|
|
Контрольные вопросы и задания |
||
1. |
Назовите страны, занимающие лидирующие места по запа- |
|||
сам нефти и природного газа. |
|
|||
2. |
Назовите места залегания углеводородов в природе. |
|||
3. |
|
|
|
И |
Какова структура антиклинальной складки? |
||||
4. |
Перечислите типы углеводородных залежей. |
|||
5. |
Что называется давлением начала конденсации? |
|||
6. |
Что представляет собой нефть? |
|
||
7. |
Приведите молекулярный состав нефти. |
|
||
8. |
Что называется фракциями нефти? |
|
||
9. |
Как классифицируются нефти по углеводородному составу? |
|||
10. |
Перечислите величины, определяющие основные физические |
|||
свойства нефти. |
А |
|
||
11. |
|
|
|
|
Что понимают под относительной плотностью нефти? |
||||
12. |
Как определяется текучесть нефти? |
|
||
13. |
В чем измеряется вязкость нефти в системе СИ и СГС? |
|||
14. |
Как влияют на вязкость нефти температура и количество |
|||
растворенного в ней газа? |
|
|
||
15. |
|
б |
|
|
Каково назначение вискозиметра Энглера? |
|
|||
16. |
Как определить объемный коэффициентДпластовой нефти? |
|||
17. |
Как определить усадку нефти? |
|
||
18. |
Что представляет собой давление насыщения нефти газом? |
|||
19. |
Что представляет собой газовый фактор? |
|
||
20. |
Что представляет собой природный газ? |
|
||
21. |
Перечислите величины, определяющие основные физические |
|||
свойства природного газа. |
|
|
||
С |
|
|
|
|
22. |
Что понимают под относительной плотностью природного |
|||
газа? |
|
|
|
|
23. |
Как влияют на вязкость природного газа температура и дав- |
|||
ление? |
|
|
|
|
24. |
Что представляет собой коэффициент сжимаемости газа? |
|||
25.иЧто называется критической температурой природного газа? |
||||
26. |
Что называется критическим давлением природного газа? |
|||
27. |
Что представляет собой теплоемкость газа? |
|
||
28. |
Перечислите классификации нефтей. |
|
||
29. |
Перечислите маркерные сорта нефти. |
|
||
30. |
В чем суть химической классификации нефтей? |
|||
31. |
Приведите классификацию товарных нефтепродуктов. |
|||
|
|
|
24 |
|
2. БУРЕНИЕ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН
2.1. Общие сведения и классификация скважин
Скважиной называется цилиндрическая горная выработка (вертикальная или наклонная) глубиной от нескольких метров до нескольких километров и диаметром свыше 75 мм, сооружаемая в толще горных пород.
Бурение скважины – это технологический процесс углубления |
|
в толщу горных пород путем их направленного разрушения специ- |
|
альным инструментом. |
Д |
|
|
Скважины бурят на суше и на море при помощи специальных |
|
буровых установок. Непрерывный рост добычи нефти и газа возмо- |
||||
жен лишь при условии бурения тысяч скважин, обеспечивающих раз- |
||||
ведку и ввод в эксплуатацию десятков новых нефтяных и газовых ме- |
||||
сторождений. |
|
|
И |
|
Элементы структуры скважины (рис. 2.1): |
|
|||
1) |
устье – пересечение трассы буровой скважины с дневной |
|||
поверхностью; |
|
|
|
|
2) |
забой – дно буровой скважины, перемещающееся в результа- |
|||
те воздействия породоразрушающего инструмента на породу; |
||||
3) |
стенка – боковая поверхность буровой скважины; |
|||
4) |
ось скважины – воображаемая линия, соединяющая центры |
|||
поперечных сечений буровой скважины; |
|
|||
5) |
|
А |
|
|
ствол скважины |
– пространство в недрах, занимаемое об- |
|||
садной колонной; |
|
|
|
|
6) |
обсадная колонна – колонна соединенных между собой об- |
|||
садных труб, предназначенныхбдля укрепления скважины; |
||||
7) |
цементное кольцо – цементный раствор, закачанный между |
|||
стенкой и обсадной колонной с целью герметизации скважины. |
||||
Углубление скважины осуществляется путем разрушения поро- |
||||
и |
|
|
|
|
ды по всей площади забоя (сплошное бурение) или по его перифе- |
||||
Срийной части (колонковое бурение) (рис. 2.2). В последнем случае в центре скважины остается керн – цилиндрический столбик породы, который периодически поднимают на поверхность для изучения пройденного разреза пород.
Расстояние от устья до забоя по оси ствола – длина скважины L, а по проекции оси на вертикаль – ее глубина H.
