Интенсификация процессов строительства и ремонта нефтедобывающих и нагнетательных скважин на основе теории нелинейной волновой механики многофазных сред

• Автор: Шамов, Николай Александрович
• Шифр специальности: 25.00.15
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 307 с. : ил.

Содержание

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА ИНТЕНСИФИКАЦИЮ ПРОЦЕССОВ СТРОИТЕЛЬСТВА СВКАЖИН
1.1 Обобщение результатов исследований изменения состояния
пласта при строительстве скважин
1Л Л Основные процессы и факторы, влияющие на изменение
связи скважины с пластом
1Л .2 Приготовление промывочных жидкостей для бурения
1 Л.З Роль высокооборотного бурения в интенсификации процессов
строительства скважины
1Л .4 Влияние кольматации на связь скважины с пластом
1Л.5 Факторы, влияющие на качество цементирования скважин
1 Л.6 Вторичное вскрытие продуктивных пластов
1Л .7 Декольматация коллектора пласта
1Л.8 Существующие представления о процессах кольматации и
декольматации проницаемых пород
1Л .9 Обобщение результатов проведенных исследований
1.2 Системное использование волновых явлений в технологиях строительства и ремонта скважин
1.2Л Основные цели и задачи строительства и ремонта скважин
1.2.2 Кавитационно-волновое приготовление буровых растворов
1.2.3 Волновая кольматация породы ствола в процессе его
бурения
1.2.4 Высокооборотное бурение с волновым воздействием на
породу
1.2.5 Волновые процессы в цементировании скважин
1.2.6 Вторичное вскрытие пласта каналами-волноводами
1.2.7 Волновая декольматация породы при вызове притока

из пласта
1.3 Факторы, влияющие на процессы кольматации и декольматации
1.3.1 Факторы, определяющие процесс кольматации
1.3.2 Факторы, определяющие процесс декольматации
1.4 Выводы
ГЛАВА 2. ВОЛНОВЫЕ И КОЛЕБАТЕЛЬНЫЕ ЯВЛЕНИЯ В
ПРОЦЕССАХ БУРЕНИЯ. ИХ ИССЛЕДОВАНИЕ
2.1 Влияние на процесс бурения частоты вращения долота,
вибраций и волновых явлений на забое
2.1.1 Особенности применения высокооборотного бурения
2.1.2 Математическая модель динамики частиц шлама породы
в волновом поле на забое
2.2 Характер движения частицы кольматанта в волновом поле
2.2.1 Математическая модель динамики частицы кольматанта
2.2.2 Механизм коагуляции и ее роль в процессе кольматации
2.2.3 Влияние статического перепада давления между скважиной и пластом на движение частицы в поровом канале
2.2.4 Продолжительность формирования слоя кольматации
2.2.5 Определение условий осуществления и ограничения процесса кольматации
2.2.6 Динамика частиц кольматанта в полихроматическом поле
2.2.7 Волновое уплотнение слоя кольматации
2.2.8 Изменение проницаемости породы в результате кольматации. Структура слоев и зон неоднородности породы
2.2.9 Описание механизма кольматации породы в волновом поле
2.3 Характер кольматации импульсными струями раствора
2.4 Волновые процессы в технологии приготовления буровых растворов

2.5 Природа возникновения кавитации при бурении скважин
2.5.1 Создание кавитации в звуковом поле в условиях
значительных гидростатических давлений
2.5.2 Влияние кавитации на процесс породоразрушения
2.5.3 Роль кавитации в процессах диспергирования твердой
фазы при кольматации и приготовлении буровых растворов
2.6 Выводы
ГЛАВА 3. ВОЛНОВЫЕ ПРОЦЕССЫ В ЗАКАНЧИВАНИИ,
ВТОРИЧНОМ ВСКРЫТИИ И ОСВОЕНИИ СКВАЖИН
3.1 Спуск и цементирование обсадных колонн
3.1.1 Анализ факторов, влияющих на качество цементной крепи
3.1.2 Волновая кольматация ствола в процессе спуска колонны
3.1.3 Волновое приготовление тампонажного раствора
3.1.4 Волновая активация тампонажного раствора на забое
3.1.5 Волновое уплотнение тампонажного раствора
3.2 Вторичное вскрытие эксплуатируемого пласта
3.2.1 Состояние пласта перед вторичным вскрытием
3.2.2 Вторичное вскрытие пласта с АНПД расширением открытого ствола
3.2.3 Бурение глубоких перфорационных каналов-волноводов
3.3 Исследование динамики процесса волновой декольматации
3.3.1 Математическая модель процесса декольматации
3.3.2 Влияние кавитации на процесс декольматации
3.3.3 Механизм волновой декольматации породы
3.3.4 Очистка скважин от трудноудаляемых отложений
3.4 Выводы
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ
ВОЛНОВЫХ ЯВЛЕНИЙ НА ПРОЦЕСС КОЛЬМАТАЦИИ
4.1 Выбор модели для проведения исследований
4.2 Разработка оборудования для проведения исследований

условиях [51]. При скорости потока раствора вдоль поверхности породы более 0,3 м/с интенсивность кольматации не увеличивается [8]. В гидродинамических условиях твердая фаза проникает на ту же глубину, что и в гидростатических [61]. Отмечается, что образование фильтрационной корки препятствует проникновению кольматирующих частиц в поровое пространство породы и замедляет кольматацию [8, 34, 74, 101, 154].
Глубине проникновения твердой фазы и фильтрата в пласт посвятили свои исследования многие специалисты, работающие над проблемами кольматации породы. Ими отмечались следующие глубины проникновения твердой фазы в пласт: от 0,006 до 0,010 м [85], 0,003 м в породе с исходной проницаемостью 0,039 мкм2 [51], в высокопроницаемых породах от 0,005 до 0,006 м, в низкопроницаемых от 0,0015 до 0,002 м [8]. В гранулярных коллекторах зона кольматации составляла от 0,020 до 0,030 м, а зона проникновения фильтрата несколько сотен миллиметров. Однако, чем ниже проницаемость, тем глубже проникновение фильтрата в пласт, поскольку почти отсутствует зона кольматации [34]. Утверждается, что глубина слоя кольматации зависит от пористости и в меньшей степени от перепада давления и достигает до 0,020 м. Добавки барита уменьшают ее до 0,006 м [61].
Экспериментальными исследованиями струйной кольматации песчанистых и карбонатных коллекторов занимался ряд исследователей [1, 80, 106]. Ими установлено влияние на процесс кольматации и характеристик ее слоя скоростей истечения струй кольматирующего раствора, времени их взаимодействия с породой, определена необходимая для процесса величина удельной гидравлической энергии. Предложен механизм кольматации, заключающийся в продавливании частиц кольматанта в глубь поровых каналов под действием динамического давления струй раствора. Глубина слоя кольматации в карбонатных коллекторах составляет от 0,005 до 0,020 м. Слой состоит из областей попутной (самопроизвольной) и принудительной (регулируемой) кольматации, разделенных зоной проникновения фильтрата раствора.
В [89] исследовалось влияние энергии колебаний давления на процессы