Исследование и разработка технологии стабилизации глинистых пород при строительстве скважин

• Автор: Катеев, Рустем Ирекович
• Шифр специальности: 05.15.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Бугульма, Уфа
• Количество страниц: 176 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение
Г лава 1 Изучение состояния крепи нагнетательных скважин
АО “Татнефть”. Влияние на состояние крепи скважин мероприятий по интенсификации разработки месторождений. Анализ факторов, обеспечивающих устойчивость ствола скважин
1.1. Промысловые данные о состоянии крепи скважин при
их строительстве и эксплуатации
1.2. Факторы, обуславливающие нарушение целостности
колонн в скважинах
1.3. Существующие представления и технологические ме
роприятия по обеспечению устойчивости ствола
скважин
1.4. Свойства воды. Особенности поведения химических
реагентов в воде
1.5. Свойства глины и ее поверхности. Гидратация глины
1.6. Анализ состояния проблемы. Постановка задач иссле
дований
Выводы к главе
Глава 2. Теоретические предпосылки обеспечения устойчиво-
сти вскрытых бурением глинистых отложений. Обоснование методов исследования и характеристика используемых материалов
2.1. Теоретические предпосылки обеспечения устойчиво
сти вскрытых бурением глинистых отложений
2.2. Методы исследования состава и свойства исходных
материалов

2.3. Характеристика используемых материалов
2.4. Методика обработки результатов экспериментов
Выводы по главе
Глава 3. Изучение пород кыновского горизонта. Разработка
методов управления активностью глинистых пород
3.1. Исследования состава и свойств глинистых пород кы
новского горизонта
3.2. Исследование увеличения объема глинистых пород в
водных и углеводородных средах
3.3. Выбор вида соединений для подавления набухания
глинистых пород при строительстве скважин
Выводы по главе
Глава 4. Опытно-промышленное использование рекомендаций
работы. Оценка эффективности разработанных мероприятий
4.1. Полное исключение закачивания технической воды в
нагнетательные скважины
4.2. Использование буровых растворов для управления
набухающей способностью глинистых отложений
4.3. Подавление набухающей способности глины путем
установки ванн
4.4. Ограничение проникновения фильтрата бурового или
цементного раствора в проницаемый пласт
4.5. Оценка эффективности разработанных мероприятий
Выводы по главе
Основные выводы и рекомендации
Литература
Приложения

ВВЕДЕНИЕ
Опыт бурения и эксплуатации скважин на нефть и газ показывает, что одной из причин разрушения стенок ствола в процессе бурения, а также нарушения целостности крепи в процессе эксплуатации скважин является гидратационная активность вскрытых бурением глинистых отложений. Высокая гидратационная активность глин обусловливает ряд осложнений при строительстве скважин: сужение ствола, осыпи, обвалообразо-вание и, как следствие, затяжка и прихват бурильного инструмента, ухудшение свойств бурового раствора, удорожание строительства, а при эксплуатации - разрушение крепи скважин с вытекающими отсюда последствиями.
Под воздействием воды или фильтрата бурового раствора глинистые породы в приствольной части скважины разрушаются. Разрушение глин может происходить и в процессе эксплуатации скважин, когда нагнетаемая вода через дефекты заколонной крепи постоянно контактирует с породами разреза, а гидратированные глинистые породы создают неравномерную наружную нагрузку на обсадную колонну и нарушают целостность ее крепи. Работы по восстановлению крепи скважин, как показывает практика, не эффективны и экономически нецелесообразны. В начале 1980 годов в АО “Татнефть” при разработке залежей в пласте До кыновских отложений с повышенным значением давления на устье скважины были выявлены нарушения целостности эксплуатационных колонн нагнетательных скважин в виде смещения или смятия труб. Нарушения происходили в интервале залегания глинистых отложений и были связаны с закачиванием пресной воды при разработке залежей на северо-западных площадях Ромашкинско-го месторождения.
В настоящее время поведением глины в разрезе скважины управляют путем применения в составе буровых растворов специальных добавок. Однако, несмотря на применение различных технологий, химических реаген-

Кристаллическое набухание происходит в результате адсорбции мо-номолекулярных слоев воды на поверхности глины. Эта вода обладает ква-зикристаллическими свойствами. Так, на расстояние 1 мм от поверхности кристалла вода имеет удельный объем, который примерно на 3% меньше удельного объема свободной воды. Объемные катионы влияют на кристаллизационную воду двояко. Во-первых, они сами гидратированы, во-вторых, они являются конкурентами молекул воды в образовании связей с поверхностью глин и имеют тенденцию к разрушению водной структуры. Поэтому набухание объясняется силами отталкивания, возникающими при гидратации межслоевых катионов, и противодействующими силами притяжения, развивающимися благодаря электростатическим связям отрицательно заряженной поверхности слоя с межслоевыми катионами.
Осмотическое набухание по сравнению с кристаллическим происходит в результате того, что концентрация катионов между слоями больше их концентрации в объеме раствора. Поэтому вода втягивается в межслое-вое пространство и появляется возможность образования диффузных частей двойных электрических слоев частиц глины. Хотя полупроницаемые мембраны в глине отсутствуют, механизму набухания глин приписывают осмотический характер.
В связи с таким теоретическим подходом проблему ингибирования гидратации глин решают преимущественно путем электростатической защиты, использованием растворов содержащих ионы: Са++, М§++, №+, К+, а также различных растворов содержащих либо углеводороды, либо применением растворов на углеводородной основе /5, 6, 61, 100/.
В нашей стране, наибольшее распространение получили кальциевые и калиевые буровые растворы, /5, 6, 43, 61/, а также растворы , содержащие жидкое стекло /18/.
Данный путь был наиболее полно испытан, очевидно, в силу следующих причин: