Эффективность бурения. Основные понятия
 Скачать 1.59 Mb.
|
|
Билет 1 Эффективность бурения. Основные понятия Эффективность поискового бурения – отношение (в %) количества поисковых скважин, давших промышленные притоки нефти (или газа), к общему их числу. Характеризует уровень теоретической базы и техники бурения. Режим бурения – это совокупность тех факторов, которые влияют на эффективность разрушения породы, определяют интенсивность износа долота и которыми можно управлять в процессе работы долота на забое. Оптимальный режим бурения – обеспечивает наилучшие показатели работы долота и углубления скважины (интервала). Специальный режим бурения – обеспечивает выполнение специальных операций (набор или стабилизация угла наклона ствола скважины; предотвращение искривления ствола скважины; отбор керна; вскрытие продуктивного пласта; аварийные работы в скважине и др.). Факторы, определяющие режим бурения, называются параметрами режима бурения. Основные параметры режима бурения: Расход бурового раствора Q, м3/с (л/с) - обеспечивает полную и своевременную очистку забоя и скважины от шлама, а также работу ГЗД. Осевая нагрузка на долото G, кН (тс) - создает необходимое усилие для разрушения горной породы на забое. Частота вращения долота n, с-1 (об/мин) - - оказывает влияние на скорость углубления забоя. Плотность ρ, кг/м3 (г/см3) - масса единицы объема жидкости, кг/м3 (г/см3), характеризует гидростатическое давление столба жидкости в скважине и определяет гидравлические потери при циркуляции. другие свойства бурового раствора. Динамику бурения анализируют по следующим показателям: - объем выбуренной породы на 1 м проходки, м3/м; - расход металла (обсадных труб) на 1 м проходки, кг/м; - скорость бурения, м/ст.-мес; - скорости проходки, м/ч; - расход долот на 1000 м проходки, шт.; - баланс времени в часах: время по скважине в целом или на - 1 м проходки; - себестоимость скважины в целом или на 1 м проходки. Подготовка и спуск эксплуатационной колонны Комплекс подготовительных мероприятий включает подготовку обсадных труб, бурового оборудования и самой скважины. В подготовку обсадных труб входит проверка качества их изготовления и обеспечение сохранности при транспортировании к месту проведения работ и погрузо-разгрузочных операциях, а также при их перемещении на буровой. (обследование наружного вида обсадных труб, проверку резьб и шаблонирование внутреннего диаметра труб) Обеспечить безотказную работу бурового оборудования и создать наиболее благоприятные условия для буровой бригады на период спуска обсадной колонны - таковы основные задачи подготовки оборудования. (проверка СПО системы, подготавливают рабочее место у устья скважины, устанавливают передвижную люльку для рабочего, доставка достаточного кол-ва инструмента с запасом) Подготовка скважины: заранее выделяют интервалы, где отмечены затруднения при спуске бурильного инструмента, зоны сужения ствола, образования уступов, участки резкого перегиба оси скважины и т. д. В этих интервалах в подготовительный период проводят выборочную проработку ствола. Шаблонируют скважину обсадной трубой 25м (шаблон). Тщательно промывают скважину. Спуск: сначала в скважину спускают низ обсадной колонны, включающий башмак, заливочный патрубок, обратный клапан и упорное кольцо. Все элементы низа колонны рекомендуется свинчивать с использованием твердеющей смазки на основе эпоксидных смол. Скорость спуска колонны поддерживают в пределах 0,3 - 0,8 м/с. Если колонна оснащена обратным клапаном, после спуска 10 - 20 труб доливают промывочную жидкость внутрь колонны, чтобы не допустить смятия труб избыточным наружным давлением. Во время спуска обсадной колонны ведут документальный учет каждой наращиваемой трубы, в нем указывают номер трубы, группу прочности стали, толщину стенки, длину трубы, отмечают суммарную длину колонны и общую ее массу. Профили наклонно-направленных скважин Простейшим с точки зрения геометрии является двухинтервальный профиль (см. рис. А), содержащий вертикальный участок и участок набора зенитного угла. Такой тип профиля обеспечивает максимальный отход скважины при прочих равных условиях, но требует постоянного применения специальных компоновок на втором интервале, что приводит к существенному увеличению затрат средств и времени на бурение. Трехинтервальный тип профиля, состоящий из вертикального участка, участка набора зенитного угла и третьего участка, имеет две разновидности. В одном случае (см. рис. Б) третий участок прямолинейный (участок стабилизации зенитного угла), в другом (см. рис. В) – участок малоинтенсивного уменьшения зенитного угла. Четырехинтервальный тип профиля (см. рис. Г) включает вертикальный участок, участок набора зенитного угла, участок стабилизации и участок уменьшения зенитного угла. Это самый распространенный тип профиля в Западной Сибири. Редко применяемая на практике разновидность четырехинтервального профиля включает в себя четвертый интервал с малоинтенсивным увеличением зенитного угла (см. рис. Д), что обеспечивается применением специальных КНБК. Такая разновидность профиля дает достаточно большой отход скважины и вскрытие продуктивного пласта с зенитным углом скважины при входе в него равным 40-60 градусов. При большой глубине скважины в четырехинтервальном типе профиля первой разновидности в конце четвертого интервала зенитный