Недропользование

Представлен анализ нефтеносности Березниковского палеоплато на примере открытых месторождений углеводородного сырья. Цель работы - прогноз нефтеносности ресурсной базы Березниковского палеоплато. В статье рассмотрены особенности изменения свойств флюидов (плотность нефти и пластовой воды, газона- сыщенность пластовой нефти, вязкость нефти, содержание смол, асфальтенов, парафинов и пр.) по месторо- ждениям Березниковского палеоплато. Перечислены применяемые критерии классификационных признаков для выделения зоны нефтегазонакопления Березниковского палеоплато по работам прошлых лет. Изменение физико-химических свойств нефтей приведено в виде графиков по трем нефтегазоносным комплексам - верх- недевонско-турнейскому, верхневизейско-башкирскому карбонатным и нижне-средневизейскому терригенному. На графиках физико-химических характеристик пластовых флюидов можно выделить четкую линейную зо- нальность. На площади палеоплато линии равных значений плотности нефти распределены по линиям мери- дионального направления. К северо-восточной части депрессии и передовым складкам Урала приурочены наиболее легкие нефти нафтеново-метанового типа, характеризующиеся меньшим содержанием серы, смол, асфальтенов. В результате анализа, с учетом гидрохимических особенностей пластовых вод, были выделены две подзоны нефтегазонакопления Б1 и Б2 в пределах Березниковского палеоплато, в которых отмечаются за- кономерности распределения физико-химических свойств нефтей и степень заполнения ловушек. Отмечено различие физико-химических свойств нефтей фаменско-турнейского комплекса для Соликамской депрессии. Проведенный анализ особенностей нефтеносности подтверждает принципиальную схему формирования кон- денсатогенных вод в Соликамской впадине, сформированную В.Г. Поповым, Ю.А. Яковлевым (2002).Областью применения результатов работ является планирование геолого-разведочных работ в Соликам- ской депрессии, подсчет запасов углеводородного сырья, проектирование разработки месторождений.

Строительство скважин с горизонтальным проложением сопряжено с определенными трудностями, возни- кающими как при бурении, так и при креплении. Основным фактором, влияющим на качество цементирования горизонтальных участков скважин или боковых стволов, является седиментация тампонажного раствора. В отличие от вертикальных скважин, где герметичность скважины в целом не снижается, в горизонтальных да- же незначительная водоотдача приводит к тому, что у верхней стенки скважины образуется канал с жидкостью затворения, в результате чего контакт цементного камня с породой в этой зоне может отсутствовать, что при- водит к появлению заколонных перетоков. Очевидно, что основным способом повышения качества цементиро- вания скважин является изменение свойств тампонажного раствора путем регулирования его состава. Введе- ние различных добавок позволяет в известной степени изменять основные характеристики цементного раство- ра, причем некоторые из них изменяются в диаметрально противоположном направлении, улучшение одних свойств неизбежно приводит к ухудшению других. Высокая седиментационная устойчивость и прокачиваемость тампонажного раствора как раз являются одними из таких свойств. При цементировании бокового ствола высо- кая степень прокачиваемости тампонажного раствора является основным требованием к его составу. В усло- вии малого кольцевого пространства забойное давление при закачке цементного раствора может достигать значений, превышающих давления поглощения и гидроразрыва пласта, что сказывается на успешности опера- ции по креплению БС и дальнейшей продуктивности скважины. Также, ввиду малого размера получаемого це- ментного кольца, тампонажный камень должен обладать повышенными прочностными характеристиками. В работе проведен анализ применяемых тампонажных растворов и добавок для цементирования горизонталь- ных участков скважин, выбрано актуальное направление научных исследований.

Для улучшения гидродинамической связи пласта со скважиной, восстановления проницаемости призабой- ной зоны пласта и снижения скин-фактора наиболее массово применяют обработки скважин различными ки- слотными композициями. Этот вид обработок позволяет искусственно улучшить проницаемость пород приза- бойной зоны путем увеличения числа и размера дренажных каналов. Для интенсификации добычи нефти из карбонатных коллекторов преимущественно используются кислотные составы на основе соляной кислоты.Дизайн кислотной обработки призабойной зоны пласта определяется, главным образом, тремя парамет- рами: скоростью поверхностной реакции, диффузией кислоты и скоростью закачки кислоты. Для любого имеющегося набора пластовых условий существует критическая скорость закачки кислоты. Если скорость за- качки ниже критической, то происходит компактное растворение поверхности породы, если же выше, то на- блюдается образование канала (каналов) растворения, называемых wormholes - червоточины.В лабораторных условиях на реальных образцах керна проведено сравнительное с 12%-ным водным раство- ром НСl тестирование кислотных составов - 12%-ного водного раствора НСl с замедлителем соляной кислоты (ЗСК-1), водного раствора сухокислотного состава (СКС-К) и многофункционального кислотного состава (МКС).Для испытаний использованы карбонатные керны продуктивных отложений газового и нефтяного место- рождений. Проведены лабораторные определения скорости растворения горной породы кислотными состава- ми. Оценена эффективность замедлителей скорости реакции, применяемых в исследованных составах.При различных пластовых температурах выполнены фильтрационные исследования по оценке эффектив- ности воздействия кислотных составов на керны. Подтверждено существование оптимальной скорости закачки кислотного состава, позволяющей сформировать доминирующий высокопроводящий канал растворения при минимальном объеме кислотного состава.

