Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Геотехническая и горная механика

Диссертационная работа:

Гнибидин Виктор Николаевич. Повышение качества цементирования скважин путем использования вязкоупругих эффектов в буферных системах : ил РГБ ОД 61:85-5/3464

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Стр.
Введение 5

1. Состояние качества цементирования скважин в объеди
нении "Оренбургнефть" и выбор влияющих на него

факторов 12

  1. Состояние качества крепления скважин в объединении "Оренбургнефть" 12

  2. Обоснование параметров, характеризующих качество цементирования эксплуатационных колонн 15

  3. Определение факторов, влияющих на качество цементирования скважин 20

2. Вероятностно-статистические исследования факторов,
влияющих на качество цементирования скважин 27

  1. Классификация условий цементирования скважин.... 27

  2. Математическое моделирование влияния управляемых и неуправляемых факторов на качество цементирования 44

  3. Анализ влияния информативных факторов на качество цементирования скважин 54

  1. Неуправляемые геолого-технические факторы 57

  2. Скоростные характеристики движения жидкостей в скважине 77

  3. Физико-механические свойства буровых и тампо-нажных растворов 95

  4. буферные системы, применяющиеся при цементировании 115

  5. Технологическая оснастка эксплуатационной

колонны 118

2.3.6. Расхаживание эксплуатационной колонны 123

  1. Степень воздействия ударных нагрузок на эксплуатационную колонну 124

  2. Подготовленность скважины к цементированию 127

3. Исследование вязкоупругих эффектов и изучение их

влияния на качество цементирования 133

3.1. Исследование явления вязкоупругости в буровых,
тампонажних и буферных системах 134

  1. Исследование релаксации напряжения 135

  2. Исследования кинетических эффектов при деформации с постоянной скоростью 145

  3. Исследования нормальных напряжений 167

3.2. Исследование влияния упругости и режимов движения

БУР на качество цементирования 176

  1. Исследования влияния свойств БУТ и режимов его движения на эффективность процесса вытеснения.. 177

  2. Исследование причин и условий возникновения

срыва вязкоупругого разделителя 194

4. Разработка технологии цементирования скважин с исполь
зованием многокомпонентных вязкоупругих буферных

систем 200

4.1. Создание технологических схем цементирования для

различных условий крепления скважин 200

  1. Технология цементирования для условий, позволяющих создавать турбулентный режим течения цементного раствора 202

  2. Технология цементирования с ограничением

скорости движения жидкостей 204

  1. Теоретические основы разработки гидравлической программы процесса цементирования 205

  2. Технологические схемы обвязки устья скважин при

цементировании 214

4.2. Оценка эффективности разработанных мероприятий... 220

Выводы и рекомендации 223

Список литературы 231

Приложение I. Техника и технология цементирования скважин

на месторождениях Боровско-Залесскои зоны.. 247

Приложение 2. Геологические условия цементирования сква
жин на месторождениях Боровско-Залесскои
зоны 252

Приложение 3. Корреляционный анализ данных, характеризую
щих условия цементирования скважин 262

Приложение 4. Методика графического анализа математических

моделей качества цементирования скважин.... 287

Приложение 5. Методика приготовления компонентов буферных

систем в промысловых условиях 293

Приложение 6. Алгоритм гидравлической программы процесса

цементирования скважин 296

Приложение 7. Результаты внедрения разработанных меро
приятий на месторождениях Е|угурусланского
УЕР 317

Введение к работе:

Актуальность проблемы. Непрерывное увеличение добычи нефти и газа возможно только при условии выполнения значительных: объемов буровых работ. Из общей суммы капитальных вложений в нефтяную промышленность СССР более 40$ средств расходуется именно на буровые работы. В этих условиях особое значение приобретает эффективность проведения заключительных этапов строительства скважин. В частности, некачественное цементирование может не только существенно снизить эффективность работ по бурению скважины в целом, но и вообще сделать бессмысленным сам факт ее сооружения.

Проблема повышения качества цементирования скважин существенна как для нефтяной промышленности Советского Союза в целом, так и для месторождений Урало-Поволжья в частности. В указанном регионе ежегодно в 15-30$ скважин отмечаются различные виды брака при креплении. Решению данной проблемы посвящены работы многочисленных исследователей как в нашей стране, так и за рубежом. Результатом, этой работы явилась разработка целого ряда технических и технологических средств и мероприятий, направленных на улучшение качества цементирования и получивших широкое распространение особенно в последние годы.

Тем не менее, в ряде районов, в том числе и в Оренбургской области, зачастую не удается достигнуть необходимого качества работ по цементированию, что вызывает значительные дополнительные затраты средств и времени и приводит к потере объемов добычи нефти и газа. Происходит это как из-за недостаточной эффективности применяемого комплекса мероприятий, так и ввиду отсутсвия обоснованных рекомендаций относительно условий, в которых применение того или иного средства или мероприя-

тия наиболее рационально. Важным фактором, сдерживающим решение проблемы качественного крепления, является невозможность количественного прогнозирования результатов применения отдельных мероприятий или их комплексов. Не до конца изучена и поэтому вызывает противоречивые толкования физическая сущность влияния геологических условий, технических средств и технологических мероприятий на различные аспекты качества цементирования скважин.

