Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине Заканчивание и крепление нефтегазовых скважин Для студентов направления
 Скачать 230.5 Kb.
|
|
Министерство образования и науки РФ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Пермский национальный исследовательский политехнический университет Кафедра «Нефтегазовые технологии» МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯк выполнению курсового проекта по дисциплине «Заканчивание и крепление нефтегазовых скважин» Для студентов направления 21.03.01 «Нефтегазовое дело» Профиль «Бурение нефтяных и газовых скважин» Пермь 2017 УДК 622.245 Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине «Заканчивание и крепление нефтегазовых скважин» для студентов направления 21.03.01 «Нефтегазовое дело», профиль «Бурение нефтяных и газовых скважин» /Составитель Л.Н. Долгих. Перм. национ. исследов. политехн. ун-т. Пермь, 2017. 16с. Рецензент - доцент, канд. техн. наук С.Е. Чернышов УДК 622.245 © Пермский нац. исслед политехн. университет, 2017 1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ Задание на курсовое проектирование выдается перед отъездом студента на производственную практику. Исходными данными для проектирования должны служить фактические материалы, собранные студентом на практике.Задание должно быть в составе пояснительной записки к проекту. Курсовой проект служит средством углубленного изучения курса, закрепления полученных знаний, проверки готовности студента к принятию самостоятельных, обоснованных решений по вопросам заканчивания и крепления скважин. Курсовой проект должен быть компактным, актуальным и реально При составлении курсового проекта следует ориентироваться на использование наиболее современной техники, технологических процессов и методов организации. Следует помнить, что далеко не всегда оборудование, технология, организация производства на тех конкретных предприятиях, где проходила производственная практика, являются совершенными и что не все технические проекты на строительство нефтегазовых скважин, выполненные в проектных организациях, полностью удовлетворяют современным требованиям. Каждый курсовой проект состоит из расчетно-пояснительной записки и графических приложений (схемы, чертежи, диаграммы, технологическая карта и др.) Ориентировочное время выполнения курсового проекта составляет 36 часов. 2. ТЕМАТИКА КУРСОВЫХ ПРОЕКТОВ Основная тематика курсовых проектов – вопросы, требующие разрешения при строительстве нефтегазовых скважин и объединенные темой “Заканчивание скважин”. В большинстве случаев тема курсового проекта звучит следующим образом: «Проект работ по заканчиванию ………скважины …………площади (месторождения)». Тип скважины (разведочная, поисковая, добычная, нагнетательная и т.п.), наименование площади разработки или месторождения определяется по итогам производственной практики студента или выдаются преподавателем. Преподавателем или студентом могут быть предложены другие варианты тем курсовых проектов из области заканчивания и крепления нефтегазовых скважин. Исходные данные для составления курсового проекта также берутся из отчетов по практике или выдаются преподавателем. Вопросы, подлежащие разработке и освещению в ходе курсового проектирования: 1.Краткая геотехническая характеристика разреза скважины. 2.Характеристика профиля, глубины ствола скважины. 3.Обоснование конструкции скважины, обеспечивающей надежное закрепление ствола, разобщение пластов. 4.Разработка технико – технологических и организационно – экономических средств ускорения и удешевления работ по креплению скважины: 4.1. Обоснование типа и параметров бурового раствора, технологии первичного вскрытия продуктивных пластов. 4.2 Порядок подготовки ствола скважины, обсадных труб к спуску обсадных колонн. 4.3. Обоснование состава технологической оснастки и ее размещения на обсадных колоннах. 4.4. Обоснование способов цементирования обсадных колонн и составов тампонажных материалов. 4.5. Обоснование способа вторичного вскрытия продуктивных пластов. 5. Расчет эксплуатационной колонны и ее цементирования с учетом проектируемых организации и технологии работ. 6. Меры по охране труда, технике безопасности и охране окружающей среды. 8. Оценка эффективности принятых решений В пояснительной записке представляются детальные и последовательные описания проектируемых работ, необходимые расчеты, технология и план организации работ по теме проекта с указанием и характеристикой используемых технических средств. 3. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РАЗРАБОТКЕ ОБЩИХ ВОПРОСОВ ЗАДАНИЯ Введение Приводятся сведения о целевом назначении скважины, общая характеристика района буровых работ. Формулируются и обосновываются основные задачи, которые решаются в проекте. 3.2. Краткая геотехническая характеристика разреза скважины В этом разделе рекомендуется осветить следующие вопросы: 1. Стратиграфия и литологический состав пород с указанием интервалов залегания по вертикали и по наклонному стволу. Эти сведения целесообразно приводить в табличной форме (табл. 3.1). Таблица 3.1.
