Предотвращение газо-, нефте-, водо проявлений

Газ, нефть, или вода, с которой сталкиваются в проницаемых породах, пронизанных буровым долотом обычно предотвращается от течения (фонтанирования) в отверстие давлением, проявленным столбом промывочной жидкости. Количество этого гидростатического давления зависит в значительной степени от плотности промывочной жидкости и высоты столба жидкости. Давление в стволе скважины также зависит до некоторой степени от давления от ударной нагрузки, вызванных циркулирующей глинистым раствором и движением бурильной трубы. Давление от ударной нагрузки, по очереди, связаны с пластической вязкостью, пределом текучести, и предельным статическим напряжением сдвига глинистого раствора.

Снижение коэффициента трения

Один из наиболее прогрессивных методов снижения коэффициента трения является введение в них специальных органических или комбинированных добавок, в результате чего образуется эмульсия, обладающая смазочными свойствами. Такие промывочные жидкости обеспечивают ряд дополнительных положительных эффектов: увеличение механической скорости, повышение стойкости бурильных труб, снижение затрат мощности на вращение колонны бурильных труб, снижение потерь напора при циркуляции.

Сохранение заданных технологических характеристик

В процессе бурения раствор как можно более длительное время должен сохранять предусмотренные проектом технологические свойства. В противном случае он перестанет выполнять необходимые функции, что может привести, с одной стороны, к возникновению осложнений и аварий, а с другой, к необходимости дополнительной его обработки химическими реагентами, что вызывает увеличение стоимости буровых работ.

Экологическая чистота

При бурении наклонно-направленных скважин буровой раствор может попадать в водоносные горизонты, в русло рек и разливаться по поверхности в прирусловой зоне. По этой причине (несмотря на мероприятия по предупреждению этих явлений) раствор не должен оказывать губительное влияние на окружающую среду - должен быть экологически безопасным.

Для этой цели буровой раствор должен изготавливаться из нетоксичных материалов, не способных создавать ядовитые соединения. Токсичность материалов и их соединений должна контролироваться на этапе проектирования.

Экономическая эффективность

При условии выполнения буровым раствором всех вышеперечисленных функций он должен иметь минимально возможную стоимость. Это обеспечивается оптимальным подбором рецептуры приготовления бурового раствора и применением наиболее дешевых материалов для его производства (без ущерба качеству). Таким образом оптимальный процесс промывки скважин обеспечивается правильным сочетанием вида бурового раствора, режима промывки (подачи насоса) и организационных мер по поддержанию и регулированию свойств раствора в процессе бурения. Только такое сочетание позволит эффективно реализовать технологические функции процесса промывки.

---

В зависимости от геологического разреза и физико-механических свойств горных пород конкретного района работ одни функции промывочной жидкости являются главными, другие - второстепенными. Необходимый комплекс функций процесса промывки предъявляет к промывочному агенту требования, для удовлетворения которых он должен иметь определенные свойства. Эти свойства обусловливают вид промывочной жидкости.

2. 
   Современные методы обеспечения устойчивости стенок скважины
   

На этапах бурения и заканчивания главными задачами являются прогнозирование устойчивости ствола скважины в процессе строительства и сохранения целостности в процессе ее эксплуатации. Решению первой задачи в последнее время уделяется повышенное внимание, особенно на месторождениях на поздней стадии эксплуатации. Изменение напряжения и перегрузка, вызванные уплотнением пласта-коллектора в процессе эксплуатации, предъявляют особые технические требования, например, необходимость прогнозирования изменения давления гидроразрыва и его влияния на устойчивость ствола скважины. Выполнение этих требований часто влечет за собой высокие затраты на оборудование и затраты, связанные с увеличением продолжительности строительства скважины.

В последнее время разведка на нефть и газ все более концентрируется на сложных объектах и больших глубинах. Соответственно, бурение становится все дороже, а осложнения при бурении - все более нежелательными. Чтобы снизить риск таких осложнений, требуются более определенные и точные предсказания целого ряда условий, параметров, свойств при планировании скважин, т.е. для обоснования геометрии ствола скважины, конструкции ее обсадки и режима бурения, включая регулирование плотности бурового раствора.

