Для студентов и специалистов, планирующих связать свою профессиональную деятельность с разработкой шельфа, учебное пособие, которое может использоваться как введение в освоение и разработку шельфовых месторождений, имеет особое значение. Учебное пособие по этому предмету должно также быть достаточно общим, чтобы обеспечить читателя необходимыми сведениями для понимания всего комплекса вопросов, связанных с освоением и разработкой шельфовых месторождений Арктики. Поэтому это учебное пособие так долгожданно. Мы приветствуем инициативу научных сотрудников Университетского колледжа Ставангера и Российской-) государственного университета нефти и газа им. И. М. Губкина, которые в тесном сотрудничестве со специалистами Норвежского университета науки и техники Трондхейма и Санкт-Петербургского государственного технического университета при активном участии специалистов российских и норвежских нефтегазовых компаний подготовили это учебное пособие. Учебное пособие будет безусловно полезно специалистам в других отраслях промышленности, участвующим в проектах по освоению шельфовых месторождений Арктики на этапах исследования, проектирования, освоения, разработки и эксплуатации месторождений. Инициатива чрезвычайно своевременна, поскольку сотрудничество российских и зарубежных компаний в области исследования и разработки шельфовых месторождений, и в том числе Арктического шельфа России, становится все более активным. В силу всего вышеперечисленного мы рекомендуем данную книгу как источник полезной информации для читателей и надеемся, что она получит достойную оценку и распространение как среди студентов, так и среди широкого круга специалистов.

Почти с начала разнития нефтяной промышленности было признало, что проблема разработки нефтяных месторождений является самой сложной среди других в нефтяном деле. Это объясняется многими факторами. Во-первых, проектирование и контроль за разработкой и доразработкой нефтяных месторождений должны проводиться на основе согласования результатов многих научных дисциплин: геологии, геофизики, физики и физико-химии пласта, реологии, подземной гидродинамики, техники и технологии нефтедобычи, экономики. Некоторые из них в период возникновения нефтяной промышленности даже не существовали, а некоторые только начинали развиваться. Да и сейчас часть из этих научных дисциплин продолжает весьма существенно дополняться и совершенствоваться. Во-вторых, разработка нефтяных месторождений требует относительно (да и абсолютно) очень больших затрат и потому большой ответственности. В-третьих, разработка нефтяных месторождений связана с длительным процессом, протекающим в течение многих лет - чаще даже нескольких десятилетий. Поэтому не сразу удается распознать достижения или недостатки» заложенные в проекты разработки. Последнее иногда создавало благоприятную почву для развития конъюнктурных решений при проектировании разработки месторождений - видимость их простоты и дешевизны обнаруживалась не сразу и прельщала некоторых недостаточно компетентных в разработке людей.

Учитывая перечисленные факторы, становится совершенно очевидной необходимость обобщения опыта разработки нефтяных месторождений. К счастью, в последние годы на важность обобщения опыта разработки обратили серьезное внимание многие специалисты и были опубликованы соответствующие ценные монографии: кроме работ В.Е.Гавуры, на которые ссылается автор данной книги, укажу еще монографии К.С. Баймухаметова с соавторами.

Настоящая книга «Справочного руководства по проектированию разработки и эксплуатации нефтяных месторождений» посвящен технологии эксплуатации скважин различными способами и обустройству промыслового хозяйства. Основное внимание при компоновке материалов уделялось методам расчета технологических процессов добычи нефти, выбору оборудования и режима его работы. По всем этим вопросам в нефтепромысловой литературе опубликован обширный материал, содержащий различные методики решения задач проектирования.

Атомы и молекулы. Все, что имеется вокруг нас, и живая, и неживая природа, состоит из веществ. Вещество необходимо отличать от тела или предмета. Например, стеклянная палочка и мензурка — два разных предмета, а вещество, из которого они изготовлены, одно и то же — стекло. В настоящее время человеку’ известно более трех миллионов веществ, и список их непрерывно пополняется. Одни вещества создаются самой природой, другие — искусственно. К ним можно отнести синтетический каучук, стекловолокно, капрон и т. д. Вещества различаются по присущим только им свойствам. В лабораторной практике наиболее часто определяют: плотность, температуру кипения и застывания, вязкость и т. д. Все вещества можно делить на части, но это деление не может продолжаться до бесконечности. Самая малая часть вещества — молекула, которая обладает всеми свойствами данного вещества. Все молекулы данного вещества независимо от агрегатного состояния одинаковы. Например, молекула воды и водяного пара одинаковы между собой. При химическом разложении воды можно получить водород и кислород, которые отличаются друг от друга. Они же по своим свойствам не похожи на молекулы воды. Отсюда следует, что молекулы состоят из более мелких частиц — атомов, химически неделимых частиц. Существует ограниченное число видов атомов. Атомы одного и того же вида одинаковы, но отличаются от атомов любого другого вида. В настоящее время известно 105 видов атомов или, что то же, 105 химических элементов. Атомы могут различным образом соединяться друг с другом при химических реакциях, образуя новые вещества. Как уже упоминалось, молекула воды состоит из водорода и кислорода. При этом в каждой молекуле воды в середине находится атом кислорода (О) и к нему с двух сторон присоединены два атома водорода (Н), (рис. 1). Молекула самого легкого элемента — водорода состоит из двух атомов водорода, молекула

