Главная страница
Навигация по странице:

  • Реферат Дисциплина: «Осложнения и аварии в бурении» Тема реферата: «

  • РБ-18-01

  • Бурение скважин при равновесии давлений в системе скважина-пласт

  • Недостатки бурения на депрессии и репрессии

    		•

    Особенности бурения при равновесии давления. Особенности бурения при равновесии давления и депрессии (1). Реферат Дисциплина Осложнения и аварии в бурении Тема реферата Особенности бурения при равновесии давления и депрессии. студент группы рб1801


    Скачать 0.66 Mb.
    НазваниеРеферат Дисциплина Осложнения и аварии в бурении Тема реферата Особенности бурения при равновесии давления и депрессии. студент группы рб1801
    АнкорОсобенности бурения при равновесии давления
    Дата27.03.2022
    Размер0.66 Mb.
    Формат файлаdocx
    Имя файлаОсобенности бурения при равновесии давления и депрессии (1).docx
    ТипРеферат
    #420481

    РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина

    Кафедра бурения нефтяных и газовых скважин

    Реферат

    Дисциплина: «Осложнения и аварии в бурении»
    Тема реферата: «Особенности бурения при равновесии давления и депрессии.»


    Выполнил: студент группы РБ-18-01

    Федоров Максим Васильевич
    Научный руководитель:

    Ст.п. Костюченко А.Н.


    Москва 2021

    Содержание


    Введение 3

    1.Бурение скважин при равновесии давлений в системе скважина-пласт 5

    2.Недостатки бурения на депрессии и репрессии 15

    Заключение 18

    Список литературы 18


    Введение


    Многолетний отечественный и зарубежный опыт бурения нефтяных и газовых скважин в различных горно-геологических условиях свидетельствует о том, что одним из определяющих условий безаварийной их проводки является поддержание (регулирование) заданного дифференциального давления в системе скважина – пласт. Область изменения дифференциального давления выбирается из условий предупреждения возможных поглощений промывочной жидкости, флюидопроявлений, осыпей, обвалов и других осложнений ствола скважины, а также из требований охраны недр и экологии.

    В последние годы практически все нефтяные компании России большое внимание уделяют качеству строительства скважин и вскрытия продуктивных пластов. Для этого широко привлекают новые прогрессивные технологии бурения. Одной из таких технологий является бурение на равновесии или при депрессии на пласты. Вскрытие пластов в условиях депрессии создает предпосылки для сохранения естественного состояния вскрываемых продуктивных пород.

    Целью работы является изучение особенностей бурения при равновесии давления и депрессии.

    Задачи, определившие структуру работы:

    1. Рассмотреть бурение скважин при равновесии давлений в системе скважина-пласт.

    2. Охарактеризовать недостатки бурения на депрессии и репрессии.




    1. Бурение скважин при равновесии давлений в системе скважина-пласт

    При традиционном способе бурения плотность бурового раствора подбирают так, чтобы давление жидкости в скважине (забойное давление) было выше пластового. Столб бурового раствора задавливает нефть и газ, находящиеся в пласте, не позволяя им вырваться наружу и создать риск аварии1.

    Такой подход называется бурением на репрессии, и в большинстве случаев, когда речь идет о традиционных запасах, он позволяет добиться желаемого результата – построить скважину требуемой длины и конфигурации. Сложности могут возникнуть при бурении в определенных видах пород. В первую очередь это касается карбонатных коллекторов, пронизанных многочисленными трещинами. Такие трещины обеспечивают приток нефти в скважину, поэтому ее ствол стараются направить через как можно большее их количество. Однако во время бурения они начинают достаточно быстро поглощать буровой раствор, так что традиционным способом обычно удается вскрыть не более одной-двух трещин.

    Чтобы продолжать бурение дальше, нужно удерживать равновесие между поглощением раствора и притоком в скважину пластового флюида — давление в пласте и в скважине должно быть одинаковым. На практике забойное давление делают чуть ниже, позволяя нефти и газу поступать в скважину, но происходит это под жестким контролем, так, чтобы скважина не начала фонтанировать. В качестве промывочной жидкости обычно используют нефть, которая легче воды, иногда с добавлением азота для дополнительного снижения плотности. Это и есть бурение на депрессии (рис. 1). Оно дает возможность вскрывать значительно больше трещин, повышая эффективность разработки карбонатных трещиноватых коллекторов.



