Обоснование выбора аппаратуры для контроля процесса бурения, положения осей скважин и состоя­ния скважин

Выбрать аппаратуру для контроля и регистрации параметров режима бурения, показателей работы долот, па­раметров режима работы буровых насосов, для оперативного контроля зенитных и азимутальных углов ствола скважины и положения плоскости симметрии отклонителя в процессе бурения наклонно направленных скважин, для дефектоскопии бурильных труб и замков, для контроля состояния скважины (своевременного обнаружения начинающихся осложнений); пояснить мотивы выбора конкретных видов аппаратуры.

Обоснование выбора оборудования для бурения проектной скважины и разработка плана размещения его и обвязки

Выбрать оборудование для бурения проектной скважины, включая оборудование для приготовления, очист­ки, химической обработки, утяжеления, хранения промывочной жидкости, для регенерации утяжелителя, для гер­метизации устья на период бурения; привести в таблице перечень выбранного оборудования; пояснить мотивы вы­бора, подкрепив это соответствующими расчетами либо ссылками на те разделы дипломного проекта, где необхо­димые расчеты выполнены.

Составить план расположения всего выбранного оборудования на площадке буровой с указанием основных габаритных размеров; показать на этом плане линии обвязки оборудования (нагнетательные трубопроводы, водя­ные линии, желобную систему и т.д.).

Обоснование выбора способа бурения для первичного вскрытия продуктивной залежи и разработка режима бурения

Выбрать способ бурения в продуктивной залежи, при котором можно свести к минимуму ухудшение коллекторских свойств и продуктивности залежи; выбрать модификации долот и колонковых снарядов, при использовании которых достигается наибольшая проходка за рейс (или минимальная общая продолжительность механическо­го бурения в продуктивной залежи) и наибольший вынос кернового материала; нормировать параметры режима бурения; спрогнозировать ожидаемые показатели работы долот при разбуривании продуктивной залежи; выпол­нить гидравлический расчет промывки скважины для проектной глубины, а в случае массивной газовой залежи также для средней глубины залежи при условии минимального загрязнения ее; составить режимно-технологическую карту для интервала вскрытия продуктивной залежи (при составлении этой карты следует учиты­вать также решения и результаты расчетов, выполненных в других разделах проекта). Сравнить проектную режим­но-технологическую карту с картой, действующей в данном буровом предприятии.

Рекомендуется предварительно проследить по ранее пробуренным скважинам связь между про­должительностью механического бурения, числом долблений при разбуривании продуктивной залежи, интенсив­ностью промывки, с одной стороны, и эффективностью освоения скважин (удельная продуктивность; депрессия, при которой получен приток пластового флюида; состав этого флюида; продолжительность освоения), с другой, и использовать эти материалы для обоснования решений применительно к проектной скважине.

Обоснование выбора способа бурения и разработка режима бурения для первичного вскрытия пер­спективных горизонтов

Выбрать способ бурения каждого перспективного горизонта, при котором можно свести к минимуму ухуд­шение коллекторских свойств и продуктивности последнего; выбрать модификации долот и колонковых снарядов, при применении которых достигается наименьшая общая продолжительность механического бурения в перспек­тивных горизонтах и наибольший вынос керна; нормировать параметры режима бурения; спрогнозировать ожидае­мые показатели работы долот в каждом перспективном горизонте; выполнить гидравлический расчет промывки скважины при условии минимального загрязнения перспективных горизонтов (если эти горизонты расположены сравнительно недалеко друг от друга, гидравлический расчет можно делать применительно к глубине залегания нижнего горизонта; если же расстояние от верхнего до нижнего горизонта превышает 500 м либо горизонты распо­ложены в зонах с несовместимыми условиями бурения, гидравлические расчеты следует выполнять раздельно для верхних и нижних горизонтов). Составить режимно-технологическую карту на бурение интервала залегания пер­спективных горизонтов (при составлении этой карты следует учесть результаты, решений и расчетов, выполненных в других разделах проекта); сравнить карту для проектной скважины с картой, утвержденной для данного предпри­ятия на текущий год.

