Ремонт нефтяных скважин.

Различают два вида ремонта скважин – наземный и подземный. Наземный ремонт связан с восстановлением работоспособности оборудования, находящегося на устье скважины трубопроводов, станков-качалок, запорной арматуры, электрической аппаратуры и т.д.

Подземный ремонт включает работы, направленные на устранение неисправностей в оборудовании, спущенном в скважину, также восстановление или увеличение дебита скважины. Подземный ремонт связан с подъемом оборудования из скважины.

По сложности выполняемых операций подземный ремонт подразделяется на текущий и капитальный. Под текущим ремонтом скважины понимают комплекс технологических и технических мероприятий, направленных на восстановление ее производительности, и ограниченный воздействием на призабойную зону пласта и находящееся в скважине оборудование.

Текущий ремонт включает следующие работы: замена отказавшего оборудования, очистка забоя и ствола скважины, восстановление продуктивности пласта за счет отдельных методов интенсификации(прогрев, промывка, закачка химреагентов).

Капитальный ремонт обладает большой трудоемкостью и напряженностью, т.к. требует значительных затрат мощности специального оборудования и физических усилий для извлечения из скважины спущенных устройств. Следует учесть, что текущий ремонт выполняется на открытом воздухе, порой в сложных климатических условиях.

Поскольку текущий ремонт скважины требует обеспечения доступа в ее ствол, т.е. связан с разгерметизацией, следовательно, необходимо исключить случаи возможного фонтанирования в начале или в конце работы. Это достигается двумя путями: первый и широко применяемый – «глушение» скважины, т.е. закачка в пласт и скважину жидкости с плотностью, обеспечивающей создание на забое скважины давления P_ЗАБ , превышающего пластовое. Второй – применение различных устройств – отсекателей, перекрывающих забой скважины при подъеме НКТ.

Спуско-подъемные операции (СПО) занимают основную долю в общем балансе времени на ремонт скважины. Они неизбежны при любых работах по спуску и замене оборудования, воздействии на забой, промывках колонн и т.д. Технологический процесс СПО состоит в поочередном свинчивании (или развинчивании) насосно-компрессорных труб, являющихся средством подвески оборудования, каналом для подъема добываемой жидкости и подачи технологических жидкостей в скважину, а в некоторых случаях – инструментом для ловильных, очистных и других работ. Это многообразие функций сделало НКТ обязательным компонентом оборудования скважины любого без исключения способа эксплуатации.

Операции с НКТ монотонны, трудоемки и легко могут быть механизированы. Кроме подготовительных и заключительных операций, которые имеют свою специфику для различных способов эксплуатации, весь процесс СПО с НКТ одинаков для всех видов текущего ремонта. Спуско-подъемные операции со штангами производятся так же, как и с трубами, а отвинчивание (свинчивание) штанг производят механическим штанговым ключом.

В случае заклинивания плунжера в цилиндре насоса или штанг в НКТ (запарафинивание), а так же при их обрыве возникает необходимость одновременного подъема труб и штанг. Процесс ведут путем поочередного отвинчивания трубы и штанги.

Выбор места заложения поисковых, разведочных и опорных скважин. Исходные данные для составления геологической части геолого-технического наряда.

1.Для геологического обоснования места заложения скв. привлекают все имеющиеся у геологов материалы по интересующей площади; результаты поверхностных геол. И геофизических исследований данной площади,геол. Карты и прфили аналогичных площадей, результаты картировочного бурения и сведений о так называемых опорных скв.,данные огрунтовых водах, сведения о поверхностных нефтегазопроявлениях, общие сведения о строении осадочного чехла Земли и др.

Как разведочные так и эксплуатационные первые скважины закладывают в предпологаемых наивысших точках обнаруженной благоприятной структуры, чтобы наверняка вскрыть УВ зону газонефтяной ловушки. По полученным из первых скважин сведениям выбирают местоположения последующих скв. ,перед которыми ставится более широкая задача-определить размеры залежи, положение ВНК и ГНК, эффективную мощность прод. Пластов,изменение по простиранию их пористости и проницаемости, уточнить структурную карту месторождения (карту изогипс), получить данные для определения термодинамических параметров прод. Пластов и построение карт изобар и изотерм, а в конечном итоге- подсчитать или уточнить промышленные запасы месторождения УВ и обосновать или уточнить систему его разработки (построить карту разработки).

