ванкорское месторождение. Выбор разрушающего инструмента для вскрытия терригенных отложений содержит 87 страниц, 34 рисунка, 13 таблиц, использованных источников 39
 Скачать 2.19 Mb.
|
|
Подбор долот На первом этапе, как и было указано выше, в основе анализа лежит литолого-петрографическое описание разреза, по которому необходимо подобрать аналогичные месторождения, разбуренные или находящиеся в стадии эксплуатационного бурения. Режим бурения ближайшего аналога принимается в качестве предварительного проектного. На втором этапе в основу совершенствования режима принимаются результаты изучения разреза месторождения в процессе бурения первых скважин. На этом этапе важно выбрать необходимый комплекс характеристик горных пород и разреза в целом и обеспечить получение представительных данных для последующих расчетов по уточнению перспективных типов долот и режимов их работы и отсеиванию неперспективных. На третьем этапе проводится дальнейшее уточнение характеристик разреза и выбор перспективных вариантов, а по мере накопления статистической информации об их применении решается задача по выбору оптимальных вариантов по критериям, принятым на разбуриваемом месторождении. 64 Рисунок 6.3.1 – Этап оптимизации режима бурения скважин Следует помнить, что статистические методы анализа промысловых данных позволяют выявить наилучшие варианты техники и технологии бурения только из тех, данные о которых анализировались, но не дает ответа о перспективных новых вариантах, подлежащих испытанию. Эта задача решается методами второго этапа. Поэтому при оптимизации режима бурения расчетные и статистические методы должны дополнять друг друга. Долото для заданного интервала бурения (режимной пачки) должно удовлетворять следующим условиям: 1) соответствовать твердости горных пород; 2) обеспечивать наиболее высокую область разрушения пород по сравнению с альтернативными долотами; 3) вооружение шарошечного долота должно обеспечивать использование ресурса опоры, т.е. стойкость его вооружения при абразивном изнашивании должна быть не менее стойкости опоры. 4) вооружение долота PDC должно обеспечить сохранность корпуса Таким образом, в первую очередь проводится предварительный выбор типов долот в соответствии с твердостью горных пород. На первый взгляд 65 задача решается очень просто, так как типы долот изготавливаются в соответствии с твердостью пород. Однако, все усложняется тем, что горные породы весьма неоднородны по свойствам, и приходится использовать статистические характеристики показателей их свойств: среднее арифметическое значение, среднее квадратическое отклонение и вид распределения. Далее по результатам статистической обработки промысловых данных осуществляется выбор наиболее подходящего (оптимального) для рассматриваемых условий долота и параметров его работы. В качестве анализируемого признака принимается рейсовая скорость и иногда величина интервала бурения. 6.4 Подготовка программы отработки долот На основании технического задания на строительство скважины, а также по результатам анализа условий и режимов бурения и последующего подбора долот, необходимо подготовить программу по отработке долот. В программе в обязательном порядке необходимо указать (образец представлен на рисунке 6.4.1): интервалы бурения; планируемые типы долот; уровни механических скоростей по интервалам; рекомендуемые режимы отработки долот, при которых запланированные механические скорости будут достигнуты. 