2. Водоносность. Перечисляются все водоносные горизонты, тип пластовых вод, степень минерализации, пластовые давления, (табл.3.2). Необходимо указать наличие агрессивных агентов по отношению к цементному камню и обсадным трубам. Таблица 3.2.
3. Газо- и нефтеносность вскрываемого разреза. Следует перечислить все горизонты, насыщенные нефтью, газам, указать пластовые давления и температуры, характеристики коллекторных свойств пород и плотности флюидов в пластовых условиях (табл.3.3). Необходимо указать горизонты, которые будут эксплуатироваться в закрепленном или открытом стволе скважины. Таблица 3.3.
3. Геолого-технические условия строительства скважин. Необходимо охарактеризовать устойчивость горных пород, выделить интервалы возможных осыпей и обвалов стенок скважины, указать горизонты, в которых возможны поглощения бурового раствора, привести данные об интенсивности поглощения, градиентах давлений поглощения или гидроразрыва горных пород (ГРП), отметить зоны возможных нефте-, водо-, газопроявлений, привести градиенты пластовых давлений. Следует охарактеризовать также возможные зоны залегания горных пород, склонных к пластическим деформациям, интервалы залегания соленосных отложений, состав солей, зоны распространения многолетнемерзлых пород. Все эти сведения должны сопровождаться характеристикой условий возникновения, предупреждения и ликвидации осложнений процесса строительства скважин (табл.3.4). Таблица 3.4.
3.3. Характеристика профиля, глубины ствола скважины Для обоснования заложения скважины следует использовать материалы проектов разведки или разработки залежи (месторождения). В краткой форме этот раздел должен содержать сведения о месте и цели заложения скважины, проектном горизонте (пласте), назначении скважины. При определении глубины (длины) ствола скважины следует учитывать назначение скважины, метод вхождения в пласт и конструкцию призабойной части скважины, оборудование низа обсадной колонны, профиль ствола и другие факторы. Приводятся данные о профиле ствола скважины (схема профиля и все его параметры), заимствованные из технического проекта на аналогичную скважину или рассчитанные самостоятельно. Глубина скважин по вертикали, продуктивные пласты которых предусматривается полностью перекрыть эксплуатационной колонной может быть рассчитана следующим образом: Н= AУ + HК + hпл + hз + hст Глубина зумпфа (hз), оставляемого для обеспечения прохождения геофизического, испытательного и промыслового оборудования до подошвы пласта и сбора выносимой твердой фазы при последующей эксплуатации, принимается до 30 м. Высота цементного стакана (hст), оставляемого в эксплуатационной колонне (10-30м), зависит от места остановки верхней разделительной пробки ( места установки стопороного кольца или обратного клапана типа ЦКОД). 3.4. Обоснование конструкции скважины, обеспечивающей надежное закрепление ствола, разобщение пластов В этом разделе следует произвести обоснование конструкции скважины в следующем порядке: 1. Выбрать метод вхождения в продуктивный горизонт. 2. Самостоятельно по собранным на практике данным построить совмещенный график относительных значений пластовых давлений и давлений гидроразрыва горных пород (ГРП) по стволу скважины, дополнив его характеристикой зон осложнений. 3. С учетом пластовых давлений, давлений ГРП и интервалов осложнений выделить на совмещенном графике зоны с совместимыми условиями бурения. Выбрать типы и плотность буровых растворов для вскрытия этих зон. 4. Используя совмещенный график давлений, наметить первый вариант конструкции скважины (определить число и глубины спуска обсадных колонн). 5. Внести коррективы в первый вариант конструкции скважины с учетом: - наличия в разрезе многолетнемерзлых пород, - профиля ствола скважины; - наличия пластовых флюидов, агрессивных по отношению к цементному камню и обсадным трубам, - необходимости герметизации устоя скважины при возможных проявлениях, - возможности спуска резервной обсадной колонны в поисково-разведочных скважинах, - возможного износа колонн при бурении последующих интервалов, - наличия в разрезе пород, склонных к “пластическому” течению, солей и других осложнений процесса строительства скважин. 6. Выбрать окончательный вариант конструкции с учетом уменьшения затрат времени и средств на строительство скважины. При этом должны быть определены: число и типы обсадных колонн (сплошные или хвостовики); глубины спуска каждой колонны (длины колонн); виды соединений труб в колоннах (муфтовые, безмуфтовые); виды обсадных колонн (одноразмерные, комбинированные). 7. Определить интервалы цементирования обсадных колонн. При этом следует выполнять рекомендации [16] и местные регламенты. 