Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Бурение нефтяных и газовых скважин лекции + ответы экзамену

.pdf
Скачиваний:
126
Добавлен:
17.08.2019
Размер:
6.67 Mб
Скачать

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

 

 

Лекция 11

13.05.11

Бурение наклонно направленных скважин

Скважины бурятся для достижения нужной точки продуктивной зоны. При разработке морских месторождений (Рис. 1)

А - проложение скважины.

Бурение с морской платформы.

Иногда нет возможности построить установку в нужном месте, в этом и помогают наклонно направленные скважины.

Сегодня наклонно направленное бурение представляет собой: (Рис. 2)

Высота всех смежных сооружений должны составлять не более 10 м. выше чем бурильная установка.

Площадь территории не менее 1.5-2 гектара.

Монтаж установки занимает 1.5- 2.5 месяца.

Поэтому применяют способ кустового бурения скважин.(Рис. 3)

Заключается в том:

Пробурив 1 скважину, буровая установка переезжает в другую позицию.

Расстояние передвижки зависит:

1.от числа скважин в кусте,

2.от профиля скважины

3.от геологических условий

4.от технологий бурения.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

В западной Сибири 5 м. На Урале 15 м.

Расстояние между забоями крайних кустов может составлять до 2.5 км. Число скважин в кусте 2-35.

Бурение наклонно направленной скважин - несколько дороже

вертикальной, занимает больше времени, и требует применения более сложной технологии.

Составляется план куста скважин, на котором указывается:

1.положение устьев скважин

2.вертикальные проекции их стволов с указанием их азимутов

3.очерёдность бурения

4.номера скважин

5.расстояние между устьями

6.направление передвижки (ось куста)

7.проектные азимуты у каждой скважины

8.проложение А.

При роторном способе тоже бурят наклонные скважины, но требует более сложной технологии и точности бурильного инструмента. В основном в

Америке.

В России преимущественно бурят турбинным способом. Такой способ упрощает технологию. Для прокладки применяют турбобуры или

объемные двигатели.

ОД - более технологичны. Меньшие размеры, большую мощность,

высокий момент.

Что нужно чтобы отклонить ствол в нужном направлении, нужно в компоновку вести отклонитель.

(Рис. 4)

Отклонители:

1. кривые переводники (резьбы с перекосами 1-4 °).

2.Отклонитель - имеет большую длину, резьбы которого так же

имеют перекос.

3.Иногда на турбобур ставят накладку, кот. Отклоняет его в нужную сторону.

4.Для секционных турбобуров используются отклоняющие устройства: переводник кот. Соединяет корпуса и их валы, смещение резьб 1.5-2°.

Впромышленности используют ТО, турбобуры с кривыми переводниками, винтовые ЗД - в которых есть приспособления для

искривления угла.

Определение пространственного положения любой точки ствола наклонно направленной скважины.

Рис5* Замеры углов азимута и зенитного угла производится специальными

партиями (организациями).

Приборы: Инклинометр.

Самостоятельно - первичные и вторичные вскрытия горизонтов, буровые установки и буровое оборудование!!!!

Инклинометры бывают 2 типов.

1.На свойствах магнитного и гравитационного поля земли.(магнитная стрелка и отвес)

2.Вращающийся маховик. Скорость вращения 20000 об/мин. Его ось вращения остаётся в том положении в котором её раскрутили.

3.Последние 20 лет применяются телеметрические системы. Комплекс приборов которые меряют угол и азимут.

Профили наклонно направленных скважин. Профилем называется горизонтальная проекция ствола скважины. (Рис6)

i = 1.50/10 (темп набора или

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Самопроизвольное искривление скважины. (Рис. 7)

i – изменение набора зенитного угла.

падения кривизны)

Условно вертикальная скв с отклонением не более 1-2 градуса.

Негативное влияние:

1.Нарушение сетки бурения.

2.Затрудняется спуск ОК и их цементирования.

3.Осложняется ремонт скважины и работа оборудования.

4.Жолобообразование при бурении.

5.Осложняется отбор керна.

6.Удлиняется ствол скважины.

7.Усложняется ликвидация аварии.

8.Потеря нагрузки на долото.

9.Увеличивается стоимость скв.

Причины искривления:

1.Геологические.

неоднородность пород слагающих разрез скважины. (Разные физик механические свойства)

наклонное залегание пластов.

полости и каверны.

анизотропия - различные свойства в зависимости от направления.

(Рис. 8)

2.Технологические причины

несоосность вышки и ротора. (Не центрация допускается 50 мм.)

если имеем при изготовлении УБТ и переводников изогнутые трубы.

несоосность резьб.

превышение нагрузки на долото.

Предупреждение искривления:

1.Компоновка низа БК должна быть максимально жёсткой.

2.Жёсткая БК иногда дополнительно центрируется переводниками имеющими рёбра жёсткости, калибраторами и центраторами.

3.Обеспечить соосность вышки и ротора

4.Регулировать осевую нагрузку на долото.

5.Постоянный контроль отклонения оси скважины.

В пермском крае есть норматив, что наклон нужно замерять через каждые 50 м.

Спуск инклинометра (Рис. 9)

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Под осложнением понимается, прерывание. Нормального процесса

пс = д полное

пс = + 10 гд частичное

Лекция 13

13.05.11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Осложнения аварий при бурении скважин.

 

 

 

= 0,826

 

 

 

 

2.

Нарушение устойчивости стенки скважины (осыпи, обвалы

λ = для

 

 

( скв + нар) ( скв + нар)

 

бурения при выполнении проектных условий, принятие неотложных мер.

 

гд

 

кп

 

2 ∙ ∙ ∙ 10−6

2

1.

Поглощение промывочной жидкости.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

бурового раствора = 0,025

2

 

 

обрушения, кавернообразование)

 

 

Методы ликвидации поглощений:

 

 

 

3.

Жолобообразование.

 

 

1.

Геологические

 

 

 

 

 

4.

Различные нефтеводопроявление. ГНВП.

 

 

2.

Технологические - способ бурения, типы раствора, режимы

5.

Текучесть пород слагающих ствол скважины.

 

 

 

бурения.

 

 

 

 

 

 

6.

Самопроизвольное искривление ствола скважины.

 

 

Методы ликвидации поглощений...

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Поглощение промывочной жидкости - переток жидкости из ствола

1. При малых интенсивностях - регулируют параметры бурового раствора.

скважины в поглощающие горизонты. Рис1*

 

 

2. Кальматирование ствола скважины. Кальмотация – (рис. 2)

Условия поглощения промывочной жидкости - рис1.

 

 

3. Инертные наполнители. (Рис. 3) различные отходы (опилки, плёнка,

Если динамический уровень достигает устья - то поглощение полное.

бумага)

 

 

 

 

 

 

4. Ввод

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тампонажных смесей и паст. Существует их множество

Pгс > Pпл нет циркуляции Pгс + Pгд> Pпл есть циркуляция

разновидностей..

Pгд гидродинамическое давление

5. Метод установки цементных мостов.

Pгс гидростатическое давление

(Рис4) чтобы правильно поставить

цементный мост нужно посчитать

Hст Расстояние от поверхности

объёмы.

Hдин Динамический уровень

Рис5*

Кпс Коэффициент поглощения

 

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Лекция 1

Первая скважина в Америке была пробурена в 1863 полковником Дрейком.

Ударное бурение Рис. 1очистка скважины происходило с помощью специального устройства с обратным клапаном. Который захватывал

разрушенную породу.

В 1906 американец изобрёл долото, появился вращательный способ бурения.

Принцип его: Рис.2 вращаясь долото разрушало породу, так же применялась жидкость которая выносила разрушенную породу.

1.Турбинный способ

2.Роторный

Долота.

1.Шарошечные

2.Лопастные т.д.

- 1 -

25.02.11 лекция 2

Условия залегания и свойства горных пород

Осадочные породы состоят из пластов и слоёв.

Пласт - это геологическое тело, сложенное однородной осадочной горной

породой, и ограниченное сверху и снизу параллельными плоскостями. Положение пласта в пространстве определяется углами падения и простирания.

Кратчайшее расстояние - нормальная мощность пласта.

Породы возникшие при высоких темпер и давлений - эндогенные. Породы преобразуются под действием ветра и солнца - экзогенные.

Физико-механические свойства:

Понимается их способность реагировать на внешнее воздействие, изменение формы и целостности.

Твёрдость горной породы - это способность сопротивляться внедрению

более твёрдого тела.

Образивность - зависит от твёрдости минералов и цементирующего

вещества. (Пример: точим нож об наждак.) Зависит от твёрдости, нагрузки, длительности воздействия.

Упругость - способность горной породы изменять форму и

восстанавливать после снятия.

Хрупкость - способность разрушаться без какой либо пластической

деформации.

Коллектор - это способность гп вмещать в себя жидкости и газы.

