Проектирование наклонно-направленной скважины на Киенгопском месторождении. Применение расширяющихся тампонажных материалов

3.1 Причины возникновения водоперетоков

Заколонные водоперетоки при строительстве и освоении скважин могут возникать в силу первичных и вторичных причин. К первичным относятся низкое качество подготовки призабойной зоны пласта (ПЗП) к заполнению тампонажным раствором, наличие глинистой корки на стенках скважины, качество буферных жидкостей (БЖ), а также недостаточность отдельных свойств тампонажного материала, таких как контракция (усадка), прочность цементного камня, седиментационная устойчивость (водоотделение) и условная водоотдача (УВО).

Вторичные причины определяются особенностями перфорации скважин: интервалом перфорации, числом перфорируемых отверстий на единицу длины обсадной колонны, мощностью зарядов, применением щелевой, сверлящей и других щадящих видов перфорации, а также коррозионной стойкостью цементного камня в пластовых условиях и его проницаемостью.

Интересно отметить, что на практике требования по коррозионной стойкости цементного камня обычно предъявляются только при содержании сероводорода в скважине, тогда как состав пластовой воды, который также нередко оказывает коррозионное воздействие на цементный камень, не принимается во внимание. Вместе с тем, повышение коррозионной стойкости цементного камня позволяет снизить риск возникновения водоперетоков и МКД в скважине в процессе ее эксплуатации.

Кроме того, к вторичным причинам водоперетоков относится гидроразрыв пласта (ГРП), проведение которого, особенно при небольшой толщине нефтяного пласта, существенно увеличивает риски появления в скважине водопритоков.

3.2 Принципы борьбы с водоперетоками с применением расширяющегося тампонажного материала

Процесс гидратации расширяющейся добавки на основе СаО начинается с момента ее затворения в воде. Учитывая, что процесс цементирования может продолжаться от 1 до 2-х часов и более, необходимо подбирать рецептуру расширяющегося тампонажного материала таким образом, чтобы сохранялись расширяющиеся свойства добавки и после завершения процесса цементирования. Как показывают исследования, длительность процесса цементирования приводит к снижению величины расширения цементного раствора камня. Если же процесс гидратации СаО завершается до завершения цементирования или до начала загустевания тампонажного раствора, применение расширяющихся добавок не дает положительного эффекта.

Представим себе небольшую вертикальную часть кольцевого пространства открытого ствола скважины с высотой условно в единицу. Мы уже говорили о том, что расширяющийся тампонажный материал в условиях свободного расширения расширяется во все стороны одинаково. Но твердеющий и расширяющийся цементный камень не является упругим телом, и напряжения, создающиеся в нем, не перераспределяются по направлениям.

В вертикальном направлении наше кольцо создает давление расширения вверх и вниз. Но сверху и снизу находятся точно такие же кольца твердеющего цементного камня, которые создают точно такое же давление сверху и снизу и компенсируют давление расширения нашего кольца (рис. 3.2.1, а). Таким образом, расширение в вертикальном направлении происходит только у верхней границы РТМ в скважине, а энергия расширения расходуется на зарастание пор и самоуплотнение цементного камня.

Рис.3.2.1 Процесс расширения РТМ в скважине:

а - вертикальный разрез; б - горизонтальный разрез

В горизонтальном сечении (рис. 3.2.1, б) в направлении по касательной к обсадной колонне наблюдаем похожий процесс. Соседние секторы компенсируют расширение друг друга. Отношение толщины цементного кольца (35 мм) к средней длине его окружности ~ 570 мм) составляет 0,06, поэтому силы, действующие по касательной к обсадной колонне, увеличивают расширение в радиальном направлении незначительно и ими с достаточной степенью точности для упрощения задачи можно пренебречь. Расширению в сторону обсадной колонны препятствует сама колонна, с которой расширяющийся цементный камень создает плотный напряженный контакт. В результате мы получаем одноосное горизонтальное расширение, направленное от обсадной колонны к стенке скважины. За счет этого уплотняется глинистая корка и частично заполняются незамещенные зоны бурового раствора. В наклонно направленных скважинах вектор давления расширения направлен перпендикулярно оси обсадной колонны

Исследования показывают, что при введении расширяющихся добавок (РД) на основе оксида кальция с увеличением объемного расширения раствора-камня прочность цементного камня снижается, о чем свидетельствуют результаты испытаний РТМ с расширяющейся добавкой марки «СИГБ», приведенные в табл. 3.2.1. Как видно из данных табл., расширение цементного камня возрастает с увеличением содержания РД в составе сухой смеси однако прочность цементного камня с увеличением расширения снижается; Для состава с содержанием РД марки «СИГБ» в количестве 8% прочность цементного камня на изгиб через двое суток составила лишь 0,5 МПа, что не удовлетворив требованиям ГОСТ 1581-96. Исследования изменения прочности цементного камня из РТМ показывают, что прочность со временем возрастает, то есть цементный камень с расширяющейся добавкой в процессе твердения имеет свойство частично восстанавливать прочность или «самозалечиваться».



