Разработка методов контроля технического состояния скважин в криолитозоне
Многие осложнения и аварии, произошедшие на скважинах при их строительстве и эксплуатации в зонах ММП, в значительной мере определялись отсутствием детальных данных по строению низкотемпературного разреза, глубинным геокриологическим (мерзлотным) условиям (ГГУ) на скважинах газовых и нефтяных месторождений, а также отсутствием отработанных специальных методов контроля за тепловым взаимодействием… Читать ещё >
Содержание
- Список условных сокращений
1. Особенности строительства и контроль технического состояния скважин при их тепловом взаимодействии с многолетнемерзлыми породами
1.1 Особенности строительства скважин в зонах многолетнемерзлых пород
1.2 Контроль теплового взаимодействия скважин с многолетнемерзлыми породами и общая схема контроля их технического состояния в криолитозоне
1.3 Цель работы и основные задачи исследований
2. Исследование глубинных геокриологических условий для решения задач строительства и эксплуатации скважин в зонах ММП
2.1 Исследование глубинных геокриологических условий на скважинах с использованием специальных методов
2.2 Метод специальной обработки данных стандартного каротажа и термометрический метод
2.3 Построение по результатам исследований скважин картосхем глубинных геокриологических условий по Заполярному и Ямбургскому месторождениям
3. Контроль качества цементирования скважин с использованием термометрического метода и технического состояния скважин в криолитозоне
3.1 Контроль качества цементирования скважин с использованием термометрического метода
3.2 Особенности контроля технического состояния скважин по продольной устойчивости их крепи при протаивании многолетнемерзлых пород
4. Метод выбора расстояний между кустовыми эксплуатационными скважинами в зонах ММП
5. Теплоизоляция конструкций эксплуатационных скважин в зонах ММП и расчет тепловых режимов при их испытании, отработке
5.1 Основные теплотехнические требования к теплоизоляции конструкций скважин при использовании облегченных теплоизолированных обсадных колонн (направления, кондуктора) в зонах ММП
5.2 Методика расчета теплообмена скважин с окружающими низкотемпературными и мерзлыми породами при их испытании, отработке
6. Результаты промысловой отработки и использования разработанных методов на месторождениях Крайнего Севера 132
Заключение 137
Список литературы 140
Приложение 1 Методика проведения расчетов с определением радиусов протаивания многолетнемерзлых пород вокруг одиночных и кустовых скважин с использованием квазистационарного метода ^ Приложение 2 Акт об использовании изобретения и расчет экономического эффекта по патенту РФ № 2 292 446 на Заполярном и Ямбургском месторождениях ООО «Ямбурггаздобыча»
Список условных сокращений
ВЧТ — высокочувствительная термометрия- ГГУ — глубинные геокриологические условия- ГИС -геофизические исследования скважин-
ЗНГКМ, ЯНГКМ, БНГКМ — Заполярное, Ямбургское, Бованенковское НГКМ-
ИСгу — индекс сложности глубинных условий-
КЛЗ — криолитозона-
КЦ — качество цементирования-
КАОн, КАОт — критерий аварийной опасности (начальный и текущий) —
КЭС — кажущееся электрическое сопротивление-
ММП — многолетнемерзлые породы-
MOCK — метод обработки стандартного каротажа-
МТБ — метод теплового баланса-
МТИ — метод тепловых источников-
НГКМ — нефтегазоконденсатное месторождение-
НКТ — насосно-компрессорные трубы-
НП — низкотемпературные породы-
III1У — пенополиуретан-
ПЭ — полиэтиленовая оболочка-
СК — стандартный каротаж-
СОУ — сезоннодействующее охлаждающее устройство ТМ — термометрический метод-
ТН — теплоизолированное направление, в том числе и теплоизолированная верхняя секция удлиненного направления-
ТНКТ — теплоизолированные НКТ-
ТОК — теплоизолированная обсадная колонна-
ТОТ — теплоизолированная обсадная труба с трубой — ПЭ-
ТС — техническое состояние скважин-
ТСК — теплоизолированная секция (секции) кондуктора-
ТТ — термометрические трубка (трубки) —
УАО — уровень аварийной опасности
Список литературы
- ВНИИГАЗ на рубеже веков наука о газе и газовые технологии. Сборник научных трудов. -М.ЮОО «ВНИИГАЗ», 2003. — 591с.