25
|
|
|
1 |
|
|
|
7 |
|
|
|
6 |
|
|
|
3 |
|
|
|
5 |
|
|
|
2 |
|
|
|
4 |
Рис. 2.1. Схема структуры скважины: |
|||
1 – устье скважины; 2 – забой скважины; 3 – стенкаИ |
|||
скважины; 4 – ось скважины; 5 – ствол скважины; |
|||
6 – обсадная колонна; 7 – цементное кольцо |
|||
|
|
|
Д |
|
|
А |
|
а |
|
|
б |
б |
|
||
Рис. 2.2. Схема углубления скважины: |
|||
|
а – сплошное; б – колонковое |
||
и |
|
|
|
Скважины, для которых проектом предусматривается опреде- |
|||
ленное отклонение забоя от вертикали, а ствол проводится по заранее |
|||
заданной траектории, называются наклонно направленными. |
|||
Наклонные скважины бурят, когда продуктивные пласты зале- |
|||
гают под акваториями морей, озер, рек, под территориями населен- |
|||
Сных пунктов, промышленных объектов, в заболоченной местности, а |
|||
также для удешевления строительства буровых сооружений. |
|||
26
В последние годы все большее распространение получают вертикальные и наклонные скважины, имеющие горизонтальные окончания большой протяженности. Это делается для того, чтобы увеличить площадь поверхности, через которую в скважину поступает нефть, и соответственно увеличить дебит.
Кроме совершенствования технологии разработки нефтяных и газовых месторождений наклонно направленные скважины эффективны во многих других случаях:
при бурении в обход осложненных зон горных пород; при бурении под недоступные или занятые различными объ-
ектами участки земной поверхности; при глушении открытых фонтанов;
при вскрытии крутопадающих пластов и т.д.
Первоочередными |
объектами использования направленных |
||||
скважин являются: |
А |
И |
|||
|
|
||||
|
морские месторождения углеводородов; |
||||
|
месторождения |
на территории с ограниченной возможно- |
|||
стью ведения буровых работ; |
|
|
|||
|
|
б |
|
|
|
залежи высоковязких нефтей при естественном режиме |
|||||
фильтрации; |
|
|
Д |
||
низкопроницаемые, неоднородные пласты – коллекторы ма- |
|||||
и |
|
|
|
||
лой мощности; |
|
|
|
|
|
карбонатные коллекторы с вертикальной трещиноватостью;переслаивающиеся залежи нефти и газа, залежи на поздней
стадии разработки.
В скважину спускают специальные трубы – обсадные колонны
Сопределенного назначения: направление, кондуктор, промежуточные колонны, эксплуатационная колонна.
Под конструкцией скважины понимается совокупность данных о числе и размерах (диаметр и длина) обсадных колонн, диаметрах ствола скважины под каждую колонну, интервалах цементирования, а также о способах и интервалах соединения скважины с продуктивным пластом (рис. 2.3). На рабочей схеме конструкции скважины (рис. 2.3, б) вверху над каждым рядом обсадных колонн пишется диаметр (мм), а внизу − глубина (м) трубы; интервал подъема цементного раствора обозначается штриховкой, выше которой отмечается высота его подъема; иногда приводится номер долота.
27
|
527 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
426 325 219 146 |
|
|
|||||||
Направление |
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
375 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Кондуктор |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
200 |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
а |
б |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
273 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1200 |
|
||||
Промежуточная |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
колонна |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
1750 |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
И |
||||||
190 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Эксплуатационная |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
колонна |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2900 |
|
|
|
||
Рис. 2.3. Структура скважины: |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
а – профиль ствола; б – рабочая схема |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Направление спускается в скважину для предупреждения раз- |
|
мыва и обрушения горных пород вокруг устья при бурении под кон- |
|
дуктор, а также для соединения скважины с системой очистки буро- |
|
|
А |
вого раствора. Кольцевое пространство за направлением заполняют |
|
по всей длине тампонажным цементным раствором. Направление |
|
спускают на глубину от нескольких метров в устойчивых породах до |
|
десятков метровбв болотах и илистых грунтах. |
|
Кондуктором обычно перекрывают верхнюю часть геологиче- |
|
ского разреза, где имеются неустойчивые породы, пласты, погло- |
|
щающие буровой раствор или проявляющие, подающие на поверх- |
|
и |
|
ность пластовые флюиды, т.е. все те интервалы, которые будут ос- |
|
ложнять процесс дальнейшего бурения и вызывать загрязнение окру- |
|
Сжающей природной среды. Кондуктором обязательно должны быть перекрыты все пласты, насыщенные пресной водой. Кондуктор служит также для установки противовыбросового устьевого оборудования и подвески последующих обсадных колонн. Кондуктор спускают на глубину нескольких сотен метров. Для надежного разобщения пла-
28
стов, придания достаточной прочности и устойчивости кондуктор цементируется по всей длине. Низ кондуктора, как и низ всех спускаемых после него колонн, заканчивается короткой утолщенной трубой, называемой башмаком.