Рекомендуется предварительно проследить связь между продолжительностью механического бурения от мо­мента вскрытия перспективного горизонта до момента опробования его по ранее пробуренным скважинам, числом долблений за тот же период, интенсивностью промывки, с одной стороны, и результативностью опробования соот­ветствующего горизонта в процессе бурения (продуктивность или дебит, или гидропроводность; депрессия, при которой получен приток пластового флюида; состав этого флюида), а в тех случаях, когда опробование в процессе бурения не проводилось - результативностью испытания каждого перспективного горизонта после спуска и цемен­тирования обсадной колонна, с другой. Материалы такого анализа целесообразно использовать для обоснования решений, принимаемых в дипломном проекте.

В данном разделе главы в зависимости от геологических ус­ловий, пластового давления, забойной температуры, характера пла­стовых жидкостей и газов, ожидаемого дебита скважины и других существенных особенностей скважины, а также целевого назначе­ния скважины, приводится предварительное обоснование прини­маемого метода вскрытия продуктивных горизонтов, выбор конеч­ного диаметра обсадной эксплуатационной колонны (в соответствии с заданием на проектирование и с учетом производственного опыта на данном месторождении), зенитный и азимутальный углы траек­тории бурения и вид скважины, если она наклонно направленная.

Если заранее известно о низкой проницаемости коллектора, предусматривается применение новых методов вскрытия продук­тивных горизонтов с использованием специальных промывочных жидкостей, газообразных агентов, методов бурения разветвленно- горизонтальных скважин.

Здесь же выбрать тип оборудования, устанавливаемого на устье скважины (колонной головки, превенторов, фонтанной арма­туры, задвижек высокого давления на период перфорации колонны), дополнительного наземного оборудования (компрессоров, насосов, агрегатов, установок и др).

Обоснование выбора способов опробования перспективных горизонтов в процессе бурения и разра­ботка технологии опробования

Наметить интервалы опробования (в увязке с режимом бурения), используя для этого кривые стандартного каротажа по соседним пробуренным скважинам; выбрать способ опробования каждого из перспективных горизон­тов, тип аппарата (пластоиспытателя), состав комплекта пластоиспытателя (длину и состав хвостовика; тип, число и места установки пакеров и т.д.); регламентировать величины депрессией при опробовании каждого перспективного горизонта, число опробований в нем, число и продолжительности открытых и закрытых периодов опробования (ес­ли предусматривается повторное опробование одного и того же интервала, величину депрессий следует регламен­тировать для каждого опробования), пояснить мотивы выбора этих величин; рассчитать степень заполнения колон­ны труб жидкостью при спуске пластоиспытателя; рассчитать на прочность компоновку колонны труб для спуска пластоиспытателя; регламентировать частоту долива колонны труб жидкостью при спуске; наметить комплекс ис­следований, которые должны быть выполнены до спуска пластоиспытателя, и пояснять назначение этих исследований; наметить план работ по подготовке ствола скважины и колонны труб к проведению опробования (интервалы проработки ствола, компоновка бурильной колонны для проработки, интенсивность и длительность промывки и т.д.); регламентировать режим спуска пластоиспытателя (скорость спуска, допустимая разгрузка бурового крюка); выбрать устьевое оборудование скважины для проведения опробования; выбрать измерительную аппаратуру, спо­соб я устройства для отбора пластового флюида; выбрать способ (аппаратуру и оборудование) для контроля со­стояния скважины в период спуска и подъема пластоиспытателя и опробования объекта.