Таблица. 3.2.1 Влияние содержания «СИГБ» на показатели тампонажного раствора и цементного камня

№ п.п.	Состав РТМ, в %	В/Ц	Дср, в см	Прочность цементного камня на изгиб, МПА через:	Расширение через 2-е суток, в %
	ПЦТ 1-50	СИГБ			2 суток	7 суток	12 суток
1	100	-	0,5	20,5	33,37	6,80	8,57	-
2	98	2	0,5	21,0	2,48	5,10	6,49	0,74
3	96	4	0,5	21,3	1,28	4,2	5,17	3,73
4	94	6	0,5	21,5	0,75	3,1	4,05	7,76
5	92	8	0,5	21,8	0,50	2,7	3,50	9,58

Процесс расширения тампонажного раствора-камня с РД на основе СаО обычно продолжается от нескольких ча-сов до 2 - 3 суток в зависимости от температуры твердения тампонажного раствора и температуры обжига карбоната кальция при ее декарбонизации. Динамика расширения цементного раствора-камня в зави-симости от количества РД в сухой смеси приведена на рис. 3.2.2. Из приведенных графиков видно, что расширение цементного раствора-камня при нормальной температуре начинается только после 2,5 - 3-х часов твердения в покое. При этом темпы расширения раствора-камня определяются количеством РД в нем. Если для состава с содержанием РД в количестве 2% после 48 часов твердения расширение составляет лишь 0,74%, с увеличением добавки в два раза (до 4%), расширение возрастает более чем в пять раз - до 3,73%. Таким образом, расширение цементного раствора-камня растет с увеличением содержания РД непропорционально ее содержанию в смеси. При малых количествах РД, до 1 -1,5%, расширение может вообще не проявляться.



Рис. 3.2.2 Динамика расширения цементного раствора-камня в зависимости от содержания «СИГБ»

Величина давления от расширяющегося цементного раствора-камня на ограничивающие ее поверхности зависит от прочности структуры цементного камня, которая возрастает по мере гидратации цемента. При позднем расширении цементный камень оказывает большее давление на стенки скважины, что является положительным, однако расширение цементного камня в поздние сроки его твердения приводит к разрушению ее структуры. В результате при определении прочности цементного камня по ГОСТ 26798.1 - 96 позднее расширение приводит к большему снижению его прочности, что является одной из причин, осложняющих его применение.

Как показывают исследования, если действие РД продолжается более суток, дальнейшее расширение образцов в свободном состоянии приводит к существенному снижению прочности цементного камня, и даже может привести к его саморазрушению. Если же твердение образцов из РТМ будет продолжаться до момента испытания в ограниченных условиях, например в формах, что ближе к условиям твердения цемента в скважине, их прочность оказывается значительно выше.

Основной причиной снижения прочности цементного камня при расширении является позднее расширение. Если же процесс расширения тампонажного раствора- камня завершается в течение суток, когда образец твердеет в форме, существенного снижения прочности цементного камня не происходит, что подтверждается результатами испытания образцов цементного камня с расширяющейся добавкой марки ДР-50, приведенных на рис. 3.2.3, расширение которых завершается за 16 - 20 часов твердения.

Рис. 3.2.3Влияние количества ДР-50 на расширение и прочность цементного камня

Так, например, прочность цементного камня на изгиб с увеличением содержания с ДР-50 до 10% в составе сухой смеси снизилась лишь с 4,12 до 3,4 МПа, а на сжатие - с 11,9 до 6,25 МПа, что удовлетворяет требованиям норм по прочности.

Одной из проблем при разработке рецептур РТМ является управление его свойствами, и прежде всего его расширением. Для определения влияния ускорителей схватывания на величину и динамику расширения раствора-камня были проведены сравнительные испытания цементно-зольной смеси с содержанием расширяющейся добавки СаО в количестве 10% "от массы смеси. В качестве ускорителя твердения применялась солевая композиция (СК) (технические условия ТУ6-46 00204872 19 92), представляющая собой солевую смесь с содержанием: CaCl₂ - 53%, NaCl - 38%, Н₂О (связанная) -8%, CaS0₄ - 0,5%, Са(ОН)₂ - 0,2%, Остаток - 0,3%.

При введении в тампонажный состав ускорителя твердения конечная величина расширения существенно снижается. Если расширение состава без СК через 24 часа составило 10,87%, при добавлении в этот же состав СК его расширение снизилось почти в 5 раз и составило лишь 2,18%. И это несмотря на то, что СК сама по себе проявляет некоторые расширяющие свойства.

На рис. 3.2.4 представлена динамика расширения и схватывания тампонажных составов, показатели которых приведены в табл. 3.2.2. Показатели схватывания тампонажных растворов определялись по игле Вика. Динамика схватывания тампонажного раствора отражает нарастание прочности формирующейся структуры цементного раствора-камня во времени.

Рис. 3.2.4. Влияние ускорителя твердения (СК) на динамику расширения цементного раствора-камня и сроки схватывания тампонажного раствора

Анализ динамики расширения цементно-зольных составов, приведенных в табл. 3.2.2, показывает, что введение солевой композиции приводит к более раннему началу расширения цементного раствора-камня. Однако расширение этого состава и завершается раньше, чем у состава без добавки солевой композиции. Начало расширения состава без добавки СК начинается на час позже, но уже к пятому часу твердения показатели его расширения сравниваются с расширением состава с добавкой СК.



Таблица 3.2.2 Влияние солевой композиции на свойства цементно-зольного тампонажного материала с добавкой негашеной извести

Состав тампонажного материала, %	Ускоритель твердения, СК, в % к массе смеси	В/Ц	Дср., в мм	Прочность цементного камня на изгиб через 2 суток, МПа	Расшире-ние после суток тверде-ния, в %
ПЦТ 1-50	Зола	Известь негашен-ная
70	20	10	-	0,583	210	1,88	10,87
70	20	10	4	0,583	220	2,44	2,18

Можно предположить, что солевая композиция оказывает тормозящее действие на химические процессы, приводящие к расширению тампонажного материала. Однако анализ динамики расширения показывает, что расширение состава с добавкой СК начинается раньше и его темпы в первые часы твердения оказываются больше, чем для состава без добавки СК. Более раннее начало расширения для состава с СК объясняется ускорением его загустевания и схватывания и более ранним формированием его структуры, что подтверждается динамикой схватывания по игле Вика.