66 Рисунок 6.4.1 – Образец типовой программы отработки долот В таблице 4.2 приведены рекомендации ВНИИБТ по параметрам режима отработки алмазных долот. Для промывки скважины используются все известные буровые растворы. Ограничение – содержание песка в растворе не должно превышать 1 %, так как растворы с большим содержанием песка способствуют эрозионному изнашиванию матрицы. Алмазные долота отрабатываются как роторным способом, так и с забойными двигателями. В неабразивных горных породах рекомендуется турбинное (высокооборотное) бурение, а в абразивных – роторное (низкооборотное). Рабочая (рациональная) нагрузка на долото подбирается бурильщиком методом поиска режима максимальной механической скорости. Для этого бурение следует начать с минимальной нагрузки, указанной в таблице 4.2, и далее увеличивать ее ступенчато на 10–15 кН. Когда при очередном увеличении осевой нагрузки не произойдет заметного увеличения механической скорости, то следует уменьшить осевую нагрузку на 10–15 кН и при дальнейшем бурении поддерживать ее на полученном уровне. Поиск повторяется по мере изменения условий бурения. от до (мм) (м) (м) (м) (m/час) (час) (тон) литр/сек об/мин 488,9мм DSJC 111 0 30 30 10,0 3 Ротор/ ДРУ240РС (7/8) В.И. 52-54 130 393,7мм DSJC (XR+VC) 115 (117) 30 350 320 16,7 19,2 ДРУ240РС (7/8) 14-17 53-55 130 295,3мм XR+C (SB117) 117 350 1311 961 10,0 96 ДРУ240РС (3/4) 14-18 43-45 170 295,3мм M516LKHPX PDC (537) 1311 1950 639 5,0 129 ДРУ240РС (3/4) 12-16 43-45 170 295,3мм M516LKHPX PDC (537) 1950 2200 250 5,0 50 ДРУ240РС (3/4) 12-16 43-45 170 295,3мм GF20WPS 537 (627) 2200 2410 210 5,0 42 ДРУ240РС (7/8) 22-25 43-45 130 215,9мм GF30WPS 537 (PDC) 2410 2750 340 5,0 68 ДРУ172РС (7/8) 14-18 32-35 130 215,9мм MDSi813NPX PDC (537) 2750 3196 446 5,0 90 ДРУ172РС (7/8) 10-14 32-35 130 Расход Обороты Проходка Тип, параметры забойного двигателя Нагрузка Мех. Скорость бурения Время бурения Интервал бурения по стволу Размер долота Тип долота IADC код 67 При резком уменьшении механической скорости бурения до двух и более раз через 5–10 мин необходимо приподнять инструмент над забоем на 2–3 м, плавно вновь подойти к забою и попытаться продолжить бурение с поиском рациональной величины осевой нагрузки. Попытка может повторяться 2–3 раза, и если механическая скорость бурения существенно не возрастет, то инструмент следует поднять из скважины для выяснения причины. Таблица 6.4.1 – Рекомендуемая осевая нагрузка и расход бурового раствора при бурении долотами PDC Диаметр долота, мм Диапазон осевой нагрузки, кН Расход бурового раствора, л/с минимальная максимальная 138,1 149,4 159,4 163,5 188,9 214,3 242,1 267,5 292,9 20 20 20 20 25 30 35 35 40 60–80 60–80 60–80 80 110 140 160 160 200 6–18 6–18 6–18 14–22 20–30 26–36 30–50 30–50 45–60 Необходимо отметить, что зависимость показателей работы инструментов от параметров режима бурения и их сочетания многофакторная и малоизученная. Поэтому окончательное решение об оптимальных параметрах режима бурения в каждом конкретном случае принимается с учетом промысловых данных о работе инструментов. При отработке инструментов следует строго придерживаться рекомендаций завода-изготовителя или соответствующих руководящих документов. 68 7 Подбор долот на примере Ванкорского месторождения 7.1 Опыт работы компании Schlumberger на Ванкорском месторождении Начиная с 2009 года, бурение долотами Smith Bits на Ванкорском месторождении ведется во всех основных секциях. Долотами Smith Bits был установлен ряд рекордов по скорости бурения Нижнехетского и Яковлевского продуктивных горизонтов, в том числе с применением серии долот PDC – Викинг. Протяженность интервала под кондуктор в основном составляет 620 м по вертикали. К бурению данного интервала компания Schlumberger в 2009 году. Наличие гравийного участка исключает применение здесь долот PDC по причине высокого износа режущей структуры, поэтому предлагается бурить данный интервал фрезерованными шарошечными долотами серии XR+ средняя механическая скорость которых 18-20 м/ч. Также, долотами данного типа был установлен рекорд по скорости – интервал протяженностью 593 м был пройден со скоростью 35,9 м/ч. Для бурения интервала под 245 мм техническую колонну интервалом от 625 до 1750 м по стволу компанией Schlumberger применяется несколько типов долот PDC. Прежде всего, это пятилопастные долота с 16-мм резцами серии М516, а также четырехлопастные долота с 19-мм резцами серии MDI419. Основной сложностью при бурении на Ванкорском месторождении