Экологические аспекты разработки месторождений нефти и газа в слабосцементированных коллекторах

УДК 622.276/279

Д.С. Тананыхин

Санкт-Петербургский государственный горный университет, Санкт-Петербург, Россия

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ НЕФТИ И ГАЗА В СЛАБОСЦЕМЕНТИРОВАННЫХ КОЛЛЕКТОРАХ

Рассмотрены факторы, влияющие на прочностные характеристики призабойной зоны скважин, а также существующие методы эксплуатации скважин, осложненных пескопроявлением.

Ключевые слова: устойчивость пород, пескопроявление, методы борьбы.

D.S. Tananihin

Saint-Petersburg state mining university, Saint-Petersburg, Russia

ENVIRONMENTAL ASPECTS OF OIL AND GAS RESERVE DEVELOPMENT IN WEAK HARDENED COLLECTORS

The factors affecting the strength characteristics of bottom-hole, as well as existing methods of operation of wells, complicated Sand Control.

Keywords: stability of rocks, Sand Control, control methods.

Освоение и эксплуатация скважин со слабосцементированными коллекторами значительно осложняются вследствие разрушения пласта и выноса песка, приводящих к пробкообразованиям, износу оборудования, снижению производительности скважин, росту затрат на ремонт и др. В то же время в связи с необходимостью обеспечения повышения экологичности работы нефтепромыслов применяющиеся технологии должны способствовать природоохранной деятельности человека. Поэтому разработка эффективных и экологически безопасных методов рационального освоения месторождений нефти и газа имеет первостепенное значение для охраны окружающей среды от загрязнения.

Известно, что устойчивость пород прискважинной части пласта определяется такими факторами, как:

1) геологические условия и глубина залегания эксплуатационного объекта;

2) технологические условия в процессе освоения и эксплуатации скважин (градиент давления, скорость фильтрации пластовых флюидов в прискважинной части, обводненность добываемой продукции, минерализация пластовых вод);

3) физико-механические свойства пород, слагающих продуктивный пласт (предел прочности и текучести, модуль упругости и сдвига, коэффициент Пуассона, тип цемента породы, глинистость породы, минералогический и гранулометрический состав пластового песка, сжимаемость горных пород и их реологические свойства).

На рисунке приведена схема, характеризующая зависимость устойчивости горных пород к разрушению от указанных выше параметров [1].

Г ранулометрический и петрофизический состав пород пласта

Рис. Факторы, влияющие на устойчивость горных пород к разрушению прискважинной части пласта

Известно, что горные породы в зависимости от скорости приложения нагрузки могут вести себя как упругие и неупругие (пластические, вязкопластические) тела. Даже напряжения, составляющие 12 % от разрушающих, но действующие в течение долгого промежутка времени, дают необратимые остаточные деформации.

Прочностные свойства пород характеризуются величиной критических напряжений, при которых происходит разрушение породы, -пределом прочности на сжатие ссж и пределом прочности на растяжение ср:

т = о- tgф + Ксц,

где х - касательное напряжение, МПа; а - нормальное напряжение сжатия, МПа; ф - угол внутреннего трения, град.; tgф - коэффициент внутреннего трения; Ксц - сцепление породы, МПа.

Для рыхлых несцементированных песков сцепление равно нулю, и устойчивость пород определяется силами внутреннего трения. Угол внутреннего трения уменьшается с увеличением содержания в породах мелких пылевидных и глинистых частиц, водонасыщенности [2].

Таким образом, для обеспечения устойчивости закрепленной зоны пласта вблизи забоя скважины необходимо обеспечить статическое равновесие пористой среды [1].

Решение о том, нужно ли устанавливать средства задержания песка, обычно принимается с учетом экономических соображений в сочетании с оценкой опасности риска в данном районе добычи. Удаление песка может оказаться дорогостоящим, если для удовлетворения требований законов, предотвращающих загрязнение окружающей среды, песок необходимо очищать от нефти. Опыт показывает, что борьбу с выносом песка следует производить до нарушения структуры пластовой породы. Эффективнее использовать методы борьбы с пескопроявлениями, основанные на предотвращении выноса песка в скважину.

Наиболее рациональные из них - это способы крепления пород пласта призабойной зоны скважин. Для этого применяют механические, физико-химические, химические методы и их комбинации.

К механическим методам относятся различного рода противо-песочные фильтры: сетчатые, спиральные и другие, спускаемые на колонне труб, а также гравийные фильтры, намываемые с поверхности.

К физико-химическим методам относятся методы закрепления пород путем коксования нефти в призабойной зоне пласта, обработки призабойной зоны химреагентами с последующей термической обработкой. Эти методы особенно эффективны при добыче тяжелых, высоковязких нефтей.

Химические методы основаны на искусственном закреплении горных пород вяжущими и цементирующими веществами: смолами, цементом с различными добавками, силикатами и т.д. Их эффективность определяется достаточной устойчивостью пород после крепления без значительного ухудшения коллекторских свойств.

Комбинированные методы предполагают использование механических фильтров и химическое закрепление зерен песка.

Недостатком способов консолидации слабосцементированных песков является невозможность точного определения степени заполнения крепящим раствором порового пространства в закрепляемой зоне и равномерного распределения смолы в массе песка, что ведет либо

к слабой цементации, либо - при избытке смолы - к закупорке порового пространства и потере проницаемости пород в закрепленной зоне.

Оборудование промывают водой, загрязненную воду сливают в шламовый амбар. При отсутствии шламового амбара остатки сливают в специальную емкость и обрабатывают известью, после чего они могут быть захоронены в земле не менее 1,5 м.

Для предотвращения попадания химреагента в окружающую среду перед проведением операции нагнетательные линии необходимо предварительно опрессовать.

Правильный выбор метода закрепления песков, тщательное соблюдение элементов технологического процесса являются необходимыми условиями и гарантией получения технико-экономической эффективности работ.

Библиографический список

1. Вопросы теории и практики ограничения пескопроявлений в нефтедобывающих и водозаборных скважинах / Г.Г. Гилаев, М.А. Бурштейн, Г.Т. Вартумян, А.Т. Кошелев. - Краснодар: Советская Кубань, 2004. - 224 с.

2. Ржевский В.В., Новик Г.Я. Основы физики горных пород. - М.: Недра, 1978. - С. 390.

References

1. Theory and practice of restricting Sand Control in the oil and water wells / G.G. Gil, M.A. Burstein, G.T. Vartumyan, A.T. Koshelev. -Krasnodar: Kuban Soviet, 2004. - 224p.

2. Rzhevskij V., Novick G.Y. Fundamentals of rock physics. - M.: Nedra, 1978. - p. 390.

Об авторе

Тананыхин Дмитрий Сергеевич (Санкт-Петербург, Россия) - аспирант Санкт-Петербургского государственного горного университета (Санкт-Петербург, Ленинградский просп., 2).

About the author

Tananihin Dmitrij - post graduate student of Saint-Petersburg State Mining University, Russia (Saint-Petersburg, Leningrad district, 21. Home 2.

Получено 7.02.2012