При этом скважины могут быть заложены как в пределах так и за ее пределами залежи (за пределами ВНК).Для обоснования места заложения скв. учитывается также необходимость изучения пород и перспективы нефтегазоносности пластов,залегающих ниже разведываемой или разрабатываемой залежи УВ.

После выбора места заложения составляют проект этой скв. основными разделами которого яв-тся:

Конструкция (соотношение диамеров и длин ствола,его ориентация; интервалы спуска,диаметры, толщина стенок и марки стали обсадных колонн; интервалы цементирования; тип и конструкция фильтра; др. необходимые элементы скв.)

Технология проводки ствола (тип и размер породоразрушающего инструмента-долот; режим бурения-интенсивность циркуляии очищающего забой и ствол от выбуренной породы агента, скорость вращения долота, усилие со стороны долота на разрушаемый им забой; тип и физ. Св-ва очищающего скв. агента; тип, соотношение диаметров и длин секций бур. колонны; тип и размер забойного двигателя в случае его использования);

Происхождение горных пород. Основные породообразующие минералы.

Твердое вещество верхних оболочек Земли состоит из естественных минеральных агрегатов - горных пород. Значительная их часть - это магматические породы, которые образовались в результате затвердевания изначально горячих силикатных расплавов (магм), зарождавшихся в недрах нашей планеты.

Различают более 2 тысяч минералов. Распространены различные минералы в

Основную часть массы земной коры составляют силикаты.

Земная кора сложена главным образом изверженными и метаморфическими горными породами, на которых прерывистым покровом лежат осадочные породы. В строении нефтяных и газовых месторождений принимают участие только осадочные горные породы.

По природе сил сцепления между частицами осадочные породы подразделяются на три основные группы:

1. скальные,

2. связные (пластичные),

3. сыпучие.

Силы сцепления скальных пород (песчаников, известняков, мергелей и др.) характеризуются молекулярным притяжением частиц друг к другу, а также наличием сил трения.

Силы сцепления пластичных пород (глинистых) характеризуются взаимодействием коллоидных частиц, адсорбирующихся на поверхности обломков, а также наличием сил трения,

Сыпучие породы (песок) не обладают сцеплением ни в сухом состоянии, ни при полном насыщении водой. Только при ограниченном насыщении водой у сыпучих пород наблюдаются силы сцепления, обусловленные трением.

Горная порода представляет собой минеральный агрегат определенного состава и строения, сформировавшийся в результате геологических процессов и залегающий в земной коре. Минералами называются природные вещества, приблизительно однородные по химическому составу и физическим свойствам - продукты физико-химических процессов, совершаемых в земной коре. Горные породы - агрегаты минералов более или менее постоянного состава, которые образуют самостоятельные геологические тела, слагающие земную кору. Горные породы по происхождению подразделяют на изверженные (магматические), осадочные и метаморфические (видоизмененные). Изверженные горные породы образовались в результате застывания на поверхности или в недрах земной коры силикатного расплава, называемого магмой. Большинство изверженных пород имеет кристаллическое строение. По своим физическим свойствам они представляют плотные, большей частью очень крепкие однородные массивы. Ти­пичными представителями изверженных пород являются базальты, граниты. Животных и растительных остатков эти породы не содержат. Осадочные горные породы образовались в результате осаждения органических и неорганических веществ на дне водных бассейнов и на поверхности материков. Мельчайшие кусоч­ки раздробленных водой или ветром изверженных пород, а также остатки животных и растительных организмов, осаждаясь, постепенно образовывали слои и пласты.