Важнейшими показателями механических свойств являются деформативные прочностные характеристики.

Многочисленными исследованиями грунтов установлен целый ряд характерных особенностей их поведения, практически не наблюдаемых при изучении свойств других, например, конструкционных (металл, дерево, бетон) материалов.

Результаты, объективно получаемые при исследовании грунтов в приборах, могут быть представлены в различной форме. Как известно, решения задач механики грунтов строятся на использовании тех или иных счетных моделей грунтовой среды.

При этом всегда неизбежной является схематизация свойств реального грунта, зависящая от выбранной расчетно-теоретической модели. Кроме того, необходимо увязывать форму представления результатов экспериментальных исследований, применяемое оборудование и требования, предъявляемые расчетной моделью к реализуемым ею характеристикам грунта.

---

Например, при проектировании оснований фундаментов при ограничении средних давлений условием p≤ R удовлетворительные результаты дает использование модели линейно-деформируемой среды.

Поскольку реализация этой модели связана с определением только 2^х характеристик - модуля деформации Е и коэффициента Пуассона ν (практически ограничиваются определением модуля Е), достаточным и оправданным является проведение в этом случае компрессионных или штамповых испытаний грунта. Проявляемое в настоящее время настойчивое стремление существенно повысить средние давления (p>R) на грунты диктует переход к более сложным расчетным моделям.

Многочисленные геодинамические и геомеханические явления, связанные с освоением недр, а именно с добычей полезных ископаемых, разработкой месторождений, строительством подземных сооружений, закачкой отходов производства в глубокие поглощающие горизонты, заставляют рассматривать эти факторы как неотъемлемую характеристику техногенного воздействия на
недра. Помимо экологических и технологических опасностей, которые приносят данные явления, они становятся в отдельных случаях фактором социально-экономической напряженности региона освоения недр .

Вместе с тем из опыта разработки месторождений твердых полезных ископаемых, строительства подземных сооружений хорошо известно, что познание геодинамических и геомеханических факторов, умелое управление ими и даже их использование могут значительно повысить экономичность освоения недр .

Общепризнанно, что наиболее существенным видом техногенного воздействия на недра является добыча нефти и газа .

Разработка нефтяных и газовых месторождений и связанные с ней изменения пластового давления, различные виды воздействия на залежь для поддержания пластового давления и повышения нефтеотдачи нарушают природное напряженно-деформированное состояние недр, создавая предпосылки для возникновения сильных и даже катастрофических природно-техногенных явлений, которые приводят к деформациям горного массива и земной поверхности, повреждениям и авариям систем и объектов обустройства, а также скважин и коммуникаций.

Безусловно, сильные и катастрофические геодинамические и геомеханические события природно-техногенного характера на разрабатываемых месторождениях и других природно-технических системах и объектах нефтегазового комплекса представляют явление сравнительно редкое, опасность которого не стоит преувеличивать.

---

Прогнозирование этих событий и снижение масштабов их последствий являются актуальной проблемой, поскольку их возникновение может иметь катастрофические последствия для предприятий и природной среды .

Другой чрезвычайно важный аспект геомеханического поведения горных пород при освоении недр связан с их использованием для повышения эффективности добычи нефти и газа.

Устойчивость скважин тесно связана с геомеханическими характеристиками массива, его структурными особенностями и его исходным напряженным состоянием.

Деформации и оседания земной поверхности обнаруживаются чаще всего по достижении ими определенных опасных значений, а также по нарушениям подземных и поверхностных инженерных объектов, когда уже необходимо затратить значительные средства на восстановление поврежденных объектов. Начальные стадии этих процессов можно обнаружить только на основе специального маркшейдерско-геодезического мониторинга. Существующий опыт исследования и прогнозирования просадок земной поверхности свидетельствует о том, что сильные их проявления возможны в случае :

- наличия аномально высоких пластовых давлений (АВПД) и разработки продуктивных объектов без поддержания пластового давления;

- низких прочностных и деформационных характеристик резервуара;

- наличия высокой пористости пород-коллекторов (до 30÷40%);

- относительно небольшой глубины разрабатываемых залежей (до 2000 м);

- значительной суммарной мощности продуктивных отложений.

