Организация обслуживания скважин глубокого заложения в районах вечной мерзлоты

Содержание

Введение

Глава 1. Теоретические аспекты эксплуатации скважин в криолитозоне Российской Федерации

1.1. Геолого‑физические характеристики районов распространения многолетнемёрзлых пород

1.2. Влияние мёрзлых пород на нефтегазопромысловые объекты

Глава 2. Технико‑технологический анализ состояния фонда скважин в районах вечной мерзлоты

2.1. Влияние теплового взаимодействия скважины с мёрзлыми породами на целостность крепи

2.2. Анализ производственных показателей и типичных осложнений

Глава 3. Совершенствование организации обслуживания и эксплуатации глубоких скважин

3.1. Инженерные решения по предотвращению растепления грунтов в околоскважинном пространстве

3.2. Оптимизация технологий обслуживания скважин в зимний период

Заключение

Список использованной литературы

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

Организация обслуживания скважин глубокого заложения в районах вечной мерзлоты

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы выпускной квалификационной работы обусловлена стратегическим значением углеводородных ресурсов Арктической зоны и районов Крайнего Севера для топливно-энергетического комплекса Российской Федерации. По данным Министерства природных ресурсов и экологии России, на территориях с многолетнемёрзлыми породами сосредоточено более 70% разведанных запасов нефти и свыше 90% запасов природного газа страны. Эксплуатация нефтегазовых месторождений в криолитозоне сопряжена с комплексом специфических инженерно-геологических, термодинамических и технологических проблем, связанных с взаимодействием скважинных конструкций с мерзлыми грунтами. Многолетняя практика разработки месторождений Западной Сибири, полуострова Ямал, Восточной Сибири и шельфа арктических морей показывает, что недостаточное внимание к особенностям геокриологических условий приводит к преждевременному выходу скважин из строя, деформациям обсадных колонн, потере герметичности крепи и возникновению аварийных ситуаций.

Степень разработанности проблемы в отечественной научной и технической литературе характеризуется наличием фундаментальных исследований в области геокриологии, термодинамики мерзлых пород и технологий нефтегазового строительства. Значительный вклад в изучение взаимодействия скважин с многолетнемёрзлыми породами внесли труды российских ученых: Б.А. Бахолдина, В.П. Ануфриева, Г.Г. Васильева, С.Н. Попова, А.Д. Седых и других специалистов профильных научно-исследовательских организаций. Вместе с тем, интенсификация освоения северных территорий, увеличение глубины бурения и ужесточение требований промышленной безопасности требуют постоянного совершенствования методов организации обслуживания и эксплуатации скважинного фонда в условиях криолитозоны.

Целью выпускной квалификационной работы является разработка комплекса организационно-технических решений по совершенствованию обслуживания скважин глубокого заложения в районах распространения многолетнемёрзлых пород для повышения надежности их эксплуатации и предотвращения осложнений, связанных с тепловым воздействием на криогенные грунты.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• изучить геолого-физические характеристики районов распространения многолетнемёрзлых пород и их влияние на нефтегазопромысловые объекты;
• исследовать механизмы теплового взаимодействия скважины с мёрзлыми породами и их влияние на целостность крепи;
• провести анализ производственных показателей эксплуатации скважинного фонда и типичных осложнений в криолитозоне;
• разработать инженерные решения по предотвращению растепления грунтов в околоскважинном пространстве;
• предложить оптимизированные технологии обслуживания скважин в зимний период;
• оценить технико-экономическую эффективность предложенных организационно-технических мероприятий.

Объектом исследования являются скважины глубокого заложения нефтегазовых месторождений, расположенных в пределах криолитозоны Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции, преимущественно на территории Ямало-Ненецкого автономного округа.

Предметом исследования выступают организационно-технологические процессы обслуживания и эксплуатации скважин в условиях многолетнемёрзлых пород, методы контроля технического состояния крепи и технологии предотвращения термокарстовых деформаций.

Методологическая база исследования включает теоретические положения геокриологии, термодинамики фазовых переходов в пористых средах, механики мерзлых грунтов и технологии бурения и эксплуатации скважин. В работе применены методы системного анализа производственных данных, сравнительного анализа технологических решений, теплотехнических расчетов и технико-экономического обоснования. Нормативная база исследования опирается на Федеральный закон «О недрах», Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности Ростехнадзора, государственные стандарты в области строительства скважин и правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности.

Научная новизна работы заключается в систематизации современных подходов к организации обслуживания скважин в криолитозоне с учетом регионально-климатических особенностей и комплексном обосновании технологических решений, направленных на минимизацию негативного теплового воздействия на многолетнемёрзлые породы.

Теоретическая и практическая значимость результатов исследования состоит в возможности применения разработанных рекомендаций при проектировании систем обслуживания скважин на новых и эксплуатируемых месторождениях криолитозоны, что будет способствовать повышению надежности и долговечности скважинного фонда, снижению аварийности и увеличению эффективности нефтегазодобычи в сложных геокриологических условиях.

Структура работы включает введение, три главы основной части, заключение и список использованной литературы. Первая глава посвящена теоретическим аспектам эксплуатации скважин в криолитозоне Российской Федерации. Во второй главе проведен технико-технологический анализ состояния фонда скважин в районах вечной мерзлоты. Третья глава содержит практические предложения по совершенствованию организации обслуживания и эксплуатации глубоких скважин.

ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ СКВАЖИН В КРИОЛИТОЗОНЕ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

1.1. Геолого-физические характеристики районов распространения многолетнемёрзлых пород

Криолитозона Российской Федерации занимает около 65% территории страны и представляет собой область развития многолетнемёрзлых пород — дисперсных и скальных грунтов, находящихся в мёрзлом состоянии непрерывно в течение трех и более лет. Формирование криолитозоны происходило на протяжении позднего кайнозоя под воздействием комплекса климатических, геологических и гидрогеологических факторов. Современное распространение многолетнемёрзлых пород контролируется радиационным балансом земной поверхности, характером подстилающих пород, наличие

…