Разработка технологии спуска обсадных колонн в скважину

а) Регламентировать виды контроля качества обсадных труб и элементов технологической оснастки для каж­дой обсадной колонны и давления опрессовки труб перед доставкой их на буровую; указать количество, группы прочности, толщины стенок труб (в том числе резервных), которые должны быть доставлены на буровую: прове­рить расчетом, допустимо ли опускать обсадную колонну на клиньях; дать перечень инструментов и дополнитель­ного оборудования, которые требуются для спуска соответствующей обсадной колонны; выбрать элементы техно­логической оснастки для каждой обсадной колонны, регламентировать порядок размещения их на колонне (разме­щение центрирующих фонарей обосновать соответствующим расчетом); выбрать шаблоны для шаблонирования труб перед спуском в скважину и смазки для резьбовых соединений; обосновать выбор конструкции стыкующего устройства и разъединительного узла в случае спуска обсадной колонны по частям.

б) Регламентировать объем работ по подготовке скважины к спуску каждой обсадной колонны _k (интервалы и скорость проработки, компоновка бурильной колонны и типоразмер долот, режим проработки, свойства промывочной жидкости и рецептура ее химической обработки; необходимость шаблонировки ствола и компоновка ко­лонны труб для шаблонировки; интенсивность и длительность промывки скважины; виды и интервалы исследова­ний перед спуском обсадной колонны; необходимость предварительной изоляции зон поглощения, способы изоля­ции, давления опрессовки участков скважины после изоляции зон поглощения, характеристика опрессовочной жидкости и критерии надежности изоляции).

в) Рассчитать с учетом давлений поглощения предельный режим спуска обсадной колонны, регламентировать рабочий режим спуска (скорость, ускорение, допустимая разгрузка бурового крюка, частота и продолжительность промежуточных промывок, подача насосов при промывке, частота доливов жидкости в колонну); выбрать аппара­туру для контроля состояния скважины и напряженного состояния колонны в период спуска в скважину, оборудо­вание для долива жидкости в колонну для промежуточных промывок и для герметизации устья скважины в случае возникновения проявлений в период спуска обсадной колонны.

г) Выбрать способ и необходимые устройства для подвески потайных колонн.

Расчет обсадной колонны, которая должна работать в наиболее тяжелы условиях

Оценить, какая из обсадных колонн в проектной скважине должна работать в наиболее тяжелых условиях; пояснить, в чем состоит эта наибольшая тяжесть по сравнению с условиями работы других колонн в проектной скважине. Рассчитать эту колонну. Расчет остальных колони, предусмотренных конструкцией проектной скважи­ны, в данном проекте выполнять не требуется.

Расчет обсадных колонн

а) Сформулировать конкретно условия работы каждой из обсадных колонн в проектной скважине; построить для них эпюры наружных, внутренних и избыточных давлений (с учетом графика изменения коэффициентов ано­мальности пластовых давлений; наличия пород, склонных к выпучиванию; возможности выбросов в процессе бу­рения; особенностей эксплуатации скважин; наибольших давлений в колонне при цементировании и других факто­ров); оценить сумму дополнительных осевых сил, которые могут появиться при расхаживании обсадной колонны, и участок приложения этих сил; если возможно, спрогнозировать величины возможного радиального износа проме­жуточных колонн в наиболее опасных сечениях; рассчитать колонну на прочность; обосновать выбор типа обсад­ных труб и их соединений, способа спуска колонн (по частям или целиком); наметить меры по уменьшению износа промежуточных колонн; выбрать из нескольких возможных вариантов конструкций колонн наиболее экономичный вариант и сопоставить его с конструкциями обсадных колонн, спущенных в соседние ранее пробуренные -скважины. При расчете участков колонн в интервалах интенсивного искривления скважины значения ко­эффициентов запаса прочности на растяжение следует выбирать с учетом интенсивности искривления.

На участках набора кривизны в наклонно-направленных скважинах целесообразно также проверить на проч­ность при растяжении сечения по телу трубы (сумма напряжения осевого растяжения и напряжения изгиба должна быть меньше допускаемого напряжения для материала данных труб). К расчету обсадных колонн целесообразно приступать, предварительно решив вопрос о плотности тампонажных растворов для цементирования разных участ­ков соответствующей колонны и наибольшем давлении в конце цементирования. б) Рассчитать (или привести дан­ные промысловых измерений) распределение температур по стволу скважины в момент обвязки каждой из колонн и при последующих операциях в скважине (углубление скважины, опрессовка колонны, испытание скважины, экс­плуатация ее и т.д.); регламентировать необходимое усилие натяжения выбранного варианта каждой обсадной ко­лонны и проверить их на прочность после обвязки.

