Системы разработки нефтяных месторождений
Под разработкой нефтяных месторождений понимают управление движением нефти в залежах к нефтедобывающим скважинам путем надлежащего размещения и последовательного ввода всего заданного фонда нефтедобывающих и водогазонагнетательных скважин с целью поддержания намеченных режимов их работы при равномерном и экономном расходовании пластовой энергии.
Рациональная система разработки месторождений предусматривает решение и осуществление следующих мероприятий:
Выделение эксплуатационных объектов на многопластовом месторождении и определение порядка их ввода в разработку. Эксплуатационный объект - продуктивный пласт или группа пластов, разрабатываемых самостоятельной сеткой скважин при обеспечении контроля и регулирования процесса их эксплуатации. Эксплуатационные объекты на многопластовом месторождении подразделяются на базисные (основные)- более изученные, высокопроизводительные и сравнительно крупные по запасам нефти пласты.
Возвратные - менее продуктивные и с меньшими запасами пласты, разработку которых предусматривается проводить путем возврата скважин с базисного объекта.
Определение сетки скважин, размещение их на эксплуатационном объекте и порядок ввода скважин в эксплуатацию. Размещение скважин на объектах может быть равномерным на залежах с неподвижными контурами нефтеносности при наличии подошвенных вод или вообще при отсутствии пластовых вод. На месторождениях с перемещающимися контурами нефтеносности скважины на объектах размещаются рядами параллельно контурам нефтеносности.
Расстояния между скважинами и рядами скважин выбираются с учетом геологического строения эксплуатационного объекта с тем, чтобы охватить разработкой все участки продуктивных пластов, а также по экономическим соображениям. Необходимо стремиться разбуривать объекты редкой сеткой с тем, чтобы не было интерференции между нефтедобывающими скважинами. Это обеспечит высокую производильность каждой скважины. Однако при этом из-за литологической неоднородности продуктивных пластов возможно оставление невыработанных целиков нефти.
3. Сведения о бурении скважин. Элементарные сведения о конструкции нефтяных и газовых скважин
Назначение скважин. Краткие сведения о бурении скважин.
Скважиной называется цилиндрическая горная выработка в земной коре, имеющая при малом поперечном сечении весьма значительную длину и предназначенная для извлечения полезных ископаемых на поверхность.
Начало скважины (на поверхности) называют устьем, ее конец- забоем. Все полое пространство от устья до забоя называется стволом.
Скважины могут быть вертикальными или наклонно-направленными. В отдельных случаях бурят горизонтальные скважины.
По назначению скважины делятся:
1) поисковые - для поисков новых залежей
2) разведочные - для изучения геологического строения и свойств продуктивных пластов с целью получения информации, необходимой для установления площадных размеров залежей и подсчетов запасов в них полезных ископаемых, а также для проектирования систем разработки
3) добывающие (эксплуатационные) – для извлечения из недр нефти и газа.
4) нагнетательные – для закачки в недра воды, воздуха или газа со специальными целями (поддержание пластового давления)
5) наблюдательные и контрольные – для наблюдения за ходом разработки залежи (для контроля Рпл, положения ВНК, ГНК) при помощи различных приборов, спускаемых в скважину
6) специальные:
а) оценочные – для оценки нефтенасыщенности пластов, уточнения
положения контуров нефтеносности и т.д.
б) водозаборные – для водоснабжения буровых установок и систем
нагнетания воды в продуктивные пласты
в) поглощающие – для сброса сточных вод в глубоко залегающие пласты,
чтобы не загрязнять поверхностные водоемы
г) зажигательные – для образования очагов подземного горения нефти при
использовании тепловых методов разработки
Способы бурения: механическое, термическое, физико-химическое, элетроискровое. Широкое применение: механический способ бурения: ударный, ударно-вращательный, вращательный.
Вращательное бурение. Скважина высверливается непрерывно вращающимся долотом. Разбуренные частицы породы в процессе бурения выносятся на поверхность непрерывно циркулирующей струей бурового раствора.
В зависимости от местонахождения двигателя вращательное бурение разделяют на: роторное – двигатель находится на поверхности и приводит во вращение долото на забое колонной буровых труб; и бурение с забойным двигателем (турбиной) (гидравлическое или при помощи электрического бура) – двигатель переносится к забою скважины и устанавливается над долотом.
Процесс бурения состоит из следующих операций:
спуско- подъемных работ (опускание буровых труб с долотом в скважину до забоя и подъем буровых труб с отработанным долотом из скважины);
работы долота на забое (разрушение породы долотом).
Эти операции периодически прерываются для спуска обсадных труб в скважину, чтобы
предохранять стенки скважины от обвалов и разобщить нефтяные и водяные горизонты.
