CC BY
7
Научная статья УДК 622.276.04
https://doi.org/10.24143/1812-9498-2024-2-37-41 EDN
Опыт применения технологий по ликвидации межколонных давлений в добывающих скважинах месторождений Северного Каспия5
Жанна Ибрагимовна Нурмакова, Елена Валерьевна Егорова, Татьяна Сергеевна Силкинан
Астраханский государственный технический университет, Астрахань, Россия, [email protected]в
Аннотация. Разработка шельфовых месторождений Северного Каспия - это редкий и неповторимый проект для Российской Федерации. Месторождение имени Ю. Корчагина является первым проектом разработки шельфовых месторождений углеводородов в Российской Федерации. В процессе разработки, эксплуатации, добычи, транспорта углеводородного сырья с месторождения были выявлены некоторые проблемы, такие как преждевременный прорыв воды, прорыв газа, наличие газовой шапки, не совсем подходящий тип заканчива-ния, невыполнение плановых показателей и требований, которое может привести к недостижению нужного коэффициента извлечения нефти. Для компании ПАО «Лукойл» необходимо проводить более тщательный анализ, выявлять причины для решения проблем, а также принимать решения по ликвидации. Одной из основных проблем строительства скважин на месторождениях Северного Каспия является обеспечение качества цементирования обсадных колонн, особенно в зонах аномально высокого пластового давления. Увеличение глубин бурения, усложнение геологических условий затрудняют решение этой задачи. Особое место в данном вопросе занимает проблема появления межколонных давлений. Первоочередной технологической задачей и проблемой ООО «ЛУКОИЛ-Нижневолжскнефть» является поиск новых технологий и химических составов для успешного проведения ликвидационных работ межколонных давлений в скважинах и реализация таковых в кратчайшие сроки. Силами подрядной организации были реализованы два действенных метода решения этой проблемы. В статье рассмотрены методы снижения межколонного давления и результативность применения их на месторождении Северного Каспия, а также планируемые и проводимые мероприятия по минимизации риска возникновения межколонных перетоков в процессе строительства скважин.
Ключевые слова: межколонное давление, шельфовые месторождения, ликвидационные работы, добыча нефти и газа, разработка месторождений
Для цитирования: Нурмакова Ж. И., Егорова Е. В., Силкина Т. С. Опыт применения технологий по ликвидации межколонных давлений в добывающих скважинах месторождений Северного Каспия // Нефтегазовые технологии и экологическая безопасность. 2024. № 2. С. 37-41. https://doi.org/10.24143/1812-9498-2024-2-37-41. EDN NFQNTY.
Original article
Experience in the application of technologies for the inter-column pressures elimination in producing wells of the North Caspian fields
Janna I. Nurmakova, Elena V. Egorova, Tatyana S. SilkinaM
Astrakhan State Technical University, Astrakhan, Russia, silkina_2002@mailrus
Abstract. The development of offshore fields in the Northern Caspian Sea is a rare and unique project for the Russian Federation. The Yu. Korchagin field is the first offshore hydrocarbon development project in the Russian Federation. During the development, operation, production, and transportation of carbon-hydrogen raw materials from the field, some problems were identified, such as premature water breakthrough, gas breakthrough, the presence of a gas cap, an inappropriate type of completion, failure to meet targets and requirements, which may lead to the failure to achieve the desired oil recovery coefficient. For PJSC Lukoil, it is necessary to conduct a more thorough analysis, identify the reasons for solving problems, and make decisions on liquidation. One of the main problems of well construction in the fields of the Northern Caspian Sea is to ensure the quality of casing cementing, especially in areas of abnormally high reservoir pressure. The increase in drilling depths and the complication of geological conditions make it difficult to
© Нурмакова Ж. И., Егорова Е. В., Силкина Т. С., 2024
у
о «
s я
Нефтегазовые технологии и экологическая безопасность. 2024. № 2 ISSN 2949-2440 (Print), ISSN 2949-2467 (Online)
Нефтегазовое дело и управление проектами
solve this problem. A special place in this issue is occupied by the problem of the appearance of inter-column pressures. The primary technological task and problem of LUKOIL-Nizhnevolzhskneft, LLC is the search for new technologies and chemical compounds for the successful liquidation of inter-column pressures in wells and the implementation of such operations in the shortest possible time. The contractor has implemented two effective methods to solve this problem. The article discusses methods for reducing inter-column pressure and the effectiveness of their application at the North Caspian field, as well as planned and ongoing measures to minimize the risk of intercolonial flows during well construction.