г) Выбрать колонную головку для подвески обсадных колона после натяжения.

В дипломный проект рекомендуется помещать полностью расчет на прочность и расчет усилия натяжения колонны, которая должна работать в наиболее сложных условиях. Для остальных же колонн можно привести толь­ко окончательные результаты расчетов на прочность и усилий натяжения (в таблицах), а также соответствующие эпюры расчетных нагрузок (после проверки расчетов руководителем),

Технология и организация процесса цементирования и контроля качества тампонажных работ

а) Разработать план размещения и обвязки цементировочной техники (основные и резервные смесительные ма­шины и цементировочные агрегаты; насосы для подачи воды, буферной и продавочной жидкостей; осреднительные емкости; емкости для размещения буферной и продавочной жидкостей, а в случае использования обращенного эмульсионного тампонажного раствора - также для его приготовления и размещения, компрессоры в случае ис­пользования аэрированных или пеноцементных растворов; блок манифольда; активаторы; цементировочная голов­ка; станция контроля цементирования и т.д.).

б) Распределить тампонажный материал по смесительным машинам и регламентировать последовательность включения их в работу; если предполагается для цементирования использовать сухую многокомпонентную смесь, выбрать способ и место приготовления ее и критерии для оценки степени готовности этой смеси для приготовления раствора.

в) Выбрать реагенты для регулирования свойств тампонажного раствора (водоотдачи, суффозионной устойчи­вости, сроков загустевания и схватывания, реологических свойств) и регламентировать способ ввода их в раствор.

г) Распределить объем продавочной жидкости по агрегатам, которые должны закачивать ее в обсадную колон­ну; выделить агрегат, который будет завершать продавку тампонажного раствора.

д) Выбрать цементировочную головку, разделительные пробки и необходимые приспособления для размещения разделительных пробок (и пара для открытия цементировочной муфты при ступенчатом цементировании), расхаживания или вращения обсадной колонны, оборудование для регулирования противодавления в период закачки тампонажного раствора и аппаратуру для контроля правильности регулирования противодавления. Если обсадная колонна оборудована пакером гидравлического действия, осветить вопрос о способе предотвращения преждевременной пакеровки. Если решается задача цементирования потайной колонны, рассмотреть вопрос о способе пре­дотвращения прихвата бурильных труб, продолжительности и режиме промывки скважины в период ОЗЦ.

е) Выбрать аппаратуру для контроля процесса цементирования; указать, какие характеристики и как часто должны контролироваться в процессе цементирования. ж) Регламентировать режим работы обсадной колонны в период ОЗЦ (под давлением, без давления; срок стравливания давления; в подвешенном на буровом крюке состоя­нии или на столе ротора) и способ контроля герметичности обратного клапана, а также предельно допустимую осе­вую нагрузку на верхнее сечение колонны и буровой крюк. Регламентировать срок ОЗЦ.

и) Обосновать выбор срока проверки герметичности обсадной колонны (до цементирования; сразу после окон­чания продавки; после ОЗЦ, но до обвязки колонн; после обвязки колонн) и способа проверки (опрессовка за один прием или по частям; снижение уровня в колонне); регламентировать давления опрессовки, глубины установки пакера при опрессовке по частям, глубины снижения уровня и плотность жидкости в колонне; способ и давление опрессовки при проверке герметичности устьевого оборудования; выбрать необходимое оборудование для выпол­нения этих операций. Выбор давлений опрессовки и глубины снижения уровня жидкости в колонне должен быть увязан с расчетом ее на прочность.