угол может уменьшиться до 0 градусов, что при дальнейшем углублении скважины ведет к появлению пятого вертикального интервала (см. рис. Е). Стандартный тип профиля со средним радиусом кривизны (см. рис. Ж) содержит наклонный прямолинейный участок 3, длина которого может меняться для обеспечения попадания ствола в заданную точку. Однако если накоплен значительный опыт бурения таких скважин, то этот участок может быть исключен (см. рис. З). Билет 2 Дисперсная фаза. Дисперсионная среда. В состав дисперсионной системы входят дисперсионная среда, в которой находятся взвешенные частицы, и дисперсная фаза. Различие между дисперсными системами определяется агрегатным состоянием фазы и среды. И дисперсионная среда, и дисперсная фаза могут быть твердыми, жидкими и газообразными. Промывочные жидкости относятся к дисперсным системам, у которых дисперсионная среда представляет собой жидкость. Частицы дисперсной фазы в промывочных жидкостях могут быть различными. Если эти частицы твердые, система именуется суспензией. Если частицы жидкие (не растворяющиеся в дисперсионной среде), систему называют эмульсией. Если это частицы газа (пузырьки), система называется пеной или аэрированной жидкостью (если пузырьки образованы воздухом). Характерным для всех систем является существование границы раздела между частицами и средой – межфазной границы. Система может быть и трехфазной, содержащей кроме дисперсионной среды (жидкой) частицы дисперсной фазы твердые и газообразные. Процесс измельчения частиц дисперсной фазы называется диспергированием. Способы бурения. Механический метод разрушения пород бывает вращательным и ударным. При вращательном бурении порода разрушается вращающимся породоразрушающим инструментом, находящимся в постоянном контакте с забоем. Вращение инструмента осуществляется ротором с поверхности земли или забойным двигателем, установленным над породоразрушающим инструментом. При ударном способе бурения породоразрушающему инструменту сообщается вертикальное возвратно-поступательное движение, и скважина как бы «выдалбливается» ударами инструмента. Промышленное применение находят только способы механического бурения – ударное и вращательное. Остальные пока не вышли из стадии экспериментальной разработки. Существует две разновидности вращательного бурения – роторный и с забойными двигателями. При роторном бурении углубление долота в породу происходит при движении вдоль оси скважины вращающейся бурильной колонны. При бурении с забойным двигателем – невращающейся бурильной колонны. Билет 3 Конструкция скважины. 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. Категории скважин. Категории скважин - деление эксплуатационного фонда скважин в зависимости от срока ввода скважин в эксплуатацию независимо от их состояния на две группы: старые скважины, новые скважины. Категории скважин по назначению: 1) Эксплуатационные – для добычи нефти, газа и газового конденсата. 2) Нагнетательные – для закачки в продуктивные горизонты воды (газа) с целью поддержания пластового давления и продления фонтанного периода разработки месторождений. 3) Разведочные – для выявления продуктивных горизонтов, оконтуривания, испытания и оценки их промышленного значения. 4) Специальные – опорные, параметрические, оценочные, контрольные – для изучения геологического строения малоизвестного района, определения изменения коллекторских свойств продуктивных пластов, наблюдения за пластовым давлением и фронтом движения водонефтяного контакта. Профиль скважины. Простейшим с точки зрения геометрии является двухинтервальный профиль (см. рис. А), содержащий вертикальный участок и участок набора зенитного угла. Такой тип профиля обеспечивает максимальный отход скважины при прочих равных условиях, но требует постоянного применения специальных компоновок на втором интервале, что приводит к существенному увеличению затрат средств и времени на бурение. Трехинтервальный тип профиля, состоящий из вертикального участка, участка набора зенитного угла и третьего участка, имеет две разновидности. В одном случае (см. рис. Б) третий участок прямолинейный (участок стабилизации зенитного угла), в другом (см. рис. В) – участок малоинтенсивного уменьшения зенитного угла. Четырехинтервальный тип профиля (см. рис. Г) включает вертикальный участок, участок набора зенитного угла, участок стабилизации и участок уменьшения зенитного угла. Это самый распространенный тип профиля в Западной Сибири. Редко применяемая на практике разновидность четырехинтервального профиля включает в себя четвертый интервал с малоинтенсивным увеличением зенитного угла (см. рис. Д), что обеспечивается применением специальных КНБК. Такая разновидность профиля дает достаточно большой отход скважины и вскрытие продуктивного пласта с зенитным углом скважины при входе в него равным 40-60 градусов. При большой глубине скважины в четырехинтервальном типе профиля первой разновидности в конце четвертого интервала зенитный угол может уменьшиться до 0 градусов, что при дальнейшем углублении скважины ведет к появлению пятого вертикального интервала (см. рис. Е). Стандартный тип профиля со средним радиусом кривизны (см. рис. Ж) содержит наклонный прямолинейный участок 3, длина которого может меняться для обеспечения попадания ствола в заданную точку. Однако если накоплен значительный опыт бурения таких скважин, то