Keywords: intercasing pressure, offshore fields, liquidation work, oil and gas production, field development
For citation: Nurmakova J. I., Egorova E. V., Silkina T. S. Experience in the application of technologies for the inter-column pressures elimination in producing wells of the North Caspian fields. Oil and gas technologies and environmental safety. 2024;2:37-41. (In Russ.). https://doi.org/10.24143/1812-9498-2024-2-37-41. EDN NFQNTY.
3 2
«
s x
s s я
s &
с
с
о
О
я s и ч s О
m
и
Контроль состояния межколонного пространства скважин эксплуатационного фонда
Одной из основных проблем строительства скважин во всем мире является обеспечение качества цементирования обсадных колонн, особенно в зонах аномально высокого пластового давления (АВПД). Увеличение глубин бурения, усложнение геологических условий затрудняет решение этой задачи. Особое место в данном вопросе занимает проблема появления межколонных давлений (МКД).
Первоочередной технологической задачей ООО «ЛУКОЙЛ-Нижневолжскнефть» является поиск новых технологий и химических составов для успешного проведения ликвидационных работ МКД в скважинах и реализация таковых в кратчайшие сроки [1]. Силами подрядной организации были реализованы два действенных метода решения проблемы МКД.
На сегодняшний день при все более расширяющейся номенклатуре выпускаемых химреагентов и материалов данная проблема остается актуальной, перед инженерами стоят сложные задачи: бурения скважин через интервалы газовых пластов и обеспечение герметичности крепления обсадных колонн, а также ликвидация МКД в скважинах, законченных строительством [2].
Появление МКД в первую очередь определяется наличием источника флюидопроявления, а фиксирование его на устье свидетельствует о наличии канала связи.
Для идентификации причин возникновения МКД, выявления интервалов заколонных перетоков был реализован комплексный подход, включающий исследования специальными геофизическими, нестационарными гидродинамическими (методы по кривой восстановления давления, парного гидропрослушивания) и химическими (анализ проб флюида межколонного пространства (МКП)) методами. Данный подход позволил локализовать источник МКД, а также привязать его к низкопродуктивным газонасыщенным пластам в известняковых отложениях эоцена и терригенных отложениях верхнего мела [3].
Проектом по безопасной эксплуатации скважин с МКД на месторождениях им. Ю. Корчагина и В. Филановского (разработанный АО «Волгоград-НИПИнефть») определены максимально возможные величины МКД, проведена оценка этих значений и выполнен расчет допустимых безопасных его вели-
чин. Документ также регламентирует порядок действий персонала при возникновении и диагностики в скважине МКД на различных этапах эксплуатации скважин. На основании вышеуказанного документа, по согласованию с Нижневолжским управлением Ростехнадзора (письмо от 31.03.2010 № 06-11/74/127, протокол технического совещания в Межрегиональном отделе государственного горного надзора за объектами металлургической промышленности Нижневолжского управления Ростехнадзора от 21.01.2011), скважины были введены в эксплуатацию [4].
На месторождениях им. Ю. Корчагина и В. Филановского с периодичностью 1 раз в год проводятся гидродинамические исследования, исследования состояния среды МКП и динамики величин МКД по всему фонду скважин, введен в действие регламент стравливания МКД, согласно которому выполняются регулярные мероприятия на скважинах, где оно может превысить допустимые значения.
Технологии проведения ликвидационных работ МКД, применяемые на месторождении им. Ю. Корчагина
Первый метод основан на закачке специального герметизирующего состава на масляной основе в МКП скважин, где зафиксирован подъем кровли цементного камня до устья. Закачка происходит по принципу нагнетания состава в МКП через отвод шиберной задвижки, с его проникновением в микро-и макрокаверны и трещины кровли цементного камня и дальнейшим его разогревом и активацией [5].
Второй метод основан на принципе гравитационного замещения способом попеременных закачек утяжеленного тампонажного материала и стравливаний межколонного флюида из МКП в скважинах, где кровля цементного камня зафиксирована ниже устья, тип состава - щебеночно-песчаная смесь (ЩВПС). Закачка проводилась в соответствие с предложенной подрядчиком схемой обвязки путем замещение межколонного флюида на специальный состав Oil Base Warp Concentrate с удельным весом от 2,0 до 2,3 г/см3. В период отстоя в МКП происходил гравитационный процесс замещения межколонного флюида на тяжелый WARP. Цель данного метода заполнить пустоты, каверны, трещины цементного кольца с максимальным охватом длины обсадной колонны с глубиной проникновения до башмака.
