Исследование и разработка технологии строительства скважин в условиях солевой агрессии
Представляется важным оценить вещественный состав пород переходной зоны, особенно ее тонкодисперсных фракций и на основе комплексного экспериментального исследования процессов взаимодействия структурообразующих компонентов гидрогеля магния с различными минеральными добавками изучить влияние подсолевых пород на их свойства. В связи с тем, что дисперсионная среда гидрогеля магния насыщена… Читать ещё >
Содержание
- 1. ПРОБЛЕМЫ БУРЕНИЯ СКВАЖИН НА ПОДСОЛЕВЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ С ВЫСОКОЙ СОЛЕВОЙ АГРЕССИЕЙ
- 1. 1. Характеристика переходной зоны подсолевых отложений
- 1. 2. Обоснование цели проводимых исследований
- 1. 3. Промывочные жидкости для бурения хемогенно- терригенных отложений и особенности регулирования их свойств (краткий обзор)
- 1. 3. 1. Рецептуры и свойства минерализованных промывочных жидкостей
- 1. 3. 2. Промывочные жидкости с конденсированной твердой фазой
- 1. 3. 3. Оценка взаимодействия высокоминерализованных промывочных жидкостей с породами подсолевых отложений
- 2. 1. Разработка установки для определения упруго-пластично-вязких свойств буровых промывочных жидкостей
- 2. 1. 1. Взаимосвязь между упруго-пластично-вязкими и физико-химическими свойствами дисперсных систем
- 2. 1. 2. Особенности измерения деформаций структурированных систем при постоянных напряжениях
- 2. 1. 3. Конструкция реометра и методика проведения измерений
- 2. 2. Исследование механических свойств суспензий конденсированных гидроксидов
- 2. 2. 1. Структурно-механический анализ гидрогелей
- 2. 2. 2. Изучение коагуляционных структур гидрогелей, обработанных химическими реагентами
- 2. 3. Исследование влияния концентрационных изменений на свойства гидрогелей
- 2. 3. 1. Исследование свойств гидрогель-глинистых растворов
- 2. 3. 1. 1. Свойства глинистых дисперсий в концентрированных рассолах
- 2. 3. 1. 2. Структурно-механический анализ растворов
- 2. 3. 1. 3. Термический анализ твердой фазы гидрогель-глинистых растворов
- 2. 3. 2. Изменение свойств гидрогеля магния при утяжелении
- 2. 3. 3. Влияние подсолевых пород на свойства гидрогеля магния
- 2. 3. 1. Исследование свойств гидрогель-глинистых растворов
- 3. 1. Рекомендации по регулированию свойств гидрогеля магния
- 3. 2. Получение и исследование ингибирующей добавки
- 3. 2. 1. Металлоорганические комплексы алюминия с углеводородами
- 3. 2. 2. Изучение свойств продуктов взаимодействия хлорида алюминия с нефтепродуктами
- 3. 2. 3. Ингибирующая добавка на основе отходов титанового производства
- 3. 3. Исследование свойств раствора для бурения в подсолевых отложениях
- 3. 4. Снижение реологических характеристик загущенных гидрогель-глинистых растворов
- 3. 5. Проверка результатов лабораторных исследований в промысловых условиях
- 3. 5. 1. Анализ результатов бурения хемогенно-терригенных пород на скважине Г-3 Биикжал с использованием гидрогеля магния
- 3. 5. 2. Разжижение гидрогель-глинистых растворов при бурении в подсолевых отложениях
- 3. 5. 3. Испытания ингибирующей добавки при бурении скважин
Исследование и разработка технологии строительства скважин в условиях солевой агрессии (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Строительство глубоких скважин на нефть и газ в Прикаспийской впадине связано с разбуриванием мощных солевых толщ и требует принципиально новых подходов к выбору промывочной жидкости, стойкой к солевой агрессии. Особенную трудность вызывает бурение хемогенно-терригенных отложений, переслаивающихся глинами и переходной зоны подсолевых отложений.
При бурении таких скважин специально созданная промывочная жидкость на основе гидрогеля магния разжижается или, несмотря на высокую минерализацию, загущается за счет попадания в нее пород переходной зоны от нижней толщи кунгурского яруса к подсолевым отложениям. Сравнительно небольшие количества утяжеляющих и других добавок, в частности, попадание в промывочную жидкость цемента при разбуривании цементных стаканов или мостов также приводят к сильному снижению ее вязкости и статического напряжения сдвига. При дальнейшем увеличении концентрации твердой фазы промывочная жидкость восстанавливает свои прочностные характеристики и загущается.
