Диссертация (1172970), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Диссертационная работа состоит из введения,шести глав, основных выводов и заключений, списка использованной литературыи приложений. Объём диссертации составляет 199 страниц, 17 рисунков, 35 таблиц,11 приложений и включает список литературы из 272 наименований российских изарубежных авторов.Личное участие автора в получении научных результатов диссертациисостоит:– в постановке цели и задач исследований;11– в разработке методических и технологических решений по синтезуполифункциональных реагентов на основе таллового пека и обоснованиюнеобходимого комплекса их исследований;– в анализе и обобщении результатов экспериментальных исследований;– в разработке разрешительной и технологической документации дляпроизводства и промысловых испытаний разработанных реагентов;– в планировании и непосредственном участии в промысловых испытаниях ипромышленном выпуске разработанных реагентов.Отдельные части исследований были выполнены автором при его обучениив магистратуре по специальности «Химическая технология» (программа«Нефтепромысловая химия») в ФГБОУ ВО «Владимирский государственныйуниверситетимениАлександраГригорьевичаиНиколаяГригорьевичаСтолетовых», в АО «НПО «Полицелл» и Группе компаний «НБС» в соавторстве сНоздрей В.И., Заворотным В.Л., Полищученко В.П.
и другими коллегами, скоторыми у автора имеются совместно опубликованные статьи.Основная часть работы была выполнена в процессе обучения в аспирантурена кафедре «Бурение нефтяных и газовых скважин» РГУ нефти и газа (НИУ) имениИ.М. Губкина под научным руководством д.т.н., профессора Балабы В.И.12Глава 1 Состояние проблемы, цель и задачи исследования1.1 Постановка проблемыУсловия бурения скважин постоянно изменяются, в частности увеличиваетсяобъем бурения глубоких (более 3 000 м) и горизонтальных скважин. Так, согласноаналитическому обзору Исследовательского центра компании «Делойт» в СНГ[150] в 2018 году объем бурения поисково-разведочных, то есть глубоких, скважинсоставил 1,07 млн м (годовой прирост 8%), а горизонтальных – 13,4 млн м (годовойприрост 19%, а по сравнению с 2013 годом в три раза – на 9,1 млн м).
Повышениеэффективности производства буровых работ требует применения адекватныхизменившимся условиям технологий, в том числе, промывки скважин, включаяиспользуемые буровые растворы, способы регулирования их свойств в процессеприготовления и циркуляции.Наряду с этим происходит расширение буровых работ в северных, в томчисле,арктическихрегионахРоссиисослаборазвитойтранспортнойинфраструктурой. В 2018 году на долю Западно-Сибирской нефтегазоноснойпровинции (НГП) приходилось 82% объема проходки в эксплуатационном бурениии 55% в поисково-разведочном, а доля Восточно-Сибирской НГП составила,соответственно – 6% и 11%, то есть суммарно в этих регионах выполняется 88%объема проходки эксплуатационного бурения и 66% поисково-разведочного.Климатические условия, большие расстояния между объектами бурения инеразвитость, а в ряде случаев и отсутствие инфраструктуры, технологическиепроблемыпромывкискважинусугубляютсопутствующимипроблемамилогистики.
Поэтому решение технологических проблем промывки скважин в этихрегионах сопровождается необходимостью учитывать сопутствующие проблемылогистики.Этопредопределяетпотребностьвмногофункциональныхкомпонентах буровых растворов, повышающих эффективность управлениякачеством буровых растворов и, соответственно, снижающих технологические илогистические риски в процессе бурения. При этом компоненты буровыхрастворов предпочтительно получать из транспортабельного многотоннажногодоступного сырья невысокой стоимости. Они должны быть технологичными в13процессе приготовлении бурового раствора, совмещаться с применяемыми вбурении химическими реагентами, удовлетворять санитарно-гигиеническимтребованиям и не загрязнять окружающую среду.1.1.1 Анализ промыслового опыта применения буровых растворов всеверных регионах РоссииПрактика бурения в северных регионах России свидетельствует, чтозначительные проблемы связаны с обеспечением деформационной устойчивостиствола скважины.
Для геологического разреза нефтегазовых месторожденийЗападной Сибири, в частности, для Надым-Пур-Тазовского региона характерноналичие глинистых пород, доля которых составляет 65-80% [9, 20, 31, 54, 79, 83,109, 137]. При этом в некоторых интервалах бурения доля легко разбухающегомонтмориллонита достигает 85% (таблица 1.1).Таблица 1.1 – Минералогический состав глинистых пород месторождений НадымПур-Тазовского региона [122]Стратиграфия(свита)Соотношение между минералами глин, %каолинитхлоритгидрослюдамонтмориллонитсмешанослойныеминералыТибейсалинскаяГанькинскаядо 55-1510-1565-85_Березовская,Кузнецовская35-5525-3520-3010-1510-15Как следствие возникают две проблемы: деформационная неустойчивостьстенки скважин и диспергирование бурового шлама в процессе гидротранспортапо стволу скважины.
