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