Обогащение гидрогеля магния диспергирующейся породой до «нетекучего» состояния происходит в хемогенно-терригенных и подсолевых отложениях. Однако использование способа разбавления с добавлением реагентов понизителей вязкости не всегда приводит к желаемым результатам: раствор трудно прокачивается буровыми насосами, нарабатываются большие количества высокоминерализованных суспензий. Все это, в конечном счете, замедляет темпы бурения и ведет к осложнениям, на борьбу с которыми затрачивается до 20-К25% календарного времени.
Представляется важным оценить вещественный состав пород переходной зоны, особенно ее тонкодисперсных фракций и на основе комплексного экспериментального исследования процессов взаимодействия структурообразующих компонентов гидрогеля магния с различными минеральными добавками изучить влияние подсолевых пород на их свойства. В связи с тем, что дисперсионная среда гидрогеля магния насыщена растворами солей, полезно рассмотреть поведение глины в среде такой высокой минерализации.
Учитывая, что рецептуры растворов на основе гидрогеля магния отвечают технологическим требованиям бурения только тогда, когда выбуренная порода в них не вызывает резкого изменения структурно-механических характеристик в результате разжижения или загущения раствора, необходимо изучить возможность предотвращения диспергирования этих пород. Разработка способов регулирования структурно-механических и фильтрационных характеристик высокоминерализованных промывочных жидкостей имеет большое практическое значение в общем круге задач, связанных с бурением скважин на подсолевые отложения.
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ.
Проблемы строительства скважин в условиях солевой агрессии в основном связаны с выбором состава промывочных жидкостей и условно подразделяются на бурение хемогеннотерригенных отложений соляных куполов и зон подсолевых отложений. При бурении хемогеннотерригенных отложений эффективными оказались гидрогель-магниевые буровые растворы, разработанные научной школой профессора O.K. Ангелопуло. Однако для вскрытия подсолевых отложений потребовались дополнительные решения и технологии, обеспечивающие регулирование структуры механических и фильтрационных характеристик высокоминерализованных промывочных жидкостей.
На основании проведенной нами работы в этом направлении сделаны следующие выводы:
1. Основной причиной осложнений при бурении на подсолевые отложения является изменение консистенции промывочной жидкости и, в частности, ее загустевание, которое происходит вследствие диспергирования тонко дисперсной фазы пород переходной зоны.
2. При применении в качестве промывочной жидкости гидрогелей магния с невысоким содержанием конденсированной фазы в результате попадания в них тонкодисперсной фазы выбуренных пород наоборот происходит разжижение, вследствие уменьшения интенсивности структурообразования.
3. Усовершенствованы установка и методика исследования деформационных характеристик неразрушенных структур буровых промывочных жидкостей с помощью которых исследованы деформационные характеристики суспензий конденсированных гидроксидов в зависимости от времени и интенсивности напряжений. В результате структурно-механического анализа гидрогелей магния с различным содержанием конденсированной фазы выявлено:
— с увеличением концентрации конденсированной фазы в геле уменьшаются пластические и растут упругие деформации;
— при достижении концентрации конденсированной фазы 15−20 кг/м3 гидроксида натрия, эквимолекулярно связанного с хлоридом магния, относительная деформация в геле стабилизируется.
4. Доказано, что наибольшее повышение реологических и тиксотропных свойств в глинистых суспензиях происходит при введении солей калия и магния. При попадании в гидрогель-глинистые растворы подсолевых пород следует учитывать, что увеличение содержания в гидрогеле твердых частиц вызывает разжижение системы с последующим ее загустеванием.
5. Разработана, исследована и испытана в промысловых условиях добавка на основе нафтенатов алюминия для обработки гидрогеля магния при бурении подсолевых отложений, которая:
— обладает ингибирующим действием по отношению к выбуриваемой породе;
— эффективно пластифицирует гидрогель-глинистые растворыспособствует сокращению расхода дорогостоящих химических реагентов — понизителей водоотдачи (крахмала, КМЦ и др.).
Список литературы
- Джумгалиев Т.Н., Поплевин В. Ф., Утегалиев С. У., Мойсик Б. Г., Акчулаков У. А Геология и нефтегазоносность юга Прикаспийской впадины. Тр. КазНИГРИ, вып. 10. Москва, изд-во «Недра», 1974.
- Отчет Б455 426 «Исследование условий вскрытия продуктивных горизонтов подсолевых отложений Западного Казахстана и разработка комплекса мероприятий по повышению качества их вскрытия». Москва, МИНГиГП, 1975.
- Шептала Н.Е. Руководство по физико-химическому анализу глинистых растворов, глин, утяжелителей и реагентов. Москва, изд-во «Недра», 1974.
