Введение к работе
Актуальность. В последнее десятилетие добыча нефти и природного газа осуществляется преимущественно на севере Тюменской области, в северных районах Красноярского края и в центральных районах Якутии. Геологические предпосылки показывают, что в ближайшие годы основные районы бурения будут находиться в зоне распространения многолетнемёрзлых пород, где существует опасность смятия обсадных колонн в период временных остановок при эксплуатации скважин и более длительных - при консервации нефтяных и газовых залежей.
Нарушение целостности крепи нефтяных и газовых скважин приводит к значительным затратам средств на капитальные ремонты, а частично и к убыткам из-за ликвидации скважин в связи с невозможностью их дальнейшей эксплуатации. Смятие крепи скважин представляет опасность для экологии Заполярных регионов, так как они приводят к трудно ликвидируемым перетокам между пластами, загрязняющими подземные воды. Несмотря на сложившееся положение, вопросу разработки новых технологий и технических средств для разбу-ривания и крепления скважин в интервалах залегания многолетнемёрзлых пород должного внимания не уделяется. Причины смятия обсадных колонн недостаточно изучены. Не предпринимаются необходимые меры сохранения крепи скважины.
В связи с этим важнейшей задачей, с точки зрения уменьшения количества аварий и охраны окружающей среды, является решение проблемы научно-технического обоснования, создания и внедрения новых технических и технологических решений, которые ПОЗВОЛЯЕТ исключить осложнения, возникающие при сооружении и эксплуатации
нефтяных и газовых скважин в районах со сплошным распространением многолетнемерзлых пород.
Це_ль_работы.
Разработать технологические методы и технические средства, обеспечивающие сохранение целостности крепи в многолетнемерзлых породах в период остановок эксплуатации v. при консервации.
Основные задачи исследований:
-
На основе анализа геокриологических условий и технологии бурения и крепления скважин, причин смятия обсадных колонн в интервалах многолетнемерзлых пород разработать критерии оценки долговечности крепи, сформулировать требования к технологии бурения и крепления скважин в криолитозоне.
-
Разработать методы и технические средства для бурения и крепления скважин в интервалах многолетнемерзлых пород, предотвращающие смятие обсадных колонн и повышающие качество крепления нефтяных и газовых скважин.
-
Осуществить опытно-промышленные испытания разработанных способов бурения и крепления скважин и оценить их техниксмэконо-мическую эффективность.
МЇ2И_Й2532Ц2В включают анализ промысловых данных, теоретические исследования, опытно-промышленные испытания и обобщение результатов на основе технико-экономического анализа.
ШИЙя_новизна_работы заключается в следующем:
-
В результате анализа причин смятия обсадных колонн в интервалах многолетнемерзлых пород сформулированы требования к технологиям и техническим средствам для бурения и крепления нефтяных и газовых скважин в криолитозоне.
-
Получена математическая модель процесса разрушения обсадных колонн при действии динамических нагрузок, возникающих при обратном промерзании скважины в период остановок при эксплуатации
и консервации, а также критерий долговечности обсадных колонн при импульсном нагружении.
3. Разработаны технико-технологические средства и получены экспериментальные данные, позволяющие оценить эффективность разработанных технологических процессов.
Практическое_значение. Для решения вопросов, связанных с бурением и креплением нефтяных и газовых скважин в интервалах многолетнемёрзлых пород, разработаны и предложены:
технология цементирования нефтяных и газовых скважин в интервалах многолетнемёрзлых пород, позволяющая повысить качество крепления за счёт более полного вытеснения бурового раствора из затрубного пространства в процессе цементирования;
способы предотвращения смятия обсадных колонн нефтяных и газовых скважин и рекомендации по их применению;
технология бурения нефтяных и газовых скважин в интервалах многолетнемёрзлых пород шнековыми снарядами;
конструкции шнековых буровых штанг и рекомендации по их применению.
Ш_М5Ш1У~выносятся;
1. Результаты анализа промысловых данных по смятиям обсадных
колонн в интервалах многолетнемёрзлых пород в период консервации
скважин,из которых установлено, что смятие возможно на любой
глубине в зоне спуска обсадных колонн, если в данном интервале
или выше на период восстановления отрицательной температуры в стволе скважины находится не: вытесненный при цементировании буровой раствор или не вступившая в реакцию гидратации жидкость для затво-рения тажюнажного материала.
2. Математическая моДель процесса смятия обсадных колонн
нефтяных и газовых скважин, учитывающая динамический характер
нагрузок, возникающих при обратном промерзании зоны многолетнемёрз-лых пород, и циклический характер работы материала обсадных труб в условиях сложного напряжённого состояния.
-
Использование шнекового бурения и соответствующих устройств для разбуривания и крепления многолетнемёрзлых пород в. целях снижения кавернозности.
-
Способы предотвращения смятия обсадных колонн, предполагающие полное удаление бурового раствора в процессе цементирования обсадных колонн.
-
Технология цементирования нефтяных и газовых скважин в интервалах многолетнемёрзлых пород, позволяющая без дополнительных затрат на оборудование и технологическую оснастку повысить качество крепления скважин.
-
Регламент на технологию проводки скважин в интервалах многолетнемёрзлых пород под направление с применением шнекового бурового снаряда и конструкции шнековых буровых штанг.
^п)обапия_работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на : 10 научно-технической конференции молодых специалистов и учёных по проблемам освоения газовых и газоконденсатних месторождений Севера Тюменской области /Надым, 1989/, краевой научно-технической конференции молодых учёных и специалистов "Повышение эффективности строительства скважин, поисков, разведки и разработки нефтяных , газовых и газоконденсатних месторождений в сложных горно-геологических условиях" /Ставрополь,1987/, краевой научно-технической конференции "Вклад молодых учёных и специалистов нефтяной и газовой промышленности в научно-технический прогресс" /Краснодар,1988/, Всесоюзной научно-технической конференции молодых учёных и специалистов "Строительство нефтяных и газовых скважин" /Краснодар,1988/, семинаре-дискуссии "Предупреждение
смятия обсадных колонн в интервалах многолетнемёрзлых пород" во Всесоюзном научно-исследовательском и проектном институте по креплению скважин и буровым растворам /Краснодар,1990/.
Шедрение_2езу_льтатов. Основные результаты работы внедрены в ГП "Норильскгазпром" и использованы при цементировании скважин Северо-Солё'нинского месторождения.
5ИїїйВ_вклаа_автора. Диссертация является результатом б-летних исследований автора, выполненных в Лаборатории совершенствования конструкций скважин Всероссийского научно-исследовательского и проектного института по креплению скважин и буровым растворам /І986-І99І/.
П^бликация_2аботы. По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ, в том числе четыре изобретения.
22ЕУЖХЕЗ_И_ЙМ_Рботш Работа состоит из . введения, четырёх глав, основных выводов, списка использованной литературы и приложения. Содержание работы изложено на 180 листах,в том числе : 102 страницы машинописного текста, 30 рисунков, 14 таблиц и 37 страниц приложения. Библиография включает 137 наименований.