Технологические решения для строительства разведочной вертикальной скважины глубиной 2770 метров на газовом месторождении (ХМАО). Отделение нефтегазового дела бакалаврская работа тема работы Технологические решения для строительства разведочной вертикальной скважины глубиной 2770 метров на газовом месторождении (хмао)
 Скачать 2.18 Mb.
|
|
1 Министерство образования и науки Российской Федерации федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Инженерная школа природных ресурсов Направление подготовки 21.03.01 Нефтегазовое дело Отделение нефтегазового дела БАКАЛАВРСКАЯ РАБОТА Тема работы Технологические решения для строительства разведочной вертикальной скважины глубиной 2770 метров на газовом месторождении (ХМАО) УДК Студент Группа ФИО Подпись Дата З-2Б3Б Цауне Николай Алексеевич Руководитель ВКР Должность ФИО Ученая степень, звание Подпись Дата Ассистент Куликов Петр Васильевич КОНСУЛЬТАНТЫ По разделу Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение Должность ФИО Ученая степень, звание Подпись Дата Ст. преподаватель Вершкова Елена Михайловна По разделу Социальная ответственность Должность ФИО Ученая степень, звание Подпись Дата Ассистент Немцова Ольга Александровна ДОПУСТИТЬ К ЗАЩИТЕ Руководитель ООП ФИО Ученая степень, звание Подпись Дата Ст. преподаватель Максимова Юлия Анатольевна Томск – г. 2 Министерство образования и науки Российской Федерации федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Инженерная школа природных ресурсов Специальность Нефтегазовое дело 21.03.01 Отделение нефтегазового дела УТВЕРЖДАЮ Руководитель ООП _____ _______ Максимова Ю.А Подпись) (Дата) (Ф.И.О.) ЗАДАНИЕ на выполнение выпускной квалификационной работы В форме Бакалаврской работы (бакалаврской работы, дипломного проекта/работы, магистерской диссертации) Студенту Группа ФИО З-2Б3Б Цауне Николай Алексеевич Тема работы Технологические решения для строительства разведочной вертикальной скважины глубиной 2770 метров на газовом месторождении (ХМАО) Утверждена приказом директора (дата, номер) Срок сдачи студентом выполненной работы ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ Исходные данные к работе наименование объекта исследования или проектирования производительность или нагрузка режим работы непрерывный, периодический, циклический и т. д вид сырья или материал изделия требования к продукту, изделию или процессу особые требования к особенностям функционирования эксплуатации) объекта или изделия в плане безопасности эксплуатации, влияния на окружающую среду, энергозатратам экономический анализ и т. д. Геолого-технические условия бурения скважины на газовом месторождении (ХМАО), с ожидаемым притоком Q = 250 м3/сутки 3 Перечень подлежащих исследованию, проектированию и разработке вопросов аналитический обзор по литературным источникам с целью выяснения достижений мировой науки техники в рассматриваемой области постановка задачи исследования, проектирования, конструирования содержание процедуры исследования, проектирования, конструирования обсуждение результатов выполненной работы наименование дополнительных разделов, подлежащих разработке заключение по работе. - Обоснование и расчет профиля (траектории) скважины - Обоснование конструкции скважины Обоснование конструкции эксплуатационного забоя, построение совмещенного графика давлений, определение числа обсадных колонн и глубины их спуска, выбор интервалов цементирования, расчет диаметров скважины и обсадных колонн, разработка схем обвязки устья скважины - Углубление скважины Выбор способа бурения выбор породоразрушающего инструмента, расчет осевой нагрузки на долото по интервалам горных пород, расчет частоты вращения долота, выбор и обоснование типа забойного двигателя, выбор компоновки и расчет бурильной колонны, обоснование типов и компонентного