- Ахмадеев Р.Г. Физико-химические исследования глин в связи с их устойчивостью при бурении скважин. Кад.дисертация. Москва, Университет дружбы народов имени Патриса Лумумбы, 1970.
- Ахмадеев Р.Г. Особенности бурения скважин в глинистых породах. Итоги науки и техники. Вып. «Разработка нефтяных и газовых месторождений». Москва, АН СССР, 1977, том9.
- Круглицкий H.H. Физико-химические основы регулирования свойств дисперсий глинистых минералов. Киев, изд-во «Наука», 1968.
- Левченко А.Т., Титаренко Н. Х. Меловые растворы. Киев, УкрНИИНТИ, 1968.
- Китстер Э.Г. Химическая обработка буровых растворов. Москва, изд-во «Недра», 1972.
- Ю.Беликов В. А. Разработка рецептуры и исследование свойств алюминатных глинистых растворов для бурения нефтяных и газовых скважин. Канд. Диссертация, МИНХиГП, 1974.
- П.Белов В. П., Таванец А. И., Журавлев А. К., Гончаровский E.H., Коваленко А. Н., Фоменский В. А. Промышленные испытания бурового гель-раствора при проводке скважин в сложных условиях. РНТС, ВНИИОЭНГ, сер. «Бурение», № 2, 1975.
- Городнов В.Д., Тисленко В. Н., Тимохин И. М., колесников П.И., Челомбиев Б. К. Исследование глин и новые рецептуры глинистых растворов. Москва, изд-во «Недра», 1975.
- Городнов В.Д. Физико-химические методы предупреждения осложнений в бурении. Москва, изд-во «Недра», 1977.
- Паус К.Ф. Буровые промывочные жидкости. Москва, изд-во «Недра», 1967.
- Ангелопуло O.K., Самойлов Н. Е. Структурообразующие добавки к минерализованным растворам. Ж. «Нефтяник», № 5, изд-во «Недра», 1969.
- Подгорнов В.М. Исследование безглинистых буровых растворов с конденсированной твердой фазой. Канд.дисс. МИНХиГП, 1974.
- Отчет Б382 645 «Анализ применяемых методов вскрытия и опробования продуктивных горизонтов подсолевого палеозоя Прикаспийской впадины с целью разработки рекомендаций по повышению их эффективности». Гурьев, КазНИГРИ, 1974, том 1.
- Ангелопуло O.K., Подгорнов В. М., Самойлов Н. Е., Хахаев Б. Н. Способ приготовления безглинистого минерализованного бурового раствора. Авт.свид. № 515 869 (заявл.17.02.71).
- Miller Y.L., Barthal H.K. Clay agueous sea water drilling fluids conteening magnesium oxide, патент США № 3 878 110 (заявл. 24.10.72).
- Киселева H.H., Пасхина Э. Д. Промывочные растворы с высоким содержанием водорастворимых солей. Пермь. Тр. Перм. Н-И и проектного инст. нЕфтяной промышленности. 1973, вып.9, с.34−40.
- Киселева Н.И., Петухова Н. В. Буровой раствор для проходки калийно-магниевых солей. Пермь, Сб.научн.тр. Перм.политехи.института, 1976, № 181, с. 35−38.
- Хахаев Б.Н., Ангелопуло O.K. Опыт применения гидрогеля магния в качестве бурового раствора при проводке сверхглубоких скважин на площади Шубаркудук. РНТС, ВНИИОЭНГ, сер. «Бурение», 1975, вып.7.
- Ангелопуло O.K. Обработка бурового раствора при вскрытии подсолевых отложений. Ж. «Газовая промышленность», № 7. Москва, изд-во «Недра», 1976, с. 16−18.
- Ангелопуло O.K. Особенности нормирования расхода солей для обработки буровых растворов. РНТС, ВНИИОЭНГ, сер. «Бурение», № 5, 1977.
- Ангелопуло O.K. Методические указания по обработке многосолевых буровых растворов и местные нормы расхода солей. Гурьев, КазНИГРИ, 1976.
- Конесев Г. В., Мавлютов М. Р., Попов А. Н., Рогачев К. А., Абдуллин В. Х., Зозуля В. П. Опыт применения пересыщенного солями бурового раствора с малым содержанием твердой фазы для борьбы с кавернообразованием. РНТС, ВНИИОЭНГ, сер. «Бурение», 1976, вып.4.
- Ангелопуло O.K.. Использование гидрогеля магния для проводки нефтегазовых скважин в сложных геологических условиях. Ж. «Газовая промышленность», № 4, 1977, с. 45.