этот участок может быть исключен (см. рис. З). Виды скважин. По назначению различают скважины: При поисках, разведке и разработке нефтяных и газовых месторождений бурят опорные, параметрические, структурные, поисковые разведочные, эксплуатационные, нагнетательные, наблюдательные и другие скважины. Опорные скважины закладываются в районах, не исследованных бурением, и служат для изучения состава и возраста слагающих их пород. Параметрические скважины закладываются в относительно изученных районах с целью уточнения их геологического строения и перспектив нефтегазоносности. Структурные скважины бурятся для выявления перспективных площадей и их подготовки к поисково-разведочному бурению. Поисковые скважины бурят с целью открытия новых промышленных залежей нефти и газа. Разведочные скважины 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 скважины закладываются в соответствии со схемой разработки залежи и служат для получения нефти и газа из земных недр Нагнетательные скважины используют при воздействии на эксплуатируемый пласт различных агентов (закачки воды, газа и т.д.). Наблюдательные скважины бурят для контроля за разработкой залежей (изменением давления, положения водонефтяного и газонефтяного контактов и т.д.). Типовые схемы конструкций скважин. (в пункте 1) 1.5 Схема цементажа одноступенчатое, или сплошное (после заливки цементной смеси в обсадную колонну, последняя заглушается пробкой, на которую под избыточным давлением подают промывочный раствор – в результате чего происходит вытеснение цемента в затрубное пространство) двухступенчатое (технологически идентичное первому способу, но производящееся последовательно и отдельно для нижней части, а затем для верхней – при этом оба отдела разделяются специальным кольцом) обратное (единственный метод с заливкой раствора не в колонну, а сразу в затрубное пространство – с вытеснением буровых либо очистных растворов в колонную полость) 1.6 Что такое АВПД и АНПД. Аномальное пластовое давление - давление, действующее на флюиды (воду, нефть, газ), содержащиеся в поровом пространстве породы, величина которого отличается от нормального (гидростатического). Пластовые давления, превышающие гидростатическое, т.e. давление столба пресной воды (плотностью 103 кг/м3), по высоте равного глубине пласта в точке замера, называют аномально высокими (АВПД), меньше гидростатического - аномально низкими (АНПД). Аномальное пластовое давление существует в изолированных системах. Как определить коэффициент проницаемости призабойной зоны. При помощи исследования скважин при установившихся режимах (при котором забойное давление и дебит на протяжении нескольких часов остаются неизменными). Сущность метода исследования при установившемся режиме фильтрации заключается в определении забойных давлений (желательно с помощью глубинных манометров) и соответствующих им дебитов на установившихся режимах работы скважины. Значения давления фиксируются по показаниям устьевых манометров, а значения дебита рассчитываются по формуле. Определенные дебиты и замеренные забойные давления на режимах работы скважины обрабатываются, и по ним строятся графики зависимости ΔP2/Q от Q = (P2пл – P32)/Q от Q (индикаторная кривая). Билет 4 Пласт-коллектор. Основные свойства и потеря качества при первичном бурении. Горные породы, обладающие способностью вмещать нефть, газ и воду и отдавать их при разработке, называются коллекторами. Коллекторами нефти и газа являются как терригенные (пески, алевриты, песчаники, алевролиты и некоторые глинистые породы), так и карбонатные (известняки, мел, доломиты) породы. Плохо проницаемые породы, перекрывающие породы-коллекторы со скоплениями нефти и газа, называют покрышками нефтяных и газовых залежей. Роль пород-нефтегазоводоупоров выполняют глины, аргиллиты, глинистые алевролиты, глинистые известняки, гипсы, ангидриты и соли. Коллекторские свойства пород: Гранулометрическим (механическим) составом породы называют количественное, как правило, массовое содержание в породе частиц различной крупности. Под пористостьюгорных пород понимают наличие в породе пустот (пор), незаполненных твердым веществом. Проницаемостьюгорных пород называют их способность пропускать жидкость или газ под действием перепада давления. Удельной поверхностью породы называется величина суммарной поверхности частиц, приходящейся на единицу объема образца. Насыщенность – это свойство горных пород содержать нефть, газ в пустотном пространстве. Оценивается через коэффициент нефтенасыщенности, газонасыщенности, водонасыщенности. Физико-механические свойства: прочность, твердость, абразивность и сплошность. Само бурение вносит изменение в распределение внутренних напряжений в окружающей забой породе. Снижение продуктивности скважин при бурении происходит также в результате проникновения раствора или его фильтрата в призабойную зону пласта. При взаимодействии фильтрата с пластовой минерализованной водой может происходить образование нерастворимых солей и выпадение их в осадок, набухание глинистого цемента и закупоривание стойких эмульсий, и снижение фазовой проницаемости скважин. Может быть и не качественная перфорация вследствие применения маломощных перфораторов, особенно в глубоких скважинах, где эмульсия взрыва зарядов поглощается энергией больших гидростатических давлений. Функции бурового раствора. |