отчет по практике нефтегазовое дело, на англ. отчет по практике. Отчет по переводческой практике The Origins, Migration and Trapping of Petroleum and Exploring For It.
 Скачать 116.5 Kb.
|
|
CASING AND LINER When a well is being drilled, exposed formations must be periodically covered and protected by steel pipe. This is done for several reasons — to keep the hole from caving in, to protect the formations being drilled and/or to isolate different geological zones from each other. These protective pipes are called casings and liners. Casing refers to pipe that starts at the surface or mud line and extends down into the borehole. The term liner applies to pipe whose upper end does not reach the surface or mud line but is inside and overlaps the bottom of the last casing or liner. Casing and liners are either totally or partially cemented in place. Casing. Two, three or more casing strings may be run in a well, with the smaller pipe being run inside the larger sizes, and the smaller ones going deeper than the larger. The “surface casing” is run and cemented at a depth to protect freshwater aquifers and to avoid mud seepage into shallow sand and gravel beds; it might be set at about 2,000 ft. The next string is the “intermediate” casing. It is run and cemented when there’s a need to change the mud to a density that can’t be tolerated by the exposed formations or by the surface casing. Below the intermediate casing may be another string of casing or a liner. Liners. It may not be necessary, economical or practical to line the entire, already-cased hole all the way to the surface just to protect the lower open hole. This is especially true as the hole nears total depth and becomes smaller. So a liner is run from the bottom of the hole, up into the casing, overlapping it by several hundred feet. Liners are held in place inside the casing by special tools called liner hangers. The practice of running a liner protects the last open hole interval, which often includes the reservoir section. CEMENTING After a string of casing or a liner has been properly landed in the hole, a cement slurry is mixed and quickly pumped down the inside of the casing (or liner). Pressure drives it out the bottom and up into the annular space between the pipe and the hole wall. Cement is followed downhole by just enough fluid to push all but the last part of it out of the casing or liner. Once all the cement hardens, that small quantity still inside the casing or liner is drilled out and the hole proceeds into a few feet of new rock beyond the end of the casing. Then the casing or liner is pressure-tested to see how much mud weight it will be able to hold, for future reference. If it fails the test, a remedial cement job (squeeze) may be required. Once the cement job passes the pressure test, drilling can resume. Producing Petroleum WELL COMPLETION The next step, after setting casings and liners, is the completion phase of a well. Completion simply means making the well ready to produce oil and gas under controlled pressures and flow rates. Figure 7 shows the four common completion techniques. In all four, the casing prevents the formations above the producing zone from collapsing into the wellbore. If the producing formation is strong enough, as in the case of limestone, a length of casing can be cemented immediately above it, leaving the producing formation unsupported. This is called an open hole completion. If the reservoir rock needs support, other methods can be used: Perforated casing or liner. In this method, casing or liner is run all the way through the producing zone and cemented in place. Then, holes are shot (by explosive charge) through the casing and cement, into the formation. These perforations are created with a perforating gun that is lowered into the hole on a wireline. The gun is then fired electrically, and powerful, shaped charges perforate the pipe and the zone at predetermined intervals. Once the perforations have been made, oil and/or gas can flow into the casing. Perforated or slotted liner. In the second method, a pre-perforated or slotted liner (with holes or slots that are level with the producing zone) is hung from the bottom of the last string of casing. If the producing formation is weak or poorly consolidated, sand and other solids will be carried into the well as the oil or gas is produced. To prevent this “sand production,” the slotted or perforated liner may contain a wire-wrapped or a prepacked- gravel protective layer to keep the sand from entering the wellbore. Gravel packing. Another approach that is helpful if the producing formation is weak (such as loose sand), and must be supported or held back, is the conventional gravel pack. A gravel packing operation consists of circulating and placing carefully sized gravel into the annular space between the liner and the wellbore wall. The pack forms a permeable layer to exclude any formation particles from the wellbore that become loose during production. Происхождение, перемещение и добыча нефти и её изучение. Происхождение нефти. В течение определённого геологического периода, когда климат был подходящим, нефть зарождалась как органический материал, получаемый из растений и животных, которые произрастали в избытке. Так эти организмы проходили циклы жизни и смерти, попавший в землю органический материал медленно разлагался и стал в наши дни ископаемым топливом: нефтью, газом, углём и битумом. Нефть, газ и битум были диспергированы в осадок (обычно богатый глиной сланец). В течение миллионов лет эти органически насыщенные сланцы выгоняли входящие в них нефть и газ под огромным давлением из покрывающего слоя. Нефть и газ перемещались в проницаемые пласты ниже или выше сланцев, в дальнейшем они попадали в уловители, которые мы сейчас называем месторождениями. Интересно заметить, что слово «petroleum» происходит от латинских слов «гора» (petra) и «масло» (oleum), что отражает происхождение нефти, залегающей в горных породах которые составляют земную кору. Эти древние углеводороды нефти множество раз перемешались и образовали ассортимент физических форм – газовые смеси, нефтяной ряд от разжиженного до густого, полутвердые и твёрдые. Газы могут быть найдены в отдельности или смешанными с нефтью. Жидкостной (нефтяной) ряд после очистки имеет чёрный цвет. Полутвёрдые углеводороды липкие и чёрные (смола). Твёрдые формы обычно добывают в виде каменного угля, гудронного песка или натурального асфальта, такого как гильсонит. Название «углеводород» подразумевает, что нефть состоит из атомов углерода и атомов водорода связанных вместе; углерод имеет четыре связи и водород одну. Простейшим углеводородом является газ метан (CH4). Большее множество углеводородов имеют сложное строение, заключающееся в структурировании углеродно-водородных колец с углеродно-водородными цепями по бокам. В структуре тяжёлых углеводородов часто встречаются сера, азот и другие элементы. Перемещение и улавливание нефти. Осадочные горные породы. Нефть редко находит коммерческие выгоды в верхних горных породах, где она была сформирована. Лучше найти по близости породу-коллектор. Это обычно осадочные горные породы – слоистые породы, сформированные в древности в мелких морях под действием ила и песка из рек. Песчаник является самым большим объединением типов осадочных горных пород. Между песчинками, которые составляют осадочную горную пароду, первоначально было пространство, заполненное морской водой. Когда поры соединялись, горная порода становилась проницаемой и жидкость могла стекать под действием гравитации и давления через тело породы. Морская вода, которая когда-то наполняла пространство пор, была частично вытеснена нефтью и газом, которые нагнетались от верховья горной породы в песчаник. Немного воды осталось в пространстве пор, покрывая песчинки. Её называют связанной водой месторождения. Нефть и газ могут перемещаться через поры настолько долго, насколько достаточно силы тяжести или возникающих сил давления для их движения или пока путь течения не заблокирован. Блокирование имеет отношение к улавливанию нефти. Карбонатная порода, известняк (карбонат кальция) и доломит (кальциево-магниевый карбонат) это осадочные горные породы и некоторые из них очень совмещены с нефтяными пластами. Коллекторы, сложенные карбонатными породами были сформированы из античных коралловых рифов и участков морских водорослей, которые росли в древности в неглубоких морях. Насыщенные органикой верхние горные породы также были близко для снабжения нефтью и газом этих пород-коллекторов. Большое количество известняковых пластов не имело цементной среды, что делало их довольно проницаемыми для нефти и газа проходящих через них. Тем не менее, многие известняковые продуктивные пласты состоят из сети трещин и/или соединённых пустот в породе (каверны, образованные когда кислотная вода растворяла некоторые карбонаты). Эти разломы и каверны, образованные после отложения, способствуют пористости и проницаемости и важны для перемещения и улавливания нефти. Другая карбонатная порода, доломит, представляет ещё более проницаемую структуру, что позволяет жидкости перемещаться и улавливаться. Доломиты также могут иметь разломы и пустоты в породе, делающие их структуру привлекательной кандидатурой для отложений нефти. Соляные купола. Значительная часть нефтяной и газовой продукции соединена с соляными куполами, которые преимущественно классифицируют как диапировый