Технологические решения для строительства эксплуатационной наклонно-направленной скважины глубиной 2884 метров на Самотлорском н. Гуляев Милий Всеволодович к т. н. Допустить к защите должность фио ученая степень, звание Подпись Дата Ио зав кафедры Ковалёв Артем Владимирович к т. н. Томск г 5 реферат
 Скачать 1.76 Mb.
|
|
2.4.1.2 Расчет внутренних избыточных давлений 1 случай при цементировании в конце продавки тампонажного раствора На рисунке 9 представлена схема расположения жидкостей в конце продавки тампонажного раствора, когда давление на цементировочной головке достигает максимального значения (с учетом выхода буферной жидкости до поверхности) для эксплуатационной колонны. В таблице 33 представлены результаты расчета внутренних избыточных давлений в каждой точке при цементировании в конце продавки тампонажного раствора. 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 0 5 10 15 20 Глубина Нм Наружние избыточные давления Р, МПа Наружние избыточные давления При цементировании в конце продавки и снятом на устье давлении, Мпа В конце эксплуатации, Мпа 39 Рисунок 9 – Схема расположения жидкостей в конце продавки тампонажного раствора, когда давление на цементировочной головке достигает максимального значения Таблица 33 – Результаты расчета внутренних избыточных давлений в каждой точке при цементировании в конце продавки тампонажного раствора Номер точки 1 2 3 4 5 Глубина расположения точки, м 0 654 2750 2874 2884 Внутреннее избыточное давление, МПа 20,79 20,14 10,7 9,65 9,65 2 случай опрессовка эксплуатационной колонны На рисунке 10 представлена схема расположения жидкостей при опрессовке эксплуатационной колонны (с учетом выхода буферной жидкости до поверхности. В таблице 34 представлены результаты расчета внутренних избыточных давлений при опрессовке эксплуатационной колонны. 40 Таблица 34 – Результаты расчета внутренних избыточных давлений при опрессовке эксплуатационной колонны Номер точки 1 2 3 4 Глубина расположения точки, м 0 654 2596 2884 Внутреннее избыточное давление, МПа 5,4 4,8 2,97 2,45 Эпюра внутренних избыточных давлений представлена на рисунке 11. Рисунок 10 – Схема расположения жидкостей при опрессовке обсадной колонны 41 Рисунок 11 – Эпюра внутреннего избыточного давления 2.4.1.3. Конструирование обсадной колонны по длине В таблице 35 представлены рассчитанные характеристика обсадных колонн. Таблица 35 – Характеристика обсадных колонн Секции Длинам Сум м арн ая длинам Груп па прочности Вес, т С ум м арн ый вес, т Толщи на стенок, мм Интервал установки, м 100 100 Д 2,71 2,71 7,7 2884-2784 2 2784 2884 Д 69,33 72,04 7 2784-0 2.4.2 Расчет процессов цементирования скважины 2.4.2.1 Выбор способа цементирования обсадных колонн Проверяется условие недопущения гидроразрыва пластов по формуле гс кп + Р гд кп ≤ гр, (2) 39,15 57,77 МПа. Условие (2) выполняется, следовательно, проектируется прямое одноступенчатое цементирование. 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 0 5 10 15 20 Глубина Нм Внутренние избыточные давления Р, МПа Внутренние избыточные давления В конце продавки тампонажного раствора При опрессовке эксплуатационной колонны 42 2.4.2.2 Обоснование типа и расчёт объема буферной, продавочной жидкостей В таблице 36 представлены объемы буферной и продавочной жидкости. Таблица 36 – Объём буферной и продавочной жидкости Наименование жидкости Расчётный объём, м 3 Буферная 29,50 Продавочная 52,47 2.4.2.3 Расчёт объёма тампонажной смеси и количества составных компонентов В таблицу 37 сводятся результаты данного расчета. Таблица 37 – Объём тампонажной смеси и количество составных компонентов Тампонажный раствор нормальной плотности и облегчённый Объём тампонажного растворам Масса тампонажной смеси для приготовления требуемого объёма тампонажного раствора, кг Объём воды для затворения тампонажного растворам 3тр1850 кг/м 3 4,29 5731,90 4,8 тробл =1450 кг/м 3 61,62 47652,81 21,58 Сумма 65,91 53384,71 26,38 2.4.2.4 Гидравлический расчет цементирования скважины 2.4.2.4.1 Выбор типа и расчёт необходимого количества цементировочного оборудования На рисунке 12 приведена схема расположения цементировочного оборудования. 