Рассмотрены методологические основы определения энергетического ресурса деталей механических транс- миссий горных машин. Обоснован способ оценки остаточного ресурса крупномодульных зубчатых колес путем пе- риодического измерения твердости поверхностного слоя зубьев. Выявлены закономерности изменения твердости зубьев крупномодульных зубчатых передач, обусловленные изменением прочностных свойств металлов, позво- ляющие учитывать микро- и макромеханизмы пластических и упругих деформаций, искажение кристаллической решетки металла с образованием и перемещением вакансий и дислокаций. Сконструирована экспериментальная установка и приведены результаты лабораторных экспериментов по исследованию процесса разрушения нестан- дартных образцов при растяжении, чистом знакопеременном изгибе, совместном действии изгибных и растяги- вающих нагрузок. Определены параметры деформации образцов и изменения локальной твердости металла в областях, прилегающих к поверхностям разрушения. Сопоставление геометрических размеров и значений твер- дости образца позволяет сделать вывод о том, что бóльшие деформации соответствуют и большему повышению твердости, их предельная величина для данного материала находится в зоне разрушения. Установлено, что вы- явленный характер изменения локальной твердости имеет место в областях возрастания напряжений выше пре- дела пропорциональности, а работа сил разрушения, отнесенная к плотности дислокаций, непосредственно при- легающей к плоскости разрушения, выражающейся через приращение твердости, есть величина постоянная.

Приводятся результаты научно-исследовательских работ по определению газоносности и выбросоопасности соляных пород калийных месторождений Казахстана на стадии геолого-разведочного бурения, проведенных авторами в 2011-2013 гг. Целью исследований являлось определение величины газоносности и компонентного состава природных газов продуктивных пластов и вмещающих пород, получение исходных данных для расчета вентиляции рудников и прогноз потенциальной газовой опасности при разработке месторождений. Методика проведения работ включала в себя дегазацию проб керна разведочных скважин методом растворения в предварительно дегазированной воде, анализ газопроявлений при бурении и исследования бурового раствора, а также анализ данных по физико-механическим свойствам соляных пород. Дана краткая геологическая характеристика месторождений калийных солей Жилянское и Сатимола, приведены средние по литологическим разностям пород и месторождениям в целом значения газоносности и компонентного состава связанных газов. В результате исследований установлена устойчивая зависимость между содержаниями в пробах водорода и метана. Определена величина общей газоносности по свободным и связанным газам, ожидаемая относительная газообильность по продуктивным пластам и вмещающим породам. Приведено описание газопроявлений, имевших место при геолого-разведочном бурении на месторождении Сатимола. Проведен анализ зафиксированных выбросов и вспениваний бурового раствора, составлена карта распределения газопроявлений по площади месторождения. Отмечена нарушенность породы в интервалах выбросов бурового раствора. На основе полученных материалов сделаны предварительные выводы о выбросоопасности пород месторождения.

Представлено обоснование новой методики натурных замеров природных (первоначальных) тектонических напряжений и модулей деформации наиболее крупномасштабных из рассматриваемых в геомеханике баз измерений и объемов горных массивов: соизмеримых с размерами месторождений и горных отводов. В качестве возмущающей полости используются карьеры и провалы, формирующиеся при ведении подземных горных работ системами с обрушением. Методика базируется на использовании результатов прямых спутниковых (по технологиям GPS, Глонасс и др.) замеров смещений реперных пунктов, заблаговременно установленных в окрестностях возмущающей полости в зоне упругого деформирования вмещающего горного массива, с последующим перерасчетом замеренных деформаций в компоненты природного поля напряжений и модуля упругости массива. Карьеры и зоны обрушения аппроксимируются эллиптическими или круговыми отверстиями, вынутыми из предварительно напряженной упругой изотропной плоскости в условиях плоского напряженного состояния. Смещения реперов, вызванные выемкой отверстия, представляются через разность между смещениями, обусловленными нагружением плоскости с отверстием, и смещениями, вызванными нагружением той же плоскости без отверстия. Методика позволяет учесть пространственно-временную изменчивость полей напряжений и деформаций, обусловленную блочно-иерархической структурой и разномодульностью пород. Представлен пример замеров напряженно-деформированного состояния горного массива месторождения «Трубка Удачная» АК «АЛРОСА».

Усложняющиеся условия разработки месторождений, поддержание высоких коэффициентов нефтеизвлечения на истощающихся залежах, нарастающие объемы транспорта нефти по существующим ниткам магистральных и внутрипромысловых трубопроводов, предотвращение и ликвидация технологических осложнений немыслимы без использования химических реагентов в сочетании с физико-механическими методами. Это под силу только высококвалифицированным специалистам и научным школам с широким кругозором мышления на основе фундаментальных знаний многих смежных областей науки. Причем требуются не «чистые» химики, а специалисты-универсалы, знающие химию, физику, математику и нефтяные науки. Во многом этому должно способствовать развитие отечественной нефтепромысловой химии , представляющей собой науку о химических процессах, сопровождающих добычу, транспорт, подготовку нефти; включающей в себя предупреждение и ликвидацию осложнений, квалифицированное использование химических агентов при учете горно-геологических условий разработки, эксплуатации месторождений и свойств пластовых флюидов с их временными изменениями. В связи с этим назрела отраслевая и государственная необходимость создания при нефтяных вузах или факультетах политехнических институтов кафедр «Нефтепромысловая химия» с собственными аспирантурами, которые бы занимались целенаправленной подготовкой квалифицированных химиков-технологов для нефтепромыслов, проводили полный цикл разработки новых реагентов и технологий от скрининга до внедрения и инжинирингового сопровождения, интегрировали усилия вузовской и академической науки. Естественно, вузовский курс нефтепромысловой химии потребует создания специальной программы, учебных и методических пособий. Нефтепромысловая химия уже имеет право на самостоятельное существование для обслуживания потребностей нефтегазовой индустрии, переходя постепенно от суммирования наших знаний в этой области химии к их бурному развитию.