Применение термических методов в сочетании с методами воздействия на призабойную зону пласта позволяет предприятиям нефтедобычи добиться хороших результатов на увеличение нефтеотдачи разрабатываемых месторождений.
Первоначальные проекты для основных месторождений Удмуртии были составлены с расчетом на достаточную эффективность традиционных методов заводнения. Однако уже с самого начала стало ясно, что разработка месторождений с трудноизвлекаемыми запасами нефти методами заводнения или на естественных режимах является нерентабельной. Естественным образом возникла проблема поиска и создания новых технологий повышения нефтеотдачи пластов и рентабельности разработки месторождений в осложненных условиях ремонта. Необходимо было искать новые подходы к разработке месторождений. Опыт в разработке таких сложных месторождений в России не было. Творческий коллектив ученх и производственных ОАО «Удмуртнефть» и ведущих институтов под руководством академика Кудинова Валентина Ивановича теоретически обосновал, затем исследовал в лабораториях условиях новые технологии добычи нефти. В настоящее время они широко применяются не только на месторождениях Удмуртии, но и за ее пределами.
Для проведения работы по развитию добычи тяжелых нефтей в Росси необходимо создание экономического механизма, который позволил бы предприятиям, ведущие освоение и разработку таких месторождений, получить реальную прибыль, сравнимую с получаемой при добыче легких нефтей. Такой механизм может быть основан на льготном налогообложении для нефтедобывающих предприятий в частности объемов добываемых тяжелых нефтей.
За создание и промышленное внедрение новых высокоэффективных технологий разработок месторождений вязких нефтей в сложных геологических формациях присуждена премия Государственная премия Российской Федерации 1999 года в области науки и техники группе ученых и специалистов ОАО «Удмуртнефть», ОАО «Российский научно – исследовательский и проектный институт по термическим методам добычи нефти»и другим. Среди них – лауреаты Госпремии РФ в области науки и техники: Кудинов В.И – руководитель работ, доктор технических наук, заведующий кафедрой УдГу; Богомольный Е.И.-генеральный директор ОАО «Удмуртнефть»; Шмелев В.А.- первый заместитель генерального директора ОАО «Удмуртнефть»; Желтов Ю.В.- доктор технических наук, советник президента ОАО «Научно – технологическая компания»; Зубов Н.В.- кандидат физико–математических наук, заведующей лабораторий «УдмуртНИПИнефть»; КолбиковВ.С.- кандидат технических наук, заведующий лабораторией ОАО «Российский научно-исследовательский и проектный институт по термическим методам добычи нефти».
Параметры режима бурения.
Под режимом бурения понимается определенное сочетание регулируемых параметров, влияющих на показатели бурения. К числу таких параметров режима бурения относятся: 1) осевая нагрузка (давление) на долото Рд; 2) частота вращения долота п; 3) количество прокачиваемой промывочной жидкости Q; 4) качество промывочной жидкости (плотность, вязкость, показатель фильтрации, статическое напряжение сдвига).
Сочетание этих параметров, позволяющее получать наиболее высокие качественные и количественные показатели бурения при данной технической вооруженности буровой, называется рациональным (или оптимальным) режимом бурения.
На практике часто в процессе бурения приходится отбирать керн, бурить скважину в неблагоприятных геологических условиях (зонах, склонных к поглощениям, осложнениям, связанным с нарушением целостности ствола скважины, и т. п.), забуривать в сторону от ранее пробуренного ствола и т. д. Режимы бурения, применяемые в таких случаях, называются специальными режимами.
Влияние количества и качества бурового раствора. Промысловыми наблюдениями и лабораторными исследованиями установлено, что наилучшие результаты работы долот получают при своевременном удалении с забоя выбуренной породы, в противном случае она оказывает дополнительное сопротивление долоту. Чистота забоя, а следовательно, и собственно процесс бурения зависят от следующих факторов.
1. Качества бурового раствора — очистка скважины от мелкого шлама лучше обеспечивается при глинистых растворах с малой вязкостью и малой прочностью структуры. Крупные куски шлама лучше удаляются при густых и вязких растворах. Увеличение плотности повышает подъемную способность глинистых растворов.
В то же время установлено, что механическая скорость проходки зависит от дифференциального давления, представляющего собой разность между давлением столба бурового раствора в скважине и пластовым (поровым) давлением. Давление столба жидкости (гидростатическое давление) прямо пропорционально ее плотности. Если дифференциальное давление больше 3,5 МПа, то механическая скорость проходки остается примерно постоянной.
