НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЛАБОРАТОРИЯ
«ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ЖИДКОСТИ
ДЛЯ БУРЕНИЯ И КРЕПЛЕНИЯ СКВАЖИН»
Г.М. Толкачев, к.т.н., А.С. Козлов, к.т.н.
(Пермский национальный исследовательский политехнический университет)
Когда в 1970 г. возникла необходимость оценить нефтегазоносность территории севера Пермского края, в плане совпадающей с территорией Верхнекамского месторождения калийно-магниевых солей, в мировой практике отсутствовали технические и технологические средства строительства скважин в таких условиях. В связи с этим потребовалось разработать специальную технологию бурения и крепления скважин на нефть и газ, с помощью которых предполагалось осу-
ществить комплексное изучение и освоение недр этой территории (рис. 1). Решая эту задачу, научный коллектив кафедры «Бурение нефтяных и газовых скважин» Пермского политехнического университета под руководством профессора Г.М. Толкачева разработал конструкцию опытных глубоких скважин, составы специальных соленасыщенных буровых и магнезиальных там-понажных растворов для бурения и крепления скважин в солесодержащей части разреза. Успешность выпол-
Тойэрнэи нефть
Подготовка жидяи* отводов к закачке
Рис. 1. Технологическая схема комплексного изучения, освоения и охраны недр при разведке и разработке месторождений нефти и минеральных солей на территории Верхнекамского региона (Западный Урал)
Рис. ские
ненных работ обеспечила возможность развития на территории Верхнекамского месторождения калийных солей работ по поиску, разведке и разработке углеводородов в подсолевых отложениях. Был определен вектор проведения научно-исследовательских работ кафедры «Технологические жидкости для бурения, крепления, ремонта и ликвидации скважин в отложениях водорастворимых солей».
Для качественного выполнения научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ на кафедре сформирована научно-исследовательская лаборатория «Технологические жидкости для бурения и крепления скважин» (рис. 2). В ее задачи входят разработка и всестороннее исследование технологических жидкостей и материалов (буферные и буровые растворы, жидкости глушения, тампонажные материалы), составы которых систематически оптимизируются с учетом изменения качества исходных материалов и реагентов, условий их применения и приготовления, а также с учетом требований заказчиков.
Научно-исследовательские и опытные работы выполнялись и выполняются в сотрудничестве с такими организациями, как Пермская геологоразведочная экспедиция, ПО «Пермнефть», ВНИИБТ, КамНИИ-ГИКС, ФГУГП «Иркутскгеология», «Востсибнефтегазгеология», ОАО «Уд-муртнефть», «Енисейнефтегазгеоло-гия», ОАО «Комбинат «Магнезит», Министерство среднего машиностроения, ООО «ЛУКОЙЛ-Пермь», ОАО «Сургутнефтегаз», ОАО «ТНК-ВР Менеджмент» и др.
Эффективность с использованием разработанных в лаборатории технологических жидкостей и материалов и надежность получения высококачественных результатов доказаны более чем 35-летним опытом применения при бурении, креплении, ремонте и ликвидации скважин различного назначения:
- открыты, разведаны и разрабатываются семь нефтяных месторождений, расположенных в контуре разрабатываемого подземным способом Верхнекамского месторождения калийных солей (Пермский край);
- открыто и с высокой степенью достоверности разведано Непское месторождение калийных солей (Иркутская область);
- при строительстве нефтяных скважин на территории Верхнекамского месторождения калийных солей ведется уточнение категорийности запасов калийно-магниевых солей;
- проведены работы по строительству и ликвидации опережающих скважин при сооружении двух шахтных стволов калийных рудников (Пермский край);
2. Научно-исследовательская лаборатория «Технологиче-жидкости для бурения и крепления скважин»
В задачи лаборатории входят разработка и всестороннее исследование технологических жидкостей и материалов (буферные и буровые растворы, жидкости глушения, тампонажные материалы), составы которых систематически оптимизируются с учетом изменения качества исходных материалов и реагентов, условий их применения и приготовления, а также с учетом требований заказчиков.