    Рисунок 1 – Традиционный способ бурения и бурение на депрессии
    Бурение скважин «на депрессии» начинается с проведения комплексных гидрогеологических, геофизических и газогидродинамических исследований. Данные процедуры осуществляются как перед началом бурения, так и после того, как скважина будет пробурена2.

    Для создания депрессии в скважину закачивается специальная промывочная жидкость (или газ) пониженной плотности, это может быть как вода, так и газ или даже нефть. При этом закачка осуществляется с различным расходом, параметр этого показателя зависит от коллекторских свойств пластов и показателей депрессии.

    У данного метода есть одно важное достоинство: такой тип бурения позволяет предотвратить загрязнение призабойного пространства и пласта. Однако у технологии есть и другие плюсы:

    • снижение негативного воздействия бурового раствора на коллекторские свойства самого пласта;

    • значительное повышение проходки и скорости бурения, т.к. такой метод позволяет снизить давление, которое возникает на забое скважины;

    • увеличение коэффициента извлечения нефти (КИН) и дебита скважины за счет снижения повреждения коллекторов;

    Данный метод делает возможным оперативно регулировать заданное дифференциальное давление между пластом и скважиной, в результате чего значительно снижается риск возникновения дифференциальных прихватов, поглощений промывочной жидкости и других видов осложнений.

    Технология бурения на депрессии была опробована на Арчинском месторождении «Газпромнефть-Востока» в Томской области. Его особенности — карбонатный коллектор с поровой емкостью и умеренной трещиноватостью, а также высокое газосодержание пласта. При бурении здесь нередко возникали разнообразные осложнения, аварийные ситуации, катастрофические поглощения бурового раствора. При этом продуктивность скважин на этом месторождении сильно зависит от количества вскрытых при бурении природных трещин. Строительство первой же скважины по технологии бурения на депрессии позволило вскрыть 15 продуктивных трещин, что в семь раз превышает результаты традиционных методов бурения. Протяженность горизонтального участка ствола составила 770 метров. При бурении скважины было задействовано оборудование общим весом более 400 тонн. Полученный дебит 160 тонн сырья в сутки более чем вдвое превосходит средние показатели аналогичных скважин. Сейчас на Арчинском месторождении с использованием технологии бурения на депрессии построено уже три скважины. По результатам этих работ технология будет тестироваться и на других активах «Газпром нефти», содержащих трещиноватые карбонатные коллекторы.

    При создании депрессии на пласт в скважину будет поступать пластовый флюид (газ, нефть, вода) с различным дебитом.

    Дебит флюида зависит от значения депрессии и коллекторских свойств пласта.

    Обычно продуктивность пласта определяют в результате проведения комплексных газогидродинамических, гидрогеологических и геофизических исследований после его вскрытия и в законченной бурением скважине.

    Технология депрессивного бурения позволяет эффективно поддерживать (регулировать) заданное дифференциальное давление в системе скважина-пласт, что снижает вероятность поглощения промывочной жидкости, флюидопроявления, осыпей, обвалов и других осложнений ствола скважины3.

    При использовании этой технологии применяют:

    • раствор низкой плотности, к примеру, воду или нефть;

    • аэрированные растворы, газифицированные воздухом, азотом, природным газом или даже отходящие газы двигателей внутреннего сгорания (ДВС).

    При использовании технологии бурения на депрессии дебит скважины вырастает в разы.

    Эффективность этой технологии снижает ее высокая стоимость.

    Бурение на депрессии не всегда допустимо.

    Допустимая депрессия на стенки скважины при бурении не должна превышать 10-15 % эффективных скелетных напряжений (разность между горным и поровым давлением пород).

    При освоении скважин допустимая депрессии определяется из условия обеспечения устойчивости призабойной зоны пласта и сохранности цементного кольца за обсадной колонной.

