Главная страница
Навигация по странице:

  • АНАЛИТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

  • Параметрические скважины

  • Поисково-оценочные скважины

  • Эксплуатационные скважины

    		•

    Аналитические исследования


    Скачать 224.74 Kb.
    НазваниеАналитические исследования
    Дата20.10.2021
    Размер224.74 Kb.
    Формат файлаdocx
    Имя файлаAnalitika_issledovania.docx
    ТипРеферат
    #251855

    цФедеральное государственное автономное

    образовательное учреждение

    высшего образования

    «СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

    Институт нефти и газа

    Базовая кафедра Проектирования объектов нефтегазового комплекса

    АНАЛИТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

    по Технологии бурения нефтяных и газовых скважин

    Исследования методов проектирования конструкций скважин
    Преподаватель А.Л. Неверов

    подпись, дата инициалы, фамилия

    Студент ГБ18-01Б, 817227136 И.В.Малясов

    номер группы, зачетной книжки подпись, дата инициалы, фамилия

    Красноярск 2021




    СОДЕРЖАНИЕ

    ​Введение 3

    1Проектирование скважин в РФ 5

    1.1Проектирование скважин в РФ 5

    1.2Порядок проектирования конструкции скважины в РФ 6

    2Проектирование конструкций скважин за рубежом 13

    3Выбор методики для проектирования 14

    ​Заключение 16

    ​Список использованных источников 17


    1. Введение


    Проектирование конструкции скважины — это определение метода вхождения в продуктивную залежь, необходимых для условий данного конкретного участка месторождения количества обсадных колонн, размеров этих колонн (диаметр, глубину установки нижнего конца и длину каждой), диаметров долот для бурения ствола под каждую колонну, положения верхней и нижней границ интервалов цементирования.

    При решении этой задачи часто может быть получено несколько вариантов конструкции. За окончательный нужно принимать наиболее экономичный, т. е. тот, который позволяет обеспечить выполнение поставленных перед скважиной задач при минимуме затрат на разведку (в случае поисково-разведочных скважин) или на разработку (для эксплуатационных, нагнетательных, наблюдательных скважин) месторождения или, по крайней мере, при минимальной себестоимости единицы добываемой продукции.

    Проектирование конструкции скважин производится в два этапа. На первом этапе обосновьюается метод вхождения в пласт, количество обсадных колонн, глубины их спуска. На втором - размеры колонн, диаметры долот, интервалы цементирования. При этом следует учитывать накопленный опыт строительства скважин как в целом по региону, так и по рассматриваемому месторождению. Необходимо принимать во внимание действующие на предприятии инструкции, регламенты и т.д.

    Наиболее определяющими факторами, влияющими на конструкцию скважины, являются геологические условия бурения, назначение скважины и способ бурения. Остальные факторы являются субъективными и изменяющимися во времени. Эти факторы позволяют упрощать конструкцию скважины, но не являются определяющими.
    В настоящее время необходимое количество обсадных колонн и глубины их спуска выбирают из условия предупреждения гидроразрывов горных пород и несовместимости отдельных интервалов по условиям бурения. При этом вводится, единый принцип выбора конструкций скважин – совместимость отдельных интервалов геологического разреза по горно-геологическим условиям бурения. Под совместимостью бурения или. наоборот, под несовместимостью условий бурения понимают такое их сочетание, когда заданные параметры технологических процессов бурения нижележащего интервала вызывают осложнения в пробуренном вышележащем интервале, если последний не закреплен обсадной колонной, а проведение дополнительных специальных технологических мероприятий по предотвращению этих осложнений невозможно.

      1. Проектирование скважин в РФ

        1. Проектирование скважин в РФ


    В РФ проектирование конструкции скважин строго регламентирована макетом строительства скважин на нефть и газ - РД 39-0148052-537-87 который действует и в наши дни.