как с точки зрения геологических условий, так и с точки зрения применяемых технологий представляет собой бурение интервала 219,1 мм на нижнехетский продуктивный горизонт. Скважины имеют сложные профили с горизонтальным окончанием. Для секции 219,1 мм отход от вертикали составляет до 1800 м и набор зенитного угла от 17 до 85˚, при этом извилистость может достигать 210˚. Одна из проблем при бурении данных интервалов заключается в возникновении больших сил трения между буровой колонной и стенками 69 скважины. В результате чего возникают трудности с доведением нагрузки на долото, периодически происходят срывы инструмента на забой. В случае использования пары ВЗД+долото PDC это влечет за собой дополнительную сложность выставления отклонителя при бурении в режиме набора параметров кривизны, что в свою очередь снижает общую скорость проходки за интервал. Зачастую невозможность эффективного бурения в направленном режиме приводит к необходимости дополнительных СПО с целью замены PDC долота на шарошечное. Для бурения секции 219,1 мм компанией Schlumberger в основном используются PDC долота серии VM613 (Викинг). Долота Викинг отличаются уникальной режущей структурой, позволяющей эффективно выполнять бурение при ограниченных крутящих моментах и малой гидравлической мощности. Они особенно хорошо подходят для условий, где состояние бурового оборудования не позволяет выйти на оптимальные режимы. Долота Викинг предназначены для бурения как в роторных управляемых системах, так и в сочетании с забойными двигателями. Профиль долота подходит для вертикального, наклонно-направленного и горизонтального бурения, обеспечивая стабильность и продолжительность работы. Долота серии Викинг имеют новую оптимизированную геометрию лопастей и улучшенную защиту калибрующего ряда (калибрующие резцы защищены дополнительным слоем матрицы). Одним из основных факторов, влияющих на агрессивность PDC долот, является величина угла атаки резцов, образующих режущую структуру долот. Угол атаки резца образован плоскостью рабочей поверхности резца и вертикалью. При уменьшении угла атаки увеличавается глубина его внедрения в породу, благодаря чему возрастает суммарный момент на долоте, и, соответственно, больший объем породы выбуривается за один оборот долота. Средняя механическая скорость данной серии долот 21,5 м/ч. На рисунке 6.1.1. приведен анализ работы серии долот Викинг в сравнении со стандартными PDC долотами. На 7 скважинах, пробуренных при 70 помощи долот VM613, всего лишь один раз произошла смена на шарошечное долото. Рисунок 7.1.1 - Анализ работы PDC долот Викинг в сравнении со стандартными PDC долотами Протяженность интервала под хвостовик (152,4 мм) на Ванкорском месторождении составляет порядка 990-1100 м по стволу: от 2300-3300 м по яковлевскому горизонту и от 3300-4400 м по нижнехетскому. Применение ВЗД в данном интервале нецелесообразно, поскольку при использование винтового забойного двигателя в компоновке обеспечить равномерный доход нагрузки на долото при бурении в напрвленном режиме практически невозможно. Поэтому для бурения данной секции компанией Schlumberger применяются роторноуправляемые системы Power Drive в сочетании с двумя типами PDC долот (четырехлопастным долотом с 13-мм резцами серии MDI413 и пятилопастными долотами с 16-мм резцами серии MI516 и MDI516). Это позволило добиться стабильно высоких показателей механической скорости бурения при минимальных износах режущей структуры долот. На одной из скважин, пробуренных на яковлевский горизонт, в 2012 году Schlumberger установили рекорд, пробурив горизонтальный участок за одно долбление со 71 скоростью 53,4 м/ч (Mi516LUPX). При бурении на нижнехетский горизонт средняя механическая скорость составляла 32 м/ч. На русунках 7.1.2-7.1.5 представлен сравнительный анализ бурения секций 393,7, 295,3, 219,1 и 152,4 мм долотами Smith Bits (PDC и шарошечными) и долотами компаний конкурентов за 2012 год. [12] Рисунок 7.1.2 - Секция 152,4 мм. Сравнение