Сравнение динамики расширения представленных составов с динамикой их схватывания (рис. 3.2.4) показывает, что наблюдается зависимость темпов расширения от темпов схватывания, что свидетельствует о зависимости расширения раствора-камня от прочности его структуры.

С началом формирования структуры цементного камня увеличивающиеся в объеме частицы расширяющейся добавки оказывают давление через формирующийся структурный каркас цементного камня на ограничивающие объем стенки. С увеличением прочности структуры раствора-камня темпы расширения снижаются, так как упрочняющаяся структура цементного камня оказывает все большее сопротивление расширяющимся частицам РД. В результате с увеличением прочности структуры расширение может происходить все больше в поры, которых в цементном камне предостаточно.

Перегиб на кривой динамики расширения, характеризующей снижение темпов расширения, для состава с СК соответствует значению показателя схватывания по игле Вика, примерно равного 3-5 единицам. Для состава без СК снижение темпа расширения во времени наблюдается также при значении показателя схватывания по игле Вика, примерно равного этим же значениям, что свидетельствует о зависимости темпов расширения цементного камня от прочности его структуры.

Существенное снижение в темпах расширения для обоих составов отмечается к концу схватывания, когда показатели по игле Вика приближаются к значению 39 - 40 единиц. После достижения конца схватывания расширение состава с добавкой СК составило лишь около 0,38%, в то время как для состава без добавки СК этот показатель составляет около 1,05%. Большие темпы расширения для состава без ускорителя твердения после конца схватывания по сравнению с составом, содержащим СК, объясняются меньшей ее прочностью (табл. 3.2.2).

Исходя из приведенных результатов исследований, механизм расширения тампонажных материалов с расширяющимися добавками может быть представлен следующим образом. Увеличивающиеся в объеме частицы расширяющейся добавки приводят к возникновению давления на стенки скважины через скелетную структуру цементного камня. Причем это давление может распределяться более равномерно по ограничивающим раствор поверхностям в период, когда твердеющий цементный раствор-камень еще является пластичным. В конце срока схватывания тампонажного раствора, когда структура цементного камня набирает прочность и уже меньше подвержена пластическим деформациям и способна оказывать большее сопротивление расширяющимся включениям в структуре цемента, темпы расширения существенно снижаются.

Темпы расширения твердеющего цементного камня зависят от прочности структуры формирующегося цементного камня и напряжений, возникающих от действия расширяющихся структур, которые в свою очередь определяются содержанием РД в тампонажной смеси и создаваемыми ими напряжениями расклинивания. В результате чем выше прочность цементной камня, тем больше требуется усилий для того, чтобы подвергать этот цементный камень пластическому течению или разрушению, следовательно, и его расширению. Если же количество РД мало, то оно будет создавать и меньшее удельное напряжение расклинивания в формирующейся структуре цементного камня. С повышением прочности структуры процесс расширения замедляется.

Темпы расширения цементного камня в результат противодействия структурного каркаса цементного камня увеличивающимся в объеме частицам РД определяются соотношениями сил «противодействующих» сторон: с одной стороны, количества РД и развиваемого им удельного усилия распора при расширении, а также темпами его гидратации, и с другой стороны темпами загустевания и набора прочности структуры цементного раствора, которые зависят от температурных условий твердения и наличия в составе цементного раствора замедляющих или ускоряющих его твердение реагентов и добавок. Проблема получения, расширяющегося тампонажного материала сводится к согласованию во времени процессов гидратации расширяющейся добавки

3.3 Приготовление цементного раствора

На современном уровне она включает систему отработанных норм и правил выполнения цементировочных работ, а также типовые схемы организации процесса цементирования. В каждом конкретном случае технологию цементирования уточняют в зависимости от конструкции и состояния ствола скважины, протяженности цементируемого интервала, горно-геологических условий, уровня оснащенности техническими средствами и опыта проведения цементировочных работ в данном районе.

Применяемая технология должна обеспечить:

· цементирование предусмотренного интервала по всей его протяженности;

· полное замещение промывочной жидкости тампонажным раствором в пределах цементируемого интервала;

· предохранение тампонажного раствора от попадания в него промывочной жидкости;

· получение цементного камня с необходимыми механическими свойствами, с высокой стойкостью и низкой проницаемостью; обеспечение хорошего сцепления цементного камня с обсадной колонной и стенками скважины.

При разработке технологии цементирования для конкретных условий прежде всего подбирают такой способ который должен обеспечить подъем тампонажного раствора на заданную высоту, заполнение им всего предусмотренного интервала (а если есть необходимость, то и защиту некоторого интервала от проникновения тампонажного раствора), предохранение тампонажного раствора от попадания в него промывочной жидкости при движении по обсадной колонне.

Для наиболее полного замещения промывочной жидкости рекомендуется ряд мероприятий:

· тщательное регулирование реологических свойств промывочной жидкости, заполняющей скважину перед цементированием, с целью снижения вязкости и статического напряжения сдвига до минимально допустимых значений;

· нагнетание тампонажного раствора в затрубное пространство со скоростями течения, обеспечивающими турбулентный режим;

· применение соответствующих буферных жидкостей на разделе промывочной жидкости и тампонажного раствора; расхаживание или вращение обсадной колонны при подаче тампонажного раствора в затрубное пространство; применение полного комплекса технологической оснастки обсадной колонны.

3.3.1 Оборудование для цементирования скважин

Для приготовления цементного раствора химические реагенты растворяют предварительно в жидкости затворения (вода). Утяжеляющие, облегчающие и повышающие температуростойкость добавки смешивают с вяжущим веществом в процессе производства (специальные цементы) или перед применением в условиях бурового предприятия (сухие цементные смеси).

