name: Повышение эффективности заканчивания скважин с учетом геомеханики и гидродинамики продуктивных пластов
keyword_list: герметичность крепи скважин повышение продуктивности скважин восстановление проницаемости тампонажный состав строительство скважин ориентированная щелевая гидропескоструйная перфорация вторичное вскрытие продуктивных пластов цементирование обсадных колонн заканчивание скважин
abstract: Особенно остро вопрос совместного изучения проблем строительства и добычи углеводородов встает на этапах заканчивания скважин и ввода их в эксплуатацию. Все чаще возникают проблемы ранней обводненности продукции, которые, в том числе, связаны с нарушением герметичности крепи при вторичном вскрытии продуктивных объектов. Имеется потребность решения задач, которые находятся в области компетенций разных научных направлений, таких как задача подготовки скважин на этапе заканчивания к проведению мероприятий по повышению нефтеотдачи в будущем с учетом геомеханической и гидродинамической моделей конкретного месторождения или конкретной залежи. Несмотря на достаточно большой объем исследований по данным направлениям, проблема повышения эффективности заканчивания скважин, с обеспечением условий для достижения потенциальных технико-экономических показателей будущей их эксплуатации, является актуальной и решение вышеизложенных задач имеет важное значение для экономики страны.
             Целью работы являлось повышение качества и эффективности работ на этапе заканчивания нефтяных и газовых скважин разработкой и апробацией комплекса технических средств, материалов и научно обоснованных методик.
  При решении поставленных задач использовался методический подход к управлению основными технологическими свойствами тампонажных составов, использовались теоретические и экспериментальные методы исследования в соответствии с ГОСТ 26798.1–96, ГОСТ 26798.2–96, API Recommended Practice 10B, ISO 10426-2:2003, методы оценки изменения проницаемости горных пород-коллекторов после фильтрации различных технологических жидкостей на этапе заканчивания скважин, а также с применялись специальные приборы и методики, разработанные специалистами кафедры «Нефтегазовые технологии» ФГАОУ ВО «ПНИПУ». Использовались методы планирования эксперимента, анализа результатов экспериментальных исследований, методы аналитического и численного моделирования.
  1.	Разработаны математические модели реологических и фильтрационных свойств тампонажных растворов для оперативной корректировки рецептур с учетом геолого-технических условий ведения цементировочных работ и требований проектно-технологической документации.
  2.	Научно обоснованы механизмы увеличения прочности и адгезии цементного камня с ограничивающими поверхностями при разработке комплексных упрочняющих добавок ДПА-У, а также научно обоснован выбор специальных модификаторов, позволяющих управлять кинетикой расширения цементного камня при разработке оксидных расширяющих добавок ДРС-НУ.
  3.	Получена модель распределения нагрузок на крепь скважины по высоте и доказано разрушение цементного камня за обсадными трубами при проведении кумулятивной перфорации. Интервал разрушения цементного камня от эпицентра взрыва достигает 60 м и более, при значении прочности на сжатие цементного камня 23,2 МПа и давлении, замеренном расстоянии 1, 20, 50, 75 и 100 м выше перфорационных зарядов, 166–659 кгс/см2.
  4.	Создана конечно-элементная модель околоскважинной зоны с учетом щелевой перфорации, выполнено численное моделирование напряженно- деформированного состояния в околоскважинной зоне при создании щелевых каналов, на основании результатов численного моделирования установлено снижение проницаемости более чем на 50% от исходных значений. Научно обоснованы метод вторичного вскрытия щелевыми каналами и схема их размещения для восстановления проницаемости продуктивных горных пород до исходных значений.
  5.	Численным методом с применением разработанной конечно-элементной модели околоскважинной зоны определен дебит скважин при создании щелевой перфорации с учетом скорости фильтрации жидкости в каждом узле свободной поверхности щелей. Прирост продуктивности за счет создания щелевой перфорации составит около 23%, если не учитывать зависимость изменения проницаемости от напряжений, и около 31%, если учитывать данный эффект.
  6.	Научно обосновано применение комплексной обработки технологической жидкости для успешного проведения ориентированной щелевой гидропескоструйной перфорации и восстановления проницаемости терригенных коллекторов порового типа.
  7.	Предложены научно обоснованные технические решения (конструкция перфоратора и блока ориентации) для проведения ориентированной щелевой гидропескоструйной перфорации при вторичном вскрытии продуктивных пластов, представленных терригенными коллекторами порового типа.
  	Применение разработанных расширяющихся тампонажных составов с регулируемыми технологическими свойствами и модифицирующих добавок на месторождениях России и Республики Казахстан при цементировании обсадных колонн (более 1000) нефтедобывающих скважин позволило в среднем на 20–35% увеличить долю сплошного типа контакта цементного камня с обсадными трубами и горными породами.
  	Применение программного продукта СemRecipe на базе полученных моделей основных технологических свойств тампонажных растворов, для плотностей (1,870,03) г/см3 и температур (254) С, позволило более чем в 2 раза сократить число лабораторных опытов при подборе рецептур для цементирования эксплуатационных колонн (подтверждено более чем на 120 скважинах).