    Макет рабочего проекта на строительство скважин на нефть и газ (в дальнейшем "Макет") разработан на основании "Координационного плана НИОКР на 1983-1984 гг. по совершенствованию системы проектирования строительства нефтяных и газовых скважин, включая создание и внедрение САПР-бурения", утвержденного Первым заместителем министра нефтяной промышленности В.И.Игревским. "Макет" составлен с учетом требований "Инструкции о составе, порядке разработки, согласования и утверждения проектно-сметной документации на строительство скважин на нефть и газ" (ВСН 39-86), утвержденной приказом Министерства нефтяной промышленности 09.08.86, N 443

    Технико-экономическая эффективность строительства нефтяных и газовых скважин во многом зависит от обоснованности процесса углубления и промывки. Проектирование технологии этих процессов включает в себя выбор способа бурения, типа породоразрушающего инструмента и режимов бурения, конструкции бурильной колонны и компоновки ее низа, показателей свойств и типов бурового раствора, необходимых количеств химических реагентов и материалов для поддержания их свойств, гидравлической программы углубления. Принятие проектных решений обуславливает выбор типа буровой установки, зависящей, помимо этого, от конструкции обсадных колонн и географических условий бурения. Для ряда указанных вопросов еще не выработано однозначных, а тем более научно-формализованных правил. При принятии многих решений (выбор режимно-технологических параметров бурения, некоторых свойств буровых растворов и др.) оказывается необходимым использовать результаты обобщения промыслово-статического материала, получаемого при бурении опорно-технологических и первых разведочных скважин.

        1. Порядок проектирования конструкции скважины в РФ


    Проектирование нефтяных и газовых скважин состоит из следующих этапов:

    1. Подготовка документа, где содержатся технико-экономические данные формирования проемов, характеристика территории, геологическая Информация о скважинах.

    2. Организация строительства;

    3. Проведение мероприятий, направленных на устранение негативного влияния производства на окружающую среду;

    4. Учет всех необходимых правил и мер безопасности и прочее.

    Грамотно составленный проект строительства поможет избежать вероятных проблем, таких как незапланированные расходы, длительный срок сооружения скважины, малые объемы добычи, перебои подачи электроэнергии и многое другое.

    Проектирование конструкции скважин производится в два этапа. На первом этапе обосновывается метод вхождения в пласт, количество обсадных колонн, глубины их спуска. На втором - размеры колонн, диаметры долот, интервалы цементирования. При этом следует учитывать накопленный опыт строительства скважин как в целом по региону, так и по рассматриваемому месторождению. Необходимо принимать во внимание действующие на предприятии инструкции, регламенты и т.д.

          1. Категорийность скважин в Российской Федерации


    В России действует классификация, устанавливающая единые категории скважин, сооружаемых с целью региональных исследований, выявления и подготовки структур, поисков, разведки и разработки нефтяных и газовых месторождений Таким образом, все скважины, бурящиеся при геологоразведочных работах и разработке нефтяных и газовых месторождений вне зависимости от источников финансирования в РФ, подразделяются на следующие категории: опорные, параметрические, структурные, поисково-оценочные, разведочные, эксплуатационные и специальные.

    Опорные скважины бурят для изучения строения крупных геоструктурных элементов земной коры, определения общих закономерностей распространения отложений благоприятных для нефтегазонакопления. Бурят такие скважины до вскрытия пород кристаллического фундамента или на максимально технически достижимую глубину. При этом производится сплошной отбор керна по всей длине ствола и отбор шлама через 1-5 метров проходки. В результате получают характеристику литологостратиграфического разреза осадочного чехла и определяют геолого-геофизические свойства всех типов пород. Это позволяет установить наличие в разрезе нефтегазоперспективных толщ и по фактическим геолого-геофизическим свойствам пород интерпретировать данные геофизических методов.

    Параметрические скважины бурят для изучения геологического строения и оценки перспектив возможных зон нефтегазонакопления. Керн в них отбирают в основном на контактах разновозрастных стратиграфических подразделений, но не менее 20% от глубины скважины, а по перспективным интервалам производят сплошной отбор керна. В результате уточняется геологическое строение и стратиграфический разрез района. Особое внимание уделяется изучению геолого-геофизические характеристик (параметров) пород для интерпретации геофизических данных. Это позволяет установить наличие нефтегазоносных свит, оценить с этой точки зрения перспективы района. Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

    Структурные скважины бурят в ряде районов для выявления и подготовки к поисковому бурению перспективных площадей. Глубину скважин выбирают с таким расчётом, чтобы они вскрыли хотя бы верхние опорные горизонты, по которым геофизическими методами построены структурные карты. Это позволяет проверить эффективность и точность применяемых методов и уточнить детали строения площади. Отбор и исследования керна проводят в объёмах, обеспечивающих надёжное построение литолого-стратиграфического разреза.