К оборудованию, необходимому для цементирования скважин, относятся: цементировочные агрегаты, цементно-смесительные машины, цементировочная головка, заливочные пробки и другое мелкое оборудование (краны высокого давления, устройства для распределения раствора, гибкие металлические шланги и т. п.).

Цементировочные агрегаты. При помощи цементировочного агрегата производят затворение цемента (если не используется цементно-смесительная машина), закачивают цементный раствор в скважину, продавливают цементный раствор в затрубное пространство. Кроме того, цементировочные агрегаты используются и для других работ (установка цементных мостов, нефтяных ванн, испытание колонн на герметичность и др.).

Рис 3.3.1.1 Цементно-смесительные машины

С учетом характера работ цементировочные агрегаты изготовляют передвижными с монтажом всего необходимого оборудования на грузовой автомашине. На открытой платформе автомашины смонтированы: поршневой насос высокого давления для прокачки цементного раствора; замерные баки, при помощи которых определяют количество жидкости, закачиваемой в колонну для продавки цементного раствора; двигатель для привода насоса.

Для централизованной обвязки цементировочных агрегатов с устьем скважины применяют блок манифольдов. Он состоит из коллектора высокого давления для соединения ЦА с устьем скважины и коллектора низкого давления для распределения воды и продавочной жидкости, подаваемой к ЦА. Блок манифольдов, как правило, оборудован грузоподъемным устройством.

Рис. 3.3.1.4 Блок манифольдов

Цементно-смесительные машины. Цементирование осуществляется при помощи цементно-смесительных машин. Применяются различные типы цементно-смесительных машин: СМ-10, 2СМН-20, СПМ-20 др. В данном случае цифры 10, 20 и т. п. обозначают количество цемента (в т), которое возможно поместить, в бункер смесительной машины.

Рис. 3.3.1.2 Цементно-смесительные машины

Цементировочные головки предназначены для промывки скважины и проведения цементирования. Спущенная обсадная колонна оборудуется специальной цементировочной головкой, к которой присоединяются нагнетательные трубопроводы (манифольды) от цементировочных агрегатов.

Рис. 3.3.1.4 Цементировочные головки

В настоящее время применяются цементировочные головки ЦГЗ, ГЦК, ГЦ5-150, СНПУ, 2ГУЦ-400 и др. Так как в конструктивном отношении все перечисленные головки имеют сходство, то рассмотрим в качестве примера одну из них.

Вывод к спец. разделу

В интервале цементирования в качестве цементировачной смеси использовался расширяющийся материал с добавкой ДР-50. Предлагается использовать расширяющийся материал с добавкой ДР-50 так как он предотвращает водоперетоки и так же расширяющийся тампонажный материал позволяет создать надежную, герметичную и долговечную крепь с целью исключения межпластовых перетоков, что в конечном итоге добиваемся снижение затрат связанных с ремонто - изоляционными работами.



4. РАЗДЕЛ ПРОМЫШЛЕННОЙ И ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

4.1 Общие организационно-технические требования

Предприятия и организации, осуществляющие разведку и разработку нефтяных, газовых, газоконденсатных месторождений, залежей термальных вод, создание и эксплуатацию подземных газовых хранилищ в пористой среде, проектирование производства и технологических процессов нефтегазового комплекса, конструирование и изготовление оборудования, инструмента, контрольно-измерительных приборов (КИП), подготовку кадров для выполнения этих работ должны иметь разрешение (лицензию) на право ведения работ или их отдельные этапов (стадий) в соответствий с «Положением о порядке выдачи специальных разрешений (лицензий) на виды деятельности, связанные с повышенной опасностью промышленных производств (объектов) и работ, а также обеспечением безопасности при пользовании недрами», утвержденным Госгортехнадзором России 20.07.93 г. и зарегистрированным Минюстом России 7.07.93 за № 296, и «Методическими указаниями по организации и осуществлению лицензионной деятельности в нефтяной и газовой промышленности», утвержденными Госгортехнадзором России 15.03.94 г.

Предприятия и организации должны представлять соответствующим органам в порядке, установленном Правительством Российской Федерации, декларацию промышленной безопасности.

Декларация промышленной безопасности проектируемого объекта разрабатывается в составе проектной документации и уточняется или разрабатывается вновь при обращении за лицензией на эксплуатацию опасного производственного объекта. Декларация промышленной безопасности действующего объекта разрабатывается в сроки, установленные Правительством; РФ.

При работе на одном объекте нескольких предприятий порядок организации и производства работ должен определяться положением о взаимодействии между предприятиями, утверждаемым совместно руководителями этих предприятий, а при работе нескольких подразделений одного предприятия - порядком, устанавливаемым руководством предприятия.

На взрывопожароопасных объектах должен быть разработан план ликвидации возможных аварий (ПЛА), в котором с учетом специфических условий необходимо предусматривать оперативные действия персонала по предотвращению аварий и ликвидации аварийных ситуаций, исключению загораний или взрывов, безопасной эвакуации людей, не занятых в ликвидации аварии.

Все действующие и вновь вводимые в эксплуатацию объекты нефтегазодобывающего профиля должны быть снабжены трафаретами на хорошо просматриваемых местах с указанием наименования объекта, его номера или индекса (при наличии) и владельца.

На территории производственного объекта запрещается находиться посторонним лицам, обозначенной в установленном на предприятии порядке, без разрешения руководителя работ или администрации.

4.2 Требования к персоналу

К работам на объектах нефтегазового комплекса допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие медицинское освидетельствование и не имеющие противопоказаний по здоровью.

Организация и порядок обучения, проведения инструктажей, проверки знаний и допуска персонала к самостоятельной работе должны соответствовать требованиям ГОСТ 12.0.004 ССБТ и «Положения о порядке проверки знаний правил, норм и инструкций по безопасности у руководящих работников и специалистов предприятий, организаций и объектов, подконтрольных Госгортехнадзору России», утвержденных Госгортехнадзором России 19.05.93 г.