Затраты времени на предупреждение и ликвидациюосложнений, связанных с разупрочнением глинистых пород и диспергированиембурового шлама, существенно увеличивают календарное время бурения и,соответственно, стоимость метра проходки. Увеличиваются риски прихватовбурильных и обсадных колонн, особенно в наклонно направленных игоризонтальных участках ствола скважины [52].14В условиях северных регионов применяют ингибирующие буровые растворына водной основе, буровые растворы на неводной основе и очень редко буровыерастворы на синтетической основе [1, 21, 56, 81, 87, 117, 157, 200, 216, 234, 236].Улучшение ингибирующих свойств растворов на водной достигается применениемаминныхигликолевыхингибиторов,атакжеприменениемпродуктовсульфирования угля и смол, в основном нефтяных.
Особенностью водных системявляется не высокая стоимость раствора и широкий спектр выпускаемыхпродуктов, а также наличие отечественных крупнотоннажных производств.Применение водных буровых растворов в условиях кустового строительстваскважин также приводит к ужесточению требований к их составу и свойствам, атакже к условиям перевода раствора с скважины на скважину.Особенностьюбуровыхрастворов,применяемыхприбурениивпродуктивном интервале (под хвостовик) является то, что они содержатбиоразлагаемые полимеры полисахаридного ряда, подверженные быстромубиоразложению и, как следствие, невозможно их повторное использование [137,182].Недостаточныйассортиментиобъемысерийногопроизводстваэффективных смазочных и противоизносных добавок, реагентов, снижающихнабуханиеглинистыхрастворов.Наиболеевысокотехнологичныеполимер-глинистыепород,ограничиваютполнотребованиямэмульсионные,растворынасовершенствованиебуренияполимерные,основебуровыхудовлетворяютполимер-эмульсионные,полифункциональныхреагентов,регулирующих одновременно несколько технологических свойств [76, 83, 92, 194].Пристроительственефтяныхигазовыхскважиннаибольшеераспространение получили буровые растворы, дисперсионной средой которыхявляется вода.
Однако способность воды менять свое состояние и свойства взависимостиоттермобарическихусловий,контактасгидрофильнымиотложениями и углеводородными пластовыми флюидами снижает техникоэкономическую эффективность буровых растворов на водной основе и взначительной степени осложняет процесс строительства скважин.15Буровыерастворынаневоднойосновеобладаютзначительнымитехнологическими преимуществами по сравнению с буровыми растворами наводной основе.
Они инертны к разбуриваемой горной породе, не способны взначительной степени ухудшать коллекторские свойства продуктивных пластов,более термосолеустойчивы, легко как утяжеляются, так и облегчаются, ониустойчивы к загрязнению, что обеспечивает, в частности, возможность ихмногократного применения [65, 71, 111, 113, 114, 142, 144, 146, 209, 210].Применение буровых растворов на неводной основе позволяет исключитьриск растворения отложений солей и обеспечивает возможность созданияминимальной репрессии на пласт за счет более низкой плотности буровогораствора (950÷1000 кг/м3) в сравнении с растворами на водной основе.В мировой практике растворы на неводной основе условно делят набезводные растворы или растворы с малым содержанием водной фазы игидрофобные эмульсии. Если дисперсионная среда в эмульсии представленаполярной жидкостью, то такая эмульсия называется прямой или эмульсией I рода– масло в воде (м/в). Если же дисперсионная среда является неполярной илималополярной жидкостью, называемой, как правило, маслом, то эмульсиюименуют обратной или эмульсией II рода – вода в масле (в/м).
Встречающиеся влитературе термины «водонефтяная», «обратная», «инвертная» эмульсии являютсясинонимами гидрофобной эмульсии.Инвертно-эмульсионные растворы являются системами специальногоназначения, в качестве дисперсионной среды которых используется нефть инефтепродукты, в частности дизельное топливо. Их токсичность, пожаро- ивзрывоопасность определяет экологическую опасность бурового раствора дляокружающей среды, что вынуждает искать альтернативные материалы.Актуален переход на применение минеральных масел и синтетическихжидкостей, которые представляют собой органические соединения, полученныемногоступенчатым синтезом различных соединений из углеводородного сырья:нефти, каменного угля и природного газа.
Синтетическими жидкостями считаютсяполиальфаолефины, сложные эфиры многоатомных спиртов, силиконы, гликоли,16алкибензолы, фтор- и хлоруглероды и др. синтетические масла производятсложным химическим путем, целенаправленно создавая молекулу со специальнозаданными свойствами. В зависимости от химического состава синтетическиежидкости имеют несколько разновидностей: углеводородные, галогензамещенные,полиорганосилоксановые,изопарафиновые,хлорсодержащие,полиалкиленгликолиевые и др.
Синтетические жидкости характеризуютсяповышеннойтермическойихимическойстабильностью,текучестьюипроникающей способностью, а также имеют низкую испаряемость при высокихтемпературах. Температурный диапазон использования синтетических маселочень широк от минус 30°С до 400°С. Отсутствие примесей, делает синтетическоемасло,полученноеврезультатехимическогосинтеза(каталитическаяолигомеризация этилена, где в роли катализаторов наиболее часто выступаюткомплексы титана и никеля), устойчивым к воздействию высоких температур.Отсутствие случайных молекул малого размера обеспечивает низкую летучестьсинтетических базовых масел по сравнению с минеральными.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