МЧС РФ прогнозирует 2003-2004 годы как период пикового числа техногенных катастроф в России. Такое положение вызвано предельным износом основных производственных фондов и технологического оборудования, в первую очередь, в нефтегазовой отрасли. Современное состояние технологического оборудования нефтегазовой отрасли характеризуется как критическое. В нефтяной промышленности свыше 20 лет эксплуатируется около 70 % магистральных нефтепроводов. Особо неудовлетворительная ситуация сложилась в газотранспортной системе России, наиболее интенсивно развивавшейся в период с 1975 по 1985 годы. В итоге к настоящему времени 13 % газопроводов эксплуатируется свыше 30 лет, 20 % от 20 до 30 и 34 % от 10 до 20 лет. Требует замены парк установленных на компрессорных станциях газоперекачивающих агрегатов (ГПА). При проектном моторесурсе 15-17 лет 15 % мощностей ГПА эксплуатируются более 25 лет. Парк ГПА на 85 % представлен газотурбинными установками., до 30 % которых морально и физически устарели. По нефтедобывающей промышленности степень износа основных производственных фопдов составляет более 60 %, а по отдельным нефтяным компаниям достигла 70 % (Башнефть. Татнефть, Онако и др.). По ряду нефтяных компаний выбытие основных производственных фондов превышает ввод новых мощностей (Юкос, Сиданко, Онако и др.). Износ оборудования нефтегазовой отрасли приближается к предельному уровню по условиям надежности его эксплуатации. Снижение уровня надежности приводит к отказам и, как следствие, к увеличению затрат на проведение ремонтно-восстановительных мероприятий, к убыткам от недополученной прибыли, высокой аварийности с серьезными экологическими последствиями.11овышению надежности нефтегазового оборудования, в том числе с предельно выработанным ресурсом, посвящено множество работ. Основным отличием данной книги является ее ориентированность на современные методы получения и обработки технологической и производст венной информации с использованием автоматизированных компьютерных систем. Подобные системы активно внедряются с начала 90-х годов прошлого века, и к настоящему времени накоплены большие объемы ценнейшей информации, позволяющие применять математические методы. требующие больших массивов данных 

Рассмотрены вопросы контроля и меры повышения качества технического состояния скважин определение зон обвалообразований и прихватов бурового инструмента и насосно-компрессорных труб (НКТ); установление зон блокирования пластов-коллекторов, нахождение мест поглощений. Уделено внимание изучению процесса формирования цементного кольца и метода испытания обсадных колонн, а также повышению информативности электромагнитной дефектоскопии обсадных колонн в скважинах. Рассмотрены вопросы комплексирования методов и средств контроля за креплением скважин.
Для работников нефтяной и газовой промышленности, занимающихся бурением и эксплуатацией скважин, а также геофизическими методами контроля за их параметрами.

Нефть и газ, являясь основными энергоносителями, играют значи тельную роль в экономике любого государства. Продукты нефгегазопереработки - основа всех видов топлива для транспорта (сухопутного, водного и воздушного), цонное сырье для химической промышленности. Нефть и углеводородные газы являются основой получения более пяти тысяч различных химических продуктов. В химической промышленности использование углеводородного сырья в широких масштабах позволяет заменить при производстве, например, синтетического каучука этиловый спирт, получаемый из пищевого сырья, дешевым синтетическим спиртом. Из нефти при со переработке получают бензин, керосин, дизельное топливо, смазочные масла, мазут, парафин, битум и другие нефтепродукты. Химическая переработка нефти и газа дает различные полимерные соединения: синтетические каучуки и волокна, пластмассы, краски и т.д. До 1917 г. основным нефтедобывающим районом был Кавказ. После национализации нефтяной промышленности начался период восстановления нефтепромыслового хозяйства, разрушенного в годы революции. В это же время открываются новые месторождения в Азербайджане, Туркмении, Дагестане, на Сахалине. В предвоенные и военные годы вводятся месторождения в Пермской, Оренбургской и Куйбышевской областях, в Башкирии и Татарии. После 1945 г. выявлены нефтяные и газовые месторождения в 'Туркмении, Узбекистане, Казахстане, Нижнем Поволжье, на Кубани, Украине и в Белоруссии. Значительным событием явился ввод в эксплуатацию в Западной Сибири нефтегазоносных площадей, которые в настоящее время превратили ее в основной нефтегазодобывающий регион страны. Принимаются меры по созданию Прикаспийского нефгегазового комплекса.

