XIV Міжнародна наукова інтернет-конференція ADVANCED TECHNOLOGIES OF SCIENCE AND EDUCATION (19-21.04.2018)

Русский English




Научные конференции Наукові конференції

Різничук А. І., Юрич Л. Р. ПРО ПРИЧИНИ МОДЕЛЮВАННЯ ПЛАСТОВИХ УМОВ ПРИ ДОСЛІДЖЕННІ МЕХАНІЧНИХ ВЛАСТИВРСТЕЙ ГІРСЬКИХ ПОРІД

Аспірант Різничук Андрій Іванович

Студентка Юрич Лідія Романівна

Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу

ПРО ПРИЧИНИ МОДЕЛЮВАННЯ ПЛАСТОВИХ УМОВ ПРИ ДОСЛІДЖЕННІ МЕХАНІЧНИХ ВЛАСТИВРСТЕЙ ГІРСЬКИХ ПОРІД

Велика кількість газових родовищ в Україні мають початкові видобувні запаси близько 10 млрд. м3, або перебувають на стадії консервації. Нововведені з них в експлуатацію переважно мають низькі пластові тиски, через що швидко виснажуються. На даний час Україна забезпечує себе власним газом лише на 25%, а в його еквіваленті споживає близько 40% енергії, що у двічі перевищує середньоєвропейський показник і зумовлює її належність до енергодефіцитних країн світу.

Величезний потенціал зі збільшення обсягів видобутку газу в Україні вбачається в розробці сланцевих відкладів. Основні ресурси сланцевого газу в Україні приурочені до Західного і Східного регіонів і за попередніми оцінками становлять близько 8 трлн м3. Їх освоєння вимагає буріння великої кількості похило-скерованих і горизонтальних свердловин.

Одним із основних завдань, які ставляться при бурінні таких свердловин в сланцевих відкладах є збереження стійкості їх стовбура. При цьому часто використовуються різноманітні способи, з допомогою яких збільшують механічну міцність стінок свердловини і підвищують їх водонепроникність та водостійкість. До них зокрема відносять [3]:

Спосіб силікатизації, який ґрунтується на введенні в гірську породу рідкого скла, за один або два рази. Однорозчинна силікатизація проводиться за допомогою силікату натрію до якого додаються хімічні речовини, для гелеутворення.

Дворозчинна силікатизація реалізується двома розчинами: силікатом натрію і хлористим кальцієм з добавками різних затверджувачів (кремнійфтороводневої кислоти, сірчанокислого алюмінію).

Спосіб бітумізації гірської породи проводять шляхом нагнітання в неї рідкого бітуму, який переводять в рідкий стан двома способами: шляхом нагрівання, або приготуванням бітумних емульсій (холодна бітумінізація).

Спосіб смолизації гірських порід ґрунтується на полімеризації або поліконденсації, які забезпечуються закачуванням в неї розчинів органічних високомолекулярних сполук.

Спосіб електрохімічного кріплення глинистих порід, може використовуватись при їх нескінченно великому опорі порід після закачування у свердловину спеціальної суміші, що містить в'яжучі матеріали, здатні швидко схоплюватися і тверднути при дії електричного струму.

Спосіб заморожування застосовується у випадках, коли водонасиченим гірським породам, що складають стінки свердловин, необхідно надати тимчасову водонепроникність і міцність.

Окремим підходом до попередження осипання стінок свердловини, є використовування інгібуючих бурових розчинів на водній основі [4] до яких належать:

1. Емульсійні бурові розчини, насичені сіллю, інгібовані хлористим кальцієм, інвертні емульсії з регульованою водню фазою, якими можна бурити в м'яких і пластичних глинах, що містять 20-40% глинистих фракцій, які активно взаємодіють з водою.

2. Слабомінералізовані бурові розчини з низькою фільтрацією, емульговані нафтою, для розбурювання тріщинуватих, твердих глинистих порід, що містять 20-30%, активних до води фракцій глинистих мінералів, з вологістю 15-25%.

3. Інгібуючі бурові розчини, інвертні емульсії з регульованою водною фазою або вапнисто-бітумні розчини (ВБР) для буріння крихких і зневоднених глинистих порід з низькою проникністю, що містять 20-30% активних до води глинистих мінералів, з вологістю 5-15%.