В связи с этим представляет значительный научный и практи-ческий интерес изучения влияния на качество цементирования геологических, технических и технологических факторов и разработка на этой основе рекомендаций по обеспечению необходимого уровня качества проведения этой заключительной операции.

Дель работы. Повышение качества цементирования скважин в сложных геолого-технических условиях путем применения рацио -нального комплекса стандартных технико-технологических меро -приятии и использования вязкоупругих эффектов в буферных системах.

Основные задачи исследований. Разработка метода классификации скважин по геолого-техническим условиям цементирования.

Изучение корреляционных связей между параметрами, определяющими качество крепления, и устранение мультиколлинеарности переменных.

Исследование характера и физической сущности влияния на качество цементирования геолого-технических условий крепления, технических средств и технологических мероприятий.

Исследование явлений вязкоупругости в буровых, тампонаж -ных и буферных системах с целью изучения физических эффектов, которыми обусловлено влияние вязкоупругих разделителей (ВУР) на качество цементирования, и выделения тех аспектов процесса,где учет вязкоупругих аномалий необходим.

Исследования в промысловых условиях влияния вязкоупругих свойств и режимов движения разделителей на процессы транспорта ВУР и вытеснения бурового раствора.

Разработка технологического процесса цементирования, обеспечивающего необходимое качество крепления скважин за счет применения рационального комплекса традиционных технико-технологических мероприятий и использования многокомпонентных вязкоупругих буферных систем, оптимальных по свойствам и режимам движения ВУР.

Промысловые испытания разработанного технологического процесса.

Научная новизна. Показана возможность и установлена необходимость классификации скважин, подготовленных к цементированию. Разработаны решающие правила для выделения таких скважин, геолого-технические условия которых вызывают необходимость в совершенствовании общепринятой технологии цементирования с целью предотвращения возникновения межпластовых перетоков.

Впервые с помощью анализа математических моделей изучена связь между геологическими, техническими и технологическими факторами, характеризующими условия крепления, и выходными параметрами, определяющими качество цементирования: вероятностью отсутствия прорыва вод при освоении, величиной коэффициента плотности контакта и высотой недоподъема цементного раствора. В результате оценена эффективность применяемых для улучшения качества крепления технических средств и технологических мероприятий, из их числа выбраны наиболее перспективные и определены оптимальные значения управляющих воздействий.

Экспериментально доказано, что существенное увеличение коэффициента вытеснения возможно только при условии формирования сплошного потока ВУР. Впервые сформулированы требования к вели-

чине первой разности нормальных напряжений БУР с точки зрения обеспечения сплошности его потока.

Экспериментально изучено и объяснено явление срыва вязко-упругого разделителя, имещее место в процессе транспорта БУР по стволу скважины и выражащееся в нарушении сплошности и отрыве БУР от ограничивающих поверхностей. Получена расчетная зависимость, связывающая критическое значение градиента скорооти, при котором происходит срыв, с величиной первой разности нормальных напряжений вязкоулругого разделителя.

Методы решения поставленных задач. Поставленные задачи решались комплексно и включали вероятностно-статистические исследования, математическое моделирование, экспериментальные реофи-зические исследования в лабораторных и промысловых условиях, промысловые испытания разработок.

Основные защищаемые положения.

  1. Результаты вероятностно-статистических исследований влияния геологических, технических и технологических факторов на различные аспекты качества цементирования скважин.

  2. Результаты реофизических исследований вязкоупругих характеристик буровых, тампонажних растворов и вязкоупругих разделителей.

  3. Методика и результаты промысловых экспериментов по изучению влияния свойств и режимов движения БУР на эффективность его применения, а также вывод о наличии предельного значения величины первой разности нормальных напряжений БУР, обеспечивающего сплошность его потока.

  4. Результаты исследований условий перехода БУР в высокоэластическое состояние. Предельное значение величины первой разности нормальных напряжений БУР, при котором становится возможным такой переход. Расчетная зависимость, связывающая критическое

значение градиента скорости, при котором происходит срыв БУР, с величиной нормальных напряжений БУР.

5. Технологический процесс цементирования скважин, включающий в себя применение рационального комплекса технико-технологических мероприятий и использование многокомпонентных вязкоупругих буферных систем, оптимальных по свойствам и режимам движения БУР.

Практическая ценность. Предложенный технологический процесс цементирования скважин, включающий в себя применение рационального комплекса традиционных технико-технологических мероприятий и использование многокомпонентных вязкоупругих буферных систем, оптимальных по свойствам и режимам движения БУТ, позволяет повысить коэффициент вытеснения бурового раствора цементным и плотность контакта цементного камня с ограничивающими поверхностями, а также создает условия для достижения проектной высоты подъема цементного раствора. Тем самым обеспечивается качественное цементирование скважин, увеличивается срок их эксплуатации, отпадает необходимость в проведении ремонтно-изоляцион-ных работ.