43 Рисунок 12 – Схема расположения цементировочного оборудования 2.4.2.4.2 Расчёт режима закачки и продавки тампонажной смеси На рисунке 13 представлен график изменения давления на цементировочной головке. Рисунок 13 – График изменения давления на цементировочной головке -15 -10 -5 0 5 10 15 20 0 20 40 60 80 100 120 140 160 P, МПа, м передача передача передача передача 44 В таблице 38 приведены сводные данные о режимах работы цементировочных агрегатов. Таблица 38 – Режимы работы цементировочных агрегатов Скорость агрегата Объем раствора, закачиваемого на данной скорости, м V IV III II 120,5 11,5 11,6 4,28 2.4.2.4.3 Выбор технологической оснастки обсадных колонн Элементы технологической оснастки обсадных колонн и их количество представлены в таблице 39. Таблица 39 - Элементы технологической оснастки обсадных колонн и их количество Номер колонны в порядке спуска Название колонны Количество Элементы технологической оснастки колонны Эксплуатационная Башмак БКМ-146-БТС Обратный клапан ЦКОДМ-146-БТС Центратор ПЦ- 146/216 Пробка ПРП-Ц-146 2.5 Выбор буровой установки На основании расчетов бурильных и обсадных труб, исходя из опыта ранее пробуренных скважин бурение осуществляется при оснастке х, при этом грузоподъемность установки БУ 3900 ЭК-БМ. Результаты проектировочных расчетов по выбору грузоподъемности буровой установки, расчету ее фундамента и режимов СПО приведены в таблице 40. Таблица 40 – Результаты проектирования и выбора буровой установки для строительства проектной скважины Выбранная буровая установка Максимальный вес бурильной колонны, тс (Q бк ) 93,98 кр / Q бк 2,66 Максимальный вес обсадной колонны, тс (об) 72,04 кр / об Параметр веса колонны при ликвидации прихвата, тс (пр) кр / пр Допустимая нагрузка на крюке, тс (кр) Фундаменты (направляющие, фермы, тумбы) входят в заводской комплект буровой установки, поэтому дополнительные расчеты на прочность и определение площади опорной поверхности не требуются 45 Характеристика БУ 3900 ЭК-БМ приведена в таблице 41. Таблица 41 – Характеристика буровой установки БУ 3900 ЭК-БМ Характеристика Параметр 1 2 Допустимая нагрузка на крюке, кН (тс) 2250 (225) Условная глубина бурениям Скорость подъема крюка при рассаживании колонн, мс 0,1 … 0,25 Скорость подъема крюка без нагрузки 0,0 … 1,6 Наибольшая нагрузка от массы колонны бурильных труб, кН 1350 Наибольшая оснастка талевой системы х Диаметр талевого контакта с металлическим сердечником, мм 28 Высота основания (отметка пола буровой) не менее, м 8,5 Просвет для установки сборки превенторов, не менее, м 6,5 Привод ротора, лебедки насосов. Индивидуальный от эл. Двигателя пост. тока. Ротор Р х Диаметр отвертия в стволе ротора, мм 700 Расчетная мощность привода ротора, кВт, не менее Максимальная статическая нагрузка на ствол ротора, кН 5000 Частота вращения ствола ротора, обеспечиваемая приводом, с -1 (об/мин) 0…3,33 (Статический крутящий момент на стволе ротора, кН м 57…65 Клиньевый захват ПКТ БО-700 Буровой насос Тип бурового насоса УНБТ-950 Мощность бурового насоса, кВт Максимальное давление, развиваемое насосом, МПа Наибольшая предельная объемная подача насосал с Буровая лебедка 1180 Расчетная мощность на входе в лебедку, кВт Диаметр талевого с металлическим сердечником, мм Максимальное натяжение подвижного конца талевого каната, кН 250 Тип трансмиссии Зубчатая двухскоростная коробка передач. Основной тормоз Ленточный Число основных электродвигателей Привод РПДЭ Эл. двигатель постоянного тока мощностью кВт 46 3 Специальная часть 3.1 Расширяющая томпанажная добавка (СИГБ) Бурение является одним из основных способов добычи нефти и газа углеводородного сырья) из недр Земли. Полнота извлечения этих полезных ископаемых во многом зависит от качественного строительства и эксплуатации скважин. Качество строительства скважин, и их долговечность во многом определяется завершающим этапом строительства скважины - креплением скважин. Основное назначение цементного кольца, который формируется при цементировании скважины, это разобщение пластов путем герметичного перекрытия затрубного пространства. Для надежного перекрытие пластов формирующийся цементный камень должен обладать определенными свойствами. Иметь достаточно высокую прочность на изгиб и сжатие для удержания обсадной колонны и сохранения герметичности при технологических перепадах давления в колонне. А также иметь как можно меньшую газо и водопроницаемость и создавать при твердении контактное давление со стенкой скважины и колонной. Однако, цементный камень из обычного тампонажного цемента при твердении подвержен усадке. Этого недостатка лишены тампонажные материалы с расширяющимися свойствами. Но несмотря на их положительные качества расширяющиеся