По способу образования осадочные горные породы делятся на четыре группы: Обломочные. (валунник, галечник, гравий);сцементированные с окатанными обломками (конгломерат, гравелит); рыхлые с угловатыми обломками (глыбы, щебень, дресва); сцементированные с угловатыми обломками (брекчия). Среднеобломочные: рыхлые (пески), сцементированные (песчаники). Мелкообломочные: рыхлые (алевриты, супеси, суглинки, лёсс); сцементированные (алевролиты, каменный лёсс). Тонкообломочные (глины, аргиллиты).Органогенные. Карбонатные (известняки органического происхождения, мел).Хемогенные. Карбонатные (известняки химического происхождения, известковые туфы - травертины, доломиты, сидериты). Кремнистые (кремнистые туфы). Железистые (бурый железняк). Галоидные (каменная соль, сильвинит). Сульфатные (ангидрит, гипс). Аллитные (латерит, боксит). Фосфатные (фосфориты). Каустобиолиты (торф, ископаемый уголь, нефть, асфальт, горючие сланцы, газ).Смешанного происхождения. Известковые песчаники. Песча­ные известняки. Мергели. Опоки.Метаморфические горные породы образовались из осадочных и изверженных пород при их погружении в толщу земной коры, где под влиянием высокой температуры и давления осадочные породы приобретают кристаллическую структуру, а изверженные породы превращаются в сланцеватые. Среди метаморфических горных пород наиболее часто встречаются кварциты, мраморы, яшмы, сланцы, гнейсы. Типовые условные обозначения горных пород приведены на рис. 1.1

Т иповые условные обозначения горных пород.

Осадочные породы:1 - известняк; 2 - мел; 3 - мергель; 4 - доломиты; 5 - глина; 6 - суглинки; 7 -глинистый сланец; 8 - песок; 9 - косослоистый песок; 10 - глинистый песок; 11 -песчаник; 12 - галечник; 13 - конгломерат; 14 - брекчия; 15 - конкреция; 16 -лёсс; 17 - морена; 18 - известковистость; 19 - мергелистость; 20 - железистость; 21 - кремнистость; 22 - пиритизация; 23 - пиригизированный; 24 - битуминоз­ный сланец; 25 - уголь; 26 - торф; 27 - нефтеносный песок; 28 - газоносный песок; 29 - водоносный песок; 30 - фосфорит; 31 - гипс; 32 - соль. Магматические породы:33 - кислые глубинные породы; 34 - средние глубинные породы; 35 - основные глубинные породы; 36 - ультраосновные глубинные породы; 37 - кислые эффузивы; 38 - средние эффузивы; 39 - основные эффузивы; 40 - лавы и пемза; 41 -туфы вулканические. Метаморфические породы:42 - гнейсы; 43 - кристаллические сланцы; 44 - метаморфические сланцы; 45 -мрамор; 46 - кварцит; 47 - роговики и яшмы; 48 – змеевик

Характеристика осадочных пород, в которых залегает нефть и газ: пористость, проницаемость, гранулометрический состав, насыщенность пород флюидом.

Осадочные породы образуются из продуктов размыва суши. Подсчитано, что волны и течения морей и океанов ежегодно отрывают от берегов около 1,5 км3 горных пород. Кроме того, реки выносят в моря и океаны ежегодно около 12 км3 горных пород в виде мелких частиц глин, песков и других пород и минералов. Вместе с речными водами выносятся и растворенные в них соли — около 0,1 км3 ежегодно. Частицы твердого материала, выносимые реками и отрываемые волнами и течениями от берегов, постепенно оседают на дне, образуя ил, содержащий много воды. По мере отложения новых слоев ила расположенные ниже слои уплотняются и превращаются в дальнейшем в осадочные породы. Помимо материала, поступающего с суши, на дне морей и океанов накапливаются также твердые части отмерших морских организмов (раковины, панцыри, скелеты, зубы и т. д.). Эти остатки морских организмов встречаются во многих осадочных породах. На участках океанского и морского дна, далеко удаленных от берегов, накапливаются отложения, состоящие преимущественно из твердых остатков организмов.