8. Рассчитать диаметры всех обсадных колонн и долот для бурения под эти колонны. Методика расчета диаметров подробно изложена в работах [3,4,5,10]. 9. В табличной или графической форме дать окончательный вариант конструкции скважины с указанием всех ее параметров. При разработке конструкции скважины рекомендуется использовать литературу [1,3,5,6,9]. 3.5. Разработка технико – технологических и организационно – экономических средств ускорения и удешевления работ по заканчиванию и скважины Обоснование типа и параметров бурового раствора, технологии первичного вскрытия продуктивных пластов. В этом разделе необходимо проанализировать опыт применения промывочных жидкостей на данной или соседних площадях (месторождениях) с точки зрения влияния их на коллекторские свойства продуктивных пластов и длительность освоения скважины. С учетом проведенного анализа выбрать состав и свойства (параметры) промывочной жидкости для первичного вскрытия продуктивной залежи. Определить необходимость использования противовыбросового оборудования (ПВО) при вскрытии пласта. Выбрать тип ПВО, схему его обвязки. Типовые схемы обвязки ПВО приведены в [1, 4, 12, 15, 16]. Порядок подготовки ствола скважины, обсадных труб к спуску обсадных колонн. При разработке этого вопроса необходимо проанализировать принятые на буровом предприятии, где студент проходил практику: технологию, организацию работ по подготовке ствола скважины перед спуском обсадных колонн; порядок подготовки обсадных труб к спуску в скважину; порядок сборки и спуска обсадных колонн. На основе такого анализа необходимо обосновать объем работ по подготовке ствола скважины к спуску обсадных колонн, рассчитать предельный режим (скорость) спуска колонн, глубины и продолжительность промежуточных промывок и т.п. Это необходимо делать с учетом выявленных недостатков производственного опыта, положительных моментов, передового опыта, опубликованного в периодической печати, предложений автора проекта. Обоснование состава технологической оснастки и ее размещения на обсадных колоннах На основе теоретических положений и анализа производственного опыта необходимо выбрать элементы технологической оснастки обсадных колонн и обосновать места их установки. Полученные результаты можно привести в таблице 3.5. Таблица 3.5. Технологическая оснастка обсадных колонн
Обоснование способов цементирования обсадных колонн и составов тампонажных материалов В этом разделе необходимо выбрать способ цементирования и организацию работ, которые позволят предотвратить опасность разрыва пород и поглощения тампонажного раствора, опасность проявлений и заколонных перетоков в период ОЗЦ и в дальнейшем повысить качество разобщения пластов. Если предлагается использовать ступенчатое или манжетное цементирование, нужно выбрать место установки цементировочных муфт (заколонных пакеров), их конструкцию, расчетным путем определить предельно допустимые значения плотности тампонажных растворов для каждой ступени цементирования. Если предлагается использовать способ обратного цементирования, цементирования с циркуляцией цементного раствора, то необходимо рассчитать объем дополнительного цементного раствора, выбрать параметры технологической (заливочной) колонны, необходимое дополнительное оборудование, продумать схему обвязки цементировочного оборудования и порядок закачки и продавки растворов. При использовании метода «встречных потоков» необходимо обосновать объемы тампонажных составов, закачиваемых при прямой и обратной циркуляции. При использовании буферной жидкости необходимо выбрать ее состав и рассчитать объем, из условия обеспечения ее функции при цементировании конкретной обсадной колонны. С учетом температурных условий, агрессивности окружающей обсадную колонну среды выбрать типы и параметры тампонажных материалов для всех ступеней цементирования. Разработать план расположения всей цементировочной техники на буровой и обвязки ее с устьем скважины. Это должно быть увязано с расчетами цементирования колонны (см. п. 3.6). В этом разделе необходимо также обосновать способ проверки герметичности обсадных колонн и качества их цементирований. Обоснование способа вторичного вскрытия продуктивных пластов С учетом устойчивости пород испытуемого горизонта, а также опыта, накопленного в данном районе, обосновать способы перфорации обсадной колонны, плотность и интервалы перфорации эксплуатационной колонны при вторичном вскрытии пластов, регламентировать состав и свойства жидкости в колонне на период перфорации. 