К руководству работами по бурению, освоению и ремонту скважин, ведению геофизических работ в скважинах, а также по добыче и подготовке нефти и газа допускаются лица, имеющие образование по специальности и прошедшие проверку знаний в области промышленной безопасности. Это положение распространяется также и на иностранных специалистов.

Производственный персонал должен владеть приемами оказания доврачебной помощи пострадавшим при несчастных случаях. Обучение приемам оказания доврачебной помощи включается в программу первичной подготовки и повышения квалификации персонала в учебно-курсовых комбинатах и других специализированных учебных заведениях.

Специалисты и рабочие, прибывшие на объект для работы, должны быть ознакомлены с правилами внутреннего распорядка, характерными опасностями и их признаками, обязанностями по конкретным тревогам и другим вопросам, входящим в объем вводного инструктажа. Сведения о проведении инструктажей фиксируются в специальных журналах с подтверждающими подписями инструктируемого и инструктирующего.

На предприятиях должен быть установлен порядок предварительного и периодического медицинского осмотра работников с учетом выполняемой ими работы и профессии в соответствии со сроками, установленными Минздравом России.

Персонал предприятия обеспечивается спецодеждой, спецобувью, защитными касками (зимой - с утепленными подшлемниками) и другими средствами индивидуальной защиты. Спецодежда, предназначенная для использования на взрывопожароопасных объектах или взрывопожароопасных участках производства, должна быть изготовлена из термостойких и антистатичных материалов.



4.3 Требования к территории, объектам и рабочим местам

Территория предприятия и размещение на ней сооружений, зданий, производственных объектов должны соответствовать проекту, разработанному с учетом требований СНиП 11-89-80. Территория предприятия, отдельных производственных объектов должна быть спланирована, ограждена (обозначена), застраиваться по генеральному плану. Режимность и характер охраны объектов определяется руководством предприятия, организации.

Буровые, насосные и компрессорные станции, другие производственные объекты должны иметь надежное транспортное сообщение с базами материально-технического обеспечения и местами дислокации основных производственных служб предприятия.

На предприятиях, которые имеют подземные коммуникации (кабельные линии, нефте-, газопроводы и т.д.), должны быть утвержденные руководством предприятия исполнительные схемы фактического расположения этих коммуникаций. Отклонения фактического расположения коммуникаций от проекта должны быть согласованы с разработчиком. Подземные коммуникации на местности обозначаются указателями, располагаемыми по трассе и в местах поворотов.

От крайнего ряда эксплуатационных скважин, а также от каждого объекта нефтяного или газового месторождения устанавливается санитарно-защитная зона, размеры которой определяются по нормам СанПиН 2.2.1/2.1.1.576-96, утвержденным Госкомсанэпиднадзором РФ 31.10.96 № 41, в соответствии с принятыми методическими рекомендациями. При наличии в продукции месторождений вредных примесей между промышленными объектами, добывающими, транспортирующими или перерабатывающими эту продукцию, и жилыми объектами должна быть установлена буферная зона, величина которой устанавливается при проектировании.

Отопление и вентиляция производственных, административных и бытовых зданий и помещений должны соответствовать нормам и правилам СНиП 2.04.05-91.

Производственные объекты (цех, участок, установка и т.п.) должны вводиться в эксплуатацию в порядке, установленном действующим законодательством.

Персонал производственных объектов в зависимости от условий работы и принятой технологии производства должен быть обеспечен соответствующими средствами индивидуальной и коллективной защиты. Каждый производственный объект, где обслуживающий персонал находится постоянно, необходимо оборудовать круглосуточной телефонной (радиотелефонной) связью с диспетчерским пунктом или руководством участка, цеха, предприятия.

На рабочих местах, а также в местах, где возможно воздействие на человека вредных и (или) опасных производственных факторов, должны быть предупредительные знаки и надписи. На рабочих местах должны быть инструкции по безопасности труда по профессиям и видам работ, инструкции по пожарной безопасности, эксплуатации оборудования, агрегатов и т.п.

В закрытых помещениях, где возможно выделение в воздух паров, газов и пыли, а также в случаях изменений технологических процессов необходимо осуществлять постоянный контроль воздушной среды.

Данные о состоянии воздушной среды должны фиксироваться на рабочем месте и передаваться на диспетчерский пункт одновременно с передачей основных технологических параметров работы объекта.

Расстояние между отдельными механизмами должно быть не менее 1 м, а ширина рабочих проходов - 0,75 м. Для передвижных и блочно-модульных установок и агрегатов ширина рабочих проходов допускается не менее 0,5 м.

Объекты, для обслуживания которых требуется подъем рабочего на высоту до 0,75 м, оборудуются ступенями, а на высоту выше 0,75 м лестницами с перилами.

Маршевые лестницы должны иметь уклон не более 60см (у резервуаров - не более 50см), ширина лестниц должна быть не менее 65 см, у лестниц для переноса тяжестей - не менее 1 м-Расстояние между ступенями по высоте должно быть не более 25 см. Ступени должны иметь уклон вовнутрь 2-5см.

Работы, связанные с опасностью падения работающего с высоты, должны проводиться с применением предохранительного пояса.

4.4 Общие сведения охраны окружающей среды

В соответствии с основами законодательства о недрах, основами водного законодательства и водного кодекса РФ, действующим положением о Госгортехнадзоре, постановлениями Совета Министров по усилению охраны природы и улучшению использования природных ресурсов, поиск и разведка, разбуривание и разработка нефтяных месторождений должны осуществляться при полном и строжайшем соблюдении мер по охране недр и окружающей среды.