    Поисково-оценочные скважины бурят на площадях, подготовленных к поисковым работам, с целью открытия новых месторождений нефти и газа или новых залежей на ранее открытых месторождениях и оценки их промышленной значимости. Отбор керна в них сплошной только по перспективным на нефть и газ горизонтам, а в остальной части ствола – на границах стратиграфических подразделений. По результатам бурения поисково-оценочных скважин даётся обоснование промышленной значимости выявленных залежей нефти и газа, либо даётся заключение о бесперспективности опоискованного объекта (при отрицательном результате поискового бурения).

    Разведочные скважины бурят на площадях с установленной промышленной нефтегазоносностью для уточнения величины запасов и сбора данных для составления технологической схемы разработки для месторождений нефти или проекта опытнопромышленной эксплуатации для месторождений газа. При этом производят пробную эксплуатацию продуктивных скважин.

    Эксплуатационные скважины бурят для разработки и эксплуатации залежей нефти и газа. В эту категорию входят опережающе-эксплуатационные, эксплуатационные, нагнетательные и наблюдательные (контрольные, пьезометрические) скважины. Опережающие эксплуатационные скважины бурят на разрабатываемую или подготовленную к опытной эксплуатации залежь нефти с целью уточнения параметров и режима работы пласта, выявления и уточнения границ обособленных продуктивных участков и оценки их выработки. Эксплуатационные скважины бурят для извлечения нефти и газа из залежи.

    Нагнетательные скважины бурят для поддержания пластового давления в эксплуатируемом пласте с помощью закачки в него воды, газа или других агентов. Движение нефти по пласту к скважинам происходит за счёт разности давлений в пласте и в стволе скважины. Если пластовое давление быстро падает, при помощи таких скважин его поддерживают на необходимом уровне, в результате чего увеличивается приток нефти.

    Наблюдательные скважины для систематического наблюдения за изменением давления, положения межфлюидных контактов и других параметров в процессе эксплуатации пласта. К наблюдательным относятся пьезометрические и контрольные скважины. Они предназначены для определения пьезометрического уровня флюида в пласте и контроля за изменением этого уровня в процессе эксплуатации

    Специальные скважины бурят для: проведения специальных исследований, сброса промысловых вод, ликвидации открытых фонтанов нефти и газа, подготовки подземных хранилищ углеводородов и закачки в них нефти или газа, строительства установок для захоронения промышленных стоков (нагнетательные, контрольные, наблюдательные), разведки и добычи технических вод. При проектировании конструкций параметрических, поисковых, оценочных и разведочных скважин необходимо предусматривать возможность использования их для эксплуатации залежей нефти и газа

          1. Первый этап проектирования


    Метод вскрытия определяют главным образом особенностями продуктивных пластов, наличия пропластковых и подошвенных вод, величиной пластового давления, прочностью давления пород, тип коллекторов (гранулярный, трещиноватый и др.). При нормальных повышенных давлениях эксплуатационную колонну цементируют через башмак.

    При пониженных пластовых давлениях, отсутствие пропластковых и подошвенных вод и достаточной прочности пород пласта в некоторых случаях, после вскрытия объекта, эксплуатационную колонну, имеющую фильтр против продуктивных горизонтов, цементируют через боковые отверстия расположенные над кровлей этих горизонтов (манжетной цементирования).

    На рисунке 2 показаны различные конструкции эксплуатационных колонн в зависимости от метода вскрытия и способа крепления продуктивного пласта.



    Рисунок 2. Типы конструкций эксплуатационных колонн:

    1, 2 – сплошные колонны, зацементированные соответственно через башмак и специальные отверстия над пластом; 3, 4 – зацементированные колонны с хвостовиком; 5 – колонна спущенная до пласта (эксплуатация с открытым забоем); 6, 7 – комбинированные колонны спущенные секциями.

