1. Понятие о скважине, классификация скважин. (см. курсы)

Скважиной называют горную выработку круглого сечения, сооружаемую без доступа в нее людей, у которой длина во много раз больше диаметра.

Верхняя часть скважины называется устьем, дно - забоем, боковая поверхность - стенкой, а пространство, ограниченное стенкой - стволом скважины. Длина скважины - это расстояние от устья до забоя по оси ствола, а глубина - проекция длины на вертикальную ось. Длина и глубина численно равны только для вертикальных скважин. Однако они не совпадают у наклонных и искривленных скважин.

Скв бурят при помощи бур. установок. Б.У. представляет собой комплекс кинемат-и и технологич-и связанных м-ду собой агрегатов и мех-мов,обеспечивающих выполнение всех тех. операций бур процесса.

Классификация скважин: Опорные закладываются в районах, не исследованных бурением, и служат для изучения состава и возраста слагающих их пород. Параметрические закладываются в относительно изученных районах с целью уточнения их геологического строения и перспектив нефтегазоносности. Структурные бурятся для выявления перспективных площадей и их подготовки к поисково-разведочному бурению. Поисковые бурят с целью открытия новых промышленных залежей нефти и газа. Разведочные бурятся на площадях с установленной промышленной нефтегазоносностью для изучения размеров и строения залежи, получения необходимых исходных данных для подсчета запасов нефти и газа, а также проектирования ее разработки. Эксплуатационные закладываются в соответствии со схемой разработки залежи и служат для получения нефти и газа из земных недр. Нагнетательные используют при воздействии на эксплуатируемый пласт различных агентов (закачки воды, газа и т.д.). Наблюдательные бурят для контроля за разработкой залежей (изменением давления, положения водонефтяного и газонефтяного контактов и т.д.).

2. Цикл строительства скважины. (см. лекции)

Комплекс работ, начиная с подготовки площадки под буровую и заканчивая демонтажом бур. оборудования, перевозкой его на новую точку и рекультивацией земельных угодий наз. циклом строит-ва скв.

В цикл строительства скважины входят:1) подгот-е работы к монтажу бур оборуд-я. 2) монтаж бур оборуд-я и сооруж-ий. 3) подготовка работы к бурению.4) бурение скв, крепление скважины обсадными трубами и ее тампонаж. 5) Оборудование устья, вскрытие пласта, испытание на приток нефти и газа и сдача скв. в экспл-ю.6) демонтаж бур. оборуд-я и рекультивация.

1) В ходе подготовительных работ выбирают место для буровой, прокладывают подъездную дорогу, подводят системы электроснабжения, водоснабжения и связи. Если рельеф местности неровный, то планируют площадку.

2) Монтаж вышки и оборудования производится в соответствии с принятой для данных конкретных условий схемой их размещения. Различают следующие методы монтажа буровых установок: поагрегатный, мелкоблочный и крупноблочный. При поагрегатном методе буровая установка собирается из отдельных агрегатов. При мелкоблочном методе буровая установка собирается из 16...20 мелких блоков. Каждый из них представляет собой основание, на котором смонтированы один или несколько узлов установки. При крупноблочном методе установка монтируется из 2...4 блоков, каждый из которых объединяет несколько агрегатов и узлов буровой.

3) Подготовка к бурению включает пробный пуск буровой установки и устройство направления. Верхний конец направления соединяют с очистной системой, предназначенной для очистки от шлама бурового раствора, поступающего из скважины, и последующей подачи его в приемные резервуары буровых насосов. Затем бурится шурф для ведущей трубы и в него спускают обсадные трубы. Буровая комплектуется долотами, бурильными трубами, ручным и вспомогательным инструментом, горюче-смазочными материалами, запасом воды, глины и химических реагентов. В ходе пробного бурения проверяется работоспособность всех элементов и узлов буровой установки.

4) Крепление скважины обсадными трубами и ее тампонаж. Целью тампонажа затрубного пространства обсадных колонн является разобщение продуктивных пластов.