Основными требованиями по охране недр, предъявляемыми к поиску и разведке нефтяных месторождений, являются государственный контроль за рациональным использованием и охраной недр, (а также установление порядка его проведения), соблюдение утвержденных в установленном порядке стандартов, регламентирующих условия недр, атмосферного воздуха, земель, лесов, вод (Закон Российской Федерации «О недрах»).

Охрана недр предусматривает осуществление комплекса мероприятий, направленных на предотвращение потерь нефти в недрах вследствие низкого качества проводки скважин, нарушений технологии нефтяных залежей и эксплуатации скважин, приводящих к преждевременному обводнению или дегазации пластов, перетокам жидкости между продуктивными и смежными горизонтами, разрушению нефтесодержащих пород, обсадной колонны и цемента за ней.

Охрана окружающей среды предусматривает мероприятия, направленные на обеспечение безопасности населенных пунктов, рациональное использование земель и вод, предотвращение загрязнения поверхностных и подземных вод, воздушного бассейна, сохранение лесных массивов, заповедников.

Основными требованиями по охране окружающей среды при эксплуатации скважин является подбор глубинного и наземного оборудования и установление оптимальных режимов его работы.

Во исполнение указанных требований по охране недр и окружающей среды при бурении проектных скважин должны принимать меры, обеспечивающие:

а) предотвращение открытого фонтанирования, графинообразования, поглощения промывочной жидкости, обвалов стенок скважин и межпластовых перетоков нефти, воды и газов в процессе проводки, освоения и их дальнейшей эксплуатации;

б) надежную изоляцию в скважинах нефтеносных, газоносных и водоносных пластов по всему разрезу;

в) герметичность всех технических и обсадных колонн, спущенных в скважину, их качественное цементирование;

г) предотвращение ухудшения коллекторских свойств продуктивных пластов, сохранение их естественного состояния при вскрытии, креплении и освоении.

После окончания бурения скважины и спуска фильтра обсадной колонны для предотвращения снижения проницаемости и призабойной зоны из-за длительного воздействия на нее воды или глинистого раствора скважина должна осваиваться в кратчайшее время.

При наличии опасности межпластовых перетоков нефти, газа и воды не допускается проведение мероприятий по интенсификации притоков нефти и газа.

При испытании скважин продукты освоения должны собираться в закрытые емкости.

Транспортирование вспомогательных материалов и нагнетаемых в нефтяной пласт растворов должно производиться в закрытой таре или емкостях, исключающих их утечку.

При разливе нефти на поверхности земли или попадания ее в водный объект в результате нефтегазового выброса, открытого фонтанирования скважины или аварии трубопровода необходимо сообщить об этом органам, осуществляющим государственный контроль за состоянием водных объектов, не позднее 3-х часов с момента обнаружения, прекратить забор поверхностных и подземных вод для питьевого водоснабжения и принять меры, обеспечивающие предотвращение дальнейшего распространения загрязнения.

Разлившаяся из поверхности объекта нефть должна быть локализована, собрана техническими средствами и способами, безвредными для обитателей водных объектов и не оказывающими вредного влияния на условия санитарно-бытового водоснабжения, и отправлена на установки подготовки нефти или очистительные сооружения.

На загрязненном участке земли должны быть проведены по сбору или нейтрализации загрязнения с последующей рекультивацией земли в соответствии с ГОСТ 17.5.3.04-83. При нарушении обваловки и гидроизоляции участков они должны быть восстановлены.

4.5 Рекультивация земельного участка

Пред началом строительства скважины проводятся работы по выбору и отводу земли. Площадка для бурения выбирается, как правило, на пастбищах, кормовые достоинства которых невелики. Мощность черноземного слоя не превышает 20 - 40 см. Размер отводимого участка выбирается согласно «Норм отвода земель для нефтяных и газовых скважин» - СН 459-74 в зависимости от цели бурения и типа буровой установки. При подготовительных работах проводятся работы по снятию и складирования почвенного слоя земли в соответствии с ГОСТ 17.4.3.02-85. Он складируется в специально отведенные места в виде буртов. В целях предупреждения ветровой и водной эрозии предусматривается посев многолетних трав. Все эти работы должны проводиться до наступления устойчивых, отрицательных температур. Площадка должна иметь уклон в сторону амбаров для стока жидких отходов.

Современное производство буровых работ пока использует для сбора и захоронения выбуренной породы, а также для хранения технической воды, специально оборудованные земляные амбары. Стенки и дно амбара глинизируются с целью создания экрана, предотвращающего уход водной фракции за пределы амбара и фильтрацию в почву. Как правило, разработка грунта при оборудовании амбаров ведется до глинистой «подушки», т.е. в качестве экрана используется глинистая толща горных пород (глины четвертичного и мезозойского возрастов). После этого производится опрессовка амбара путем закачки в него воды. Если происходит снижение уровня воды в амбаре, то проводится повторнаяопрессовка.

У амбаров устанавливается центробежный насос, с помощью которого откачивается техническая вода для повторного использования. Для предупреждения растекания вод площадка буровой оборудуется сточными лотками и отвалами, направленными в технологические амбары. Объемы технологических амбаров определяются в зависимости от глубины скважин и ее конструкции.

Монтаж бурового оборудования начинается после проведения всех подготовительных работ. Площади под буровым и вспомогательным оборудованием должно быть гидроизолированным, а также иметь сточные лотки и отводы. При бурении скважины циркуляции бурового раствора осуществляется по замкнутому циклу с применением средств очистки (гидроциклоны, вибросита и т.д.), входящих в комплект буровой установки. В период бурения осуществляется постоянный контроль за герметичностью циркуляционной системы, емкостей для долива скважины и обработки бурового раствора химическими реагентами, емкостей ГСМ.