  	Применение в качестве метода вторичного вскрытия продуктивных пластов технологии ориентированной щелевой гидропескоструйной перфорации позволяет: – увеличить площадь фильтрации с 0,2 м2 на 1 м вскрытой продуктивной части (для кумулятивной перфорации) до 1,2 м2 при формировании щелевых каналов плотностью 4 щели на 1 м; – восстановить проницаемость терригенных коллекторов порового типа до исходных значений в интервале формирования щелевых каналов и между ними по высоте; – обеспечить сохранность крепи и предотвратить раннее обводнение продукции скважин.
  	Разработаны технологические инструкции и регламент по проведению ориентированной щелевой гидропескоструйной перфорации с применением новых гидропескоструйного перфоратора, блока ориентации и технологических жидкостей.
  	Разработанные по результатам исследований рецептуры тампонажных составов, модифицирующие добавки и технологические рекомендации включены в программы работ по цементированию обсадных колонн, регламенты по приготовлению тампонажных растворов, буферных жидкостей сервисных компаний в России и Республике Казахстан.
  	Технические и технологические решения, предложенные в работе, позволяют проводить ориентированную щелевую гидропескоструйную перфорацию и начать производство перфораторов и блоков ориентации. Изготовлены опытные образцы гидроперфоратора и блока ориентации на базе специального конструкторского бюро ПАО «Мотовилихинские заводы» (г. Пермь).
  	Разработанные методические рекомендации и модель распределения нагрузок на крепь скважины при проведении вторичного вскрытия продуктивных пластов применяются сервисными компаниями в России и Республике Казахстан для оценки сохранности цементного камня за обсадной колонной при выборе массы взрывчатого вещества (ВВ) и плотности перфорации кумулятивными методами.
chairman_dissertation_council.name: Рамиль
chairman_dissertation_council.surname: Бахтизин
chairman_dissertation_council.patronymic: Назифович
chairman_dissertation_council.position: Профессор кафедры "Транспорт и хранение нефти и газа"
chairman_dissertation_council.degree: Доктор физико-математических наук
chairman_dissertation_council.rank: Профессор
chairman_dissertation_council.wos_research_id: L-5793-2016
chairman_dissertation_council.scopus_author_id: 7005073686
chairman_dissertation_council.rinc_id: 108925
chairman_dissertation_council.territory: РОССИЯ
organization_supervisor.name: Олег
organization_supervisor.surname: Баулин
organization_supervisor.patronymic: Александрович
organization_supervisor.position: Ректор
organization_supervisor.territory: РОССИЯ
rubrics.code: 52.47.27
rubrics.name: Методы повышения отдачи нефтяных и газовых пластов
rubrics.code: 52.47.19
rubrics.name: Разработка нефтяных, газовых и газоконденсатных месторождений
rubrics.code: 52.47.15
rubrics.name: Бурение и заканчивание нефтяных и газовых скважин
oecds.code: 01.05.LE
oecds.name: GEOSCIENCES, MULTIDISCIPLINARY
speciality_codes.name: Технология бурения и освоения скважин
speciality_codes.code: 25.00.15
supervisors.fio: Крысин Николай Иванович
supervisors.scientific_degree: Доктор технических наук
supervisors.speciality_code: Технология бурения и освоения скважин
supervisors.responsible_type: Научный руководитель
opponents.fio: Овчинников Василий Павлович
opponents.scientific_degree: Доктор технических наук
opponents.speciality_code: Технология бурения и освоения скважин
opponents.responsible_type: Оппонент
opponents.fio: Хузина Лилия Булатовна
opponents.scientific_degree: Доктор технических наук
opponents.speciality_code: Технология бурения и освоения скважин
opponents.responsible_type: Оппонент
opponents.fio: Савенок Ольга Вадимовна
opponents.scientific_degree: Доктор технических наук
opponents.speciality_code: Технология бурения и освоения скважин
opponents.responsible_type: Оппонент
protection_organization.short_name: ФГБОУ ВО "УГНТУ", УГНТУ, УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
protection_organization.name: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ"
protection_organization.ogrn: 1020203079016
protection_organization.supervisor_name: ОЛЕГ
protection_organization.supervisor_surname: БАУЛИН
protection_organization.supervisor_patronymic: АЛЕКСАНДРОВИЧ
protection_organization.organization_type: Организация
protection_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
protection_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения
author_organization.short_name: ФГАОУ ВО "ПЕРМСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ"  ФГАОУ ВО "ПНИПУ"  "ПНИПУ"
author_organization.name: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "ПЕРМСКИЙ  НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ"
author_organization.ogrn: 1025900513924
author_organization.supervisor_name: АНАТОЛИЙ
author_organization.supervisor_surname: ТАШКИНОВ
author_organization.supervisor_patronymic: АЛЕКСАНДРОВИЧ
author_organization.organization_type: Организация
author_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
author_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения