Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Тюменский государственный нефтегазовый университет»
И. И. Клещенко, Г. П. Зозуля, А. К. Ягафаров
ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА
РЕМОНТНО-ИЗОЛЯЦИОННЫХ
РАБОТ В НЕФТЯНЫХ
И ГАЗОВЫХ СКВАЖИНАХ
Допущено Учебно-методическим объединением вузов
Российской Федерации по нефтегазовому образованию
в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений,
обучающихся по специальности 130503 «Разработка и эксплуатация
нефтяных и газовых месторождений» направления
130500 «Нефтегазовое дело»
Тюмень
ТюмГНГУ
2010
Стр.1
УДК 622.245/276/279
ББК 33.131я73
К 48
Рецензенты:
доктор технических наук, профессор Ф. А. Агзамов
доктор технических наук С. К. Сохошко
Клещенко, И. И
К 48
Теория и практика ремонтно-изоляционных работ в нефтяных
и газовых скважинах [Текст] : учебное пособие / И. И. Клещенко,
Г. П. Зозуля, А. К. Ягафаров. – Тюмень : ТюмГНГУ, 2010. – 344 с.
ISBN 978-5-9961-0284-6
В данном учебном пособии применительно к геолого-физическим
и геолого-техническим условиям месторождений нефти и газа ЗападноСибирской
нефтегазоносной провинции рассматриваются актуальные
задачи и обосновываются методы выбора технологий и материалов для
ремонтно-изоляционных работ в скважинах. Приведен анализ современных
существующих методов ограничения и ликвидации различных видов
водопритоков и газопритоков, водопескопроявлений в нефтяных и
газовых скважинах, а также наиболее эффективные материалы и технологии
при их реализации.
Пособие предназначено для студентов направления 130500 «Нефтегазовое
дело» - бакалавров и магистров, специализирующихся по капитальному
ремонту нефтяных и газовых скважин, а также будет полезно
инженерно-техническим работникам, слушателям курсов повышения
квалификации и научным сотрудникам, занятым бурением, ремонтом и
эксплуатацией нефтяных и газовых скважин.
УДК 622.245/276/279
ББК 33.131я73
ISBN 978-5-9961-0284-6
© Государственное образовательное
учреждение высшего
профессионального образования
«Тюменский государственный
нефтегазовый университет», 2010
Стр.2
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ .........................................................................................................6
1. ОБОСНОВАНИЕ И ВЫБОР МОДЕЛИ НАСЫЩЕННОСТИ
НЕФТЕГАЗОВЫХ ЗАЛЕЖЕЙ И МЕТОДОВ РЕМОНТНОИЗОЛЯЦИОННЫХ
РАБОТ В СКВАЖИНАХ ................................................8
1.1. Краткая характеристика пластовых вод и условий их залегания ....8
1.2. Геолого-геофизическая характеристика и обоснование модели
насыщенности нефтяных залежей ...................................................10
1.3. Геолого-промысловое обоснование методов
водогазоизоляционных работ ...........................................................18
2. ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ТЕХНОЛОГИЙ И МАТЕРИАЛОВ
ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА РЕМОНТНО-ИЗОЛЯЦИОННЫХ РАБОТ
В СКВАЖИНАХ ...............................................................................................35
2.1. Жидкости глушения нефтяных и газовых скважин ........................35
2.2. Водоизоляционные композиции на основе смол и технологии
для ликвидации межпластовых перетоков и ремонта колонн .......59
2.3. Характеристика растворов и материалов для ограничения
водогазопритоков в нефтяные скважины .......................................64
2.4. Материалы и композиции для водогазоизоляционных работ
в скважинах ........................................................................................79
2.5. Обоснование технологий ограничения водогазопритоков в
нефтяные скважины ..........................................................................97
2.6. Ограничение и ликвидация выноса пластового песка
в нефтяные и газовые скважины ....................................................123
2.7. Теоретические исследования по влиянию песчаной пробки
на дебит нефтяной скважины .........................................................129
2.8. Методы борьбы с пескопроявлениями при заканчивании
и эксплуатации скважин .................................................................131
2.9. Противопесочные фильтры для задержания песка......................134
2.10. Проектирование установки противопесочных фильтров ........147
2.11. Физико-химический метод и технология закрепления
прискважинной зоны пласта и ограничения
пескопроявления ..........................................................................152
2.12. Технические средства и технологии ликвидации
пескопроявлений ..........................................................................157
3
Стр.3
3. ПРАКТИКА ВЫБОРА И ПРИМЕНЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЙ
И МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ РЕМОНТНО-ИЗОЛЯЦИОННЫХ РАБОТ
В СКВАЖИНАХ .............................................................................................165
3.1. Виды водопритоков, порядок выбора технологии ремонтноизоляционных
работ и тампонажных материалов .......................166
3.2. Выбор технологии и тампонажных материалов при
водоизоляционных работах ............................................................169
3.3. Выбор тампонажного материала при наращивании
цементного кольца за обсадной колонной ....................................183
3.4. Выбор технологии и тампонажных материалов
для восстановления герметичности колонн ..................................188
4. ТЕХНОЛОГИИ ПРОВЕДЕНИЯ РЕМОНТНО-ИЗОЛЯЦИОННЫХ
РАБОТ ..............................................................................................................197