Применяемые материалы и технические средства широко используются в бурении, сравнительно дешевы и доступны.

Полученные в результате проведения вероятностно-статистических исследований математические модели могут быть использованы для прогнозирования результатов цементирования, определения рациональной области применения новых технических средств и технологических мероприятий и оценки их эффективности, а также для оценки перспективности новых направлений научных исследований в области цементирования скважин.

Реализация работы в промышленности. Разработанный технологический процесс, включающий в себя применение рационального ком-

ллекса традиционных мероприятий и многокомпонентных вязкоупру-гих буферных систем, внедрен на 102 скважинах наиболее сложного с точки зрения достижения качественного цементирования - Боров-ско-Залесского - района производственного объединения "Оренбург-нефть". Экономический эффект от внедрения получен за счет исключения затрат на проведение ремонтно-изоляционных работ и составляет за период с 1976 по 1981 г.г. 235,4 тыс. руб.

Апробация работы. Отдельные вопросы, содержащиеся в диссертации, докладывались и обсуждались на конференциях молодых ученых и специалистов институтов "Гипровостокнефть" (г. Куйбышев, 1975, 1977 и 1981 г.г.), ВО ИГиРГИ (г. Куйбышев, 1976 г.), ТатБШИнефть (г. Дугульма, 1976 г.), ВНЙИТнефть (г. Куйбышев, 1977 г.), БашНШШнефть (г. Уфа, 1979 г.), на отраслевой конференции молодых ученых и специалистов Миннефтепрома (г. Пермь, 1976г.), на УІ и УД Всесоюзных семинарах по гидравлике промывочных жидкостей и тампонажних растворов (г. Астрахань, 1978 г.; г. Баку, 1980 г.), на Всесоюзном семинаре "Новые достижения в гидравлике промывочных растворов и тампонажних систем" (г. Ивано-Франковск, 1982 г.).

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных выводов и рекомендаций, приложений, изложена на 324 страницах машинописного текста и содержит 68 рисунков и 24 таблицы. Слисок использованной литературы включает 142 наименования.

Публикации. Основное содержание работы изложено в 13 научно-технических статьях.

Автор выражает глубокую признательность академику АН Азербайджанской ССР А.Х.Мирзаджанзаде за помощь, оказанную при постановке задач исследования и разработке методов их решения, научному руководителю работы, д.т.н., профессору М.Р.Мавлютову

за ценные советы и неоднократные консультации, полученные в процессе выполнения работы, а также ныне покойному к.т.н. В.П.Меркулову, оказавшему автору ценную помощь в вопросах общенаучной методологии.

В процессе выполнения работы автор получал советы и рекомендации от к.т.н. В.М.Вязелыцикова, И.П.Тюрина, к.т.н. В.К.Давыдова, к.т.н. В.И.Ткаченко, к.т.н. В.Н.Дегтярева, к.т.н. В.Ф. Галиакбарова, к.т.н. Р.М.Саттарова, за что глубоко им благодарен.

Автор выражает признательность всем сотрудникам ЗЗугурусланскО' го управления буровых работ, принимавших участие в проведении промысловых экспериментов и внедрении результатов исследований.

Подобные работы
Соболевский Ярослав Юрьевич
Совершенствование технологии цементирования скважин в продуктивных горизонтах с целью повышения качества разобщения пластов (на примере нефтяных месторождений Прикарпатья)
Осипенко Лариса Петровна
Разработка методов идентификации рецептур тампонажных систем на основе метода вероятностного распознавания для повышения эффективности использования материалов
Костянов Валентин Михайлович
Повышение качества вскрытия продуктивных объектов путем регулирования гидродинамического давления при бурении скважин (на примере месторождений Западного Казахстана)
Федосов Ростислав Иванович
Разработка и совершенствование гидрогелевых буровых растворов с целью повышения скорости бурения, качества вскрытия продуктивных пластов и снижения стоимости строительства скважин
Аль-Матлуб Талал Меджид
Совершенствование методов повышения смазывающей способности буровых растворов путем регулирования их рецептурного состава с целью уменьшения сил сопротивления в наклонных скважинах
Харитоненко Сергей Александрович
Выявление и использование особых структурных эффектов в чугунах стабильной системы Fe-C-Si
Богатый Василий Васильевич
Повышение качества систем автоматического управления приводами гидрофицированного технологического оборудования на основе совершенствования электромагнитных управляющих элементов
Воробьев Сергей Гаврилович
Методы и устройства повышения качества систем синхронизации для когерентной связи
Заморский Валерий Валентинович
Повышение качества системы управления лазерным технологическим комплексом сварки ответственных деталей
Кахутин Павел Викторович
Повышение качества системы поддержки принятия решений в технологической подготовке машиностроительного производства путем организации хранилищ данных

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net