Промежуточные (технические) колонны необходимо спус-
должна составлять соответственно не менее 150 – 300Им и 500 м. Колонна, перекрывающая некоторый интервал без выхода к
кать, если невозможно пробурить до проектной глубины без предварительного разобщения зон осложнений (проявлений, обвалов). Решение об их спуске принимается после анализа соотношения давле-
ний, возникающих при бурении в системе «скважина – пласт».
Эксплуатационная колонна спускается в скважину для извлечения нефти, газа или нагнетания в продуктивный горизонт воды или газа с целью поддержания пластового давления. Высота подъема тампонажного раствора над кровлей продуктивных горизонтов, а также устройством ступенчатого цементирования или узлом соединения верхних секций обсадных колонн в нефтяных и газовых скважинах
устью скважины, называется хвостовиком (потайной колонной).
Хвостовики часто применяют при креплении глубоких скважин.
Классификация нефтяных и газовыхДскважин. Скважины можно классифицировать по назначению, профилю ствола и фильтра, степени совершенства и конструкции фильтра, количеству обсадных колонн,
расположению на поверхности земли и т.д.
По назначению различают скважины: |
||
|
опорные; |
А |
|
параметрические; |
|
|
поисковые; |
|
|
разведочные; |
|
|
б |
|
эксплуатационные; |
||
|
специальные. |
|
Опорные скважины проектируются с задачей изучения основ- |
||
ных чертиглубинного строения малоисследованных крупных регио- |
||
нов, определения общих закономерностей стратиграфического и тер- |
||
риториального распределения отложений, благоприятных для нефте- |
||
Сгазонакопления. В процессе и по окончании бурения в скважинах проводится комплекс исследований, предусмотренных специальной инструкцией. В результате опорного бурения дается оценка прогнозных запасов нефти и газа.
29
Параметрические скважины закладываются для изучения глубинного строения и сравнительной оценки перспектив нефтегазоносности возможных зон нефтегазонакопления. В отличие от опорных скважин в целях ускорения поисковых работ и снижения их стоимости без ущерба для решения основных геологических задач эти скважины бурятся с сокращенным отбором керна. В результате бурения параметрических скважин могут быть уточнены прогнозные запасы и
ных горизонтов и на границах стратиграфических Иразделов, а также проведение комплекса промыслово-геофизических исследований и опробование возможно продуктивных горизонтов. В результате бурения поисковых скважин могут бытьАопределены запасы категорий С1 и С2.
выявлены запасы нефти и газа категории С2.
предусматривают полный отбор керна в пределах возможно продуктив-
Поисковые скважины проектируются по данным параметрического бурения и геофизических работ для выяснения наличия или отсутствия залежей нефти и газа на новых площадях и выявления новых залежей на разрабатываемых месторожденияхД. При проводке скважины
Разведочные скважины бурятся на площадях после выявления при поисковом бурении их нефтегазоносности. На первой стадии (предварительная разведка) цель бурения таких скважин – оценка промышленногобзначения месторождений (залежей) и составление технико-экономических докладов (ТЭД) об экономической целесооб-
разности их разведки. Задача второй стадии (детальная разведка) после утверждения ТЭД – подготовка запасов промышленных категорий (А + Ви+ С) и сбор исходных данных для составления проектов разработки месторождений (залежей).
При бурении разведочных скважин предусматриваются отбор керна в пределах продуктивных горизонтов, проведение комплекса промыслово-геофизических исследований, в том числе отбор керна боковым грунтоносом и опробование горизонтов, включая пробную Сэксплуатацию. Продуктивные разведочные скважины на месторождениях, вводимых в разработку, передаются в фонд эксплуатационных. Эксплуатационные скважины бурятся в соответствии с проектами разработки нефтяных и газовых месторождений. В эту категорию входят также нагнетательные, оценочные, наблюдательные и пьезометрические скважины. Эксплуатационные скважины предназначены для извлечения нефти и газа из разрабатываемой залежи; нагнетательные – для закачки в продуктивный пласт воды, газа или воздуха; оценочные – для оценки коллекторов продуктивных горизонтов; наблюдательные и пьезометрические – для систематического наблюдения за изменением давления, водонефтяного контакта в процессе
эксплуатации скважины.
30