После окончания строительства скважины, демонтажа бурового оборудования, проводятся работы по ликвидации амбаров и рекультивации площади буровой. Все эти работы проводятся силами строительной организации для проведения в состояние, пригодное для использования в сельском хозяйстве. При ликвидации амбаров проводятся работы по откачке осветленной жидкой фазы для дальнейшего использования, а загустевшие остатки бурового раствора и выбуренной породы после естественного или принудительного выпаривания захоронятся на месте.

Техническая рекультивация проводится для сохранения плодородного слоя почвы и включает выполнение следующих работ:

*срезка и складирование плодородного и минерализованного слоев почвы;

*срезка загрязненной и замусоренной почвы;

*обратное перемещение и разравнивание плодородного и минерального слоев почвы после окончания строительства.

Биологическая рекультивация проводится после технической. Технология биологической рекультивации разрабатывается специализированной организацией по заявке добывающей компании на основе данных по фоновому состоянию почв до начала строительства и данных по динамике изменения этого фона под действием факторов строительства после окончания его. Добывающая компания представляет эти данные специализированной организации. Технология биологической рекультивации должна включать порядок и количество вносимых удобрений для восстановления плодородия почв, количество применяемой техники. Приведение земельного участка в пригодное состояние производится в течение одного года после завершения работ. Передача землепользователю рекультивируемых земель оформляется атом в установленном порядке при участии представителей землепользователя, строительной организации м органов, осуществляющих контроль за использованием земель.

4.6 Охрана поверхностных и подземных вод

При строительстве скважины особое внимание уделяется охране поверхностных и подземных вод. При выборе площадки учитывается удаленность от открытых водных объектов с учетом их водоохранных зон. С целью предотвращения растекания технической воды, бурового раствора и отходов бурения за пределы площадки буровой и попадания в водный объект проводятся работы по обваловке этой площадки грунтом. На участке строительства проводятся работы по обваловке этой площадки грунтом. На участке строительства проводятся работы по изоляции площадок технологического оборудования, складов химических реагентов, блока приготовления раствора. Предусматривается инженерная система сбора отходов бурения с помощью лотков в амбары.

Для нужд строительства и испытания скважины применяется техническая вода. В процессе строительства скважины должен вестись учет расхода с помощью расходометров, мерных емкостей и других средств, приданных буровой установке.

В процессе бурения скважины осуществляется замкнутый цикл циркуляции бурового раствора с очисткой от выбуренной породы средствами, приданными буровой установке. Оставшаяся вода откачивается и повторно используется на технологические нужды. Она должна отвечать требованиям ГОСТа 51-01-0384. Буровой раствор (частично) вывозится на близлежащие буровые для дальнейшего использования.

Для предотвращения загрязнения водоносных горизонтов и надежной их изоляции при бурении скважины рабочим проектом разрабатывается конструкция скважины в соответствии с «Правилами безопасности в нефтяной и газовой промышленности».

Для перекрытия заколонного пространства и предотвращения межпластовых перетоков за обсадными колоннами формируется цементная оболочка, для чего используется тампонажный цемент.

В процессе проводки на основе геологического строения и с учетом возможных осложнений применяют буровой раствор с заданными параметрами (эксплуатационными свойствами) для данных условий бурения.

Буровой раствор представляет собой устойчивую глинистую суспензию на водной основе, (эти параметры разработаны в соответствии с «Правилами безопасности в нефтяной и газовой промышленности»), обработанную химическими реагентами. Применение химических реагентов позволяет поддерживать и регулировать эксплуатационные свойства бурового глинистого раствора, необходимые для безаварийной проводки скважины до перебойного забоя. Учитывая все факторы, сделан вывод, что буровой раствор относится к 4 классу опасности.



5. ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

На основе данных, полученных в разделе номер 3, рассчитаем экономическую эффективность от применения РТМ.

Рассчитаем объем затрубного пространства, в интервале, предлагаемом для применения РТМ по формуле (5.1)

(5.1)

D_скв.- диаметр скважины с учетом кавернозности, м;

H-длина цементируемой части колонны,м;

d- внутренний диаметр цементируемой колонны, м;

h-высота цементного стакана,м.

Коэффициент кавернозности для данного интервала эксплуатационной колонны равен 1,3

Подставляя значения в формулу (5.1) получим:

Рассчитаем массу тампонажного цемента ПЦТ III-Об4-50 и ПЦТ I-G-СС-1 и РТМ-20 по формуле:

(5.2)

Тогда, масса тампонажного цемента ПЦТ III-Об4-50 и ПЦТ I-G-СС-1, необходимого для цементирования интервала скважины от 511 до 1342 метра составит.

Массу РТМ-20 для цементирования данного интервала составит:

Подсчитаем цену тампонажного материала, необходимого для цементирования данного интервала по формуле (5.3):

(5.3)

где Ц_общ-- общая стоимость материалов, тыс.руб;

Ц_ед- стоимость одной тонны тампонажного материала, тыс. руб.

Тогда, подставляя значения в формулу (5.2) найдем:

Стоимость ПЦТ III-Об4-50 + ПЦТ I-G-СС-1:

тыс. руб.

Стоимость РТМ-20:

633 тыс. руб.

При цементировании с помощью РТМ-20 мы получаем более качественную крепь, из-за чего шанс возникновения заколонных перетоков сводится к минимуму, тогда как при цементировании с помощью "обычных" нерасширяющихся цементов возможно возникновение заколонных перетоков флюида, вследствие чего необходимо производить ремонтно-изоляционные работы. Рассчитаем стоимость проведения ремонтно-изоляционных работ(РИР).