- Ангелопуло O.K., Самойлов Н. Е. промывочные растворы, применяемые при бурении глубоких скважин в Западном Казахстане. Москва, ОНТИ-ВИЭМС, 1968.
- Каргин В.А., Брестнева З. Я. «Успехи химии», № 8,7, 1939.
- Руфимский П.В. Колл.ж., 1959, 21, 351.
- Лебедева Н.С. Автореферат канд.дисс. Москва, ВНИИВОДГЕО, 1954.
- Фридрихсберг Д.А. Курс коллоидной химии. Ленинград, изд-во «Химия», 1974.
- Black А.Р. Christman R.F.J. Amer. Water Works Assoc., 1961, 53, 737.
- Коновалов E.A. Исследование реологических и фильтрационных свойств промывочных жидкостей на базе солегеля магния. Канд. дис-я, МИНХиГП, 1974.
- Помарнацкий М.А. О геотермических исследованиях в Биикжальской сверхглубокой скважине. Ленинград, тр. ВНИГРИ, 1971, вып.301.
- Материалы советско-американского симпозиума по буровым растворам. Москва, ВНИИБТ, 1976, октябрь.
- Круглицкий H.H., Агабальянц ЭТ. Методы физико-химического анализа промывочных жидкостей. Харьков, Техника, 1972, 160 стр.
- Мищенко К.П., Полторацкий Г. М. Термодинамика и строение водных и неводных растворов электролитов. Ленинград, изд-во «Химия», 1976.
- Дерягин Б.В., Кротова H.A. Адгезия, Москва, АН СССР, 1949. 40.3имон А. Д. Адгезия пыли и порошков. Москва, изд-во «Химия», 1976.
- Ребиндер П.А. Взаимосвязь поверхностных и объемных свойств растворов поверхностно-активных веществ. Сб. «Успехи коллоидной химии». Москва, изд-во «Наука», 1976.
- Feher, Kold, Naturw., 1939, vol 27, p.616.
- Аникеев К. А. Прогноз сверхвысоких пластовых давлений и совершенствование глубокого бурения. Ленинград, изд-во «Недра», 1971.
- Андреева Е.П., Маликова Ж. Г. процессы кристаллизационного структурообразования гидрооксихлоридов кальция. Сб. «Физико-химическая механика дисперсных структур». Москва, изд-во «Наука», 1966.
- Бажал И.Г., Куриленко О. Д. Переконденсация в дисперсных системах. Киев, изд-во «Наука», 1975, стр. 14.
- Фукс Г. И. О силах контактных взаимодействий твердых тел в жидкой среде. Сб. «Исследования по физико-химии контактных взаимодействий». Уфа, Башиздат, 1971.
- Ребиндер П.А. Сб. «Физико-химическая механика дисперсных структур». Москва, изд-во «Наука», 1966.
- Ребиндер П.А. Физико-химическая механика. Москва, изд-во «Знание», 1958.
- Вейлер С.Я., Ребиндер П. А. Москва, ДАН СССР, 1948,19, 5.
- Мирзаджанзаде А.Х. Руководство по применению теории эксперимента при исследовании свойств горных пород и процесса их разрушения. Москва, изд-во «Недра», 1973.
- ГОСТ 11 004–74. Комитет стандартов Совета Министров СССР, Москва, Государственный стандарт СССР, 1974.52.0вчаренко Ф. Д. Ионный обмен и поверхностные явления на дисперсных минералах. Сб. «Успехи коллоидной химии». Москва, изд-во «Наука», 1976.
- Аринушкин Е.В. Руководство по химическому анализу почв. Москва, МГУ, 1962.
- Самойлов Н.Е. Разработка новых рецептур безглинистых термосолестойких буровых растворов для проводки скважин на подсолевые отложения. Канд.дисс. МИНХиГП, 1972.
- Соловьева Е.С., Смирнов Б. И., Сегалова Е. Е. О кинетике развития кристаллизованных структур твердения на примере гидратационногоиндивидуального вяжущего вещества магнезиального цемента. «Успехи коллоидной химии». Москва, изд-во «Наука», 1976.
- Самойлов Н.Е. Рациональный метод получения термостойких структурированных растворов с низкой водоотдачей для бурения в калийно-магниевых солях. Ж. «Нефть и газ», 1971, № 8.
- Ангелопуло O.K. Основы выбора буровых растворов для бурения в сложных геологических условиях. Тезисы докладов на семинаре «Технология проводки скважин и вскрытие продуктивных горизонтов в подсолевых отложениях». Гурьев, НТГО, 1978, май.