5) Вскрытие пласта и испытание на приток нефти и газа. Хотя в процессе бурения продуктивные пласты уже были вскрыты, их изолировали обсадными трубами и тампонированием, чтобы проникновение нефти и газа в скважину не мешало дальнейшему бурению. После завершения проходки для обеспечения притока нефти и газа продуктивные пласты вскрывают вторично перфорационным способом. После этого скважину осваивают, т.е. вызывают приток в нее нефти и газа. Для чего уменьшают давление бурового раствора на забой.

3. Конструкция скважин, их графическое изображение и основные требования к конструкции скважин. (см. курсы)

Под констр-ей СКВ следует понимать совокуп-ть данных о числе, глубинах спуска и диам-рах обсадных колонн,диам-х СКВ для каждой из колонн и интервалах цементир-я.

Графически конструкция скважины представляет собой разрез (без соблюдения масштаба, скважину условно изображают нисходящей, вертикальной, прямолинейной) вдоль ее оси, на котором указаны линейные и поперечные размеры.

Конструкция состоит из:

1. направление — для предотвращения размыва устья;

2. к ондуктор — для крепления верхних неустойчивых интервалов разреза, изоляции горизонтов с грунтовыми водами, установки на устье противовыбросового оборудования;

3. промежуточная обсадная колонна (одна или несколько) — для предотвращения возможных осложнений при бурении более глубоких интервалов путем крепления и изоляции вышележащих пластов, несовместимых по условиям бурения с нижележащими; при бурении однотипного разреза прочных пород обсадная колонна может отсутствовать;

4. эксплуатационная колонна — для изоляции горизонтов и извлечения нефти и газа из пласта на поверхность.

Констр-я скв д.б. прочной и обеспечивать: 1)изоляцию прод гориз-тов. 2)минимал затраты средств на разведку и разработку месторождения.3)достижение необходимого режима бур-я и эксплуатации.4)доведение СКВ до проектной глубины.

4. Физико-механические свойства горных пород (сжимаемость, проницаемость, пористость).

1) Сжимаемость. Если образец горной породы покрыт тонкой непрониц.эластич.пленкой,затем создать на него равномерное гидр.давл,образец будет испытывать сжатие.При равномер.сжатии объем образца будет уменьш.,как засчет сокращ.пор и трещин в нем,так и засчет уменьш.объема тв.фазы породы.Величину отношения уменьш.объема образца при повыш.давл. на 1 Па и исходн.объему при атм.давлении назыв.коэф.объемного сжатия.Этот коэф.для высокопрочных горных пород примерно на 2 порядка меньше для пород средней и большей пористостью.

2) Проницаемость. Способность горн.породы пропускать через себя под действием перепада давл.жид-ти, газы и жидкостные смеси.Большинство осадочн.пород способны пропускать через себя газы или жид-ти.Породы котор.сожержат только закрытые поры считаются практически непрониц(глина,кам.соль и т.д.). Прониц.пород с увелич.всестор.сжатия уменьш.более значительно,чем пористость.

3) Пористость. Совокупность пустот (пор), заключённых в горных породах. Количественно П. г. п. выражается отношением объёма всех пор к общему объёму горных пород. Поры в горных породах по величине принято делить на субкапиллярные (менее 0,2 мк), капиллярные (0,2—100 мк), сверхкапиллярные (более 100 мк).

По форме поры могут быть различного типа — пузырчатые, каналовидные, щелевидные, ветвистые и т.п. Форма и размер отдельных пор и их взаимная связь определяют геометрию порового пространства пород.

Различают П. г. п. общую (или абсолютную, физическую, полную) — совокупность всех пор, заключённых в горных породах; открытую (насыщения) — объём связанных (сообщающихся) между собой пор; закрытую — совокупность замкнутых, взаимно не сообщающихся пор. В нефтяной геологии выделяют также эффективную П. г. п., т. е. совокупность пор, занятых нефтью, газом, и динамическую П. г. п. — объём пор, через которые при определённых давлении и температуре происходит движение насыщающих жидкостей или газов; она всегда меньше общей П. г. п.