    Необходимое количество промежуточных обсадных колонн и глубины установки их башмаков определяются графически, по числу зон с несовместимыми условиями бурения, которые строятся сопоставлением градиентов пластовых (поровых) давлений (grad Рпл), давлений гидроразрыва (поглощения) пластов (grad Ргр), прочности и устойчивости пород (grad Руст) (рис. 3).

    Условия бурения в двух смежных зонах несовместимы, если технологические параметры бурения нижнего интервала приводят к возникновению осложнений в верхнем. Для того чтобы осложнения не возникали, до начала разбуривания нижней зоны, верхнюю необходимо надежно изолировать.

    В предварительном варианте конструкции скважин количество обсадных колонн равно количеству зон с несовместимыми условиями бурения, а глубины спуска колонн соответствуют границам этих зон.



    Рисунок 3.- График изменения градиентов пластового давления и давления гидроразрыва горных пород с глубиной скважины

    Затем конструкцию конструкцию скважины корректируют:

    1. Если ту или иную зону можно изолировать другим способом, кроме спуска обсадной колонны, и стоимость скважины при этом не возрастет, то соответствующую колонну из конструкции исключают;

    2. Учитывая особенности геологического разреза, предусматривают направление и кондуктор, выбирают тип промежуточных колонн.

    3. Уточняют глубины спуска тех колонн, на которых должно быть установлено противовыбросовое оборудование.

    Минимальная глубина спуска кондуктора или промежуточной колонны уточняется из условия недопущения прорыва пластового флюида под башмаком колонны при закрытом устье во время ликвидации ГНВП.

    Если породы продуктивных горизонтов весьма устойчивы, скважины могут эксплуатироваться и без крепления обсадной колонной.

          1. Второй этап проектирования


    Выбирают диаметры обсадных колонн и долот.

    После того, как было определено необходимое количество обсадных колонн, приступают к определению диаметров обсадных колонн и долот. Расчет диаметров ведется снизу вверх. За исходный размер принимается диаметр эксплуатационной колонны (фильтровой) или конечный диаметр ствола скважины, если спуск обсадной (фильтровой) колонны проектом не предусмотрен. Диаметр долота для бурения под обсадную колонну определяется по ее габаритному наружному размеру (наружный диаметр соединительной муфты) с таким расчетом, чтобы обсадная колонна свободно проходила по стволу скважины с регламентируемым радиальным зазором

    Интервалы цементирования определяются в соответствии с Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности (ПБ 08-624-03) , согласно которым направления и кондуктора цементируются до устья. Высота подъема тампонажного раствора над кровлей продуктивных горизонтов, а так же устройством ступенчатого цементирования или узлом соединения верхних секций обсадных колонн в нефтяных и газовых скважинах, а также башмаком предыдущей обсадной колонной должна составлять соответственно не менее 150 и 500 м. Продуктивные горизонты, в т.ч. не подлежащие эксплуатации, истощенные горизонты, водоносные проницаемые горизонты, интервалы сложенные пластичными породами и породы насыщенные агрессивными по отношению к обсадным трубам объединяются в один общий, который должен быть зацементирован.

    Кроме того, проектная высота подъема тампонажного раствора за обсадными колоннами должна обеспечивать:

    - превышение гидростатических давлений составного столба бурового раствора и жидкости затворения цемента над пластовыми давлениями перекрываемых флюидосодержащих горизонтов;

    - исключение гидроразрыва пород или интенсивного поглощения раствора;

    - возможность разгрузки обсадной колонны на цементное кольцо для установки колонной головки.

    При ступенчатом цементировании, спуске колонн секциями нижняя и промежуточные ступени обсадных колонн, а также потайные колонны должны быть зацементированы по всей длине. Разрыв сплошности цементного кольца за обсадными колоннами не допускается.