состава буровых растворов, выбор гидравлической программы промывки скважины, технические средства и режимы бурения при отборе керна - Проектирование процессов заканчивания скважин Расчет обсадных колонн, расчет процессов цементирования скважины, выбор технологической оснастки обсадных колонн, проектирование процессов испытания и освоения скважин - Выбор буровой установки. - Многоствольное и многозабойное бурение. Перечень графического материала сточным указанием обязательных чертежей) 1. Геолого-технический наряд 2. Компоновка бурильной колонны Консультанты по разделам выпускной квалификационной работы с указанием разделов Раздел Консультант Названия разделов, которые должны быть написаны на русском и иностранном языках 1. Общая и геологическая часть 2. Технологическая часть 3. 4. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 5. Социальная ответственность Дата выдачи задания на выполнение выпускной квалификационной работы по линейному графику 20.03.2018 Задание выдал руководитель Должность ФИО Ученая степень, звание Подпись Дата 4 Ассистент Куликов Петр Васильевич Задание принял к исполнению студент Группа ФИО Подпись Дата З-2Б3Б Цауне Николай Алексеевич 5 РЕФЕРАТ Объектом исследования является газовое месторождение ХМАО. Цель работы – проектирование вертикальной разведочной скважины глубиной 2770 метров на газовом месторождение, находящимся в ХМАО. Исходными данными для проектирования являются материалы, специальная литература и журналы. В процессе исследования проводился анализ геолого-технического условия бурения вертикальной разведочной скважины В результате исследования была спроектирована вертикальная разведочная скважина глубиной 2770 метров Основные конструктивные, технологические и технико- эксплуатационные характеристики анализ влияния и подбор бурового раствора для проходки и дальнейшего вскрытия продуктивного пласта, сведя к минимуму риск осложнений вовремя бурения. Область применения региональная направленность Экономическая эффективность/значимость работы результаты дипломной работы могут быть использованы предприятиями нефтегазового комплекса ХМАО 6 Оглавление ВВЕДЕНИЕ ................................................................................................................ 10 1 ГЕОЛОГО-ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИНЫ ............... 11 ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЗРЕЗА СКВАЖИНЫ ............................... 11 ХАРАКТЕРИСТИКА ГАЗОНЕФТЕВОДОНОСНОСТИ МЕСТОРОЖДЕНИЯ ПЛОЩАДИ ................................................................................................................................. 20 ЗОНЫ ВОЗМОЖНЫХ ОСЛОЖНЕНИЙ .................................................................... 21 2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ПРОЕКТА ........................................................ 22 2.1 ОБОСНОВАНИЕ И РАСЧЕТ ПРОФИЛЯ ТРАЕКТОРИИ СКВАЖИНЫ ....................... 22 ОБОСНОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ СКВАЖИНЫ ....................................................... 22 2.2.1 Обоснование конструкции эксплуатационного забоя и выбор способа заканчивания скважин ...................................................................................... 22 2.2.2 Построение совмещенного графика давлений ..................................... 22 2.2.2 Определение числа обсадных колонн и глубины их спуска .............. 24 2.2.3 Выбор интервалов цементирования ...................................................... 24 2.2.6 Проектирование обвязки обсадных колонн .......................................... 27 УГЛУБЛЕНИЕ СКВАЖИНЫ .................................................................................. 28 2.3.1 Выбор способа бурения ........................................................................... 