Современные технологии бурения и крепления скважин при разведке газовых гидратов
- 1 — д-р техн. наук профессор Санкт-Петербургский горный университет
- 2 — канд. техн. наук доцент Китайский геологический университет
Аннотация
Рассмотрены перспективы разведки и освоения месторождений газовых гидратов в мире, а также проблемы бурения скважин на газогидраты на северо-западе Китая. Установлено, что основными причинами возникновения осложнений на месторождении Мули являются вторичное гидратообразование на стенке скважины и на буровом снаряде, а также льдообразование в цементном камне при бурении и креплении скважин в многолетнемерзлых породах. Показано, что в зонах многолетнемерзлых пород, при вскрытии пластов, содержащих газовые гидраты, происходит изменение температуры и давления, что неизбежно ведет к диссоциации гидратов. При этом повышение давления в кольцевом пространстве, вызванное выделением газа, может привести к вторичному образованию газогидратов, прихвату бурильных труб, прекращению циркуляции промывочной жидкости, что является причиной серьезных аварий в стволе скважины. Представлены результаты исследований по разработке составов промывочных жидкостей, снижающих аварийность бурения в многолетнемерзлых горных породах. Проведены сравнительные эксперименты по оценке эффективности термодинамических и кинетических ингибиторов, препятствующих повторному гидратообразованию. Установлено, что кинетические ингибиторы имеют очевидное преимущество: даже при небольших добавках обладают хорошим ингибирующим эффектом. В лабораторных условиях проведены исследования по оценке фазового равновесия газовых гидратов при взаимодействии с водными растворами, содержащими кинетический ингибитор PVP. Разработан состав малоглинистого бурового раствора на водной основе, позволяющего поддерживать температурный режим в скважине на уровне –2 °С, и показана его эффективность для месторождений газовых гидратов на территории КНР. Эффективность крепления неустойчивых горных пород при бурении в условиях отрицательных значений температуры в скважине во многом зависит от их физико-механических свойств, состава и технологических показателей тампонажных материалов. Предложены составы быстротвердеющих тампонажных смесей на основе высокоалюминатных вяжущих материалов. Установлено, что исследуемые составы способны существенно улучшить результаты тампонажных работ.
Литература
- Горский А.Т. Цементирование скважин в районах крайнего севера Тюменской области нефтяных и газовых месторождений Западной Сибири / А.Т.Горский, В.Д.Швецов // Тр. Зап-СибНИГНИ. Вып.6. Вопросы геологии, бурения и добычи в зоне мерзлых пород на нефтяных и газовых месторождениях Западной Сибири. Тюмень, 1968. С.122-132.
- Исследование влияния седиментации тампонажного раствора на свойства получаемого цементного камня / Е.В.Кожевников, Н.И.Николаев, О.А.Ожгибесов, Р.В.Дворецкас // Нефтяное хозяйство. 2014. № 6. С.23-26.
- Литвиненко В.С. Математическая модель цементирования обсадных колонн при строительстве и капитальном ремонте нефтяных и газовых скважин / В.С.Литвиненко, Н.И.Николаев // Записки Горного института. 2012. Т.197. С.9-15.
- Литвиненко В.С. Технологические жидкости для повышения эффективности строительства и эксплуатации нефтяных и газовых скважин / В.С.Литвиненко, Н.И.Николаев // Записки Горного института. 2011. Т.194. С.34-40.
- Николаев Н.И. Исследование ингибирующей способности полигликолевого бурового раствора с кинетическим ингибитором при разведке газовых гидратов / Н.И.Николаев, Лю Тяньлэ, Р.М.Вафин // Инженер-нефтяник. 2011. № 3. С.28-32.
- Чистяков В.К. Проблемы повышения качества отбора керновых проб при поисках и разведке месторождений природных газовых гидратов // Записки Горного института. 2009. Т.183. С.311-317.
- Crystal lattice size and stability of Type H clathrate hydrates with．Various large-molecul guest substances / Satoshi Takeya, Akira Hori, Tsutomu Uchida, et al. // Journal of Physical Chemistry, 2006, 110(26). P.12943-12947.
- Dahlmannl Uwe. Additives for inhibiting the formation of gas hydrates: Patent WO, 2003008757 / Uwe Dahlmann, Michael Feustel. 2003.
- Kvenvolden K.A. Gas hydrate-geological perspective and global change // Rev.Geophys.1993. № 31. P.173-187.
- Ma Guodong. Features and their constraints on exploitation of gas hydrates in Qinghai province / Ma Guodong, Zhang Li // Journal of China mining. 2011, 2. P.16-20.
- Moon Changmen. Clathrate nucleation and inhibition from a molecular perspective / Changmen Moon, Paul C. Taylor, Rodger P. Mark // Canadian Journal of Physics. 2003. 81(1/2). P.451-457.
- Natural Gas Hydrates Exploration and Development / G.S.Jiang, D.Wang, F.L.Tang, J.L.Ye. Wuhan: China Uni-versity of Geoscience Press, China, 2002. 112 p.
- Polyethylene Glycol Drilling Fluid for Drilling in Marine Gas Hydrates-Bearing Sediments: An Experimental Study / G.S.Jiang, T.L.Liu, F.L.Ning, Y.Z.Tu, L.Zhang, Y.B.Yu, L.X.Kuang // Energies. USA. 2011. Vol.4(1). P.140-150.
- Przybylinski L. Composition and method for inhibition of formation of gas hydrates: Patent US, 6596911 / L.Przybylinski, G.T.Rivers. 2003.
- Zhu Y.H. An overview of the Scientific Drilling Project of Gas Hydrate in Qilian Mountain Permafrost, northwestern China / Y.H.Zhu, Y.Q.Zhang, H.J.Wen // Geological Bulletin of China, 2011. 30(12). P.1816-1822.