обводнення родовищ

Володимир Грігулецкій, д.т.н. РГУ нафти і газу ім. І.М. Губкіна Виробництво вуглеводнів вУкаіни за останні кілька років невпинно зростає, що виводить країну на перше місце в світі з видобутку не тільки газу, але і нафти. Разом з тим, в нафтогазовій галузі накопичилися серйозні проблеми, які, якщо ними не займатися терміново і масштабно, можуть підірвати досягнутий високий рівень виробництва.

Володимир Грігулецкій, д.т.н. РГУ нафти і газу ім. І.М. Губкіна

Виробництво вуглеводнів вУкаіни за останні кілька років невпинно зростає, що виводить країну на перше місце в світі з видобутку не тільки газу, але і нафти. Разом з тим, в нафтогазовій галузі накопичилися серйозні проблеми, які, якщо ними не займатися терміново і масштабно, можуть підірвати досягнутий високий рівень виробництва. Серед таких проблем однією з основних залишається поступове збільшення середньої обводнення продукції нафтових свердловин, яка вже перевищила 83%. Ще більш важливою є проблема обводнення газових месторожденійУкаіни. У статті розглянуті сучасні ефективні способи боротьби з обводненням свердловин.

В одній з ранніх публікацій [1] академік І.М. Губкін писав про найважливіші «бойових завданнях на нафтовому фронті» країни Рад. Серед них він відзначив нагальну потребу почати боротьбу з ворогом, «який загрожує нам не тільки тимчасовим нафтовим голодом, а й загибеллю наших найбагатших нафтових районів. Цей ворог - вода, яка загрожує залити наші свердловини і перетворити їх з нафтових в водяні ».

Сумний досвід обводнення нафтових родовищ почав збиратися практично разом з початком нафтовидобутку вУкаіни. У революційному 1905 році, коли в Бакинському районі, що давало тоді 95% нафтовидобутку країни, йшли тривалі страйки, роботи на промислах були зупинені. Спостерігалося різке зниження видобутку, яка впала на 50% в порівнянні з попередніми двома роками. У багатьох свердловинах без експлуатації був порушений правильний режим, і в результаті частина свердловин замість нафти почали давати тільки воду, тобто ці свердловини загинули назавжди. Навіть у 1913 року в Бакинському нафтоносному районі не вдалося відновити рівень видобутку, який був до 1905 р хоча кількість свердловин зросла багаторазово.

Під час і відразу після громадянської війни в районі Баку експлуатувалося тільки 25-30% свердловин, а решта стояли. Їх бездіяльність супроводжувалося вторгненням води, при якому нафта витісняється з нафтових пластів. На початку 1922 р виступаючи на Першому всеукраїнському з'їзді нефтеработніков І.М. Губкін попереджав [2], що родовищ Баку, в той час найбагатшою в світі, загрожує загибель. Він зазначав, що «... питання про обводнюванні промислових площ є питання не тільки вузькоспеціальне, питання практичного характеру, але він має деяку політичне забарвлення ...» [3].

Важко додати щось нове в текст, написаний понад 85 років тому. На жаль, нинішній стан нафтогазового справи вУкаіни таке, що проблема обводнення родовищ залишається як і раніше актуальною.

Сучасні проблеми нафтовидобувної отрасліУкаіни

Проблема обводнення газових свердловин

Ще більш важливою є проблема обводнення для газових месторожденійУкаіни. Справа в тому, що через підвищений вміст води в продукції газової свердловини відбувається її самозадавліваніе ( «захлинання»). Зупинка роботи газової свердловини особливо небезпечна в зимовий період при низьких температурах, коли відбувається замерзання шлейфів труб в кущовий колекторі.

Обводнення пластів, як правило, відбувається не тільки за рахунок підйому підошовної води до інтервалів перфорації свердловин, а й за рахунок зниження тиску в продуктивних пластах, міжпластовому, міжколонних і заколонних перетоків води, як правило, через низьку якість цементування обсадних колон.

Загалом, для газової отрасліУкаіни обмеження надходження води на забій та розробка технологій експлуатації газових свердловин в умовах водотоку є актуальним завданням, від вирішення якої залежать як стабілізація темпів зниження видобутку газу в цілому по Уренгойського родовища, так і тривалість роботи кожної свердловини окремо [6 ].

Вивчення обводнення і розробка способів боротьби з ним

Аналіз технічної літератури за останні 100 років дозволяє стверджувати, що проблеми боротьби з обводненням свердловин завжди приділялася велика увага.

Зокрема, в [8] зазначалося, що свердловина при перетині водоносного, а глибше - нафтоносного пласта, вступає в систему сполучених посудин і служить сполучною ланкою між водоносним пластом, з одного боку, і нафтоносних - з іншого. Вода і нафту, прийшовши в зіткнення в сполучених посудинах, прагнуть увійти в рівновагу, тобто утворити в обох пластах однаковий рівень. При рівновазі рівень в пласті з нафтою трохи вище рівня води у водоносному шарі, так як питома вага нафти менше такого ваги води. При цьому, якщо б воду не ізолювали і свердловину з незакритих водою почали експлуатувати, то отримували б лише воду. Вода відтісняє нафту від забою і вступає в нафтоносний пласт, настає «затоплення свердловини» [8].