28 ВЫБОР ПОРОДОРАЗРУШАЮЩЕГО ИНСТРУМЕНТА .............................................. 29 2.5.1 Расчет осевой нагрузки на породоразрушающий инструмент ............ 30 2.5.2 Расчет частоты вращения породоразрушающего инструмента .......... 31 2.5.3 Выбор и обоснование типа забойного двигателя ................................. 32 Выбор компоновки и расчет бурильной колонны ................................ 33 ТИП И РЕЦЕПТУРЫ ПРОМЫВОЧНОЙ ЖИДКОСТИ ДЛЯ БУРЕНИЯ ИНТЕРВАЛА ПОД НАПРАВЛЕНИЯМ ТИП И РЕЦЕПТУРЫ ПРОМЫВОЧНОЙ ЖИДКОСТИ ДЛЯ БУРЕНИЯ ИНТЕРВАЛА ПОД КОНДУКТОР М ............................................................................................... 39 7 ТИП И РЕЦЕПТУРЫ ПРОМЫВОЧНОЙ ЖИДКОСТИ ДЛЯ БУРЕНИЯ ИНТЕРВАЛАМ ПОД ЭКСПЛУАТАЦИОННУЮ КОЛОННУ ДО ПЕРВИЧНОГО ВСКРЫТИЯ ПРОДУКТИВНОГО ПЛАСТА ....................................................................................... 42 ТИП И РЕЦЕПТУРЫ ПРОМЫВОЧНОЙ ЖИДКОСТИ ДЛЯ БУРЕНИЯ ИНТЕРВАЛАМ ПОД ЭКСПЛУАТАЦИОННУЮ КОЛОННУ ДЛЯ ПЕРВИЧНОГО ВСКРЫТИЯ ПРОДУКТИВНОГО ПЛАСТА ....................................................................................... 44 2.3.8 Выбор гидравлической программы промывки скважины ................... 46 2.3.9 Технические средства и режимы бурения при отборе керна .............. 50 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ЗАКАНЧИВАНИЯ СКВАЖИН .............................. 51 2.4.1 Расчет обсадных колонн на прочность .................................................. 51 2.4.1.1 Исходные данные для расчета действующих нагрузок ................ 51 2.4.1.2 Расчет наружных избыточных давлений ........................................ 52 2.4.1.3 Расчет внутренних избыточных давлений ..................................... 55 2.4.1.4 Конструирование обсадной колонны по длине ............................. 57 2.4.2 Расчет и обоснование параметров цементирования эксплуатационной колонны .............................................................................................................. 58 2.4.2.1 Обоснование способа цементирования .......................................... 58 2.4.2.2 Расчет объёмов буферной жидкости, тампонажного раствора и продавочной жидкости ................................................................................. 59 2.4.2.3 Определение необходимых количеств компонентов буферной жидкости и тампонажного раствора ........................................................... 59 2.4.4 Выбор типа и расчёт необходимого количества цементировочного оборудования ..................................................................................................... 61 2.4.3 Выбор технологической оснастки обсадных колонн ........................... 62 2.4.4 Проектирование процесса испытания и освоения скважины .............. 64 2.4.4.1 Проектирование перфорационного оборудования для вторичного вскрытия продуктивного пласта .................................................................. 64 2.4.4.2 Проектирование пластоиспытателя ................................................ 64 2.4.4.3 Проектирование оборудования для вызова притока методом свабирования ................................................................................................. 65 8 ВЫБОР БУРОВОЙ УСТАНОВКИ ............................................................................ 68 3 СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ - ОБОРУДОВАНИЕ ЛОВИЛЬНЫХ РАБОТ ПРИ ОБРЫВЕ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ КАБЕЛЕЙ В СКВАЖИНЕ .................................. 70 3.1 Л ОВИЛЬНЫЕ РАБОТЫ ......................................................................................... 70 ГЕОФИЗИЧЕСКИЙ КАБЕЛЬ НА СКВАЖИНЕ .......................................................... 