тип соли, часто грибовидной формы. Диапировый тип куполов был сформирован при плавном перемещении соли вверх, сквозь большое количество плотных осадочных пород, под воздействием результирующих выталкивающих сил от разницы в плотности. Разведка нефти. Определение местонахождения нефти. Знать, что нефтяные залежи существуют это одно, но точное определение местонахождения залежей, гораздо ниже поверхности земли – совершенно другое. Многие методы могут быть использованы при определении местонахождения нефтяных залежей, но основными методами являются аэрофотосъёмка, геологоразведка, геофизическое (сейсмическое) исследование и разведочное бурение. Воздушное и спутниковое наблюдение. Наблюдение с большой высоты даёт обширную картину интересующих географических областей. Большие структуры земной поверхности, такие как антиклинальные складки и области сдвигов могут отчётливо наблюдаться посредством этих методов. Эта информация помогает определять области, где гарантируется более детальное изучение. В ранние годы разведки нефти, обнаружение её с летательных аппаратов или при топографической съёмке рек и формы гидрографической сети притоков были успешными разведывательными методами. Современная воздушная и спутниковая разведка совершенствуется, позволяя оценивать ещё большее количество характерных свойств, включая термальные аномалии, изменение плотности, структуру минералов, просачивание нефти и многое другое. Геологоразведка земной поверхности. По данным наблюдений опытные геологи обнаруживают горные породы (где подповерхностный слой в зоне досягаемости от земной поверхности), по выработкам грунта под дороги и стенам каньонов могут идентифицировать литологию и определить возможную величину залежей углеводородов в породах, характерные особенности источника и механизмы улавливания нефти на изучаемой площади. Многие учённые, например, древние месторождения изучают по дельтам современных рек. Детальные геологические карты, создаваемые по результатам наблюдений, показывают положение и форму отличительных признаков и предоставляют описания физических характеристик и содержания окаменелостей в пластах. Геофизическая разведка. Через использование сейсмического оборудования и аналитической техники, геофизики много узнают о недрах. Главной среди этих технологий является сейсмическая разведка, заключающаяся в ударных волнах, генерируемыми на поверхности земли и направленными в глубь, затем отраженных назад к поверхности от нижних пластов в виде импульсов. Так как у горных пород различная плотность и твёрдость, ударные волны отражаются с разной интенсивностью по скорости, сейсмолог может определить глубину, толщину и тип горной породы при точной регистрации изменений по времени этих волн, возвращающихся назад к поверхности земли. Непрерывное совершенствование сейсмических измерений и математических методов (алгоритмов) применяемых при интерпретации сигналов может уже сейчас давать ясную картину подземных образований. Другие геофизические методы используют изменение в гравитации и магнитных свойствах Земли для обнаружения общих признаков подземных формирований. Бурение под нефть. Методы бурения. Когда установлено, что месторождение нефти возможно существует, проводят пробное бурение. Бурение для добычи природных ресурсов не новая идея. Около 1100 года нашей эры соляные колодцы глубиной до 3500 футов были пробурены в Китае, при применении методов, похожих на канатное бурение. Канатное бурение. Это был метод, применяемый первопроходцами бурения в девятнадцатом и начале двадцатого веков и по-прежнему используемый сегодня для некоторых неглубоких скважин. В методе применяют тяжёлую стальную ударную штангу с долотом на конце, подвешенную на канате. Устройство поднимается и опускается неоднократно. Падающая масса стали передаёт энергию долоту, которое разрушает горную породу, за счёт чего разбивается отверстие. Отверстие необходимо сохранять пустым, кроме небольшого количества воды на дне. После пробуривания нескольких футов, ударную штангу (вместе с долотом) извлекают наружу и обломки вырубленной породы удаляют желонкой (черпаком). Метод канатного бурения прост, но эффективен только для неглубоких скважин. Прогресс замедляется из-за неэффективности долота и необходимости часто извлекать устройства для удаления обломков выбуренной породы. Роторное бурение. Роторные буровые установки используются в различных целях – для разведочного бурения нефти, под газовые, водяные, геотермальные и нефтяные скважины; для взятия проб минералов, и при разработке недр и в строительных проектах. Самое существенное применение, однако, в нефтегазовом бурении. В роторном методе (введённом в нефтегазовое бурение около 1900 года) буровая головка подвешивается на конце