1. Цели и задачи

Целью методического указания является формирование профессиональных компетенций, включающих базовые знания по дисциплине, а также укрепление нравственности, развитие общекультурных потребностей, эрудиции, творческих способностей, социальной адаптации, коммукативности, толерантности, способности к диалогу, настойчивости в достижении целей, выносливости и физического здоровья.

Задачи, решаемые в методических указаниях, связаны с обучением студентов определению проектной глубины бурения, расчета плотности буровой промывочной жидкости для предупреждения газонефтеводопроявлений (ГНВП), умению рассчитать размер обсадных колонн конструкции скважины, долот и цементирования обсадных колонн при заключительных работах, определять площадь контакта скважины с пластом, выбирать способ эксплуатации скважин.

2. Понятие скважина и требования к ее конструкции

Скважина – сложное дорогостоящее инженерное сооружение, предназначенное для многолетнего, безаварийного и без угрозы для обслуживающего персонала и окружающей среды выполнения поставленных перед ней задач по добыче нефти и газа.

Процесс проводки (строительства) скважины сопровождается предупрежде­нием, а зачастую и ликвидацией (борьбой) с различного рода осложнениями - обва­лами, осыпями, поглощениями, газонефтеводопроявле-ниями и т.д., которые, как правило, приводят к авариям. Поэтому, при составлении проекта на строительство скважины, в зависимости от геологических условий бурения, предусматривается решение предстоящих проблем при бурении скважины двумя способами:

- применением буровой промывочной жидкости соответствующей рецептуры, отвечающей физико-механическим свойствам разбуриваемой породы;

- разработкой рациональной конструкции скважины.

2.1. Расчет плотности буровой промывочной жидкости (бпж)

Буровая промывочная жидкость должна выполнять ряд функций, а именно:

Основные функции:

· удалять выбуренную породу с забоя скважины;

· транспортировать выбуренную породу (буровой шлам) на поверхность;

· охлаждать долото;

· передавать гидравлическую энергию забойному двигателю.

Дополнительные функции:

· создавать достаточное давление на вскрытые скважиной пласты, чтобы исключить газонефтеводопроявление (ГНВП);

· образовывать на стенках скважины тонкую, но прочную и малопроницаемую фильтрационную корку, предотвращающую проникновение промывочной жидкости (ПЖ) или ее фильтрата в породы;

· удерживать во взвешенном состоянии твердую фазу при временном прекращении циркуляции.

Плотность БПЖ в интервалах совместимых условий бурения должна определяться из расчета создания столбом БПЖ гидростатического давления в скважине, превышающего пластовое давление на величину:

- 10 % для скважин глубиной до 1200 м (интервалов от 0 до 1200 м), но не более 15 кг/cм² (1,5 МПа);

- 5 % для интервалов от 1200 м до проектной глубины, но не более

30 кг/cм² (3,0 МПа).

Газонефтеводопроявление (ГНВП) возникает тогда, когда нарушается основное требование при бурении и перфорации пластов под давлением – создание репрессии на пласт, т.е. гидростатическое давление должно превышать пластовое на допустимую величину. Гидростатическое давление создается весом столба жидкости, который напрямую формируется и зависит от плотности скважинной жидкости.

Изменение плотности промывочной жидкости – основное средство изменения созданного противодавления в скважине. Опасность потери устойчивости горных пород и их гидроразрыва – не единственные факторы, обуславливающие величину необходимого давления в скважине. Очень важно создания нормального противодавления на пласты, насыщенные пластовыми флюидами. Нормальное противодавление выполняет условие:

_min < _н < _max, (1)

где: _min – минимально возможная плотность промывочной жидкости, кг/м³;

_н – нормальное противодавление;

_max – максимально возможная плотность промывочной жидкости, кг/м³.

Для стенок скважины предпочтительно сохранение горных пород в упругом состояние, поэтому рассчитывается минимально возможная плотность промывочной жидкости _min, кг/м³, по формуле:

_min = Р_пл·k_а / (g ·H), (2)

где: Р_пл – пластовое давление, МПа;

k_а – коэффициент превышения давления в скважине над пластовым

или коэффициент запаса прочности:

k_{а = 1+П,} (3)

где: П = 0,1 (10 %) - для скважин глубиной до 1200 м; или

П = 0,05 (5 %) - для скважин глубиной более 1200 м.

g – ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с²;

H – глубина залегания пласта по вертикали, м.

Если скважина наклонно-направленная, то:

H = L·Cosα (4)

где: H – глубина залегания пласта по вертикали, м;

L – глубина (длина скважины по оси) залегания пласта по стволу

скважины с учетом отклонения ствола скважины, м;

α – зенитный угол отклонения ствола скважины, град.