70 ПРИЧИНЫ ОБРЫВА ГЕОФИЗИЧЕСКОГО КАБЕЛЯ ................................................... 71 ОБРЫВ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ КАБЕЛЕЙ В СКВАЖИНЕ. .............................................. 71 3.5 Л ОВИЛЬНЫЙ ИНСТРУМЕНТ ................................................................................ 73 АЛГОРИТМ ДЕЙСТВИЯ БУРОВОЙ БРИГАДЫ ПРИ ОБРЫВЕ КАБЕЛЯ ....................... 74 ВЫВОД ..................................................................................................................... 75 4 ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ ......................................................................................... 78 КРАТКАЯ ХАРЕКТИРИСТИКА ПРЕДПРИЯТИЯ «Г АЗПРОМНЕФТЬ -В ОСТОК » ......... 78 4.1.1 Основные направления деятельности нефтяной компании «Газпромнефть-Восток» ................................................................................... 78 4.1.2 Организационная структура управления предприятием ..................... 78 РАСЧЕТ НОРМАТИВНОЙ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ СТРОИТЕЛЬСТВА СКВАЖИН. 80 РАСЧЕТ ТЕХНИКО - ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ......................................... 85 ЛИНЕЙНЫЙ КАЛЕНДАРНЫЙ ГРАФИК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТ ................................ 87 5 СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ .............................................................. 91 ВВЕДЕНИЕ ................................................................................................................ 91 ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ .............................................................. 91 ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ ..................................................................... 91 БЕЗОПАСНОСТЬ В ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЯХ ............................................... 92 ПРАВОВЫЕ И ОРГАНИЗАЦИОННЫЕ ВОПРОСЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ .. 93 ЗАКЛЮЧЕНИЕ ......................................................................................................... 95 СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ...................................................... 96 ПРИЛОЖЕНИЕ А ..................................................................................................... 99 ПРИЛОЖЕНИЕ Б .................................................................................................... 102 ПРИЛОЖЕНИЕ В ................................................................................................... 103 9 ПРИЛОЖЕНИЕ Г .................................................................................................... 134 ПРИЛОЖЕНИЕ Д ................................................................................................... 135 10 ВВЕДЕНИЕ В современном мире природные ресурсы, ив частности нефть и газ стали неотъемлимой частью жизни человека и мировой экономики. Углеводороды - это энергоносители, без которых невозможна нормальная жизнедеятельность человека, работа большинства отраслей тяжелой и легкой промышленности. Ежегодно, значение нефти неуклонно растет, и это способствует постоянному росту её добычи. К сожалению, запасы не безграничны, в связи с этим наиболее эффективное и рациональное извлечение из пластов углеводородов является ключевой проблемой нефтегазодобычи. Помимо этого, большинство из сохранившихся запасов углеводородного сырья являются трудноизвлекаемыми. Они залегают в районах со сложной геолокацией, слабой продуктивностью, нефть в них зачастую обладает высокой вязкостью, новые месторождения находят вблизи уже существующих населенных пунктов, заповедников, водных источников или даже на арктическом шельфе. В связи с