    Депрессия в 10-15 % эффективных скелетных напряжений пренебрежимо мала, в других случаях - велика или даже недопустимо велика. Как следствие, к значению депрессии часто предъявляются высокие требования в зависимости от горно-геологических условий.

    К примеру, на истощенных месторождениях (особенно газоконденсатным и газовым), где падение пластового давления к первоначальному уровню доходит до 4 раз, использование этой технологии возможно с учетом величины коэффициента аномального давления пластов (kа) в зависимости от глубины.

    При бурении на депрессии акцент делается на защите пластов от повреждений, особенно в истощённых пластах с низким давлением. Провоцируя приток из пласта во время бурения (рис. 2), предотвращается появление скин-эффекта и соответствующего отрицательного воздействия на производительность скважины и отдачу пласта. Пониженное давление в стволе скважины также увеличивает скорость проходки, удлиняет срок службы долота и предотвращает потерю бурового раствора в породу, сводя к минимуму вероятность прихвата под действием перепада давлений. Общий результат: увеличение производительности скважины и отдачи пласта.


    Рисунок 2 – Приток из пласта во время бурения
    Для бурения скважин на депрессии необходимо следующее дополнительное оборудование4:

    1. Вращающийся противовыбросовый превентор (ПВП) (рис. 3).Используется в системе возврата бурового раствора для сдерживания восходящего потока во время бурения. Вращающийся противовыбросовый превентор является ключевым фактором для использования методик бурения на депрессии, при сбалансированном давлении и на репрессии - при повышенной опасности выброса газа. ПВП направляет раствор через манифольд управления, который оснащен высокотехнологичными датчиками для получения важнейших данных по раствору.



    Рисунок 3 – Вращающийся противовыбросовый превентор (ПВП)


    1. Автоматизированный штуцерный манифольд (рис. 4). Манифольд оснащен двумя штуцерами, при этом один может использоваться постоянно, а второй-в аварийной ситуации. Массовый расходометр установлен на манифольде, после штуцеров по ходу тока флюида и собирает данные (массовый и объемный расход, а также плотность и температуру бурового раствора) в затрубном пространстве в режиме реального времени, а периодичность отбора проб составляет несколько раз в секунду. Эти данные направляются на интеллектуальный блок управления системы. Блок интеллектуального управления включает в себя все компоненты для сбора необходимых данных в целях измерения и анализа физических свойств, включая реагирование на неблагоприятные ситуации в скважине. Блок использует алгоритмы для идентификации поминутного притока и поглощений раствора в скважине; кроме того, он способен различать вспучивание/смятие пород в стволе и более серьезный приток/поглощение раствора и передает эти данные оператору и на резервные интерфейсы. При работе в автоматическом режиме блок интеллектуального управления также управляет буровыми штуцерами для регулировки противодавления при необходимости.



    Рисунок 4 – Автоматизированный штуцерный манифольд: 1- блок управления, 2-массовый расходомер, 3-штуцер, 4- флюид из скважины.

    Технологическая схема расположения дополнительного оборудования для бурения на депрессии показана на рисунке 5.



    Рисунок 5 – Технологическая схема: 1-вращающийся превентор, 2-автоматизированный штуцерный манифольд, 3-буровой манифольд, 4- дегазатор, 5-система сжигания, 6-выход на вспомогательный сепаратор, 7-подача на систему очистки.

    Регулировка плотности бурового раствора.

    Компания «Halliburton» для вскрытия продуктивного пласта на депрессии предлагает использовать самый легкий имеющийся буровой раствор на углеводородной основе5. Компания Шлюмберже использует мембранный генеретор азота (рис. 6). Генератор азота и система нагнетания представляют собой оборудование, работающее у скважины, которое предназначено для извлечения азота из воздуха и подачи его во время бурения для снижения статического давления жидкости ниже того уровня, который можно получить изменением плотности бурового раствора. Азот - это инертный неагрессивный газ, безопасный для окружающей среды. Поэтому он является идеальным решением для использования при бурении с отрицательным перепадом давления и с контролем давления



    Рисунок 6 – Мембранный генератор азота
    В состав системы производства газа входят мембранные генераторы азота мобильного и контейнерного исполнения, рассчитанные на работу в широком диапазоне внешних условий при низком и высоком расходе азота

    Среди новых и перспективных технологий бурения для России следует считать колтюбинговое бурение. Преимущества отдельных технологий – колтюбингового бурения и бурения при отрицательном дифференциальном давлении – при совместном применении обеспечивают высокую эффективность процесса бурения. Симбиоз этих двух технологий позволяет вовлечь в разработку ранее «недоступную» нефть, извлечение которой затруднительно или нерентабельно при применении других технологий6.