4. Прісні бурові розчини з низькою фільтрацією, оброблені лігносульфонатами, ферохромлігносульфонатами, хромлігносульфонатами для буріння твердих, зневоднених, тріщинуватих глинистих сланців, сильно метаморфізованих під дією високих температур і тисків, що містять 5-30%, активних до води, глинистих мінералів з вологістю 2-5%.

Проте, як виявилося, недоліком бурових розчинів на водній основі є їх здатність підвищувати початкову вологість сильноглинизованих гірських порід, зокрема сланців, що призводить до порушення стійкості ствола свердловини.

Як показали практичний досвід і наукові дослідження [2], для запобігання осипам та обвалам стінок свердловини в проблемних зонах і стволах найкраще тимчасово використовувати технологічні рідини (ванни), зокрема на вуглеводневій основі такі як: гідрофобно-адгезійні [5], гідрофобно-бітумні [6] та паливно-бітумні [7]. Найбільш ефективними серед них, як показали дослідження, є паливно-бітумна рідина до складу якої входить пічне побутове паливо (ППП) та окислений бітум (ОБ) [7].

Незважаючи на позитивний лабораторний ефект використання паливно-бітумної рідини для забезпечення стійкості стінок свердловини слід відмітити, що її дослідження були проведені при атмосферних умовах, які відрізняються від реальних - вибійних. А це обумовило ряд неточностей і призводить до необхідності проведення додаткових досліджень в умовах наближених до реальних на моделях гірської породи та зразках керну. Температура та перепад тиску відтворюватимуться на установці, яка складатиметься з блока для фільтрації технологічної рідини в гірську породу, основою для якої стане пристрій для вимірювання водовіддачі промивальних рідин ВМ-6 [1], та блока для дослідження її фізико-механічних властивостей.

Лабораторні дослідження на даній установці проводитимуться з використанням чотирьох типів глиняно-піщаних зразків, або моделей гірської породи різних за вмістом піску та глини (100% глини; 85% глини та 15% піску; 50% глини та 50% піску; 15% глини та 85% піску). Промислові зразки керну гірської породи виготовлятимуться з пісковику та глинистого сланцю.

Паливно-бітумна рідина, яка використовувалась при дослідженні складалася з пічного побутового палива та окисленого бітуму [7]. Її ефективність була доведена при дослідженнях на глиняно-піщаних моделях гірської породи в стандартних умовах [7], де в якості критерія ефективності було використовано міцність гірської породи на стиск.

При дослідженні в умовах наближених до пластових (перепад тиску ΔР=0,1 МПа і температура t=60 ºС) в якості критерія ефективності буде вибрано руйнівне навантаження на гірську породу.

Дана установка дасть можливість дослідження фільтрації бурових технологічних рідин на зразках гірської породи в температурних умовах, які відповідають реальним, а це в свою чергу дасть можливість розроблювати склад та рецептуру нових технологічних рідин для попередження осипів та обвалів стінок свердловин у вибійних умовах.

Література:

1. Жуковицький С. Ю. Глинистые раствори в бурении [Текст]/ С. Ю. Жуковицький. - М.: Госптехиздат, 1955. - 170 с.

2.  Книга инженера по растворам ЗАО «ССК» [Текст]/ В. Н. Губанов, Д. В. Лопатин, В.С. Сычев, А. А. Толстоухов. - М.: Гаруcс, 2006. - 549с.

3. Коржуев A. C. Упрочнение неустойчивых горных пород при бурении скважин [Текст]/ A. C. Коржуев, В. А. Никишин, В. А. Бочко. - М.: Недра, 1969. - 152 с.

4. Михеев B. Л. Технологические свойства буровых растворов [Текст]/ B. Л. Михеев. - М.: Недра, 1979. - 239 с.

5. Оринчак М. І. Гідрофобно-адгезійна  ванна/ М. І. Оринчак, М. М. Оринчак //Розвідка і розробка нафтових і газових родовищ.- 2007. - № 4(28) - С. 128-131.

6. Оринчак М. І. Гідрофобно-адгезійна  ванна/ М. І. Оринчак, М. М. Оринчак //Розвідка і розробка нафтових і газових родовищ.- 2007. - № 4(28) - С. 128-131.


Залиште коментар!

Дозволено використання тегів:
<a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <code> <em> <i> <strike> <strong>