Таким путем образуются пласты известняка-ракушечника, используемого в качестве строительного камня. Хорошо известный писчий мел состоит из остатков мельчайших морских организмов — фораминифер. Такие породы по химическому составу относятся к карбонатам. В глубоководных осадках океанов встречаются также кремнистые отложения, образующиеся при отмирании мельчайших водорослей с кремнистыми панцырями — диатомей. Когда эти отложения уплотняются и цементируются, они превращаются в креп-кую горную породу — диатомит. При отмирании радиолярий и некоторых других морских организмов также образуются кремнистые отложения.

Вещество растений и животных кроме твердых скелетных частей, солей и воды состоит из органических соединений. После гибели организма эти соединения подвергаются изменениям. Более подробно на этих изменениях органических соединений мы остановимся ниже в разделе о происхождении нефти. Сейчас же мы лишь отметим, что органическое вещество, которое является продуктом изменений исходных органических соединений растений и животных, присутствует в каждой осадочной породе.

Наиболее распространенным типом осадочных пород служат глины. На долю их приходится в среднем около 50% всех осадочных пород. Глины — это тонкозернистые горные породы, состоящие из алюмосиликатов, т. е. из солей кремневых кислот со значительным участием окиси алюминия. Известно несколько кремневых кислот, а в составе их солей присутствуют кроме алюминия и другие металлы.

Поэтому существует много типов глин. Они выделяются в зависимости от состава кремневых кислот и содержащихся в их солях металлов. В составе глинистых минералов присутствует также вода.

В качестве примера глин можно привести минерал каолинит.

Чистые глинистые минералы, как каолинит, встречаются редко. Обычно глины представляют собой смесь глинистых минералов.

Другой основной тип осадочных пород — это пески и песчаники. На их долю приходится в среднем около 25—30% осадочных пород.

Чистый кварцевый песок представляет собой окись кремния SiOg. На дне морей чаще всего накапливаются не чистые кварцевые пески, а пески с примесью других минералов. Эти примеси, подвергаясь перекристаллизации, цементируют частицы песчаных отложений и превращают их в песчаники.

Карбонаты — это соли угольной кислоты Н₂СОз. К числу наиболее часто встречающихся в природе карбонатных минералов относятся кальцит СаСОз, из которого состоят главным образом известняки, доломит (Са, Mg)C03, магнетит MgCC>3, сидерит ГеСОз. На долю карбонатов среди осадочных пород приходится в среднем около 20%.

Каждый из перечисленных основных типов осадочных пород редко встречается в чистом виде. Обычно в глинах наблюдается примесь песка и карбонатов. В песчаных породах встречается примесь глинистых минералов. Карбонатные породы также могут содержать примесь песка и глин. Известны глинистые пески, содержащие большую примесь глины, а также мергели, представляющие собой смесь глины и карбоната.

Помимо упомянутых основных типов осадочных пород, на дне морей и океанов, при определенных условиях, отлагаются и некоторые другие образования. К их числу относятся различные соли — гипс и ангидрит CaS04, каменная соль NaCI, сильвинит КС1 и т. д.

Накопление осадочных отложений — это очень медленный процесс. Для того чтобы на морском дне накопился осадок толщиной всего 1 см, нужны десятилетия. В дельтах рек, приносящих много глинистых и песчаных частиц, накопление осадочных отложений происходит быстрее, а вдали от берега, особенно в океанах, значительно медленнее.

За всю историю человечества, начиная со времен древнего Египта и древней Индии, на дне разных морей и океанов накопились осадочные отложения толщиной в среднем всего лишь около 1 м.

Осадочные породы, опустившиеся на большие глубины, испытывают в течение длительного геологического времени воздействие высокого давления и повышенной температуры. Так на глубине 10 км осадочные породы подвергаются давлению примерно в 2,6—2,7 тыс. am под действием вышележащих слоев пород. Температура на такой глубине может достигать 200—300° С. В результате воздействия тепла и давления осадочные породы на больших глубинах подвергаются изменению и превращаются в метаморфические породы. Так, глины превращаются в глинистые сланцы, карбонаты — в мрамор, песчаники — в кварциты и т. д.

Оболочка осадочных пород весьма неравномерна по своей толщине на разных участках земной поверхности. В местах обнажения магматических пород — гранитов, базальтов и других, оказавшихся на земной поверхности, осадочные породы отсутствуют. В то же время в глубоких впадинах могут накопиться мощные толщи осадочных пород. В прибрежных зонах океанов — зонах шельфа — мощность осадочных пород бывает значительной, достигая 3—4 км и более.