Определяется выбор тампонажного мате­риала, его плотность, сроки схватывания и ожидания затвердевания цемента. Далее определяются способы цементирования обсадных колонн, схемы обвязки, допустимая высота подъема цементной мас­сы в заколонном пространстве для каждой раздельно цементируе­мой секции, высота цементного стакана в колонне труб. Затем опре­деляются последовательность технологических операций при це­ментировании, режимы работы цементировочных агрегатов, про­должительность их работы, необходимое количество смесительных и цементировочных агрегатов, материалов и спецификация обору­дования устья скважины.

Обосновывается применение средств технологической осна­стки обсадных колонн (турбулизаторы, центрирующие фонари, скребки, направляющие пробки, обратные клапаны, муфты и т.д.), параметры и интервалы их установки, уплотнения резьбовых соеди­нений и режимы спуска обсадных колонн.

Обоснование выбора способов и расчет цементирования скважины

а) Рассчитать верхние пределы плотности тампонажного раствора для одноступенчатого цементирования участка кольцевого пространства за каждой обсадной колонной, предусмотренного конструкцией скважины; вы­брать способ цементирования каждой колонны с таким расчетом, чтобы исключить опасность разрыва пород и по­глощения тампонажного раствора, опасность возникновения заколонных газопроявлений и перетоков пластовых флюидов в период ОЗЦ, опасность нарушения связи между тампонажным камнем и обсадной колонной при натяге после ОЗЦ или при последующей эксплуатации скважины; регламентировать (при необходимости - сделать соот­ветствующий расчет) глубину установки муфты для ступенчатого цементирования; обосновать выбор интервалов цементирования; обосновать выбор интервалов цементирования растворами разной плотности.

б) Рассчитать распределение температур нисходящего и восходящего потоков при цементировании каждого интервала; выбрать состав тампонажного цемента с учетом наибольшей температуры в подлежащем цементирова­нию интервале (не только в период строительства скважины, но и при последующей эксплуатации ее) и химическо­го состава пластовых флюидов и окружающих пород, а также самих пород; регламентировать плотность, реологи­ческие свойства и водоотдачу промывочной жидкости и тампонажного раствора; выбрать реагенты для регулиро­вания свойств тампонажного раствора, а также состава буферных жидкостей; пояснить мотивы выбора.

в) Рассчитать процесс цементирования: определять потребные объемы тампонажных, продавочных и буфер­ных жидкостей; количества материалов для их приготовления; рассчитать режимы работы смесительных машин, водоподающих насосов в период приготовления тампонажного раствора, режимы работы цементировочных насо­сов в периоды закачки и продавки тампонажного раствора; оценить величину противодавления, которое следует поддерживать в кольцевом пространстве у устья в период закачки и начальный период продавки с целью предот­вратить образование вакуума в обсадной колонне над тампонажным раствором; выбрать, если это требуется, осреднительные емкости; построить зависимость предельной доли объема тампонажного раствора, которую можно вы­теснить в заколонное пространство без опасности поглощения, от скорости восходящего потока в нем и рассчитать давления на устье в цементировочной головке при таком предельном режиме; выбрать типы смесительных машин и цементировочных агрегатов и рассчитать необходимое число их для приготовления и закачки тампонажного рас­творе; разработать рабочий режим закачки продавочной жидкости в колонну, выбрать тип и число цементировоч­ных агрегатов для этой операции; рассчитать продолжительность цементирования и регламентировать срок начала загустевания и сроки схватывания тампонажного раствора.

Рекомендуется в проект помещать полностью только расчет цементирования наиболее ответственной обсад­ной колонны. Результаты расчета цементирования всех остальных колонн после проверки руководителем следует занести в таблицы (объем тампонажных растворов, продавочных и буферных жидкостей; потребные количества материалов; типы и число смесительных машин; типы и число цементировочных агрегатов для закачки и продавки тампонажного раствора; наибольшее давление при цементировании; составы тампонажных материалов; относи­тельное водосодержание) плотность, сроки загустевания и схватывания, водоотдача тампонажных растворов).

