Россия
Россия
студент
Россия
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 заканчивания, 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 «ЛУКОЙЛ-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.
межколонное давление, шельфовые месторождения, ликвидационные работы, добыча нефти и газа, разработка месторождений
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 «ВолгоградНИПИнефть») определены максимально возможные величины МКД, проведена оценка этих значений и выполнен расчет допустимых безопасных его величин. 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
|
№ |
Описание работ |
Диаметр МКП, мм |
Период |
Тип |
Объем |
Давление, атм |
|
|
до начала работ |
после |
||||||
|
ООО ПКФ «Недра – С» |
|||||||
|
G1 |
Ликвидация МКД |
508–339,7 |
19.05.2011–17.08.2011 |
ЩВПС |
896 |
43 |
42 |
|
Р11 |
Ликвидация МКД |
508–339,7 |
04.06.2011–06.11.2011 |
ЩВПС |
533 |
57 |
1 |
|
339,7–244,5 |
07.11.2010–28.11.2010 |
WARP |
12 935 |
14 |
0 |
||
|
ВП-2 |
Ликвидация МКД |
508–339,7 |
12.10.2011–20.10.2011 |
ЩВПС |
334 |
2 |
1,5 |
|
Р12 |
Ликвидация МКД |
508–339,7 |
16.10.2011–21.10.2011 |
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 |
26.04.2013–18.05.2013 |
Герметик |
1 000 |
48 |
34 |
|
Ликвидация МКД |
508–339,7 |
||||||
|
G1-bis |
Исследование МКП |
508–339,7 |
25.05.2013–02.12.2013 |
WARP |
292 |
13,8 |
3,95 |
|
Ликвидация МКД |
339,7–244,5 |
||||||
|
P109 |
Исследование МКП |
273,05–406,04 |
19.07.2014–22.07.2014 |
WARP |
6 155 |
25 |
10 |
|
Ликвидация МКД |
07.08.2014–19.08.2014 |
||||||
|
Р105 |
Исследование МКП |
273,05–406,04 |
10.08.2014–19.08.2014 |
WARP |
510 |
48 |
0 |
|
Ликвидация МКД |
|||||||
|
Р113 |
Ликвидация МКД |
244,5–339,7 |
27.09.2014– 09.10.2014 |
WARP |
2 013 |
1,99 |
0 |
|
Р13 |
Ликвидация МКД |
244,5/339,7 |
13.10.2016– 25.10.2016 |
WARP |
7 940 |
28,62 |
0 |
|
Р104 |
Ликвидация МКД |
244,5/339,7 |
13.10.2016– 25.10.2016 |
WARP |
670 |
31,58 |
0 |
|
Р101 |
Ликвидация МКД |
2445/406,4 |
19.03.2018–27.03.2018 |
WARP |
1 250 |
30 |
0 |
|
ВП-3 |
Ликвидация МКД |
244,5/339,7 |
19.03.2018–27.03.2018 |
WARP |
6 800 |
24 |
0 |
|
Р103 |
Ликвидация МКД |
273,05/406,4 |
18.10.2019–23.10.2019 |
WARP |
2 500 |
48 |
0 |
|
Р12 |
Ликвидация МКД |
244,5/339,7 |
15.10.2019–21.10.2019 |
WARP |
2 500 |
26 |
0 |
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 SNL (спектральная шумометрия) и выявлены источники МКД в МКП. По результатам исследований: по скв. № 13 источником МКД 245 × 340 мм являются газонасыщенные коллекторы неокомского надъяруса в интервале 1 778–1 787 м; по скв. № 15 основным источником МКД в МКП 339,7 × 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 × 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 × 406 мм являются неокомские отложения в интервале 1 544–1 648 м; по скв. № 110 источником МКД в МКП 339,7 × 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 × 406 мм являются неокомские отложения в интервале 2 340–2 400 м. По данным спектральной шумометрии в режиме стравливания давления в МКП 273 × 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 × 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. Филановского», 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.
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-ВолгоградНИПИморнефть», 2005. 456 с.
2. Кустышев А. В. Особенности эксплуатации шельфовых месторождений: курс лекций. Тюмень: ТюмГНГУ, 2005. 118 с.
3. Лой Г. М., Долгов С. В., Каримов М. Ф. О межко-лонных 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.