Это длительный процесс восстановления герметичности цементного кольца, который занимает не один год. Время отстоя зависело от удельного веса межколонного флюида в МКП. В дальнейшем давление из МКП стравливалось, но не ниже 0,4 МПа. При высоких значениях первоначального давления
в процессе стравливания его не следует снижать ниже 1 МПа [6].
На месторождении им. Ю. Корчагина были проведены работы по ликвидации МКД на скважинах (табл.) [4].
Работы по ликвидации МКД на эксплуатационных скважинах месторождения им. Ю. Корчагина Work on the elimination of ICP at the production wells of the Yu. Korchagin field
№ скважины Описание работ Диаметр МКП, мм Период (дата) проведения работ Тип состава Объем закаченного состава, л Давление, атм
до начала работ после проведенных работ
ООО ПКФ «Недра - С»
G1 Ликвидация МКД 508-339,7 19.05.201117.08.2011 ЩВПС 896 43 42
Р11 Ликвидация МКД 508-339,7 04.06.201106.11.2011 ЩВПС 533 57 1
339,7-244,5 07.11.201028.11.2010 WARP 12 935 14 0
ВП-2 Ликвидация МКД 508-339,7 12.10.201120.10.2011 ЩВПС 334 2 1,5
Р12 Ликвидация МКД 508-339,7 16.10.201121.10.2011 ЩВПС 93,5 3 2,9
G1-bis Ликвидация МКД 339,7-244,5 07.04.2012 WARP 2 597 41 22
Р14 Ликвидация МКД 339,7-244,5 02.05.2012 WARP 2 320 22 0
Р110 Ликвидация МКД 339,7-244,5 11.04.2012 WARP 2 610 26 0
ЗАО «ПАРМ-ГИНС»
G1 Исследование МКП 508-339,7 и 339,7-244,5 26.04.201318.05.2013 Герметик 1 000 48 34
Ликвидация МКД 508-339,7
G1-bis Исследование МКП 508-339,7 и 339,7-244,5 25.05.201302.12.2013 WARP 292 13,8 3,95
Ликвидация МКД 339,7-244,5
P109 Исследование МКП 273,05-406,04 19.07.201422.07.2014 WARP 6 155 25 10
Ликвидация МКД 07.08.201419.08.2014
Р105 Исследование МКП 273,05-406,04 10.08.201419.08.2014 WARP 510 48 0
Ликвидация МКД
Р113 Ликвидация МКД 244,5-339,7 27.09.201409.10.2014 WARP 2 013 1,99 0
Р13 Ликвидация МКД 244,5/339,7 13.10.201625.10.2016 WARP 7 940 28,62 0
Р104 Ликвидация МКД 244,5/339,7 13.10.201625.10.2016 WARP 670 31,58 0
Р101 Ликвидация МКД 2445/406,4 19.03.201827.03.2018 WARP 1 250 30 0
ВП-3 Ликвидация МКД 244,5/339,7 19.03.201827.03.2018 WARP 6 800 24 0
Р103 Ликвидация МКД 273,05/406,4 18.10.201923.10.2019 WARP 2 500 48 0
Р12 Ликвидация МКД 244,5/339,7 15.10.201921.10.2019 WARP 2 500 26 0
я-
v
и
era
о v
PS S
Нефтегазовые технологии и экологическая безопасность. 2024. № 2 ISSN 2949-2440 (Print), ISSN 2949-2467 (Online)
Нефтегазовое дело и управление проектами
о «
к и
3 2
«
к и
к к я
к &
с
с
о Ü
и к и ч к О
ш
и
Результативность применения технологий по ликвидации МКД на месторождении им. Ю. Корчагина
В I квартале 2021 г. на скв. № 13, 15, 109, 110, 121 месторождения им. Ю. Корчагина были проведены промыслово-геофизические исследования аппаратурой ЗКЪ (спектральная шумометрия) и выявлены источники МКД в МКП. По результатам исследований: по скв. № 13 источником МКД 245 х 340 мм являются газонасыщенные коллекторы неокомского надъяруса в интервале 1 778-1 787 м; по скв. № 15 основным источником МКД в МКП 339,7 х 244,5 мм являются газонасыщенные коллектора неокомского надъяруса в интервалах 1 740-1 746 м, 1 703-1 726 м, 1 669-1 697 м и 1 637-1 658 м, приток газа из интервалов 1 446-1 460 м (альбский ярус), 1 571-1 583 м и 1 524-1 546 м (аптский ярус) не исключается; по скв. № 109 источником МКД 273 х 406 мм являются газонасыщенные пласты альбского яруса в интервале 1 450-1 494 м и аптского яруса в интервале 1 577-1 592 м; по скв. № 114 источником МКД 273 х 406 мм являются неокомские отложения в интервале 1 544-1 648 м; по скв. № 110 источником МКД в МКП 339,7 х 244,5 мм являются газонасыщенные коллектора неокомского надъяруса в интервалах 1 795-1 805 м и 1 717-1 731 м; по скв. № 121 источником МКД 273 х 406 мм являются неоком-ские отложения в интервале 2 340-2 400 м. По данным спектральной шумометрии в режиме стравливания давления в МКП 273 х 406 мм отмечаются шумы в интервалах 515-558 м и 1 044-1 066 м, предположительно связанные с движением флюида по каналам в цементном камне за 273 мм колонны. Выше 450 м и до устья отмечаются шумы, связанные с движением газа в МКП 273,0 х 406,4 мм (барботаж газа). Исследования определения источников МКД данным методом продолжатся в 2024 г. на месторождении им. В. Филановского [4].