тампонажные материалы еще не нашли широкого применения в практике крепления скважин. Основными причинами, сдерживающими применение расширяющихся тампонажных материалов являются недостаточный объем опытных и теоретических работ в области расширяющихся тампонажных материалов, снижение показателей прочности цементного камня из расширяющихся цементов и отсутствие единых требований к расширяющимся тампонажным материалам. Наиболее доступными расширяющимся материалами в качестве добавок к тампонажным цементам являются оксиды кальция и магния. Расширение тампонажных материалов с расширяющимися добавками на 47 оксидной основе заключается в том, что продукты гидратации окиси кальция и магния имеют больший объем, чем их исходные окислы. Расширение, как положительное качество материала, позволяет создавать контактное давление со стенкой скважины и колонной, что повышает герметичность скважины. С другой стороны это расширение приводит к снижению прочности цементного камня, что ограничивает его применение, так как цементный камень из расширяющегося материала при определенной динамике и величине расширения перестает удовлетворять требованиям норм по прочности. Проведенные исследования показали, что эти противоречия могут быть устранены, если рассматривать показатели расширения и прочности цементного камня с учетом условии скважины. Как известно, тампонажный материал твердеет в затрубном пространстве в условиях всестороннего сжатия температуры. Исследования показали, что прочность цементного камня из расширяющегося тампонажного материала существенно отличается, если раствор будет твердеть в условиях ограничивающих его свободное расширение, что больше соответствует условиям скважины. 48 Рисунок 14 – Прочность цементного камня при твердении в различных состояниях Как видно из графиков, при твердении образцов в формах до момента испытания, показатели прочности цементного камня, в зависимости от величины расширения цементного камня, изменяются незначительно. Если же через сутки, как это требует ГОСТ 26798.1-96, образцы извлекать из форм и они будут твердеть до момента испытания в свободном состоянии, то их прочность с увеличением расширяющей добавки существенно снижается и уже при величине расширения более 2 %, не удовлетворяет требованиям норм. Известно, что с повышением температуры твердения конечная величина расширения снижается, а прочность цементного камня возрастает. 49 Таблица 42 - Показатели тампонажного раствора и камня при различных количествах добавки № п.п. ПЦТ Добавки, в % ВЦ Д ср мм оС Прозрачность камня, МПа изгиб сжатие 1 95 "СИГБ"-5% ВПК 0,5 209 40 с с 12,87 15,75 2 90 "СИГБ"-10% ВПК 0,525 215 40 с с 8,65 10,25 Плотность жидкости затворения (солевого раствора) для состава 1 - 1,08 г/см3, 2- 1,10 г/см3. Из результатов испытаний следует, что прочность цементного камня с повышением температуры значительно возрастает и вполне укладываются в требования норм. Показатели прочности цементного камня при температуре 40 оС на вторые сутки лишь незначительно снижаются из-за расширения и, даже с количеством расширяющей добавки «СИГБ» в 10 % вполне удовлетворяет требованиям норм. Ниже приведена динамика и показатели расширения состава № 2 (Таблица 42) с количеством «СИГБ» 10 % в составе сухой смеси при 20 и 40 оС. 50 Рисунок 15 – Динамика расширения Как видно из графика, расширение цементного камня с добавкой «СИГБ» с повышением температуры замедляется, при этом общая величина расширения при повышении температуры уменьшается. Так, например, впервые сутки твердения величина расширения для состава 1 (Таблицы 40) с содержанием «СИГБ» 5 % составила лишь 0,36 %, вторые - 1,68 % и на третьи сутки достигла 1,76 %. Для состава 2 с содержанием расширяющейся добавки 10 % составляла соответственно 0,76 %, 3,53 % и 3,73 %. Разработанные рецептуры тампонажного материала с расширяющимися свойствами применялась при цементировании технических колонн и второй ступени эксплуатационных колонна газовом месторождении «Амангельды» Джамбульской области Республики Казахстан. Анализ качества цементирования с применением расширяющейся добавки марки «СИГБ» показал, что применение расширяющегося тампонажного материала позволяет повысить качество крепления скважин. 