Нефтегазовый комплекс России по праву считается, локомотивом экономики страны. Крупный народнохозяйственный эффект снимается в его завершающих переделах - нефтехимии и нефтепереработке. Однако значительные валютные поступления от экспорта нефти и газа выводят на первый план экономики проблемы нефтедобывающего производства. Ситуацию в этом секторе комплекса следует признать как крайне сложную. Нынешний период стал как бы сосредоточением накопивших ся в предыдущие голы негативных тенденций, часть из которых является следствием естественных горно геологических и технологических закономерностей, но большая часть, безусловно, связана с неудовлетворительным руководством этой важной отраслью народного хозяйства. Эти тенденции раньше всего проявляются в радикальном намене-пип структуры запасов пефти. Уже более 55 % запасов относятся к категории трудноизвлекаемых, требуют разработки новых технологий и оборудования, крупных финансовых и трудовых затрат. Ухудшение качества запасов вызвало снижение средних дебнтов новых скважин. Только за последние 10 15 лет средние дебиты снизились по разным районам в 2-4 раза. Теперь для создания равных нефтедобывающих мощностей необходимо бурить вместо одной до 4-х скважин. А если учесть, что в период бурного “реформирования” было сокращено более половины буровых бригад, становится понятным снижение возможное той по созданию новых мощностей. Работа по наращиванию новых, желательно “подвижных'’, запасов находится на самом низком уровне. Уже давно мы “проедаем” запасы, добывая нефти из них больше, чем приращиваем. Важно отметить, что эксплуатируемые крупные месторождения, оп ределяющие "лицо’' отрасли, находятся в поздней стадии разработки (Ромашкино, Самотлор, Муханово, Мамонтове кое, Туймазинское и др.) в связи со значительным исчерпанием запасов. К сожалению, аналогичных месторождений уже давно не открывается, хотя геологические предпосылки для этого, безусловно, имеется.

Повышение нефтеотдачи пластов - увеличение степени извлечения нефти из недр - в настоящее и ближайшее десятилетия является одной из главных проблем энергообеспечения страны. Эффективность известных методов извлечения нефти обеспечивает конечный коэффициент нефтеотдачи в пределах 0:25 - 0,45, что явно недостаточно для увеличения ресурсов нефти. Остаточные запасы или не извлекаемые существующими промышленно освоенными методами разработки достигают примерно 55 - 75 % от первоначальных геологических запасов нефти в недрах и представляют собой большой резерв увеличения извлекаемых ресурсов с применением методов повышения нефтеотдачи пластов. В свяли с этим повышение степени извлечения нефти из недр разрабатываемых месторождений за счет прогрессивных методов воздействия на пласты является важной народнохозяйственной задачей. Ввиду недостаточности нефтеотмывающих свойств закачиваемой воды, как основного средства иефтевыгеснеиия, в I960 - 1980 гг. большое внимание в наптей стране и за рубежом было уделено повышению эффективности существующих и созданию новых методов повышения нефтеотдачи, основывающихся главным образом на увеличении коэффициента вытеснения. В этом направлении были достигнуты определенные успехи, на что указывает создание в этот период множества физико-химических методов, основанных на применении ПАВ, кислот, щелочей и растворителей. При этом коэффициент охвата пластов воздействием остается низким, что во многом определяет недостаточно высокий коэффициент нефтеотдачи пластов.

Освоение скважины составляет особый технологический цикл, который за вершает ее строительство. Качество освоения и результаты последующей эксплуатации скважины зависят от того, насколько удастся восстановить фильтрационные характеристики продуктивных пластов коллекторов на стадии первичного и вторичного вскрытия пласта, вызова притока, применения различных методов интенсификации притока из пласта. Качество освоения, но существу, определяет темпы и характер разработки месторождений. Скважина, околоскважинная зона и межскважинная часть пласта - это взаимосвязанные взаимодействующие элементы единой технопрнродной системы. В процессе сооружения скважины наиболее существенные измене ния фильтрационных свойств пласта (ФСП) происходят в ее околоскважинной части. Известно, что даже в окончательный период фупкционирования скважины изменение ее фильтрационных свойств в призабойной или околоскважинной зоне оказывает влияние на ее продуктивность. Поэтому ухудшение ФСП на начальной стадии эксплуатации скважины оказывает влияние не только на ее производительность, но и на темпы разработки месторождения и конечный коэффициент нефтегазоизвлечепия. ФСП ухудшаются вследствие засорения пласта различными веществами во время первичного вскрытия, цементирования колонны, вторичного вскрытия перфорацией и при различных ремонтах скважины. Физико-химическое взаимодействие фильтрата с пластовым фильтратом и породой, усиленное влиянием высокой температуры, приводит к гидратации глин, выпадению солей, асфальтенов и смол, образованию застойных зон, а в зоне контакта фильтрата с пластовым флюидом и коллектором образовываются поверхности с высоким градиентом давления, который не всегда удается преодолеть за счет энергии пласта.