    Наиболее важным преимуществом бурения при пониженном гидростатическом давлении в стволе скважины является положителньое влияние этой технологии на работу пластов и ценность месторождения в целом. Использование этого метода проходки может выражаться в значительном уменьшении пластовых повреждений, а также повышении производительности скважины и суммарной добычи. По мере улучшения и развития средств бурения на депрессии изменяются также и задачи использования этой технологии. Например, стало возможным в реальном времени изучать пласт в области прохождения бурового долота. Используя бурение с отрицательным дифференциалом давления в системе “скважина - пласт”, нефтегазовым предприятиям удается определять и решать задачи, связанные с сейсмическими разломами, продуктивными пластовыми зонами и режимами потоков. В результате исследователи получают более подробную информацию о пластах, что повышает эффективность их эксплуатации. Выгоды от использования этого метода, такие как продуктивные скважины, улучшение коэффициента охвата коллекторов и дополнительный уровень пластовых сведений будут в ближайшее время влиять на планы разработки месторождений. В результате возникнет возможность снижения числа скважин и уменьшения затрат на единицу разработки.

    Основными преимуществами бурения на гибких трубах на депрессии являются:

    • отсутствие необходимости остановки процесса бурения для наращивания труб, вследствие чего управляемая депрессия на пласт постоянна на всем протяжении бурения;

    • сокращение материальных и финансовых затрат на проведение операций по освоению скважин;

    • сокращение расхода материалов на буровые растворы и технологические жидкости;

    • снижение затрат времени и расхода материалов на борьбу с осложнениями и авариями (отсутствие поглощений, отсутствие прихватов, вызванных репрессией и т. д.);

    • полная экологическая безопасность вскрываемых коллекторов и окружающей среды;

    Бурение на депрессии с использованием гибких труб осуществляется в несколько этапов. На первом этапе бурится скважина до продуктивного пласта с использованием обычной буровой установки или подготавливается ствол старой скважины. На втором этапе осуществляется вскрытие и проводка ствола скважины в пределах продуктивного пласта на депрессии с использованием колтюбингового комплекса.


    1. Недостатки бурения на депрессии и репрессии

    Надо отметить, что у бурения скважин «на депрессии» есть и некоторые недостатки. Основным из них является стоимость бурения: она обычно значительно выше классического метода бурения «на репрессии». Именно поэтому для подобных методов бурения привлекаются только компании, которые обладают компетенциями в этой области и качественно выполняют работу. К одной из таких компаний относится «НафтаГаз» - один из лидеров в области бурения нефтяных скважин7.

    Также к недостатком технологии можно отнести ограниченность ее применения по геологическим условиям: возможно применять при проходке относительно устойчивых пластов, иначе, ввиду отсутствия репрессии на пласт имеется высокий риск потери устойчивости стенки ствола скважины. Следует отметить несколько повышенный риск возникновения фонтана по сравнению с бурением на репрессии.

    Бурение на репрессии представляет собой исторически традиционный метод, при котором внутреннее давление в коллекторе превышает пластовое гидростатическое. В этом случае вскрытие пласта происходит за счет циркуляции бурового раствора средней плотности 1,2 – 1,3 т/м3. Подобное бурение на репрессии достаточно эффективно (в т.ч. и на скважинах незначительной глубины и в неустойчивых грунтах), однако быстро понижает дебит. Спустя 15-20 лет продуктивность добычи, в зависимости от ряда дополнительных характеристик месторождения, снижается от 5 до 60 раз, и даже текущие и капитальные ремонты восстановить хотя бы 50%-ную первоначальную отдачу оказываются не в состоянии. Причина этого – в возникновении явления кольматации и, как следствие, быстром падении под репрессивным воздействием скважинного ПЗП (проницаемости забойного пласта), независимо от используемого инструментария и типа бурового оборудования.