      1. Проектирование конструкций скважин за рубежом


    Большой научный интерес представляет опыт разработки месторождения Распаро Маре (Италия), где, по существу создана первая в мире система нефтедобычи с помощью Горизонтальной скважины. Месторождение находится в Адриатическом море на глубине 60 – 90 м. Нефть на месторождении достаточно тяжелая, плотностью 990 кг/м3, а вязкость ее составляет 300 мПа·с в пластовых условиях. Коллектор, залегающий на глубине 1290 м, из–за своей геологической природы карстового характера имеет низкую вторичную пористость (1,8 %), хотя проницаемость его изменяется в широких пределах от 2 до 1500 мкм2. Продуктивный пласт состоит из двух наложенных друг на друга слоев. Верхний слой, толщиной до 60 м, характеризуется наличием расширяющихся вверху (в результате эрозии) вертикальных трещин, расположенных через 90 м, которые смыкаются снизу. Нижний слой толщиной до 50 м характеризуется наличием пустот в виде карстовых образований, заполненных нефтью. Разведка месторождения была начата в 1975 г. и за период до 1980 г. были закончены и испытаны лишь три одиночные скважины (вертикальная, наклонная и горизонтальная). Продуктивность ГС составила 11,30 м3/сут, наклонной – 4,77 м3/сут, а вертикальной – 2,07 м3/сут. Эффективность вытеснения нефти внутри опытного участка по суммарной добыче составила: в ГС в среднем в 4,6 раза больше, чем на других скважинах.

    Так же развитие технологии бурения горизонтальных скважин получили в США, где ГС использовались как для разведки и доразведки месторождений (например в бас. Уиллисон Северной Дакоты), так и с целью интенсификации добычи нефти. В 1990 г. в штатах Техас, Северная Дакота, Юта и других было пробурено 850 скважин. За пределами США в том же году было пробурено 200 ГС, половина из которых находится в Канаде. Диапазон показателей эффективности применения технологий бурения ГС достаточно широк. Так, например, повторное заканчивание 30–летней скважины в Западном Техасе, при котором на глубине 2360 м был пробурен горизонтальный ствол длиной 60 м, увеличило дебит от 1,27 до 31,8 м3/сут. Затраты окупились через 45 дней. С другой стороны, в том же Западном Техасе многие ГС оказались нерентабельными. Это объясняется ошибками, как при проектировании скважин, так и при подготовке экономического обоснования проектов.

      1. Выбор методики для проектирования


    Для выбранного мной варианта подойдет смешанная методика смешанного типа, то есть в ней будут присутствовать элементы как зарубежных, так и российских методов и расчетов конструкции скважины. Поскольку именно такая методика подходит для целей, преследуемых в курсовом проекте касательно проектирования конструкции скважины, а именно:

    • выбирается конструкция призабойного участка скважины

    • обосновывается требуемое количество обсадных колонн и глубин их спуска

    • обосновывается выбор диаметра эксплуатационной колонны и согласовываются диаметры обсадных колонн.


    1. Заключение


    Опыт бурения показывает, что стоимость 1 метра проходки горизонтально-разветвленной части ствола примерно на 30 – 40 % выше стоимости бурения 1 метра ВС, а дебиты в десятки раз превышают дебиты ВС. При этом себестоимость строительства РГС в 1,6 раза больше, а дебиты в среднем в 5,3 раза выше, чем в вертикальных. Удельные капиталовложение на 1 тонну годовой добычи нефти из РГС в 2,2 раза меньше, чем по соседним ВС. В условиях пластово-сводовых залежей, характерных для месторождений нефти и газа Западной Сибири, целесообразно ограничиться проводкой дополнительных стволов в эксплуатационной колонне из одного ствола, имеющего достаточную длину в горизонтальной проекции. Такая конструкция скважин, в отсутствие экранированных зон, по своей продуктивности почти равнозначна разветвленной и, в то же время, более просто технически осуществима. Такую скважину можно рассматривать как наклонную, с большим углом отклонения от вертикали в интервале продуктивной части. Как любое новое направление, горизонтальное бурение дорого, однако повышение продуктивности скважин и другие положительные аспекты технологий разработки залежей углеводородов системами ГС и РГС могут быть столь существенными, что экономическая эффективность значительно превысит первоначальные затраты на строительство скважин.

    Поэтому объективно необходимо дальнейшее совершенствование процессов проектирования, строительства, эксплуатации ГС, непрерывного мониторинга функционирования систем разработки с применением ГС.

    1. Список использованных источников





    1. Алиев З.С., Бондаренко В.В., Руководство по проектированию разработки газовых и газонефтяных месторождений. – Печорское время, Печора, 2002, 894с.

    2. Абатуров. В.Г Физико-механические свойства горных пород и породоразрушающий.