Стоимость работы бригады капитального ремонта скважин (КРС) составлять 4300 руб/час. На проведение РИР понадобится 112 часов. По формуле (5.4) рассчитаем стоимость работы бригады КРС:

(5.4)

где С_общ- общая стоимость работы бригады КРС на выполнение РИР, тыс.руб;

С₁-стоимость работы бригады КРС за один час, тыс. руб;

T- время работы бригады КРС, ч.

Подставляя, получим:

тыс. руб.

Рассчитаем стоимость цемента и оборудования, затраты на приготовление и тампонирование необходимого интервала при проведении РИР по формуле (5.5):

(5.5)

где P_цем- общая стоимость тампонажного материала и оборудования и затрат, затраченного на проведение РИР,тыс. руб.

V_тамп- количество тампонажного материала, необходимого для проведения РИР, м³;

P₁- стоимость одного м³ применяемого тампонажного материала, тыс. руб.

Подставляя в формулу 5.5, получим

тыс. руб.



Рассчитаем экономический эффект от применения РТМ по формуле (5.6):

(5.6)

где ЭФ- экономический эффект от применения РТМ.

Тогда,



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Использование расширяющегося тампонажного материала на Киенгопском месторождении при бурении наклонно-направленной скважины является перспективным так как расширяющий тампонажный материал имеет возможность создания надежной, герметичной и долговечной крепи с целью исключения межпластовых перетоков и заколонных газопроявлений, снижения обводненности. Имея высокую стоимость, расширяющий тампонажный материал, позволяет уменьшить дальнейшие затраты связанных с ремонтно-изоляционными работами за счет использования данного раствора.



СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Строительные нормы и правила СНиП IV- 2- 82.Сборник 49. Скважины на нефть и газ. М.1984г.-2001г.

2. Булатов AM., Проселков Ю.М., Рябченко ВМ. Поглощение промывочной жидкости. - М: Недра, 2009г.

3. Правила пожарной безопасности в Российской Федерации (МЮ РФ 27.06.2003 г., № 4838)ТУ 14-3Р-29-2000

4. РД 03-444-02. Положение о порядке подготовки и аттестации работников организаций, осуществляющих деятельность в области промышленной безопасности опасных производственных объектов, подконтрольных Госгортехнадзору России. Постановление Госгортех-надзора России от 30.04.02г. №21 (зарегистрировано Минюстом России 31.05.02г. рег. №3489).

5. Инструкция по испытанию скважин на герметичность. Москва, 1999 г., (АООТ ВНИИТнефть)

6. Комплексная методика исследования и ликвидации осложнений в флюидопроявляющих пластах ГПО Пермнефть, ПермНИПИнефть, 1993г.

7. Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности, М. 2015 г.

8. Макет рабочего проекта на строительство скважин на нефть и газ. РД 39-0148070-007.1-2000. Тюмень, 2000г.

9. РД 03-444-02. Положение о порядке подготовки и аттестации работников организаций, осуществляющих деятельность в области промышленной безопасности опасных производственных объектов, подконтрольных Госгортехнадзору России. Постановление Госгортехнадзора России от 30.04.02г. № 21 (зарегистрировано Минюстом России 31.05.02г.рег. № 3489)

10. Положение о порядке представления права руководства горными и взрывными работами в организациях, на предприятиях и объектах, подконтрольных Госгортехнадзору России. Постановление Госгортехнадзора РФ № 43 от 19.11.1997 г.

11.  Строительные нормы и правила СНиП IV-2-82. Приложение, том 10. Сборник 49. Скважины на нефть и газ. М. Металургия, 1983г.-249с.

12. Строительные нормы и правила СНиП IV-2-82.Сборник 49. Скважины на нефть и газ. М.1984г.-2001г.

13. РД 153-39.0-072-01. Техническая инструкция по проведению геофизических исследований и работ на кабеле в нефтяных и газовых скважинах. Москва, 2001 г.

14. Единые нормы времени на бурение скважин. М., 2000 (ЕНВ)

15. Регламенты бурения скважин на месторождениях объединения «Удмуртнефть». ПФВНИИБТ, Пермь, 1983г.

16. ГОСТ 632- 80 Обсадные трубы и муфты к ним.

17. ГОСТ 1581 - 96 Портландцементs тампонажные. Технические условия, 1999 г.

18. Инструкции по расчету обсадных колонн для нефтяных и газовых скважин

19. Правила геофизических исследований и работ в нефтяных и газовых скважинах», Москва, 1999 г. и методические указания «Комплексирование и этапность выполнения геофизических, гидродинамических и геохимических исследований нефтяных и нефтегазовых месторождений» Москва, 2002 г.

20. Правила охраны недр» ПБ 07-601-03.

21. Методика определения глубины спуска кондуктора или промежуточной колонны", cборник ISSN 0136-8877, СибНИИНП, 1980г.

22. ГОСТ 20.692 - 2003 Перечень химпродуктов, согласованных и допущенных к применению в нефтяной отрасли". ГЦСС "Нефтепромхим". Казань. 2007

23. РД 153-39-026-97 “Требования к химпродуктам, обеспечивающие безопасное применение их в нефтяной отрасли”

24. Инструкции по предупреждению газонефтеводопроявлений

25. РД 39-00147001-773-2004. Методика контроля параметров буровых растворов-ВНИИКнефть, 2004г.

26. Инструкция по испытанию скважин на герметичность. Москва, 1999 г., (АООТ ВНИИТнефть)

27. РД 153-39.0-072-01. Техническая инструкция по проведению геофизических исследований и работ на кабеле в нефтяных и газовых скважинах. Москва, 2001г.

28. Технологический регламент на проведение гидромеханической щелевой перфорации в нефтяных и нагнетательных скважинах. ООО “ПромТекс”, Краснодар, 2004 г.

Размещено на Allbest.ru