Наиболее высокая П. г. п. свойственна почвам и рыхлым осадкам — пескам, глинам и др. (до 60—80% и более). Осадочные и вулканогенные горные породы (песчаники, известняки, лавы, туфы и др.) характеризуются большим диапазоном значений пористости (от 50 до 10% и менее). Магматические и метаморфические породы обладают, как правило, малой пористостью (0,1—3%). С возрастанием глубины залегания пород П. г. п. обычно уменьшается (особенно осадочных) и на больших глубинах может иметь очень малые значения.

В лабораторных условиях П. г. п. определяется методами свободного, вакуумного (под вакуумом) и принудительного (под давлением) насыщения горных пород жидкостью, а также методами, основанными на расширении газа, и др. В полевых условиях для оценки величины П. г. п. используются различные виды Каротажа скважин. Результаты изучения П. г. п. используются для подсчёта запасов полезных ископаемых (например, нефти и газа), выборе технологии разработки полезных ископаемых и др.

5. Физико-механические свойства горных пород (прочность, упругость, пластичность). (см. лекции)

1) Прочность-способность г.п.сопротивляться действию усилий вызыв.ту или иную деформацию.Характеризует напряжение при котором порода начинает разрушаться.Г.п. оказывают наиб.сопротивл.разрушению при сжатии и оно кратно больше чем при растяжении,сдвиге или изгибе породы. , , где R1-растяжение,R2-сжатие,R3-сдвиг или изгиб. Прочность г.п.зависит от прочности и крупности породообраз.минералов,пористости,влажности породы и т.д.Наиб. прочным породообр.минералом явл.кварц(прочность при одноосном сжатии >500МПа).Прочность породы обратнопропорц.зависит от крупности зерен минералов(чем меньше зерна,тем больше прочность).Прочность одноименных г.п.возрастает с уменьш.пористости,потому что увеличив.число контактов минералов друг с другом.Прочность больш-ва осад.пород уменьш.с увелич.влажности(глины,песчаники и т.д.).

2) упругость-Способность породы восстанавливать первоначальную форму и объем после прекращения действия внешних усилий.

3) пластичность-Способность породы необратимо изменять, без нарушения сплошности, свою форму и размеры под действием внешних усилий; чаще всего проявляется в условиях всестороннего сжатия породы.

Установлено, что горные породы, обладающие высокими упругопластичными свойствами, разбуриваются медленнее, чем упруго-хрупкие породы.Пластичность зависит от минерального состава г.п.С увеличением содерж.твердых минералов она уменьш.Многие породы,которые при атм.давл.разруш-ся хрупко обретают пластичность с увелич.глубины скважин из за высоких температур и давл.

6. Физико-механические свойства горных пород (ползучесть, твердость, предел усталости, абразивность). (см. лекции)

1) ползучесть- медленное нарастание во времени пластической деформации породы при силовых воздействиях, меньших, чем те, которые могут вызвать остаточную деформацию при испытаниях обычной длительности. Величина ползучести горных пород имеет большое значение при поддержании горных выработок, так как от нее зависит смещение горных пород на контуре выработок и, следовательно, нагрузка на крепь.Ползучесть горных пород в большей мере проявляется на больших глубинах от поверхности.

2) твердость-способность породы сопротивляться внедрению других твердых тел(сталь породоразр.инструментов).Для определения твердости г.п. существ.много методов,наиб.распростр.-способ вдавливания в г.п.стального штампа.

3) предел усталости-если образец породы нагружать циклически,т.е.то увеличивая,тоуменьшая нагрузку,он может разрушиться даже если напряжения при этом были значительно меньше его прочности.Чем больше амплитуда изменения напряжений,тем меньше циклов нагружения требуется для разрушения породы и наоборот,при малых амплитудах изменения напряжений порода не разрушается даже при очень большом цикле нагружений.Наиб.макс.напряж.при котор.порода не разрушается при любом числе циклов нагружения назыв.пределом усталости.предел усталости кратно меньше прочности при статическом нагружении.