Для большей части месторождений скорость просадки составляет небольшие значения - 1-2 см в год, а накопленные значения просадок не превышают десятков сантиметров.

Однако зафиксированный диапазон оседаний поверхности при разработке углеводородов весьма велик - наблюдаются оседания от нескольких миллиметров до нескольких метров, и в связи с этим обстоятельством маркшейдерско-геодезический мониторинг и прогноз деформационных процессов при разработке месторождений углеводородов являются обязательной нормой цивилизованной эксплуатации природных ресурсов .

При извлечении углеводородного сырья или воды известны многочисленные случаи сейсмических явлений. Механизмов данных явлений может быть несколько: выделение техногенной сейсмической энергии связано с высвобождением основной сейсмической энергии находящегося поблизости сейсмически активного региона (очага); диффузия напряжений, возбуждающих сейсмические события; локальная реакция типа гидроразрыва на закачивание жидкости; восстановление равновесия регионального масштаба, связанное с перемещением жидкости, активизация тектонически активных зон и нарушений.

---

Среди специалистов существуют разные мнения о возможности прогноза природных землетрясений, и эти мнения меняются со временем. Иногда преобладает крайний пессимизм, иногда - крайний оптимизм. Однако совершенно определенно можно сказать, что к началу XXI столетия ученые не решили эту фундаментальную для человечества проблему. Еще сложнее обстоит дело с прогнозом техногенных землетрясений, которые пока еще представляют единичные явления, появившиеся в последние 30 лет. Еще не выяснен механизм этих явлений, условия их возникновения, зависимость от природных и технологических факторов .

По всей вероятности, в обозримом будущем можно будет лишь ответить на вопросы: возможны ли техногенные сейсмические явления при разбуривании конкретного месторождения, и если да, то какой силы и какой из механизмов присутствует при наведении такой сейсмоактивности. Однако познав механизм данных явлений, можно проектировать превентивные меры, снижающие негативность их проявлений.

В процессе эксплуатации добывающих скважин, в результате образования воронки депрессии в прискважинной зоне пласта наблюдается значительное снижение пластового давления .

По мере работы добывающих скважин происходит расширение воронки депрессии, которая может охватывать значительные по площади участки залежи.

В результате этого пласт, особенно в прискважинной зоне, начинает испытывать дополнительную вертикальную нагрузку, приводящую к деформации полого пространства. При этом происходит как упругое, так и пластическое уменьшение емкостных и фильтрационных свойств пород.

Наличие необратимой деформации коллекторов обнаружено на многих месторождениях мира, где в процессе их разработки наблюдалось значительное снижение, пластового давления.

При этом было выявлено, что значения необратимой деформации коллекторов определяются не только значением падения пластового давления, но также палеоглубиной залегания пласта, литологическим типом пород и длительностью воздействия дополнительных нагрузок на продуктивные отложения. На примере месторождения Западной Сибири установлено, что необратимая деформация коллекторов приводит не только к замедлению темпов отбора нефти, но и снижению нефтеотдачи пластов.

Проявление необратимой деформации коллекторов на месторождениях Западной Сибири, по мнению специалистов, привело к потере десятков миллионов тонн, извлекаемых запасов нефти.

---

Смотрите также файлы

• Правовой статус беженца и вынужденного переселенца в зарубежных странах.docx

• Unit 6 Vocabulary Ex. Study the vocabulary list. Translate the sentences from English into Russian.odt

• Жлдыз тобында жаз мезгіліні шілде айыны балалар мірі мен трбиелеу циклограммасы. Іаптасы.docx

• Личностный опросник Инструкция.doc

• Ведомость учета результатов вождения упражнения.docx