этим, необходимость изыскания технологий, которые будут способствовать повышению роста извлечения углеводородов неуклонно растет и это повышает актуальность данного вопроса. Весьма распространенным в последнее время стало использование технологии многоствольного бурения, ив частности многозабойных скважин. Грамотно исполненная многоствольная скважина с успехом может заменить некоторое количество традиционных скважин, не только за счет более эффективной добычи ресурсов, но и за счет снижения экономических и временных затратна её сооружение. Помимо этого, появление и планомерное развитие новых технологий будет обеспечивать в разы более эффективную разработку месторождений в целом. 11 1 Геолого-технические условия бурения скважины 1.1 Геологическая характеристика разреза скважины Таблица 1 – Проектный стратиграфический разрез Глубина залеганиям Стратиграфическое деление разреза. Коэффициент кавернозности от до Название Индекс 0 40 90 195 255 470 690 820 990 1100 1130 1550 1740 2015 2080 40 90 195 255 470 690 820 990 1100 1130 1550 1740 2015 2080 2770 четвертичные отложения. журавская свита. новомихайловская свита. атлымская свита. чеганская свита. люлинворская свита. талицкая свита. ганькинская свита. берёзовская свита. кузнецовская свита. уватская свита. ханты-мансийская свита. викуловская свита. кошайская свита. фроловская свита Q P 2/3 P 2/3 P 1/3 P 1/3 –P 3/2 P 2/2 P 1 K 2 K 2 K 2 K 2 K 1 K 1 K 1 K 1 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 Литологическая характеристика разреза скважины представлена, в основном, глинами, алевролитами, песчаниками. Строение геологического разреза Крапивинского месторождения типично для нефтегазовых месторождений Томской области. Продуктивный горизонт – сангопайская свита выражена переслаиванием песчаников, глин с линзами известняков, алевролитов, в низах глинами темно-серыми, местами битуминозными. Литологический состав горных пород представлен в таблице 4. 12 Таблица 2 – Прогноз литологической характеристики разреза скважины Индекс стратиграфического разреза интервал, м Горная порода Стандартное описание горной породы полное название, характерные признаки ( структура, текстура, минеральный состав и т.п. ) от верх) до низ) Краткое название 1 2 3 4 5 Q 0 40 Суглинки, супеси Торфяники, суглинки, супеси P 2/3 40 90 Пески, глины Глины зеленовато-серые с прослоями песков и бурых углей P 2/3 90 195 Глины, пески Глины серые и коричневые, пески светлые мелкозернистые с прослоями бурых углей P 1/3 195 255 Пески, алевролиты Пески кварцевые, алевролиты с прослоями бурых углей P 1/3 – P 3/2 255 470 Глины Глины светло-зелёные, алевритистые с растительными остатками и прослоями бурого угля P 3/2 - P 1/2 470 690 Глины, опоки Глины зеленовато-серые с глауконитом, внизу опоковидные, в середине 13 диатомовые, опоки серые Продолжение таблицы 2 1 2 3 4 5 P 1 690 820 Глины, алевролиты Глины тёмно-серые, серые, зеленоватые, алевритистые с глауконитом с прослоями алевролитов и включениями пирита K 2 820 990 Глины Глины жёлто-зелёные, серые с глауконитом, пиритизированные K 2 990 1100 Глины, алевролиты Глины серые, тёмно- серые опоковидные, алевритистые с прослоями алевролита и растительными остатками K 2 1100 1130 Глины Глины тёмно-серые плотные, алевритистые K2 – К 1130 1550 Пески, песчаники, алевролиты, , глины Переслаивание песков, песчаников, алевролитов, песчаников с глинами зелено- серыми 14 Продолжение таблицы 2 1 2 3 4 5 K1 1550 1740 Песчаники, алевролиты, глины Песчаники светло-серые, глины плотные тёмно- серые, аргиллитоподобные с прослоями алевролитов. K1 1740 2015 Песчаники, алевролиты, аргиллиты. Песчаники и алевролиты серые мало-зернистые с прослоями аргиллитов темно-серых K1 2015 2080 Аргиллиты, глины, песчаники, алевролиты Аргиллиты темно-серые, битуминозные с прослоями