4) абразивность- способность изнашивать в процессе трения металлы и тв. сплавы. В основе большинства методов оценки абразивности породы лежит принцип измерения массы или V метала изношенного в процессе трения о горную породу при некоторых постоянных для этого метода условиях. Для определения абр. породы исп. сверлильный станок, в патрон которого зажимается металл. стержень. При вращении под нагрузкой 15 кг. и n=400 об/мин стержень находясь в контакте с образцом изнашивается и по величине потери его массы в мгр. за 10 мин. опред. показатель абразивности. Абр. породы зависит от микротвердости образующих его минералов, от размера зерен минералов и формы их поверхности. По степени абразивности крист. горные породы можно расположить в след. последовательности (по мере возраст.): 1)Гипс 2)Барит 3)доломит 4)известняк 5)кремнистые породы 6)железисто магнезиальные породы 7)кварц и кварциты Среди обломочных пород наиб абраз. кварц, песчаник и алевролит.

7.Структура и текстура горных пород. (см. лекции)

Под структурой породы понимают особенности ее строения, обусловленные формой, размерами и характером поверх-ти образующих ее минералов, а также хар-ром связи м-ду минералами. Под текстурой понимают особенности строения породы,которые обусловлены пространственным расположением кристаллов или обломков, т.е. слоистость, сланцеватость, пористость, трещиноватость.

8.Насыщенность горных пород. Поровое давление. (см. лекции)

В подавляющем большинстве осадочных пород содержится то или иное кол-во воды. Вода в породах может присутствовать в свободном виде либо в физ. связанном состоянии. В породах залегающих сравнительно не далеко от земной поверхности обычно содержаться пресные либо слабо минерал. воды. В более глубоко залегающих пластах минер. вод возрастает и может достигать концентрации до 3-х кг. в 1 л. воды (раствора). Основные компоненты мин. вод – хлориды и сульфаты натрия, калия, кальция и магния. Кроме того могут быть: сероводород, углекислота, сероводород, бром, йод, аммиак, углеводородные газы. При благоприятных условиях в некоторых районах образовались залежи углеводородов, которые подразделяют на чисто газовые, газоконденсатные, газонефтяные, нефтяные и ТВ. битумные. В районах расп. многолетних мерзлых пород встречаются газогидратные залежи, в которых природный газ находится в твердом состоянии в виде соед. с водой. Давление под которым жидкость или газ находятся в порах породы принято называть поровым давлением. Это давление часто равняется пластовому давлению. Пластовое давление обычно равно статическому давлению столба пресной воды и возрастает как правило с глубиной скважины. Однако не редки случаи и значительных отклонений от этого правила. Отношение пластового давления к давлению столба пресной воды высотой от рассматриваемой точки породы до дневной поверхности называют коэф. аномальности или градиентом давления.

K_a- коэф. аномальности. p_пл- пластовое давление на глубине H.

Если Kа находится в диапазоне от 1 до 1,1, то считается нормальным. Если Ка> 1,1, то пластовое давление повышенное или аномально высокое. Если Ка< 1, то пластовое давление пониженное или аномально низкое. Коэф. аномальности может быть не <0 и как правило > индекса геостатического давления.

К_гс- геостатическое давление

ρ_г.п. – плотность горной породы. Средневзвешенная объемная масса горных пород залег. в интервале от дневной поверхности до рассм. глубины H.

В процессе разработки месторождения K_a изменяется: в газовых и газоконденсатных залежах он уменьшается и может стать очень низким; в нефт. залежах K_a может уменьшиться или остаться практически неизменным или увеличиться если в процессе разработки осущ. мероприятия по поддержанию высокого пласт. давления.