бурильной колонны, состоящей из труб, которую поддерживает система полиспастов, закреплённых на буровой вышке (смотрите рисунок 3). Бурение выбранного места происходит, когда бурильная колонна и головка бура вращаются, в то время как масса бурильных труб и долота опирается внизу на горную породу. Для сохранения головки бура холодной и смазанной, а так же для уноса разбуренной горной породы из скважины, буровой раствор нагнетают вниз по внутренней части бурильной колонны. Когда раствор достигает головки бура, он проходит через выпускные отверстия в головке бура, воздействует на забой скважины и затем перемещается вверх по кольцевому пространству (пространство между бурильной колонной и стенами скважины) вместе со взвешенными в нём разбуренными частицами горной породы. На поверхности земли буровой раствор очищается через фильтры и другие устройства, чтобы удалить обломки горной породы, и затем нагнетается назад в скважину. Бурение с циркуляцией бурового раствора повысило эффективность роторного бурения за счёт того, чего не хватало канатному бурению – возможность удалять разбуренною породу из скважины без выполнения спуско–подъёмных операций с поверхности. Оборудование для роторного бурения проиллюстрировано на рисунке 3. Буровая колонна. Начиная от низа скважины, основу бурильной колонны для роторного бурения составляют головка бура (1), (2) удлинители и оборудование низа бурильной колонны, и (3) бурильная труба (смотри рисунок 5). Оборудование низа буровой колонны находится точно над головкой бура и включает в себя удлинители, соединённые с одним или несколькими лопастными стабилизаторами (для сохранения оборудования и головки бура концентричными), возможно расширитель (для сохранения не конической формы ствола скважины, что бывает от истирания диаметра буровой головки книзу) и другие приспособления. Оборудование для исследования скважины в процессе бурения и гидравлические забойные двигатели обычно находятся ниже оборудования забоя скважины, но чуть выше головки бура. Иногда группа ясов находится около верха оборудования низа бурильной колонны. Ясы могут освободить застрявшую колонну труб ударными движениями, когда они вытаскиваются при сложном извлечении. Толстостенные удлинители, колонные трубы с тяжёлыми замками используются в оборудовании забоя скважины для передачи нагрузки на головку бура. Обычно, одна из утяжелённых труб выполняется из немагнитного металла, чтобы магнитный прибор для измерения искривления скважины мог быть использован без помех от магнитных металлов при определения угла наклона оборудования низа бурильной колонны и головки бура. Каждое звено бурильных труб, заканчивающееся замком, примерно 30 футов в длину, и имеет внутреннюю резьбу приваренную на одном конце и наружную резьбу, приваренную на другом. Эти резьбовые соединения (бурильные замки) должны быть крепкими, надёжными, выносливыми и безопасными в использовании. Они должны быть просты при соединении и разъединении. Наружный диаметр для буровой колонны находиться в диапазоне от 2  до 6 дюйма.Углубление бурильной колонны обеспечивается методом непрерывной циркуляции и подачи под высоким давлением бурового раствора через форсунки на буровой головке, как реактивной струи жидкости. Поток бурового раствора расталкивает разбитую породу из под головки бура, подавая новую породу на поверхность под разрушающее действие бура и начинает своё путешествие на поверхность земли. Эта передача гидравлической мощности от буровых насосов к головке бура есть важная функция бурового раствора. Коилтюбинговое бурение. В этом методе применяется неразборная колонна из коилтюбинговых труб и специализированная коилтюбинговая вышка. По сравнению с традиционным бурением со специальными муфтами, большими диаметрами и жёстким буром, лучше применять бурильную колонну меньшего диаметра и гибкий трубопровод. В отличие от бурильных труб, которые свинчиваются вместе для образования бурильной колонны, и которые должны рассоединяться на помосте, что загружает подъёмное устройство во время спускоподъёмных операций, коилтюбинговая труба поставляется намотанной на барабан, который разматывается по ходу буровых работ и позже перематывается на намоточный барабан во время спускоподъёмных операций. Коилтюбинговый метод значительно облегчает спуск и извлечение бурового снаряда (бурильная колонна со скважинным буровым оборудованием и инструментом). Традиционно, коилтюбинговые буровые вышки используются для ремонта и операций заканчивания скважин, где важны мобильность и компактный размер. С развитием скважинных буровых двигателей, которые не требуют использования роторных буровых колонн для вращения головки бура, коилтюбинговые установки стали функционировать, как настоящие буровые вышки. |