Одними з перших в світі в кінці XIX- початку XX століття докладно описали особливості розробки та обводнення нафтових і газових родовищ американські фахівці [9, 10]. На думку нафтовиків США, негативний вплив обводнення нафтових і газових свердловин полягає в тому, що при бурінні в недоторканою або ще мало виснаженою місцевості лише трохи води «піде», або проникне до нафтоносної породу, і невеликий обсяг проникла таким чином в нафтоносний пласт води скоро буде викинутий газом або викачано насосом. Чим більше виснажений нафтової пласт кругом свердловини, тим легше він приймає воду і тим важче витягти її з нього назад. З практики промислів Каліфорнійських, Середньо-Континент і узбережжя Мексиканської затоки, а також, ймовірно, і інших районів, добре відомо, що таке обводнення пластів звичайно супроводжується значним падінням видобутку.

У загальних рисах методи закриття води в свердловинах можна розділити на дві головні групи, а саме:

- щільна установка обсадних труб в грунті в присутності глиняного розчину або без нього, з застосуванням механічних сальників або без них. Щільна установка труб після введення в проміжок між ними і стінками свердловини будь-якого цементуючого матеріалу;

- цементування свердловин. Цементуванням досягається ряд переваг, так як цемент щільно заповнює всі неправильні проміжки між стінками свердловини і трубами, перешкоджаючи воді або іншої рідини проникати кругом черевика обсадних труб всередину свердловини. Крім того, цемент затримує роз'їдання труб водою.

Особливо ефективно для боротьби з обводненням свердловин на Каліфорнійських нафтових промислах використовували швидко схоплює спеціальні цементи, такі як цемент «Atlas Lumnite» [10].

Практичні результати боротьби з обводненням нафтових свердловин на родовищах СРСР докладно описані в роботах [11-16].

Спеціальні матеріали, реагенти і технології для боротьби з обводненням

Аналіз технічної літератури з проблеми боротьби з обводненням і обмеження припливу вод до свердловин показав, що до теперішнього часу в світі відомо понад 50 реагентів і рецептур для виконання ремонтно-ізоляційних робіт (РІР):

- суміші на основі мінеральних в'яжучих речовин (тампонажний портландцемент, шлак, гіпс і їх композиції);

- тампонується суміші на базі органічних в'яжучих матеріалів, полімерні тампонажні матеріали (ПТМ);

- тампонажні розчини, отримані на базі мінеральних в'яжучих тампонажних матеріалів з різними облагороджує добавками (ТЕГ, ТС-10, аеросил та ін.), Тобто цементно-полімерні розчини (ЦПР);

- багатокомпонентні тампонажні суміші;

- стискають тампонажні матеріали і ін.

За останні 50 років були розроблені і запатентовані матеріали [17, 18] і способи проведення РІР [19, 20]. Відзначимо, що в основі розробленої селективної технології припливу вод до свердловин (нафтовим, газовим) покладені відомі положення методу «ін'єкції грунтів», розробленого в ще 1802 г. [21]. «Ін'єкція» ПЗП обводненной свердловини спеціальним розчином і за певною технологією дозволяє проводити селективну водоізоляція пластів, подібно до того, як це запропоновано в [13].

Впровадження розроблених матеріалів і технологій дозволило отримати ефективні результати для різних гірничо-геологічних умов нафтових і газових месторожденійУкаіни [22-25].

- 9 скважино-операцій по ліквідації негерметичність експлуатаційних колон з успішністю 80%;

- 33 свердловин-операції по ізоляції пластових вод з колтюбінгових установок з успішністю 82%;

- 69 свердловин-операцій по ізоляції пластових вод з підйомних агрегатів А-50 з успішністю 80% і т.д.

Все РІР проведені в тісній співпраці з фахівцями Управління інтенсифікації та ремонту свердловин ТОВ «Уренгойгазпром» (підбір свердловин, складання планів робіт, підготовка свердловин і т.д.).

Розроблені матеріали і технології можна використовувати на інших нафтових і газових месторожденіяхУкаіни, що знаходяться на завершальному етапі експлуатації.

1. Губкін І.М. Бойові завдання на нафтовому фронті. / Нафтове і Сланцеве господарство, 1920, №9-12, с. 3-7.

2. Хроніка. I-ий Всеукраїнський З'їзд Нефтеработніков. / Нафтове і Сланцеве господарство, 1921, №9-12, с. 203-218.

3. Губкін І.М. Про обводнюванні нафтових родовищ Бакинського і Грозненського району. / Нафтове і Сланцеве господарство, 1922, №7-8, с. 362-366.

8. Глушков І.М. Експлуатація бурових свердловин. Видобуток рідких копалин: нафти і розсолів. - К Двигун, 1913.

9. Tough F.B. Methods of Shutting of Water in Oil and Gas Wells. - Washington, 1918.

10. Thoms C.C. Use of quick-setting cements in California fields. - Nat. Petrol News, 1926, 3.

11. Абрамович М.В. Про обводнюванні промислових площ Бакинського району та про заходи боротьби з ним. / Нафтове і Сланцеве Господарство. 1922 року, №7-8, с. 323-327.

12. Байбаков Н.К. Боротьба з обводненням свердловин в тресті Леніннефть. / Азербайджанське нафтове господарство. 1938 5, с. 18-24.

13. Панченко Г.М. Хімічні методи боротьби з конусами обводнення. Збірник «Питання техніки видобутку нафти і буріння на промислах Другого Баку». - М. Гостоптехіздат. 1943 року, с. 108-112.

14. сургучем М.Л. Про методи ізоляції пластових вод в експлуатаційних свердловинах. - Нафтове господарство. 1962. 11.

15. Умрихіна Е.Н. Блажевич В.А. Ізоляція припливу пластових вод в нафтових свердловинах. - М. Недра, 1966.

16. Іванова М.М. Динаміка видобутку нафти з покладів. - М. Недра, 1976.

21. Ржаніцин Б.А. Способи закріплення грунтів і гірських порід. - М. Трансжелдориздат. Тисяча дев'ятсот тридцять сім.