3.6. Расчет эксплуатационной колонны и ее цементирования с учетом проектируемых организации и технологии работ В курсовом проекте предусматривается проведение расчета эксплуатационной колонны и ее цементирования с обязательным представлением расчетных схем. В этом разделе рекомендуется: Сформулировать условия работы рассматриваемой колонны в скважине. Конкретизировать места установки пакеров, муфт для ступенчатого цементирования. Рассчитать избыточные наружные и внутренние давление по длине эксплуатационной колонны, построить соответствующие эпюры. Подобрать компоновку эксплуатационной колонны из расчета на избыточные наружные и внутренне давления по методикам, изложенным в работах [3, 4], справочниках [8, 11, 18] и инструкциях [6, 7]. Рассчитать полученную обсадную колонну на растяжение (страгивание) Привести окончательный вариант компоновки обсадной колонны. 4. Определить необходимое усилие натяжения эксплуатационной колонны, если она цементируется не до устья, по методике, имеющейся в работах [3,4]. 5. С учетом температуры по стволу скважины, наличия агрессивных флюидов и состава пород вскрываемого интервала выбрать типы тампонажных материалов для цементирования эксплуатационной колонны [1, 2, 4, 14, 16]. 6. Выбрать типы и составы буферных жидкостей и определить их объемы. 7. С учетом коэффициента уширения ствола скважины в интервале, подлежащем цементированию, рассчитать объемы необходимых тампонажных растворов. Определить объемы продавочной и буферной жидкостей. 8. Рассчитать необходимое количество материалов для цементирования каждой ступени, выбрать типы и количество цементосмесительных машин; 9. Выполнить гидравлический расчет цементирования при выбранных и обоснованных режимах закачки и продавки цементного раствора, выбрать типы и определить количество цементировочных агрегатов. 10. Проверить наиболее слабый пласт на гидроразрыв в процессе цементирования. 11. Рассчитать продолжительность цементирования и внести коррективы в рецептуру тампонажного раствора, чтобы обеспечить необходимый срок начала его загустевания. 12. Представить принятую схему обвязки цементировочного оборудования. Расчеты цементирования эксплуатационной колонны рекомендуется вести с учетом работ [3, 4, 7]. 3.7. Меры по охране труда, технике безопасности и охране окружающей среды В этом разделе следует охарактеризовать только специально разработанные, особые меры по охране и гигиене труда, пожарной безопасности при проведении проектируемых работ в соответствии со специальным вопросом проекта. Здесь подчеркивается порядок выполнения работ, который гарантирует безопасность обслуживающего персонала и производственного объекта. Следует указать также возможные источники загрязнения окружающей среды при проведении запроектированных в специальном вопросе работ и разработать конкретные меры защиты окружающей среды от загрязнения. 3.8. Оценка эффективности принятых решений В курсовом проекте должна быть дана экономическая оценка проектных решений, принятых в специальном разделе. В качестве экономических критериев допускается использование наряду со стоимостными временные и натуральные показатели. Кроме экономической может быть приведена другая эффективность (повышение качества работы, улучшение состояния окружающей среды и т.п.). 5. СОДЕРЖАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ РАБОТ Графическая часть проекта является важной составной частью курсового проекта. Она служит средством наглядного представления принятых и обоснованных в расчетно-пояснительной записке основных технологических решений, иллюстрацией предлагаемых для использования технических средств и т.п. В качестве графических работ могут быть представлены технологические регламенты (карты) на крепление и цементирование скважины (прил. 1), схемы оборудования устья при выполнении отдельных видов работ по заканчиванию скважины (вскрытию, испытанию, освоению и т.д.), схемы расположения и обвязки цементировочного оборудования. В тексте расчетно-пояснительной записки приводятся расчетные схемы, совмещенный график давлений, таблицы, диаграммы, графики, разработанные студентом или заимствованные из литературы и использованные при выборе или обосновании различных технологических решений. 