- Леонов Е.Г., Войтенко B.C. О физико-химическом воздействии бурового раствора на напрялсенно-деформированное состояние горных пород в стенках скважин. Изв. вузов «Геология и разведка», 1977, № 3.
- Роджерс В.Ф. Состав и свойства промывочных жидкостей. Москва, изд-во «Недра», 1967.
- Берг Л.Г. Термография. Кривые нагревания и охлаждения. Москва, АН СССР, 1944.
- Mackenzie R.V., Seifax-Differential Thermal Analysis Data Jndex. Cleaver -Hume Press Ltd., 1962, London.
- MehrotraR.C., Nature., 1953, vol 172, p.74.
- Берг Л.Г., Бурмистрова Н. П. Неорганическая химия. Москва, изд-во «Наука», 1960.
- Eyring H., Chem J., Phys., 1936, 4, 283.
- Рамачандран B.C. Применение дифференциального термического анализа в химии цементов. Москва, Стройиздат, 1977.
- Behl W.K. and Gaur H.C., Proc. Nat. Jnst, Sei., Jndia, 1961, 27, 33.
- Паус К.Ф., Ахмадеев Р. Г., Акатьев А. П. Аквокомплексы как понизители водоотдачи. Ж. «Нефть и газ», 1970, № 8.
- Паус К.Ф., Челомбиев В. К., Ахмадеев Р. Г., Савенков Ю. И., Чайкин Ю. С. Термосолестойкая высокоэмульсионная промывочная жидкость. Ж. «Нефть и газ». Москва, 1974, № 12.71 .Kuboyama A, J.Chem. Soc. Japan, 1962, vol 83, p.375.
- Алпатова H.M. Комплексы металлорганических, гидратных и галоидных соединений алюминия. Москва, изд-во «Наука», 1970.
- Mackenzie R.V., Editor, 1957. The Differential Fhermal. Investigation of Clays, Mineralogical Society, London.
- Густавсон Г. Г., Ж РФХО, 1878, № 10, c.296−300.
- Густавсон Г. Г., Ж РФХО, 1878, № 10, c.390, 391.
- Fraiberg S, Arkiv. Chemi., 1966, vol 2, p.523.
- Lehmkuhl H., Angew Chem, 1963, vol 75, p. 1090.
- Zamora M. «Slide-rule correlation aids 'd' exponent use.» Reprinted from the Desember 18, 1972 edition of Oil gas journal.
- SO.Ljubengarjer, Cilliam J.Su., 1941, vol 63, p.477.
- Пасынкевич C.K. Ж. «Успехи химии», 1972, т. Х1, № 7, с. 1209.
- Мамедли М.Г., Алиев A.C. Изучение превращений некоторых углеводородов в присутствии хлористого алюминия. Ж. «Нефть и газ», 1962, № 5.
- Нательштейн А.И. Ж. «Успехи химии», 1955, t. XXIV, с. 397.
- Справочник по растворимости. Москва-Ленинград, АН СССР, 1962, с. 400.
- Болотин А.Б. Синтетические жирные кислоты и продукты на их основе. Москва, ЦНИИИТЭНефтехим, 1970, с. 51.
- Бухгалтер Л.Б. Исследование взаимодействия органических кислот и фенолов с хлористым алюминием в среде ароматических углеводородов. Диссертация, к.х.н., МИНХиГП, 1976.
- Wiswall, Smith, J.Chem. Phys., 1941, vol 9, p.352.
- Dine J, Acta, Chem Skand., 1966, vol 19, 833.
- Харлампович Г. Д., Чуркин Ю. В. Фенолы. Москва, изд-во «Химия», 1974, с. 24.
- Мухин Л.К. Буровые растворы на углеводородной основе для бурения в осложненных условиях и вскрытия продуктивных пластов. Дисс. д.т.н., МИНХиГП, 1971
- Kraus Ch, A., Vingel R. S, Am. Chem. Soc, 1934, 56, 511.
- Мирзаджанзаде A.X., Сидоров H.A., Ширинзаде С. А. Анализ и проектирование показателей бурения. Москва, изд-во «Недра», 1976.
- Пичугин В.Ф. Исследование трения и изнашивания металлических пар в высокоминерализованных буровых растворах. Дисс. к.т.н. МИНХиГП, 1974.
- Крагельский И.В. Трение и износ. Москва, изд-во «Машиностроение», 1968.
- Симонов В.В., Ахмадеев Р. Г., Ангелопуло O.K., Зозуля В. П. Безглинистый буровой раствор и способ его получения. МИНГХиГП Авд.свид. СССР по заявке № 2 491 320/23−03 (71 543) от 01.07.77. .t.* S i V * • • • «-V «