- Стригоцкий C.B. Основы управления качеством строительства скважин в многолетнемерзлых породах. -М.: ВНИИОЭНГ, 1991.-180 с.
- ВРД 39−1.9−015−2000. Руководство по термометрическим методам контроля качества строительства, крепления скважин в многолетнемерзлых и низкотемпературных породах. -М.: ОАО «Газпром», ООО «ВНИИГАЗ», ООО «ИРЦ Газпром», 2001. 63 с.
- Полозков A.B. Техника и технология строительства скважин в многолетнемерзлых породах / A.B. Полозков, A.M. Ясашин, Ю. Б. Баду. -М.: ВНИИОЭНГ, 1989. 55 с.
- Патент РФ № 2 338 054. Способ повышения продольной устойчивости конструкции скважины в многолетнемерзлых породах / З. С. Салихов, И. А. Зинченко, A.B. Полозков, А. Г. Потапов, A.B. Орлов, К. С. Басниев, П. И. Гафтуняк, К. А. Полозков,
- A.B. Сутырин, Л. П. Бабичева. 21.03.2007- Опубл. 10.11.08, БИ № 31.
- Полозков A.B. Термометрический метод контроля за качеством строительства скважин в зонах распространения многолетнемерзлых и низкотемпературных пород / A.B. Полозков,
- B.П. Чижов, А. Г. Губарев // НТЖ. Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. № 3, 1994.- С.5−8.
- ПБ 08−624−03 Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности. М.: Государственное унитарное предприятие «Научно-технический центр по безопасности в промышленности Госгортехнадзора России». 2003.- 312 с.
- СТО Газпром 2−3.2−035−2005 Методические указания по расчету обсадных колонн при комбинированных нагрузках. -М.: ОАО «Газпром», ООО «ВНИИГАЗ», ООО «ИРЦ Газпром», 2005. 28 с.
- Полозков A.B. Методы проведения тепловых расчетов протаивания промерзания ММП на скважинах при их строительстве и эксплуатации // НТЖ. Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. № 8, 2005. -С.2−15.
- Ананенков А.Г. Строительство и эксплуатация скважин и шельфов в зоне ММП / А. Г. Ананенков, А. Э. Конторович, О. М. Ермилов и др. // Газовая промышленность. № 8,2003. -С.35 38.
- Освоение углеводородных ресурсов полуострова Ямал. Проблемы и решения. Сб. научных трудов. 55 лет ВНИИГАЗ. ОАО «Газпром», ООО «ВНИИГАЗ», М.: 2003. 536 с.
- Совершенствование систем разработки, добычи и подготовки газа на месторождениях Крайнего Севера // Под ред. Р. И. Вяхирева М.: Наука, 1996.-415 с.
- Коротаев Ю.П. Избранные труды. Том 1. -М.: Недра, 1996. -606 с.
- Коротаев Ю.П. Строительство и эксплуатация скважин в многолетнемерзлых породах / Ю. П. Коротаев, A.B. Полозков, A.B. Рудницкий // Газовая промышленность. № 1, 1999. -С.ЗЗ 37.
- Ремизов В.В. Геолого-технологические принципы освоения нефтегазоконденсатных месторождений тюменского Севера / В. В. Ремизов, Л. Ф. Дементьев, H.H. Кирсанов и др. -М.: Недра, 1996.362 с.
- Ермилов О.М. Сооружение и эксплуатация газовых скважин в районах Крайнего Севера: Теплофизические и геохимическиеаспекты / О. М. Ермилов, Б. В. Дегтярев, А. Р. Курчиков.- Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2003.- 223 с.
- Баулин В.В. Инженерно-геологический мониторинг промыслов Ямала. Геокриологические условия освоения Бованенковского месторождения /В.В. Баулин, В. И. Аксенов, Г. И. Дубиков и др.- Тюмень: Институт проблем освоения Севера СО РАН, 1996.-240 с.
- Грязнов Г. С. Конструкции газовых скважин в районах распространения многолетнемерзлых пород.- М.:Недра, 1978.-136 с.