С сентября 2021 г. продолжаются работы по ликвидации МКД на пяти скважинах месторождения им. Ю. Корчагина подрядной организацией АО «ПАРМ-ГИНС», в 2021 г. были продолжены работы по фонду скважин с МКД по вышеуказанным методам.
В рамках Программы опытно-промышленных работ и внедрению новых технологий на предприятиях группы «ЛУКОЙЛ» на 2021-2022 гг. были проведены научно-исследовательские работы по разработке состава на основе тяжелых соляных растворов для ликвидации МКД, и по ее результатам в 2022 г. были проведены испытания на пяти скважинах месторождения им. Ю. Корчагина.
На 01.10.2021 общий фонд скважин на месторождениях ПАО «Лукойл» составил 68 скважин (им. Ю. Корчагина - 39, им. В. Филановского - 29),
из них с наличием МКД 40 скважин (им. Ю. Корчагина - 32, им. В. Филановского - 8). В 2021 г. на месторождении им. Ю. Корчагина пробурена 1 добывающая скважина (МКД отсутствует), на месторождении им. В. Филановского пробурено 4 добывающих (в т. ч. 1 скважина № 2Н нагнетательная в отработке на нефть) и 1 нагнетательная скважина (МКД отсутствует).
Заключение
Кроме реализации задачи по исследованию и дальнейшей ликвидации МКД скважин действующего фонда решаются задачи по минимизации риска возникновения межколонных перетоков в процессе крепления обсадных колонн скважин. При цементировании обсадных колонн используется добавка GASBLOK («Газблок») для минимизации утечек газа после цементирования.
Помимо добавки «Газблок» используется добавка к цементному раствору «Футур», которая содержит активный реагент, при взаимодействии с углеводородами расширяющийся и тем самым заполняющий микротрещины и микроканалы.
Таким образом, на месторождении проводятся мероприятия по минимизации риска возникновения межколонных перетоков в процессе строительства скважин:
1. С 2010 по 2019 гг., в результате бурения увеличился эксплуатационный фонд скважин, изменилась их конструкция, и необходимо было актуализировать ранее согласованный проект по безопасной эксплуатации скважин с наличием МКД и регламент.
2. В 2018 г. АО «ВолгоградНИПИнефть» разработан документ «Проект по безопасной эксплуатации скважин с МКД на месторождении им. В. Фи-лановского», в рамках которого был разработан регламент стравливаний МКД.
3. В 2021 г. АО «ВолгоградНИПИнефть» разработаны документы «Обоснование безопасности опасного производственного объекта «Фонд скважин месторождения им. Ю. Корчагина» (заключение экспертизы промышленной безопасности № 01-ОБ-12633-2021) и «Обоснование безопасности опасного производственного объекта «Фонд скважин месторождения им. В. Филановского» (заключение экспертизы промышленной безопасности № 01-ОБ-12630-2021).
В настоящее время контроль за работой скважин с наличием МКД осуществляется на основании документа «Обоснование безопасности опасного производственного объекта», выполненого АО «ВолгоградНИПИнефть» в 2021 г.
Список источников
1. Анализ и обобщение геолого-геофизических материалов, результатов исследования керна, шлама, пластовых флюидов по скважине 2 Ракушечная и оперативная
оценка запасов по структуре // Отчет по договору № 05V1269-159-05. Волгоград: ООО «ЛУКОЙЛ-Волгог-радНИПИморнефть», 2005. 456 с.