    По этой причине подавляющее число ведущих мировых и российских нефтегазовых компаний везде, где допустимо применение иной технологии, используют бурение на депрессии.

    Таким образом, с точки зрения не только долговечности эксплуатации, но и экологической безопасности бурение на депрессии для скважин значительно целесообразней – что полностью подтверждается и мировым опытом. При этом эффективность данного метода одинакова на всех разновидностях скважин – и вертикальных, и наклонно направленных, и горизонтальных.

    Заключение


    Подводя итоги, стоит отметить, что метод бурения скважин «на депрессии» является одним из наиболее популярных, и это несмотря на то, что сама технология достаточно молодая. Еще в начале этого века по данной технологии осуществлялось бурение как минимум 20% всех скважин на планете, сегодня этот процент вырос еще больше8. И по всей видимости, эта доля будет расти из года в год. Этому будет способствовать ситуация сокращения традиционных запасов углеводородов, развитие новых технических решений для реализации технологии, что может снизить ее стоимость и сделать более привлекательной к применению.

    8 https://samaraburenie.ru/raznoe/burenie-na-depressii.html




    Список литературы


    1. Вадецкий Ю. В. Бурение нефтяных и газовых скважин / Ю.В. Вадецкий. - М.: Академия, 2013. - 352 c.

    2. Зварыгин В. И. Буровые станки и бурение скважин: учеб. пособие / В. И. Зварыгин. - 2-е изд., стер. - Красноярск: Сиб. федер. ун-т, 2012. - 256 с.

    3. Нескоромных В. В. Бурение скважин. Учебное пособие / В.В. Нескоромных. - М.: Инфра-М, Сибирский федеральный университет СФУ, 2015. - 352 c.

    4. Рязанцев, Н.Ф. Испытание скважин в процессе бурения / Н.Ф. Рязанцев, Н.В. Беляков, Г.М. Домащенко. - М.: Физматкнига, 2004. - 475 c.

    5. Технология и техника бурения. В 2-х ч. Ч. 1. Горные породы и буровая техника: Учеб. пос. / Под общ. ред. В.С. Войтенко. - М.: НИЦ ИНФРА-М; Мн.: Нов. знание, 2013. - 237 с.

    6. Юнин Е. К. Основы механики глубокого бурения / Е.К. Юнин, В.К. Хегай. - М.: Недра, 2010. - 168 c.




    1 Нескоромных В. В. Бурение скважин. Учебное пособие / В.В. Нескоромных. - М.: Инфра-М, Сибирский федеральный университет СФУ, 2015. - 352 c.


    2 Технология и техника бурения. В 2-х ч. Ч. 1. Горные породы и буровая техника: Учеб. пос. / Под общ. ред. В.С. Войтенко. - М.: НИЦ ИНФРА-М; Мн.: Нов. знание, 2013. - 237 с.


    3 Вадецкий Ю. В. Бурение нефтяных и газовых скважин / Ю.В. Вадецкий. - М.: Академия, 2013. - 352 c.


    4 Зварыгин В. И. Буровые станки и бурение скважин: учеб. пособие / В. И. Зварыгин. - 2-е изд., стер. - Красноярск: Сиб. федер. ун-т, 2012. - 256 с.


    5 Рязанцев, Н.Ф. Испытание скважин в процессе бурения / Н.Ф. Рязанцев, Н.В. Беляков, Г.М. Домащенко. - М.: Физматкнига, 2004. - 475 c.


    6 Юнин Е. К. Основы механики глубокого бурения / Е.К. Юнин, В.К. Хегай. - М.: Недра, 2010. - 168 c.


    7 Вадецкий Ю. В. Бурение нефтяных и газовых скважин / Ю.В. Вадецкий. - М.: Академия, 2013. - 352 c.

    написать администратору сайта