, в частности, была подчёркнута на специальном заседании Совета Управления Тюменского округа Госгортехнадзора РФ в марте 1998 г.

Цель работы. Разработка технико-технологических мероприятий, направленных на предупреждение разрушения эксплуатационных колонн вследствие техногенного воздействия при разработке нефтяных месторождениях Западной Сибири.

Основные задачи исследований: исследование физических свойств кернового материала пород в интервалах наибольшей вероятности разрушения эксплуатационных колонн-^, 1 I сбор и анализ промыслового материала по скважинам с разрушенной эксплуатационной колонной, выявление влияющих геолого-технических факторовэкспериментальные и промысловые исследования фактических величин усилий растяжения эксплуатационных колонн при существующей технологии заканчивания скважинвыдвижение и обоснование гипотезы об образовании трещины гидроразрыва горизонтальной ориентации, вертикальном перемещении горных пород над трещиной и, как следствие, разрушении эксплуатационных колонн в скважинахисследование возможности применения методов аэрофотосъёмки, гравиметрии, термометрии и контроля за бурением скважин для выделения районов распространения крупномасштабных трещин гидроразрыва горизонтальной ориентации, вертикальных перемещений земной поверхностиразработка и внедрение мероприятий по предупреждению разрушения колонн.

Методы решения задач. При решении поставленных задач использованы методы математической статистики, теории упругости, лабораторные и промысловые исследования.

Научная новизна. Выдвинута новая гипотеза о механизме разрушения эксплуатационных колонн. Она заключается в том, что в низкопроницаемых глинистых отложениях вокруг нагнетательной скважины с негерметичной эксплуатационной колонной образуется трещина гидроразрыва горизонтальной ориентации, под влиянием которой вышележащее горные породы вместе с кондукторами скважин куста перемещаются вверх. Эксплуатационные колонны подвергаются запредельным растягивающим нагрузкам.

Экспериментально установлено, что породы люлинворекой свиты ни в пресной, ни в минерализованной воде практически не набухают, но споеобены размокать.

Анализом промыслового материала с применением методов математической статистики определены факторы, влияющие на долговечность крепи скважин, на вероятность разрушения эксплуатационных колонн.

На защиту выносится научное обобщение результатов теоретических, лабораторных и промысловых исследований, статистического анализа промыслового материала, позволившее установить механизм и причины разрушения эксплуатационных колонн.

Практическая ценность и реализация результатов работы, n Разработаны методические и руководящие документы: методика прогнозирования групповых нарушений эксплуатационных колоннметодика расчёта эксплуатационных колонн для условий аварийно-опасной зоны (АОЗ) — методика выделения аварийно-опасных зон (АОЗ), то есть зон распространения крупномасштабных трещин гидроразрыва горизонтальной ориентацииконструкция водонагнетательных и добывающих скважин на нефтяных месторождениях Западной Сибири (РД 39−137−95) — регламент на эксплуатацию крепи водонагнетательных скважин. Выделены АОЗ и дан прогноз нарушений эксплуатационных * колонн на Самотлорском, Южно-Сургутском, Правдинском, Мамон-товском, Приразломном, Тепловском, Варьёганском, Северо-Варь-ёганском, Тагринском, Фёдоровском, Лянтореком, Быстринеком, Суторминском, Барсуковском, Верхне-Пурпейском, Комсомольском, Ново-Пурпейском, Тарасовском и других месторождениях Западной Сибири. Это позволило, например, на месторождениях ОАО Юганскнефтегаз снизить аварийность скважин.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на:

VII и IX научно-технических конференциях молодых учёных и.

— 8 специалистов СибНШНП (1981 г., 1983 г.) — производственном совещании о выполнении Приказа Тюменского округа Госгортехнадзора России N 31 от 04.11.1992 г. (протокол от 16−17.05. 1994 г.) — конференции, посвященной пятилетию образования Тюменского научного центра Академии инженерных наук (ТЩ АЙН), (1997г.) — заседании секции геологии и разработки нефтяных и нефтегазовых месторождений научно-технического совета ОАО «Сургутнефтегаз» (протокол N 1 от 06.03.1997 г.) — заседании Совета Управления Тюменского округа Госгортехнадзора России (1998 г.). ;

Публикации. По диссертации опубликовано 26 научных работ. получено 1 авторское свидетельство на изобретение и 2 патента.

Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, основных выводов и рекомендаций, списка использованных источников, включающего 104 наименования, приложений. Изложена на 162 страницах машинописного текста, содержит 5 рисунков, 47 таблиц.