- Марамзин A.B. Бурение скважин в многолетней мерзлоте.- JL: Гостоптехиздат, 1963.-287 с.
- Кудряшов Б.Б. Бурение скважин в мерзлых породах / Б. Б. Кудряшов, A.M. Яковлев. -М.: Недра, 1983, — 286 с.
- Криосфера нефтегазоконденсатных месторождений Полуострова Ямал. Т.1: Криосфера Харасавэйского газоконденсатного месторождения // Под общ. ред. Ю. К. Васильчука, Г. В. Крылова, Е. Е. Подборного. СПб.: Недра, 2006.- 346 с.
- Теплотехника // Под ред. В. Н. Луканина.-М.:Высш.шк., 1999.- 671 с.
- Березняков А.И. Проблемы устойчивости добывающих скважин месторождений полуострова Ямал / А. И. Березняков, Г. И. Грив, А. Б. Осокин и др. -М.: ИРЦ Газпром, 1997. -159 с.
- Седов В.Т. Теплообмен при бурении мерзлых пород. Л.: Недра, 1990.-127 с.
- Методика контроля технического состояния эксплуатационных скважин.- М.: ОАО «Газпром», ООО «ВНИИГАЗ», 2000.- 69 с.
- Коротаев Ю.П. Термогазодинамика газопромысловых систем / Ю. П. Коротаев, Б. Л. Кривошеин, В. Н. Новаковский. -М.: Недра, 1991.- 276 с.
- Быков И.Ю. Техника экологической защиты Крайнего Севера при строительстве скважин. -Л.: Изд-во Ленинградского университета, 1991.-240 с.
- Медведский Р.И. Строительство и эксплуатация скважин на нефть и газ в вечномерзлых породах. -М.: Недра, 1987, — 126 с.
- РД 39 009- 90 Регламент технологии строительства скважин в условиях многолетнемерзлых пород с контролем качества в процессе бурения и крепления. -М.: МНТП, ВНИИБТ, 1990. — 28 с.
- СТО Газпром 2−3.2−036−2005. Методические указания по учету геокриологических условий при выборе конструкций эксплуатационных скважин. -М.: ОАО «Газпром», ООО «ВНИИГАЗ», ООО «ИРЦ Газпром», 2005.- 62 с.
- Полозков A.B. Строительство скважин в условиях Крайнего Севера. Обз.инф. Сер. Бурение газовых и газоконденсатных скважин / A.B. Полозков, М. З. Магомедов, В. Н. Никитин. М.: ВНИИЭгазпром, Вып.5, 1987, — 39 с.
- Полозков A.B. Особенности расчета давлений гидроразрыва многолетнемерзлых пород и аномальных давлений, воздействующих на крепь скважин при обратном промерзании // НТЖ. Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. № 4, 2000. -С.14 22.
- Макогон Ю.Ф. Распределение температуры в потоке газа по стволу работающей скважины в районе многолетней мерзлоты / Ю. Ф. Макогон, Б. В. Дегтярев //Газовое дело. № 3, 1965. -С. 10−31.
- Орлов A.B. Теплоизоляция конструкций нагнетательных скважин / A.B. Орлов, A.B. Полозков, И. Ю. Быков, В. И. Иноземцев // Нефтяное хозяйство. № 1, 1985. -С. 21−24.
- Чудновский А.Ф. Теплофизика почв. М.: Недра, 1976.- 352 с.
- Леонов Е.Г. Расчет содержания фаз и давления при замерзании водосодержащих сред в заколонном и межколонном пространствах скважин / Е. Г. Леонов, О. Ю. Зайцев // НТЖ. Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. № 1, 2005. -С.10−16.
- Чарный И.А. О продвижении границы изменения агрегатного состояния при охлаждении или нагревании тел. Изв. АН СССР, ОТН№ 2.-М.: 1948. -С.187−202.
- Хасанов М. Большая нефть и большая наука // Нефть и газ Евразия. № 10., 2006. -С.22−32.
- РД 39−010−90. Методика исследования мерзлого разреза на льдистость с использование термометрии по результатам геофизических исследований. -М.: МНТП, ВНИИБТ, 1990. 48 с.
