Мухин Владимир Михайлович, Коробов Александр Дмитриевич Бурение нефтяных и газовых скважин учебнометодическое пособие
 Скачать 1.25 Mb.
|
|
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Саратовский государственный университет имени Н.Г.Чернышевского» В. М. Мухин, А. Д. Коробов Бурение нефтяных и газовых скважин Учебно-методическое пособие Москва; Саратов 2015 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» УДК 622.24(072.8) ББК 33.131я73 М 92 Рекомендовано к изданию кафедрой геологии и геохимии горючих ископаемых СГУ Рецензенты: М. Ю. Востриков, ген. дир. ЗАО «Инзернефть», канд. г.-м. наук.; А. Т. Колотухин, кандидат г.-м. наук, доцент. М 92 Мухин Владимир Михайлович, Коробов Александр Дмитриевич Бурение нефтяных и газовых скважин : учебно-методическое пособие / В. М. Мухин, А. Д. Коробов. — Москва; Саратов : ОАО «Центральный коллектор библиотек «БИБКОМ», 2015. — 44 с. : 21 рис. цв., ч/б. – ISBN 978-5-905563-57-7 Учебно-методическое пособие составлено применительно к программам курса: «Бурение нефтяных и газовых скважин» специальности 130101 «Прикладная геология» специализации «Геология нефти и газа» квалификация выпускников «специалист» и курса «Бурение скважин» для направления подготовки специальности 020700 «Геология» профиль подготовки «Нефтегазовая геофизика» квалификация выпускников бакалавр. Пособие соответствует «Положению об учебной буровой практике» для перечисленных выше специальностей. В предлагаемом учебно-методическом руководстве приводятся сведения, необходимые для успешного усвоения знаний о процессе бурения, полученных обучающимися на теоретических занятиях. УДК 622.24(072.8) ББК 33.131я73 ISBN 978-5-905563-57-7 © Мухин, В. М., 2015 © Коробов, А. Д., 2015 © ОАО «ЦКБ «БИБКОМ», 2015 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» 3 ВВЕДЕНИЕ. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЁТА О ПРАКТИКЕ Курсы «Бурение скважин», «Бурение и ГИС» и «Буровые станки и бурение скважин» в подготовке специалистов в области геологии и разведки месторождений нефти и газа занимают особое место. Только основываясь на данных бурения всех категорий и видов скважин, используемых в нефтяной и газовой промышленности можно со всей полнотой изучить стратиграфический разрез месторождения углеводородов, его тектоническое строение, соотношение структурных планов, коллекторские и флюидоупорные свойства пород, установить характер насыщения продуктивных горизонтов, строение залежей и подсчитать их запасы. Извлечение последних на поверхность возможно только в результате бурения специальных скважин. За время обучения в университете будущие геологи-нефтяники должны хорошо освоить знания о современной технологии бурения и буровом оборудовании. Это необходимо, прежде всего, для правильного понимания и грамотной интерпретации той части огромного объёма геологической информации, которая может быть получена только в результате проходки скважин. Геологическая служба соответствующих предприятий осуществляет контроль над всем процессом проводки скважин. Геолог непосредственно принимает в нём участие, начиная с составления геолого-технического наряда, кончая опробованием скважин и вызовом из них притока. В последние годы на вооружение буровых предприятий приняты новые установки с системой верхнего привода, с мощным насосным и силовым оборудованием, с механизмами автоматизации спуско-подъёмных операций, облегчающими труд рабочих. Усовершенствована технология бурения. Практическое знакомство с современной техникой и передовыми методами труда поможет будущим геологам экономно и с наибольшей пользой проектировать и осуществлять буровые работы, получая при этом от каждой пробуренной скважины максимум сведений о геологическом строении недр и их нефтегазоносности. В учебных планах после теоретического курса лекций и лабораторных занятий предусматривается проведение учебной полевой практики по бурению в течение 2-х недель. База практики предоставлена Нижневолжским филиалом ООО «Буровая Компания «Евразия» на действующих буровых установках и в ремонтных мастерских компании. В первый день учебной практики проводится общее собрание студентов, на котором они распределяются по бригадам (согласно приказу об учебной практике), проводится инструктаж студентов по технике безопасности при работе, на учебном полигоне, в ремонтных мастерских и на буровых установках. Читается вводная лекция о районе работ, целях бурения там скважин, их категориях, используемом буровом оборудовании и типах буровых установок. Во время практики студенты осматриваю оборудование действующих буровых установок, изучают буровые установки и оборудование в ремонтных мастерских БК «Евразия». Студенты должны иметь блокноты или тетради для записей, позаботиться о соответствующей одежде и обуви. Ответственность за выданные защитные каски, сохранность оборудования несет бригадир студенческой бригады. Он же отвечает за дисциплину студентов во время учебной практики, руководит работой бригады на объекте и в камеральный период. По окончании учебной буровой практики студенты каждой бригады обязаны составить и защитить отчёт. В содержание отчёта о практике входят следующие разделы, в которых должны быть приведены следующие сведения: Во «Введении» указывается район работ,площадь или месторождение, номер скважины, с которой студенты ознакомились. Указываются обязанности каждого члена учебной бригады по написанию отчёта Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» 4 Затем излагаются основные разделы отчёта. При составлении каждого из них используются материалы наблюдений, зарисовки, фотографии, а также выкопировки из документации на бурение скважин и буровое оборудование, опубликованные источники и материалы лекций по соответствующим курсам. Строительство скважины. Здесь, приводятся основные данные о буровой скважине, на которую бригада выезжала во время практики - дата начала бурения, глубина забоя, виды работ, проведённых к моменту приезда на практику, стадия цикла строительства скважины, состав буровой бригады и организация сменности вахт. Раздел иллюстрируется выкопировкой из геолого–технического наряда и рисунком конструкции скважины. Кроме того, необходимо изложить данные о категории скважины, проектном горизонте и глубине, ожидаемом разрезе пород, их категории по буримости. Должны быть указаны зоны ожидаемых осложнений при бурении, интервалы отбора керна и шлама, геофизические исследования ствола. В разделе объясняется выбор конструкции и способа бурения скважины. Главный привод буровой установки. Указываются типы двигателей, их число, мощность и назначение. Раздел иллюстрируется схемой главного привода изученной буровой установки. Буровые насосы. В разделе описываются технические характеристики, вид привода, всасывающие и нагнетательные линии, буровой рукав, стояк компенсаторы и задвижки, указывается количество насосов. Противовыбросовое оборудование. Указывается назначение плашечных, вращающихся, универсальных гидравлических превенторов, компановка обвязки устья буровой скважины. Приводятся соответствующие схемы. Система циркуляции и очистки бурового раствора. Даётся описание и приводится схема блока очистки бурового раствора, в том числе вибросит, гидроциклонов, дегазаторов и общая схема циркуляции бурового раствора на конкретной скважине. Породоразрушающие и опорно-центрирующие инструменты. Описываются основные типы долот, расширителей, калибраторов, стабилизаторов, принцип их действия, приводятся схемы их устройства Инструмент для строительства наклонных и горизонтальных стволов скважин. Даётся описание отклоняющих устройств – искривлённых труб, клиновых и шарнирных отклонителей, отклонителей на основе утяжелённых бурильных труб и т.д. Инструмент для отбора керна. Должны быть описаны конструкции бурильных головок их виды, принцип действия, коэффициент керноприёма, конструкции керноприёмных устройств для отбора керна в различных типах пород. Оборудование для спуско-подьёмных операций. Здесь освещается строение буровой вышки, буровой лебёдки и талевой системы Кроме того, в этом разделе также описываются вертлюги и вертлюжные головки, роторы и их приводы, механизмы автоматизации спуско-подъёмных операций и средства контроля за ними, различные ключи для свинчивания и развинчивания труб. В конце раздела указывается оснастка талевой системы на буровой установке, изученной во время практики. Забойные гидравлические и электрические двигатели, системы верхнего привода. Приводится описание и схема устройства винтовых забойных двигателей, турбобуров электробуров и (или) систем верхнего привода в зависимости от того, какой вид привода применяется на конкретной скважине.. Инструмент для ликвидации аварий. Сюда входят метчики различных типов, магнитные ловушки, ловильные ерши, фрезеры различных типов действия, труборезки, колоколы, овершоты, шлипсы с промывкой и другое оборудование. Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» 5 Бурильные и обсадные трубы. Приводится описание труб с навинченными замками, сборной конструкции с блокирующими поясками, с приваренными соединительными концами, с высаженными концами. В этом же разделе даётся характеристика утяжелённых бурильных труб, указывается компоновка низа бурильной колонны конкретной скважины и характеристика обсадных труб. Охрана недр и окружающей среды. Кроме общих положений законодательства об охране недр, в отчёте должны быть описаны меры, принятые в этом отношении на буровой, изученной в процессе практики, приведена схема её обваловки. Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» 6 1. ТЕХНОЛОГИЯ БУРЕНИЯ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН Буровая установка - это комплекс буровых машин, механизмов и оборудования, смонтированный на точке бурения и обеспечивающий с помощью бурового инструмента самостоятельное выполнение технологических операций. Современные буровые установки включают в себя следующие составные части: буровое оборудование (талевый механизм, насосы, лебедка, вертлюг, ротор, привод, топливомаслоустановка, дизель-электрические станции, пневмосистема); буровые сооружения (вышка, основания, сборно-разборные каркасно-панельные укрытия); оборудование для механизации трудоемких работ (регулятор подачи долота, механизмы для автоматизации спускоподъемных операций, пневматический клиновой захват для труб, автоматический буровой ключ, вспомогательная лебедка, пневмораскрепитель, краны для ремонтных работ, пульт контроля процессов бурения, посты управления); оборудование для приготовления, очистки и регенерации бурового (промывочного) раствора (блок приготовления, вибросита, песко- и глиноотделители, центрифуги, подпорные насосы, емкости для химических реагентов, воды и промывочного раствора); манифольд (нагнетательная линия в блочном исполнении, дроссельно-запорные устройства, буровой рукав); устройства для обогрева блоков буровой установки (теплогенераторы, отопительные радиаторы и коммуникации для разводки теплоносителя). Требования, предъявляемые к буровым установкам, определяются условиями бурения и категорией скважины. 1.1. 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 кернапо всей длине ствола и отбор шлама через 1-5 метров проходки. В результате получают характеристику литолого- стратиграфического 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» 7 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 опытно- промышленной 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. Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» 8 К глубоким в мировой практике относят скважины глубиной в 4 – 6 км, а к сверхглубоким – более 6 км. Разведочные и эксплуатационные скважины могут быть пробурены вертикальными, с углом отклоноения оси ствола от воображаемой вертикальной линии до 2 – 3 0 ; наклонными, искривлёнными в одноазимутальном направлении; наклонными, искривлёнными в многоазимутальном варианте, а также с горизонтальными участками ствола. Кроме того, скважины всех, перечисленных выше категорий могут самопроизвольно искривляться в процессе их проходки при несоблюдении технологии бурения, неправильном монтаже бурового оборудования, неправильной сборке бурильной колонны и по некоторым другим причинам 1.2. Конструкция скважин и геолого-технический наряд Нефтяная или газовая скважина представляет собой капитальное сооружение, схема устройства которого разрабатывается в заранее составленном техническом проекте. Скважина является вертикальной, наклонной или частично горизонтальной горной |