Пористость - П0=ΣПор/Vобр Псообщ=ΣПс/V

Проницаемость - способность пропускать

через себя флюиды при перепаде давления. Зависит от размера пор и трещин. (Чем больше размеры канала, тем больше проницаемость образца) измеряется в Дарси. Градиент - отношение давления к площади.

- 3 -

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Плотность - отношение массы к единице объема.

Прочие способы бурения:

Гидростатическое давление - рис 3*

1.

Лазерный.

Понятие горного давления - рис 4*

2.

Термический.

 

3.

Химический.

Чем больше давление в ГП тем труднее оно разрушается долотом.

4.

Вибрационный.

Пластичность - это способность изменять форму под действием нагрузок

5.

Продувкой.

но не восстанавливать их.

 

 

 

 

 

 

Деформация - относительная величина изменения размеров или формы

Физикомеханические свойства горных пород:

тела под действием внешних нагрузок.

1.

Плотность.

Средняя плотность земной коры 3,6 и 3,7

1. Обратимая - тело восстанавливает размеры и форму.

2.

Твёрдость

- это способность горной породы сопротивляться

2. Необратимая - пластическая.

 

внедрению

 

более твёрдых тел.

 

3.

Прочность

- способность сохранять форму и размеры под

 

 

действием

внешних сил.

 

4.

Образивность

- это способность горной породы изнашивать

 

 

инструмент и

материалы, контактирующие с ними.

 

Свойства горных пород:

 

1.

Строение.

 

2.

Минералогический состав и условия залегания горных пород.

 

3.

Горные породы состоят из минеральных зёрен.

Разрушение - считают хрупким, если тело разрушилось сразу после

нагрузки. Один из видов разрушения это разрыв. Рис 5* Прочность ГП - способность противостоять разрушению под действием

внешних нагрузок.

Анизотропия - материал обладает различными свойствами в разных

направлениях. Рис6*

Основные плотности гп:

Глина 2060 – 2600 Песчаники 2600 2656 Доломиты 2550 – 2820 Известняки 2410 – 2750 Соль каменная 2100 – 2200

- 4 -

- 2 -

 

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Температурный градиент - средний градиент по планете 0.03 на 1м Скважина - это горная выработка, цилиндрической формы длина которой

в несколько тысяч раз больше диаметра, сооружаемая с земной поверхности без доступа человека с помощью специального оборудования и инструмента.

Скважина- это капитальная долговременное дорогостоящее сооружение,

которое является герметичным каналом связи между продуктивным горизонтом и поверхностью.

Бурение - это процесс разрушение горной породы с образованием

цилиндрической выемки.

Стоимость скважины зависит от глубины и от конструкции. 30-50 млн. 2-2.5 км глубиной.

Понятие о конструкции скважины.

1. Начинается бурение шнеком

или долотом диаметром 600 мм. На глубину 10 м. Спускают обсадную трубу 530 мм. Заливаем цементом

затрубное пространство.

2. Долото 450 мм. Труба 424 мм.

30-50 м.

3. Долото 395 мм. Труба 324 мм.

300 м

4. Долото 295. Труба 245 мм. 1

км

5. 190 - 215 бурение. Труба 146 мм эксплуатационная колонна. 2100

6. Перфорация, снижение

давления в колонне.

Конструкция скважины - это совокупность информации о числе обсадных

колонн их диаметрах, глубинах их спуска, интервалах цементирования

- 5 -

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

(интервал поднятия тампонажного раствора), диаметрах долот для бурения под эти колонны, и иногда толщина стенки колонны и группы прочности стали.

530 10 м

426-40 м.

324-200 м.

245-800 м.

168-2100 м. (До 1500) - высота подъема

тампонажного материала, так же может быть указано размеры долот, толщина колонн.

Графическое изображение рис8*

У каждой обсадной колонны есть чёткое название:

1. Шахтное направление 10-15 м.

2. Направление 40м

3. Кондуктор 200м.

4. Техническая. до 800 м.

5. Эксплуатационная. 2100 м.

ПВО – противовыбросное оборудование ставится на 2 или 3 колонну.

Скважины разделяются на:

1. вертикальные,

2. наклонные

3. горизонтальные. Вертикальная - ось, которой отклонилась не более чем 1-2

градуса.

Наклонная - рис9* могут вскрывать

горизонты на большом расстоянии.

Классификация скважин по назначению:

1. Структурно поисковые.

2. Опорные и параметрические - изучают геологический разрез,

оценивают коллекторские свойства, оценивают свойства флюидов. 3. Разведочные скважины.

- 6 -