- получен представительный керн материала солеотвалов калийных рудников для оценки устойчивости их во времени (Пермский край);
ликвидировано открытое фонтанирование газоконденсатной скважины (Красноярский край);
- выполнены работы по бурению, отбору керна и цементированию обсадных колонн при строительстве подземных хранилищ газа и нефтепродуктов в отложениях легкорастворимых солей (Иркутская и Волгоградская области);
- при бурении глубоких нефтяных скважин на территории Верхнекамского месторождения калийных солей ликвидируются поглощения буровых растворов, в том числе катастрофические и в зонах соляного карста;
- успешно проведены ремонтно-изоляционные работы по ликвидации негерметичности обсадных колонн, заколонных перетоков и ограничению водопритоков в нефтяных скважинах.
Многие разработки защищены авторскими свидетельствами (№ 601392, 605936, 662570, 840293, 870673, 977471, 987077, 1183660, 1452805, 1456538, 1513128) и патентами РФ (№ 2273724, 2295554, 2321611, 2321611, 2337123, 2366682, 2374293), отмечены золотой, серебряными и бронзовыми медалями ВДНХ СССР 19801983 гг., золотой медалью 53-й Всемирной выставки в Брюсселе (Бельгия) 2004 г., золотой медалью Х Международного салона промышленной собственности «Архи-мед-2007».
Благодаря высокому уровню и актуальности выполняемых и реализуемых на практике научных исследований в 2007-2008 гг. в рамках инновационной образо-
•8
Л0'201ЛН НЕФТЯНОЕ ХОЗЯЙСТВО
л
Рис. 3. Оценка физико-механических свойств тампо-нажного материала на приборе MPRO модель 6265
Рис. 4. Исследование прочности цементного камня на многоцелевой испытательной машине Multitest Т052/Е
вательной программы «Комплексное освоение территориально совмещенных месторождений руд и нефти» научно-исследовательская лаборатория «Технологические жидкости для бурения и крепления скважин» была оснащена современным исследовательским и испытательным оборудованием, позволяющим выполнять исследования технологических жидкостей в соответствии с действующими международными стандартами ISO, API (Американского нефтяного института) и требованиями ASTM (Американского общества по испытанию материалов). Созданная современная база испытательного лабораторного оборудования позволяет не только выполнять исследования на качественно новом уровне, но и является фундаментом для признания и оценки их транснациональными нефтяными компаниями.
Большая часть приборов, установленных в научно-исследовательской лаборатории, уникальна и позволяет проводить исследования при моделировании сква-жинных условий, например: герметизированный консистометр - прибор для оценки изменения консистенции цементного раствора во времени при имитации условий процесса цементирования обсадной колонны (при температуре до 205 °С, давлении до 154 МПа); аппарат для определения водоотдачи, позволяющий определять фильтратоотдачу тампонажного раствора при давлении до 13,2 МПа и температуре до 232 °С; прибор для ис-
Созданная современная база испытательного лабораторного оборудования позволяет не только выполнять исследования на качественно новом уровне, но и является фундаментом для признания и оценки их транснациональными нефтяными компаниями.
следования механических свойств тампонажного материала методом неразрушающего контроля (рис. 3); двух-функциональный ультразвуковой прибор; ячейка для непрерывного измерения расширения/усадки цементного раствора-камня; камера набора прочности - установка для формирования образцов цементного камня при давлении до 35 МПа и температуре до 370 °С; прибор для оценки физико-механических свойств (прочности при изгибе и растяжении) цементного камня методом разрушающего контроля (рис. 4).
В 2010 г. в лаборатории начаты исследования по разработке составов облегченных расширяющихся магнезиальных тампонаж-ных материалов, предназначенных для цементирования обсадных колонн в скважинах Восточно-Уренгойского нефтегазоконденсатного месторождения в интервалах залегания многолетнемерзлых пород. Эти исследования проводятся с использованием камеры постоянной температуры (от -10 до 100 °С) LCT-1035C (Республика Корея).
Установленное современное лабораторное и испытательное оборудование используется не только при проведении научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, но и в учебно-образовательном процессе при подготовке дипломированных специалистов для нефтяной и газовой промышленности.
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.