- Методика учета геокриологических условий при выборе конструкций эксплуатационных скважин. М.: ОАО «Газпром», ООО «ВНИИГАЗ», 2003. — 63 с.
- Перлова Е.В. Газы и газогидраты в надпродукгивных толщах северных месторождений / Е. В. Перлова, H.A. Махонина, B.C. Якушев // Материалы третьей конференции геокриологов России.
- МГУ им. M.B. Ломоносова, 2005. Т.1. Часть 3. i ао «газогидраты в криолитозоне Земли. М.: Изд-во МГУ, 2005.- С.270−276.
- Романовский H.H. Основы криогенеза литосферы. -М.: Изд-во МГУ, 1993.-336 с.
- Иноземцев В.И. Приложение интегрально-итерационного метода для решения задач о протаивании мерзлого грунта // ИФЖ. Т.49, № 4, 1985.-С. 32−34.
- Бондарев Э.А. Температурный режим нефтяных и газовых скважин / Э. А. Бондарев, Б. А. Красовицкий. Новосибирск: Наука, 1974.-87 с.
- Полозков К.А. Выбор расстояний между кустовыми эксплуатационными скважинами в зонах ММП // НТЖ. Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. № 3, 2008. -С.21−29.
- Дубина М.М. Тепловое и механическое взаимодействие трубопроводов и скважин с грунтами / М. М. Дубина, Б.А.
- Красовицкий, A.C. Лозовский, Ф.С. Попов. Новосибирск: Наука, 1983.-136 с.
- Дубина М.М. Тепловое и механическое взаимодействие инженерных сооружений с мерзлыми грунтами / М. М. Дубина, Б. А. Красовицкий, A.C. Лозовский, Ф. С. Попов. Новосибирск: Наука, 1977.-144 с.
- Антипов В.И. Физические основы расчета устойчивости труб в скважинах в криолитозоне / В. И. Антипов, В. Б. Нагаев, А. Д. Седых. -М.: Недра, 1995.-166 с.
- Баулин В.В. Инженерно- геологический мониторинг промыслов Ямала. Геокриологические условия освоения Бованенковского месторождения. Том 11. Институт проблем освоения Севера СО РАН / В. В. Баулин, В. И. Аксенов, Г. И. Дубиков и др. ПНИИИС, 1996.-240 с.
- Полозков A.B. Выбор конструкций скважин с повышенной продольной устойчивостью в зонах многолетнемерзлых пород/ / НТЖ. Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. № 1, 2003. -С.2−8.
- Райкевич С.И. Обеспечение надежности и высокой продуктивности газовых скважин. М.: ООО «ИРЦ Газпром», 2007. — 247 с.
- Истомин В.А. Руководство по расчету темпов протаивания и обратного промерзания пород при выборе конструкций скважин в криолитозоне / В. А. Истомин, Б. В. Дегтярев, Н. Р. Колушев. М.: Мин Газпром, ВНИИГАЗ, 1981. — 87 с.
- Андреев О.Ф. Методическое руководство по прогнозированию теплового и механического взаимодействия скважин с мерзлыми породами / О. Ф. Андреев, В. В. Врачев, В. А. Истомин, Н. Р. Колушев, С. Р. Миклин, Ю. Б. Баду, Е. Е. Подборный. // -М.: ВНИИГАЗ, 1987. 96 с.
- Фельдман Г. М. Методы расчета температурного режима мерзлых грунтов. М.: Наука, 1973. — 254 с.
- Коротаев Ю.П. Строительство и эксплуатация скважин в многолетнемерзлых породах / Ю. П. Коротаев, A.B. Полозков, A.B. Рудницкий // Газовая промышленность. № 1, 1999. С. — 33−37.
- Патент РФ № 2 292 446. Способ контроля технического состояния скважин в многолетнемерзлых породах / З. С. Салихов, И. А. Зинченко, A.B. Полозков, А. Г. Потапов, A.B. Рудницкий, В. И. Чернухин, JI.M. Якушин, К. А. Полозков. 21.09.2005- Опубл. 27.01.2007, БИ№ 3.