Чем дальше от берега, тем меньше принос минеральных частиц с суши. В достаточно удаленных от берега участках океана этот принос минеральных частиц становится незначительным. На большей части дна океанов мощность осадочных отложений невелика, составляя 0,5—1 км.

Пока условия отложения и накопления осадков остаются неизменными, отлагающийся пласт сохраняет свою однородность. Когда эти условия становятся другими, изменяются состав и свойства осадка. Начинает отлагаться другой пласт. Вместо глины начинает отлагаться песок, или один вид глины сменяется другим, появляется та или иная примесь других глинистых минералов, примесь песка и т. п.

Карбонатные отложения также бывают различными. Они могут иметь разный состав и состоять из известняков или доломитов с той или иной примесью других минералов. Встречаются чередования многочисленных пластов глинистых, песчаных и карбонатных отложений. Иногда в разрезе мощной толщи осадочных пород встречаются только пласты глин и песчаников. Но иногда часть разреза приходится на карбонатные породы. Встречаются мощные толщи, состоящие только из карбонатов.

На рис. 6 и 7 приведены фотографии обнажений пластов осадочных пород на земной поверхности. Видно, что эти пласты изогнуты в складки. Отложение мощных толщ происходило за очень длительное время. Поэтому давно возник вопрос, как определить время образования того или иного пласта осадочных пород. Так как толщи осадочных пород сложены пластами, расположенными один над другим, то совершенно очевидно, что чем глубже находится пласт, тем он древнее. Таким путем устанавливается относительный возраст пластов.

Изучение окаменелых остатков растений и животных показало, что каждому пласту или группе пластов свойственны остатки лишь определенных организмов, существовавших во время образования этих пластов осадочных пород. Растения и животные как морские, так и сухопутные с течением времени изменялись, их виды и формы сменяли друг друга.

История этих изменений и видна по ископаемым остаткам, которые находят в осадочных породах. По ним можно судить об относительном возрасте пород. По видам окаменелых остатков с учетом относительного положения пластов геологическая история осадочных толщ была подразделена на эры и периоды, а последние на эпохи. В результате была составлена шкала относительного исчисления геологического времени.

Уже в текущем столетии были разработаны способы определения абсолютного возраста пород, исчисляемого в годах. Эти способы основаны на явлениях радиоактивного распада некоторых элементов. Конечные продукты распада радиоактивных элементов стабильные. Так, конечным стабильным продуктом распада урана и тория является свинец. Радиоактивный изотоп калия превращается в стабильный элемент аргон. По отношению накопившегося стабильного элемента к исходному радиоактивному можно судить о возрасте минерала. Так как скорости распада радиоактивных элементов хорошо известны, то по этим отношениям элементов можно определить и абсолютный возраст минерала в годах.

В соответствии с отечественной геохронологической шкалой выделяются три эры, на протяжении которых происходило накопление осадочных пород:

1) кайнозойская эра продолжительностью 70 млн. лет, считая от современных отложений;

2) мезозойская эра продолжительностью 155 млн. лет, когда накопились породы возрастом от 70 млн. лет. и до 225 млн. лет;

3) палеозойская эра продолжительностью 345 млн. лет, когда накопились породы возрастом от 225 млн. лет и до 570 млн лет.

Самые молодые осадочные отложения называются четвертичными. Продолжительность этого периода 1 млн. лет.

В кайнозойской эре выделяются неогеновая и палеогеновая эпохи. Мезозойская эра подразделяется на меловой, юрский и триасовый периоды. Палеозойская эра — на пермский, каменноугольный, девонский, силурийский, ордовикский и кембрийский периоды.

Более древние докембрийские породы подразделяются по возрасту на четыре эры. Их общая продолжительность около 3 млрд. лет.

Указанные подразделения осадочных пород по их геологическому возрасту используются при описании строения осадочных пород, их нарушений и расположения нефтяных и газовых залежей.