Разработка технологии и организации процесса цементирования и установки цементных мостов

Дополнительно необходимо выбрать способ установки цементных мостов для разобщения испытанном объ­екта от других, тампонажный материал и рецептуру тампонажного раствора для каждого моста; выполнить расчет установки одного из мостов и рассчитать потребные количества материалов для каждого моста, объемы буферных, продавочных и тампонажных растворов; выбрать технологическую оснастку и трубы для проведения операции, цементировочное оборудование, способы контроля процесса установки и качества моста (с учетом депрессий, рег­ламентированных в данном проекте для испытания перспективных объектов); регламентировать сроки ОЭЦ и про­верки качества мостов.

Разработка технологии и организации работ по вторичному вскрытию перспективных горизонтов и испытанию их

Решения должны быть даны для каждого горизонта, который предполагается испытывать после спуска и це­ментирования обсадной колонны. Рекомендуется также осветить вопрос о том, чем руководствовался автор проекта при выборе интервалов испытания как в тех случаях, если эти интервалы опробуются в процессе бурения, так и в тех, когда опробование в процессе бурения не предусмотрено.

Составить план работ по подготовке скважины к вторичному вскрытию продуктивной залежи и освоению скважины; выбрать и рассчитать на прочность колонну насосно-коппрессррных труб; выбрать способ перфорации, тип перфоратора, оборудование для герметизации устья скважины при перфорации и освоении, пояснить мотивы выбора; пояснить принципы выбора интервала перфорации в проектной скважине (с учетом типичных для данной площади кривых стандартного и других видов каротажа); рассчитать необходимое число спусков перфоратора; обосновать виды и интервалы исследований в обсадной колонне до начала перфорации и пояснить цели этих ис­следований; выбрать способ контроля за точностью перфорации заданного интервала продуктивной залежи; вы­брать глубинное оборудование, если таковое требуется для освоения скважины; регламентировать глубину спуска насосно-компрессорных труб для освоения скважины и состав технологической оснастки колонны НКТ (пакер, пусковые клапаны, клапан-отсекатель и т.д.); регламентировать величину депрессии, необходимой для вызова при­тока из пласта; выбрать способ освоения (если предусматривается освоение методом аэрации, желательно рассчи­тать необходимую степень аэрации; если для вызова притока предусматривается замена несжимаемой жидкости на пену, желательно выбрать рецептуру пены и степень аэрации ее) и оборудование, необходимое для этого. Соста­вить план работ по обустройству территории и установке оборудования, необходимого для освоения скважины; регламентировать объем измерений, которые должны быть выполнены в процессе освоения и пробной эксплуата­ции скважины, режимы пробной эксплуатации и выбрать аппаратуру, необходимую для проведения таких измере­ний. Если существует опасность выноса песка и разрушения коллектора, наметить конкретные мероприятия для предотвращения этого вида осложнения. Рекомендуется также составить план размещения и обвязки оборудования, необходимого для перфорации, освоения и пробной эксплуатации скважины. Сопоставить решения по вторичному вскрытию и освоению скважины, предложенные в дипломном проекте, с фактически применяемыми в данном бу­ровом предприятии.

Освоение и испытание

В соответствии с целевым назначением скважины определя­ются задачи испытания скважины на приток и способов их выпол­нения. С учетом вида пластового флюида, коллекторских свойств продуктивного горизонта и коэффициента аномальности пластового давления определяются последовательность испытания перспектив­ных объектов в разрезе скважины и порядок выполнения связанных с этим работ, выбирается способ вызова притока и схема оборудова­ния устья скважины при освоении. Рассчитываются технологиче­ские параметры выбранного способа освоения для обоснования по­требного оборудования и режимов его работы.

Здесь же приводятся параметры НКТ, глубины установки и характеристики равнопрочных секций труб, их потребность, интер­валы глубин и характеристики жидкости для установки цементных мостов.

В зависимости от величины ожидаемого пластового давле­ния в продуктивном горизонте, ожидаемой продолжительности простоя скважины до ввода в эксплуатацию выбирается способ консер­вации скважины, обеспечивающий сохранность коллекторских свойств пласта.