4.1. Тампонирование под давлением .....................................................197
4.2. Изоляция верхних вод и верхнего газа .........................................202
4.3. Изоляция нижних и подошвенных вод .........................................203
4.4. Наращивание цементного кольца за колонной .............................203
4.5. Тампонирование негерметичных резьбовых соединений
обсадных колонн ..............................................................................205
4.6. Тампонирование сквозных дефектов обсадных колонн ...............207
4.7. Ликвидации заколонных перетоков в горизонтальных
скважинах .........................................................................................208
4.8. Изоляция прорыва газа в скважинах, эксплуатирующих
нефтегазовые залежи ......................................................................214
4.9. Технические приемы при тампонажных работах в скважинах ...224
5. ВИДЫ РЕМОНТНО-ИЗОЛЯЦИОННЫХ РАБОТ
И ИЗОЛИРУЮЩИХ СОСТАВОВ ................................................................233
5.1. Ликвидация негерметичности эксплуатационных колонн ..........233
5.2. Ликвидация заколонных перетоков ................................................250
5.3. Ликвидация прорыва нагнетаемой воды .......................................283
5.4. Изоляция водопроявляющих пластов ............................................301
5.5. Изоляция прорыва газа в нефтяные скважины ............................304
5.6. Изоляция подошвенной воды .........................................................313
ПРИЛОЖЕНИЯ ...............................................................................................317
Приложение 1. Классификация тампонажных материалов ................317
Приложение 2. Тампонажные составы на минеральной основе
с добавками органоаэросилов, полимеров,
латекса и асбеста ..........................................................321
4
Стр.4
Приложение 3. Гелеобразующие тампонажные составы (ГОС) ........325
Приложение 4. Таблица П.4.1.Тампонирующие составы
на основе полимеров, осадкообразующих
и других веществ .........................................................328
Приложение 5. Таблица П.5.1. Сведения о минеральных
тампонажных материалах ............................................331
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ...............................................................................340
5
Стр.5
ВВЕДЕНИЕ
Западно-Сибирская нефтегазоносная провинция является крупнейшим
нефтегазодобывающим регионом России, основой минерально-сырьевой
базы страны. Несмотря на снижение в последние годы темпов и качества
подготовки промышленных запасов углеводородов и объемов нефтедобычи,
что связано как с экономическими трудностями, так и недостаточной технической
оснащенностью нефтегазодобывающих предприятий и компаний,
Западная Сибирь по-прежнему остается ведущим регионом по добыче нефти,
газа и газового конденсата.
Обеспечение возрастающих масштабов производства требует увеличения
затрат и средств на разведку месторождений, применения рациональных
систем разработки и способов добычи нефти и газа, совершенствования
технологий буровых и ремонтно-изоляционных работ, широкого внедрения
более совершенных методов воздействия на прискважинную зону пластов
для повышения продуктивности скважин и увеличения промышленных
притоков нефти и газа.
В комплекс технологий и мероприятий, повышающих продуктивность
и производительность нефтяных и газовых скважин, неотъемлемой частью
входит ограничение притока пластовых вод, пескопроявлений и прорыва
газа из газовой шапки, входящих в номенклатуру ремонтов по РИР.
В Западной Сибири в последние годы открываются глубокозалегающие
низкоамплитудные, сложнопостроенные залежи нефти, приуроченные
к переходным водонефтяным зонам, залежи с газовой шапкой, содержащие
трудноизвлекаемые запасы нефти. Большинство нефтяных залежей подстилаются
частично или полностью подошвенными водами либо оконтуриваются
краевыми водами. В процессе освоения и опытно-промышленных работ,
особенно при эксплуатации скважин, в результате активного продвижения
границ раздела получают, как правило, двухфазные притоки с опережающим
движением воды или газа. При разработке таких месторождений возникают
весьма сложные задачи, а рациональная их эксплуатация невозможна без
знания геолого-промысловых особенностей и закономерностей обводнения
и загазовывания нефтяных залежей и скважин.
Основными причинами обводнения добывающих скважин в процессе
эксплуатации являются технические, связанные с нарушениями крепи скважины
и состоянием эксплуатационной колонны, и обводнение продуктивного
пласта водой, участвующей в вытеснении из него нефти, что приводит к
самому распространенному виду осложнений – водопескопроявлениям.
Недостаточное научное обоснование подходов к воздействию на прискважинную
зону нефтеводонасыщенных пластов, интервалы залежей с
6
Стр.6
различным нефтенасыщением, залежи с подошвенной водой, краевыми водами
или нефтяные залежи с газовой шапкой с целью ограничения водогазопритоков
снижают эффективность подготовки извлекаемых запасов углеводородов
промышленных категорий, добычи нефти и газа и достижения
максимальных (проектных) коэффициентов извлечения углеводородов.
С этих позиций увеличение продуктивности скважин и получение безводных
промышленных притоков углеводородов является актуальной проблемой,
решение которой отразится на повышении эффективности подготовки
извлекаемых запасов нефти и газа промышленных категорий, добычи
углеводородов и степени использования сырьевых ресурсов и увеличения в
целом экономического потенциала Западно-Сибирского региона.
7
Стр.7