- Патент № 2 329 370 РФ, Способ определения границ залегания многолетнемерзлых пород / Салихов З. С., Зинченко И. А., Полозков A.B., Орлов A.B., Гафтуняк П. И., Филиппов B. IL, Потапов А. Г.,
- Полозков К.А., Сутырин A.B. 07.11.2006, Опубл. 20.07.2008, БИ № 20 е.: ил.
- Goodman М.А. Reducing permafrost thaw around Arctic wellbores// World Oil. Vol. 186, N5, 1978. P. 71 — 76.
- Баулин В.В. Многолетнемерзлые породы нефтегазоносных районов СССР.-М.: Недра, 1985. 176 с.
- Дубиков Г. И. Состав и криогенное строение мерзлых толщ Западной Сибири. М.: Изд-во «Геос», 2002.- 246 с.
- Истомин В.А. Газовые гидраты в природных условиях / В. А. Истомин, B.C. Якушев. -М.: Недра, 1992. 235 с.
- Макогон Ю.Ф. Газовые гидраты, предупреждение их образования и использование. -М.: Недра, 1985. -232 с.
- Якушев B.C. Многолетнемерзлые породы как коллектор газовых и газогидратных скоплений / B.C. Якушев, Е. В. Перлова, Е. М. Чувилин, В. В. Кондаков // Газовая промышленность. № 3, 2003, — С. 36−40.
- Coach E.J. Permafrost thawing around producing oil wells / E.J.Coach, H.H. Keller, J.W.Watts // J. Canad. Petrol. Technol. Vol. 9, № 2, 1970. -P. 107−111.
- Полозков A.B. Исследование условий работы скважин с термической изоляцией в зоне вечной мерзлоты: Автореф. Дис. канд. техн. наук.- М.: МИНХ и ГП, 1976, — 24 с.
- Абубакиров В.Ф. Оборудование буровое, противовыбросовое и устьевое. Справочное пособие. Том 2 / В. Ф. Абубакиров, А. Н. Гноевых, Ю. Г. Буримов, А. О. Межлумов. ООО «ИРЦ Газпром», 2007. 650 с.
- СНиП 41 03 — 2003 Строительные нормы и правила Российской Федерации. Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов,-М.:Госстрой России, ФГУП ЦПП, 2004.-25 с.
- Петров В.Н. Исследование процессов нестационарного теплообмена в эксплуатационных газовых скважинах. Тр. МИНХ и ГП Геология, геофизика, разработка нефтяных и газовых месторождений, транспорт нефти и газа. Вып. 91, М., Недра, 1969. с. 383−385.
- Пудовкин М.А. Температурные процессы в действующих скважинах / М. А. Пудовкин, А. Н. Саламатин, В. А. Чугунов. Изд. Казанского Университета, Казань, 1977.- 168 с.
- Гриценко А.И. Руководство по исследованию скважин / А. И. Гриценко, З. С. Алиев, О. М. Ермилов и др. Отв. Редактор Ивакин E.H. РАО «Газпром», ВНИИГАЗ, М.: Изд. «Наука», 1995, — 523 с.
- Поршаков Б.П. Термодинамика и теплопередача (в технологических процессах нефтяной и газовой промышленности) / Б. П. Поршаков, Р. Н. Бикчентай, Б. А. Романов. М.:Недра, 1987.349 с.
- Лыков A.B.Теория теплопроводности. -М.: Высшая школа, 1967. -600 с.
- Колесников А.Г. К изменению математической формулировки задачи о промерзании грунта. Докл. АН СССР. -М.: Новая серия, т. 82, № 6,1952. -С. 889−892.
- Кутасов И.И. Термическая характеристика скважин в районах многолетнемерзлых пород. -М.: Недра, 1976, — 119 с.
- Goodman М.А. A mechanical model from permafrost freezback pressure behavior / M.A. Goodman, D.B.Wood // Soc. Petrol. Eng. J. Vol.15, № 4, 1975. P.287 — 302.
- Merriam R. Hot oil-producing wells in permafrost / R. Merriam, A. Wechsler, R. Boorman, B. Davies // J. Petrol. Technol. Vol.27, 1975. -P.357 365.
- Ramey H.J. Wellbore heat transmission// J. Petrol. Technol. 1962,-Vol. 24, N4.-P. 427−435.