6. ОФОРМЛЕНИЕ КУРСОВОГО ПРОЕКТА Расчетно-пояснительная записка должна содержать: - титульный лист по образцу, приведенному в прил. 2; - задание на выполнение курсового проекта, утвержденное заведующим кафедрой; - оглавление; - введение; - текстовой материал по разделам, подтвержденный расчетами, графиками, таблицами; - заключение с изложением основных выводов и предложений; - список использованной литературы; - приложения. Пояснительная записка должна быть написана или отпечатана четко, аккуратно, грамотно. Текст размещается на одной стороне стандартного листа формата А4 с оставлением полей. Не допускаются сокращения слов, кроме общепринятых. В каждом разделе записки сжато излагаются исходные данные, обоснование, и содержание принятых решений, необходимые расчеты с обязательным представлением расчетных схем. Каждый оригинальный расчет должен приводиться полностью, для однотипных расчетов приводится методика и окончательные результаты в виде таблиц. Данные справочного характера могут также приводиться в таблицах или делается ссылка на источник, где они взяты. При выполнении расчетов размерность всех параметров должна браться только в соответствии с Международной системой единиц (СИ). Все рисунки и таблицы нумеруются и в тексте на них делаются ссылки. Список использованной литературы приводится в алфавитном порядке или в порядке появления ссылок на источники в тексте расчетно-пояснительной записки. Библиографическое описание источника информации дается в соответствии с действующими правилами (ГОСТ 7.1-84). Пояснительная записка должна быть сброшюрована, а ее листы пронумерованы. 7. ЗАЩИТА КУРСОВОГО ПРОЕКТА Выполненный проект сдается в установленный срок руководителю на проверку, после чего в соответствии со сделанными замечаниями вносятся исправления и дополнения. После получения допуска к защите курсовой проект защищается студентом перед комиссией, назначенной заведующим кафедрой. На проведение защит составляется график, который заранее сообщается студентам и должен ими строго соблюдаться. Защита носит публичный характер. Доклад автора – исполнителя должен длиться не более 10-15 мин. В докладе отмечаются условия проведения работ, их основные особенности. После доклада автор отвечает на вопросы членов комиссии и присутствующих. Оценка проекта производится по результатам его защиты по четырех балльной системе. При оценке учитывается полнота, самостоятельность и обоснованность решений, оригинальность и новизна их для данного предприятия, степень использования литературы, качество оформления проекта и умение студента защищать свои решения. Проекты, независимо от результатов защиты, остаются на кафедре. Незащищенные проекты подлежат переработке и повторной защите после получения допуска к ней. По усмотрению комиссии или заведующего кафедрой в случае неудовлетворительной защиты может быть предложено выполнение нового варианта задания. 8. РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА Басарыгин Ю.М., Булатов А.И., Проселков Ю.М. Заканчивание скважин. – М.: Недра-Бизнесцентр, 2000. 670 с. Булатов А.И., Аветисов А.Г. Справочник инженера по бурению. - М.: Недра, 1993 - 1996. Т.1-4. Ганджумян Р.А., Калинин А.Г., Сердюк Н.И. Расчеты в бурении. – М.: Изд-во РГГРУ. 2007. – 668 с. Долгих Л.Н. Крепление, испытание и освоение нефтяных и газовых скважин. – Пермь.: Из-во ПНИПУ, 2009. - 296 с. Инструкция по испытанию обсадных колонн на герметичность. - М.: Госгортехнадзор, 1999. 36с. Инструкция по расчету обсадных колонн для горизонтальных скважин. - М.: Госгортехнадзор, 1999, 32 с. Инструкция по креплению нефтяных и газовых скважин. РД 39 – 00147001 – 767 – 2000 - М.: Газпром, 2000. – 278 с. Иогансен К.В. Спутник буровика. - М.: Недра, 1990. 303 с. Комплексная методика крепления скважин в осложненных гидрогеологических условиях ГПО Пермнефть /Ю.Н.Терентьев, В.С.Гребенников, В.Г.Татауров / - Пермь, ПерНИПИнефть, 1993. - 61 с. Краткий справочник по прострелочно-взрывным работам /Под ред. Н.Г. Григоряна. - М.: Недра, 1990. Обсадные трубы и муфты к ним. ГОСТ 632-80. М.: Изд-во стандартов, 1980. 66 с. Поляков В.Н., Ишкаев Р.К., Лукманов Р.Р. Технология заканчивания нефтяных и газовых скважин. - Уфа.: “Тау”, 1999. 408 с. Прострелочно-взрывные работы в скважинах / В. В. Попов [и др.] - Новосибирск: СО РАН, 2009. - 203 с. Портландцементы тампонажные. Технические условия. ГОСТ 1581-96. - М.: Изд-во стандартов, 1996. 14 с. Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности. - М.:, 2017. 284 с. Теория и практика заканчивания скважин. /Под ред. А.И.Булатова - М.: Недра, 1998. Т 1-5. Типовые инструкции по безопасности работ при строительстве нефтяных и газовых скважин. -М.: Госгортехнадзор России, Кн.1, 1996. - 151 с. Трубы нефтяного сортамента.Международный транслятор-справочник /И.И.Аненков, Р.И.Вяхирев, В.Я.Кершинбаум идр. – М.: Наука и техника, 1997. – 341 с.
Приложение 2 Министерство образования и науки РФ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Пермский национальный исследовательский политехнический университет» Кафедра «Нефтегазовые технологии» УтверждаюЗав. кафедрой НГТ Г.П. Хижняк “____”____________20___ г. КУРСОВОЙ ПРОЕКТ по дисциплине «Заканчивание и крепление нефтегазовых скважин» Выполнил студент гр. БНГС - ….. …………………….. Пермь – 20…г. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||