С увеличением плотности бурового раствора увеличивается давление на забой скважины, сопротивляемость пород разрушению возрастает, вследствие чего показатели бурения уменьшаются. В тех случаях, когда геологические условия позволяют, следует использовать в качестве бурового раствора воду, газ или воздух с обязательной компенсацией их недостаточной подъемной способности высокой скоростью движения в затрубном пространстве.
Американский ученый Бингхем, анализируя многочисленные промысловые и стендовые эксперименты с использованием для бурения различных промывочных агентов, делает следующие выводы:
а) в процессе бурения на эффективных режимах максимальные значения проходки за один оборот долота (h/п) можно получить при использовании в качестве бурового раствора воды;
б) в значительном большинстве случаев бурить на эффективных режимах можно при использовании в качестве буровых агентов воздуха или газа. Однако в этом случае и нагрузка на долото, и частота его вращения должны быть меньшими по сравнению с таковыми при бурении с промывкой забоя водой. Это объясняется низкой очищающей способностью воздушной струи.
2.Количество бурового раствора, подаваемого на единицу площади забоя скважины. На основании обобщения экспериментальных исследований установлено (исследования проводились при бурении роторным способом и электробуром), что технологически необходимое количество промывочного раствора (Q, л/с) примерно равно
Q = 0,07Fзаб (II.70)
где Fзаб — площадь забоя скважины, см2.
Превышение подачи буровых насосов над вычисленной по данному соотношению величиной не приводит к существенному изменению механической скорости проходки.
3. Скорости истечения потока жидкости из отверстий долота и расположения этих отверстий по отношению к шарошкам и забою скважин. С увеличением скорости истечения бурового раствора из долотных насадок улучшается очистка забоя скважины, а, следовательно, возрастает механическая скорость проходки. Наблюдения показывают, что значительный рост механической скорости проходки достигается в том случае, когда' скорость струй, вытекающих из "насадок гидромониторного долота, превышает 60—75 м/с. Большое значение на условия очистки забоя оказывает высота зубьев шарошек. Чем больше просвет между шарошками и забоем, тем совершеннее его очистка и выше значения h/п. Наименьшие значения h/п наблюдаются в тех случаях, когда применяются алмазные долота, в которых зубья (алмазы) выступают за матрицу на незначительную высоту, и штыревые с твердосплавными вставками, почти утопленными в теле шарошки.
Влияние частоты вращения долота. Исследованиями было установлено, что при увеличении частоты вращения долота п механическая скорость проходки растет, достигая максимальной величины, а затем снижается. Каждому классу пород (пластичные, пластичнохрупкие и хрупкие) соответствуют свои критические частоты вращения долота, превышение которых вызывает снижение механической скорости проходки. Надо также иметь в виду, что повышение частоты вращения шарошечных долот снижает долговечность их работы вследствие более интенсивного износа опор и сокращает проходку за рейс долота.
|
В области II V также увеличивается с ростом Рд, но в данном случае механическая скорость проходки растет быстрее, чём увеличивается создаваемая на долото нагрузка. В этой области породы разрушаются при удельной нагрузке, меньшей твердости разрушаемой породы, но уже близкой к ней. Эта область условно называется областью усталостного разрушения. На границе областей II и III удельная нагрузка будет соответствовать твердости разрушаемой породы.
В области III процесс разрушения носит объемный характер. Область III называется областью нормального или объемного разрушения.
Описанное выше разделение режимов разрушения породы условное, так как при работе долота в разной степени наблюдаются все три вида разрушения.
|
Оптимальный режим с максимумом рейсовой скорости, очевидно, будет достигнут при средней осевой нагрузке между Ря, соответствующей , v max и Рд, соответствующей h max .
Взаимосвязь между параметрами режима бурения. В роторном бурении параметры режима бурения не зависят друг от друга. В процессе бурения можно менять любой из них: Рд, п или Q, не изменяя других.
Иное дело в турбинном бурении. Здесь основной параметр режима бурения — количество прокачиваемого бурового раствора Q т. е.
Рд=f(Q).
Частота вращения долота п в турбинном бурении переменна и зависит от количества бурового раствора и осевой нагрузки на долото, т. е.