Пробурив с поверхности земли скважину, на глубину 30-600 м, в нее спускают кондуктор, служащий для перекрытия слабых (неустойчивых) пород или верхних притоков воды и для создания вертикального направления ствола скважины при дальнейшем бурении. После спуска кондуктора проводят цементирование (тампонаж), т.е. закачивают цементный раствор через обсадные трубы в кольцевое пространство между ними и стенками скважины. Цементный раствор, поднимаясь вверх, заполняет затрубное пространство. После затвердения цементного раствора бурение возобновляется.
В скважину спускают долото, диаметр которого меньше диаметра предыдущей обсадной
колонны. Затем в пробуренную до проектной глубины скважину опускают колонну обсадных труб (эксплуатирующих колонну) и цементируют ее.
Если при бурении под эксплуатационную колонну возникают большие осложнения, то после кондуктора спускают одну или две промежуточные (технические) колонны.
Полный цикл строительства скважины:
Подготовительные работы – устройство подъездного пути, планировка площади, устройство фундаментов и т.п.
ВМР – строительство или перетаскивание вышки, монтажно–бурового оборудования, установка его на фундаменте.
Подготовительные работы и бурение скважины.
Бурение скважины – проходка и крепление.
Испытание скважины на приток нефти (освоение).
Демонтаж бурового оборудования.
Буровая установка – сложный комплекс машин, механизмов, аппаратуры,
металлоконструкций, средств контроля и управления, расположенных на поверхности.
В комплект буровой установки входят:
вышка для подвешивания талевой системы и размещения буровых труб, оборудование для СПО, оборудование для подачи и вращения инструмента, насосы для прокачивания промывочной жидкости, силовой привод, механизмы для приготовления и очистки промывочной жидкости, механизмы для автоматизации и механизации СПО, КИПиА. В комплект буровой установки входят также металлические основания, на которые монтируется оборудование.
Различные условия и цели бурения при наличии большого разнообразия глубин и
конструкций скважин не могут быть удовлетворены одним типоразмером буровой установки, поэтому предусмотрены разные буровые установки.
В ОАО «Сибнефть-Ноябрьскнефтегаз» из-за природных условий (сильная болотистость, лесистость) применяется кустовое бурение на насыпных островах. При этом виде бурения устья скважин размещаются на площадке по одной прямой через каждые 3-5 м. Если в кусте более 6-8 скважин, то они обычно разделяются противопожарным разрывом в 50 м.
В настоящее время в ОАО «Сибнефть-Ноябрьскнефтегаз» широко применяется бурение наклонно-направленных скважин и «зарезки» вторых стволов в существующих скважинах.
В случае, если наклонно-направленная скважина заканчивается горизонтальным участком, то она называется горизонтальной. Процесс бурения называется горизонтальным.
Для вскрытия продуктивных пластов (горизонтов) с целью их эксплуатации или опробования в эксплуатационной колонне и цементном кольце пробивают отверстия при помощи перфорации. Широкое применение получила перфорация фокусированными струями газов, которые возникают при взрыве кумулятивных зарядов.
Последнее мероприятие перед сдачей скважины в эксплуатацию – вызов притока жидкости из пласта. Приток жидкости в скважину возможен только в том случае, когда давление на забой в скважине меньше пластового давления. Поэтому все работы по освоению скважины заключаются в понижении давления на забой и очистке забоя от грязи, бурового раствора и песка. Эти работы осуществляются разными способами в зависимости от характеристики пласта, величины пластового давления, количества газа, технической оснащенности.
Не подлежат передаче следующие скважины:
с негерметичной колонной;
с цементным стаканом в колонне больше, чем предусмотрено проектом;
с негерметичной обвязкой устья;
с отсутствием цемента за колонной против эксплуатационных пластов;
в аварийном состоянии.
Требования при приемке скважин из бурения:
Необходимо убедиться в наличии правильности оформления актов на опрессовку эксплуатационной колонны, головки, фонтанной арматуры, коллекторов от скважин до ГЗУ, спуска шаблона согласно плану освоение скважины, промывку на воду и нефть.
Совместно с представителем УБР осмотреть оборудование устья скважины, обращая внимание на соответствие установленных колонной головки и фонтанной арматуры указанным в акте. Перечислить в акте все имеющиеся в наличии задвижки, шпильки, а для фонтанных и нагнетательных скважин указать наличие и состояние лубрикатора, площадки, лестницы. А также:
Площадка куста в радиусе 25 м от устья скважины должна быть очищена от оборудования, металлолома, замазученности и так, чтобы верхняя кромка муфты кондуктора была на уровне земли.
Фонтанная арматура должна быть установлена в одной плоскости.
При приемке механизированных скважин убедиться в наличии и работоспособности не только наземного, но и подземного оборудования,
При приемке нагнетательной скважины в отработку на нефть она должна быть обвязана как по нефти, так и по воде, на фланце водяного коллектора должна быть установлена заглушка.
Шламовые амбары должны быть обвалованы и ограждены.
В течение двух суток необходимо подписать акт приема скважины.
Не подписывать акт приема скважины и передать свои замечания начальнику цеха, если в течение двух суток замечания не будут устранены.