51 4 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 4.1 Проектные данные на строительство скважины В таблице 43 представлены проектные данные на строительство эксплуатационной, наклонно-направленной скважины на Соимлорском месторождении. Таблица 43 - Проектные данные на строительство скважины Месторождение Соимлорское Расположение Тюменская область Назначение скважины эксплуатационная Проектная глубинам Вид скважины Наклонно-направленная Способ бурения С применением ГЗД Тип буровой установки БУ 3000 ЭУК-1 При расчёте нормативного времени на СПО вначале определяют количество спускаемых и поднимаемых свечей, а также число наращиваний по каждой нормативной пачке при помощи вспомогательных таблиц в справочнике или по формулам: L h d H H n N CП 2 2 2 1 , (3) L h n N N СП ПОД , (4) час Т N Т СВ СП CП 60 1 , (5) час Т N Т СВ ПОД ПОД 60 1 , (6) В таблице 44 - представлены данные для расчета СПО и результаты. 52 Таблица 44 - Данные и результаты расчета СПО Кондуктор эксплуатационная Количество долблений, шт) 2 3 Начальная глубина интервалам Конечная глубина интервалам длина неизменяемой части инструмента квадрат, турбобур, удлинитель, долото, УБТ и т.д.), м) 26,82 39,61 Средняя проходка на долото(СПО), м) 150 170 Длина свечи, м) 25 25 Количество спускаемых свечей, N сп (шт) 138 206 Количество поднимаемых свечей N под (шт) 18 22 Нормативное время на спуски подъём одной свечи по ЕНВ, T 1СВ (мин) 2,5 2,5 Время спуска свечей, T СП (час) 5,75 8,5 Время подъёма свечей, Т ПОД (час) 0,75 0,91 Время спуско-подъемных операций, T СПО (час) 15,91 Также необходимо рассчитать скорости бурения скважины, данные и результаты расчета представлены в таблице 45. Механическая скорость бурения определяется по формуле М М t H V м/час , (7) Рейсовая скорость бурения определяется по формуле ) ( ) ПВР СПО М Р t t t H V час, (8) Коммерческая скорость определяется по формуле К К Т H V 720 м/ст.мес, (9) Средняя проходка на долото по скважине определяется по формуле n H h СР м, (10) 53 Таблица 45 -Данные и результаты расчета скоростей бурения скважины Глубина скважины, м) 2884 Продолжительность механического бурения, t М (час) 151,2 Время на предварительно-вспомогательные работы, связанные с рейсом , t ПВР (час) 51,76 Календарное время бурения, час Количество долот, необходимых для бурения скважины, шт) 8 Механическая скорость бурения, V м (м/час) 19,07 Рейсовая скорость бурения, V Р (м/час) 13,17 Коммерческая скорость, V К (м/ст.мес) 5845 Средняя проходка на долото по скважине, h ср (м) 150 Нормативное время на выполнение остальных операций рассчитывают на основании объема этих работ и норм времени по ЕНВ. Продолжительность испытания скважины определяется в зависимости от принятого метода испытания и числа испытываемых объектов по нормам времени на отдельные процессы, выполняемые при испытании скважин. Затраты времени на монтажа также строительство и испытание скважины представлены в таблицах 46. 54 Таблица 46 - продолжительность строительства скважины в зависимости от вида монтажа Вид монтажа Всего, сут. В том числе Строительно- монтажные работы Подготовительные работы к бурению Бурение и крепление Испытание в открытом стволе Испытание в колонне Первичный 63,98 30 4 14.8 - 15,9 Передвижкам Сдвижка 10 -20 м, демонтаж 15 15 - - - - Таблица 47 - продолжительность бурения и крепления скважины Всего, сут. В том числе Кондуктор эксплуатационная Бурение 6,3 1,8 4,5 Крепление 8,5 2 6,5 Всего 14,8 3,8 11 55 Линейно-календарный график работ представлен в таблице 48. Таблица 48- Линейно-календарный график работ Бригады участвующие в строительстве Затраты времени 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Вышкомонтажные Первичный монтаж мес передвижка мес. Буровые Строительство скважины- 0,5мес. Испытания и освоения Испытание в колонне мес. Вышкомонтажные Сдвижка 15 м, демонтаж мес. 56 4.2 Численный и квалификационный состав буровой бригады Цикл строительства скважин является непрерывным производственным процессом. Исходя из этого, для буровой бригады установлен график выходов на работу, обеспечивая непрерывность ведения работ. Буровая бригада работает вахтовым методом в связи с отдаленностью объекта от базы. Вахта работает 14 дней по 12 часов в сутки, через 12 часов отдых. Затем 14 дней выходных. Доставка вахт на месторождения осуществляется авто и авиатранспортом. Буровая бригада состоит из 4 вахт и следующего количества обслуживающего персонала Буровой мастер 2 чел, Помощник бурового мастера 2 чел, Бурильщик 7 р 4 чел, Бурильщик 6 р 4 чел, Пом/бурильщика 5 р 8 чел, Слесарь 5 р, 4 чел, Сварщик 2 чел, Лаборант 2 чел, Электрик 4 чел. 57 |