2. Кустышев А. В. Особенности эксплуатации шель-фовых месторождений: курс лекций. Тюмень: ТюмГНГУ, 2005. 118 с.
3. Лой Г. М., Долгов С. В., Каримов М. Ф. О межколонных давлениях на добывающих и нагнетательных скважинах месторождений СП «Вьетсовпетро». Уфа: Реактив Уфа, 1997. 156 с.
4. Отчет «Каспийский проект месторождения имени Юрия Корчагина» ООО «ЛУКОЙЛ-Нижневолжскнефть».
Астрахань, 2011. 123 с.
5. Хадиев Д. Н. Внедрение герметизирующих составов на основе дисперсных систем для ликвидации межколонных давлений в скважинах УНГКМ // Сборник II симпозиума «Наука и технология углеводородных дисперсных систем». Уфа: Реактив Уфа, 2000. С. 208-210.
6. Фан Тиен Зунг. Борьба с межколонными давлениями в нефтяных скважинах: дис. ... канд. тех. наук. Уфа, 2006. 154 с.
References
1. Analiz i obobshhenie geologo-geofizicheskih materialov, rezul'tatov issledovanija kerna, shlama, plastovyh fljuidov po skvazhine 2 Rakushechnaja i operativnaja ocenka zapasov po strukture [Analysis and generalization of geological and geophysical materials, results of core, sludge, reservoir fluids research at well 2 Shell and operational reserves assessment by structure]. Otchetpo dogovoru № 05V1269-159-05. Volgograd, OOO "LUKOJL-VolgogradNIPImorneft", 2005. 456 p.
2. Kustyshev A. V. Osobennosti jekspluatacii shelfovyh mestorozhdenij: kurs lekcij [Features of offshore field exploitation: a course of lectures]. Tjumen', TjumGNGU, 2005. 118 p.
3. Loj G. M., Dolgov S. V., Karimov M. F. O mezhkol-onnyh davlenijah na dobyvajushhih i nagnetatel'nyh skva-zhinah mestorozhdenij SP "V'etsovpetro" [On inter-column pressures at the production and injection wells of the Vi-etsovpetro Joint Venture fields]. Ufa, Reaktiv Ufa Publ.,
1997. 156 p.
4. Otchet «Kaspijskij proekt mestorozhdenija imeni Juri-ja Korchagina» OOO "LUKOJL-Nizhnevolzhskneft,ff [The report "The Caspian project of the Yuri Korchagin field" by LUKOIL-Nizhnevolzhskneft LLC]. Astrahan', 2011. 123 p.
5. Hadiev D. N. Vnedrenie germetizirujushhih sostavov na osnove dispersnyh sistem dlja likvidacii mezhkolonnyh davlenij v skvazhinah UNGKM [Introduction of sealing compounds based on dispersed systems to eliminate inter-column pressures in UNGKM wells]. Sbornik II simpoziuma «Nauka i tehnologija uglevodorodnyh dispersnyh sistem». Ufa, Reaktiv Ufa Publ., 2000. Pp. 208-210.
6. Fan Tien Zung. Borba s mezhkolonnymi davlenijami v neftjanyh skvazhinah: dis. ... kand. tehn. nauk [Combating intercolonial pressures in oil wells: dis. ... Candidate of Technical Sciences]. Ufa, 2006. 154 p.
Статья поступила в редакцию 15.04.2024; одобрена после рецензирования 26.04.2024; принята к публикации 02.05.2024 The article was submitted 15.04.2024; approved after reviewing 26.04.2024; accepted for publication 02.05.2024
Информация об авторах / Information about the authors
Жанна Ибрагимовна Нурмакова - кандидат биологических наук; доцент кафедры разработки и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений; Астраханский государственный технический университет; [email protected]
Елена Валерьевна Егорова - кандидат технических наук, доцент; заведующий кафедрой разработки и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений; Астраханский государственный технический университет; [email protected]
Татьяна Сергеевна Силкина - студент кафедры разработки и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений; Астраханский государственный технический университет; [email protected]
Janna I. Nurmakova - Candidate of Biological Sciences; Assistant Professor of the Department of Development and Operation of Oil and Gas Fields; Astrakhan State Technical University; [email protected]
Elena V. Egorova - Candidate of Technical Sciences, Assistant Professor; Head of the Department of Development and Operation of Oil and Gas Fields; Astrakhan State Technical University; [email protected]
Tatyana S. Silkina - Student of the Department of Development and Operation of Oil and Gas Fields; Astrakhan State Technical University; [email protected]