    3. Басарыгин Ю.М., Булатов А.И., Проселков Ю.М. Бурение нефтяных и газовых скважин. Учеб. пособие для вузов. – М.: ООО «Недра – Бизнесцентр», 2002. – 632 с.

    4. Басарыгин Ю.М., Булатов А.И., Проселков Ю.М. Заканчивание скважин. Учеб. пособие для вузов. – М.: ООО «Недра – Бизнесцентр», 2000. – 670 с.

    5. Булатов А.И., Проселков Ю.М., Шаманов С.А., Техника и технология бурения нефтяных и газовых скважин – М.:ООО «Недра-Бизнесцентр», 2003.

    6. Воздвиженский Б.И. Разведочное бурение / Б.И. Воздвиженский, О.Н. Голубинцев, А.А. Новожилов. - М.: Недра, 1979.

    7. Волков А.С., Волокитенков А.А. Бурение скважин с обратной циркуляцией промывочной жидкости. М: Недра.

    8. Выбор конструкции скважины [электронный ресурс]: блог «Нефть, Газ и Энергетика» : Режим доступа: https://www.tehnik.top/2017/10/blog-post_463.html?m=1

    9. Горшков Л.К., Мендебаев Т.Н. Разведочное бурение с гидроизвлечением керноприемника. – СПб: Недра, 1994.

    10. Даниленко О.Д., Инструкция по расчету обсадных колонн для нефтяных и газовых скважин. – Москва, 1997.

    11. Инструкция по расчёту обсадных колонн для нефтяных и газовых скважин. – М.: ВНИИТнефть, 1997. – 194 с.

    12. Инструкция по креплению нефтяных и газовых скважин (РД 39-00147001-767-2000). – М.: ОАО «Газпром», ОАО НПО «Бурение», 2000.-277 с.

    13. Иогансен К.В. Спутник буровика. – М.: Недра, 1990. – 388 с.

    14. Кейн, С.А. Инженерные задачи бурения наклонно — направленных и горизонтальных скважин: учебное пособие / С.А. Кейн, — УГТУ, 2011.

    15. Кудряшов Б.Б., Яковлев A.M. Бурение скважин в осложненных условиях. – М.: Недра, 1987.

    16. Конструкция скважин на нефть и газ [электронный ресурс]: официальный сайт бурового портала «Drilling.ru» : Режим доступа: http://www.drillings.ru/konstruk4

    17. Марамзин А. В. Бурение геологоразведочных скважин на твердые полезные ископаемые — Л., 1969

    18. Муравьев В. М., Середа Н. Г. Основы нефтяного и газового дела. М., «Недра», 1967.

    19. Нескоромных В.В., Проектирование скважин на твердые полезные ископаемые: Учебное пособие. – Красноярск СФУ 2015.

    20. Пилипец В.И., Бурение скважин и добыча полезных ископаемых: Том 1. Учебник для вузов. - Донецк, 2010.

    21. Попов А.Н., Спивак А.И., Технология бурения нефтяных и газовых скважин – М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2003

    22. Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности (ПБ 08-624-03). Серия 08. Выпуск 4/ Колл. авт. – М.: Государственное унитарное предприятие «Научно-технический центр по безопасности в промышленности Госгортехнадзора России», 2003.-312 с.

    23. Редутинский Л.С. Расчёт параметров цементирования обсадных колонн. – Томск: Изд. ТПУ, 1997. – 46 с.

    24. Соловьёв Е.М. Заканчивание скважин. – М.: Недра, 1979. – 303 с.

    25. Советов Г.А. Основы бурения и горного дела / Г.А. Советов, Н.И. Жабин. - М.: Недра, 1991.

    26. Элияшевский И.В., Стронский М.Н. Типовые задачи и расчёты в бурении.-М.: Недра, 1982. -296 с.

    27. РД 39-0148052-537-87 Макет рабочего проекта на строительство скважин на нефть и газ

    28. Технология бурения нефтяных и газовых скважин [электронный ресурс]: официальный сайт информационного портала «Студопедия» : Режим доступа: https://studopedia.ru/11_1962_tehnologiya-bureniya-neftyanih-i-gazovih-skvazhin.html

    29. Нил Адамс Введение в проектирование скважин

    написать администратору сайта