алевролитов и песчаников серых, светло-серых мало- зернистых, глины с растительными остатками K1 2080 2800 Песчаники, глины, алевролиты, аргиллиты. Переслаивание песчаников, глин с линзами известняков, алевролитов, в низах глины темно-серые, местами битуминозные. K2 – К 1130 1550 Пески, песчаники, алевролиты, Переслаивание песков, песчаников, алевролитов с глинами. Песчаники и алевролиты серые 15 Продолжение таблицы 2 1 2 3 4 5 аргиллиты, глины мелкозернистые, глины тёмно-серые. K1 1550 1740 Песчаники, алевролиты, глины Песчаники светло-серые, глины плотные тёмно- серые, аргиллитоподобные с прослоями алевролитов. K1 1740 2015 Песчаники, алевролиты, аргиллиты. Песчаники и алевролиты серые мало-зернистые с прослоями аргиллитов темно-серых K1 2015 2200 Аргиллиты, глины, песчаники, алевролиты Аргиллиты темно-серые, битуминозные с прослоями алевролитов и песчаников серых, светло-серых мало- зернистых, глины с растительными остатками K1 2200 2650 Песчаники, глины, алевролиты, аргиллиты. Переслаивание песчаников, глин с линзами известняков, алевролитов, в низах глины темно-серые, местами битуминозные. 16 Физико-механические свойства пород Крапивинского месторождения типичны для месторождений Томской области. Продуктивный пласт в интервале 2660-2720 метров представлен песчаником, плотностью 2170 кг/м 3 , проницаемостью 0,051 м Дарси, пористостью 19%, глинистостью 14,5%. В соответствии сданными таблицы коллектор низкопроницаемый и это следует учесть при выборе конструкции эксплуатационного забоя. 17 Прогноз физико-механических свойств горных пород по разрезу представлен в таблице 3. Таблица 3 Физико-механические свойства горных пород по разрезу скважины Индекс Стратиграфического подразделения Интервал, м Краткое Название горной породы Плотность, г/ см 3 П ор ист ость, Проницаемость, да рси Г ли ни ст ость, Карбонат но сть , Предел текучести, кгс/ мм 2 Т вердость, кгс /мм 2 Ко эф фи ци ен т пл аси чн ости А бр аз ивн ость (класс) Катего ри я породы по промысловой классификации от (вер х) до (ни з) Р 1 / 3 0 255 пески, глины, алеврол. 1,9 1,8 1,8 35 6 10 0,6 0,001 0,05 7 90 13 1-2 1-2 4 12 15 21-164 - - 24-182 1,1-4,5 -“- 1,6-4,3 I-II II I-IV М К 1 (АС 12 ) 2660 272 0 песчан. 2,17 19 0,051 14, 5 8 111 124 2,8 III-VIII С Р - К 255 113 0 глины, опоки 1,8 1,5 5 4 0,001 0,01 90 50 1-2 - 15 25 - 41 1,1-4,5 6 II II МС 18 Продолжение таблицы 3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 К - К 1130 201 5 пески, песчан., глины, алеврол. 1,9 2,1 1,9 2,0 35 30 5 12 0,5 0,3 0,001 0,05 7 5 90 13 1-2 1-2 1-2 4 12 9-213 15 21-164 - 14-234 - 29-182 1,1-4,5 -“- -“- 1,6-4,3 I-II III-VIII II I-IV МС, С К 2015 266 0 аргилл., песчан., алеврол. 2,6 2,2 2,0 4 23 10 0,01 0,3 0,03 10 0 5 13 1-3 1-2 3-5 36-182 9-213 21-164 44-210 14-234 29-182 1,8-4,2 1,1-4,5 1,6-4,3 I-III III-VIII I-IV С Прогноз давлений и температур по разрезу скважины представлен в таблице 4. 19 Таблица 4 – Прогноз давлений и температур по разрезу скважины Индекс Стратиграфического подразделения Интервал, м Градиент Температура в конце интервала, град. С Источник получения от до Пластового давления Гидроразрыва пород Горного давления верх) низ) величина кгс/см 2 нам Источник получения величина кгс/см 2 нам Источник получения величина кгс/см 2 нам Источник получения- Р 0 690 0,100 РФЗ 0,200 расчет 0,22 расчет 23 РФЗ Р - К 690 1130 0,100 РФЗ 0,200 расчет 0,22 расчет 38 РФЗ К - К 1130 2015 0,100 РФЗ 0,170 расчет 0,22 расчет 68 РФЗ К 2015 2400 0,100 РФЗ 0,165 расчет 0,22 расчет 81 РФЗ К 2400 2480 0,100 РФЗ 0,165 расчет 0,23 расчет 84 РФЗ К 2480 2660 0,100 РФЗ 0,160 расчет 0,23 расчет 90 РФЗ К 2660 2770 0,100 РФЗ 0,160 расчет 0,23 расчет 94 РФЗ Поданной таблице можно сделать следующий вывод аномально высоких пластовых давлений нет, максимальная забойная температура 94. 20 |