показателей МСП PDC долот Smith Bits, Конкурента-1 и Конкурента-2 за 2012 год. Рисунок 7.1.3. Секция 152,4 мм. Сравнение показателей механических скоростей и проходки долот Smith Bits, Конкурента-1 и Конкурента-2 за 2011- 2012 годы, нижнехетский горизонт 72 Рисунок 7.1.3 - Секция 295,3 мм. Сравнение показателей МСП PDC долот Smith Bits, Конкурента-1 и Конкурента-2 за 2012 год Рисунок 7.1.4 - Секция 295,3 мм. Сравнение показателей механических скоростей и проходки долот Smith Bits, Конкурента-1 и Конкурента-2 за 2011- 2012 годы, нижнехетский горизонт 73 Рисунок 7.1.5 - Секция 393,7 мм. Сравнение показателей механических скоростей и проходки долот Smith Bits, Конкурента-1 и Конкурента-2 за 2011- 2012 годы, нижнехетский горизонт 7.2 Общая информация о месторождении Ванкорское месторождение — перспективное нефтегазовое месторождение в Красноярском крае России вместе с Лодочным, Тагульским и Сузунским месторождениями входит в Ванкорский блок. Расположено на севере края, включает в себя Ванкорский (Туруханский район Красноярского края) и Северо-Ванкорский (расположен на территории Таймырского Долгано- Ненецкого района) участки. Лицензия на разработку месторождения принадлежит ООО «Енисейнефть», контрольным пакетом которой владеет Anglo-Siberian Oil Company, принадлежащая компании «Роснефть». Владельцем лицензии на Северо-Ванкорский блок месторождения является ООО «Таймырнефть». Для разработки месторождения создан вахтовый посѐлок Ванкор. С начала реализации проекта «Роснефть» инвестировала в него около пяти миллиардов долларов. 21 августа 2009 года Ванкорское нефтегазоносное месторождение было запущено в промышленную эксплуатацию. Ранее добычу на Ванкоре планировалось начать в конце 2008 года, затем запуск месторождения был 74 отложен до третьего квартала 2009 года. В 2013г. на Ванкоре добыто 21,4 миллиона тонн нефти и газового конденсата, что превышает прошлогодний результат на 17%. Сегодня суточная добыча (по состоянию на 01.01.2014г.) на 9 % больше по сравнению с тем же периодом 2013г. - более 60 тысяч тонн. Благодаря применяемым технологическим решениям, коэффициент извлечения нефти на Ванкоре - один из самых высоких в России. Месторождение разбуривается нагнетательными наклонно-направленными и добывающими скважинами с горизонтальным окончанием, что обеспечивает высокие дебиты. Процесс нефтедобычи полностью автоматизирован. 13 декабря 2013г. из недр Ванкора извлечена семидесятимиллионная тонна нефти с начала промышленной эксплуатации (август 2009г.). Рисунок 7.2.1 - Ванкорское месторождение 7.3 Литология и стратиграфия Таблица 7.3.1 - Литологическая характеристика разреза скважины Индекс стратигр афическо го подразде ления 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 % в интервале 1 2 3 4 5 6 Q 0 75 Супеси, суглинки пески глины 25 25 25 Пески, глины, супеси, суглинки с редкой галькой изверженных пород. Имеют место межледниковые и ледниковые отложения в виде валунно-галечниковых, моренных образований. K 2 tn 70 505 Алевриты, пески, глины 50 25 25 Алевриты светло-серые, слюдистые с прослоями песков серых, желтовато-серых, плотных, мелкозернистых, глинистых и глин темно-серых, зеленовато-серых. К 2 sp 505 540 Глины, алевриты, пески 70 20 10 Глины темно-серые, зеленовато-серые с прослоями алевритов светло-серых, слюдистых и песков серых, желтовато-серых, плотных, мелкозернистых, глинистых. К 2 ns 540 905 Алевриты, пески глины 50 25 25 Алевриты серые, серо-зеленые плотные с прослоями песков серых и глин темно-серых. K 2 dr 905 1000 Глины алевриты 80 Глины темно-серые, с зеленоватым оттенком, алевритистые, алевриты серые, зеленовато-серые, прослоями глауконитовые. К 1 dl 1000 1350 Песчаники, алевролиты аргиллиты 45 30 25 Чередование песчаников серых, светло-серых, разнозернистых, кварцполевошпатовых, косослоистых с алевролитами и аргиллитами зеленовато-серыми, кварцполевошпатовыми реже аркозовыми. К 1 jak 1360 1895 Песчаники аргиллиты, алевролиты, угли 35 35 25 5 Неравномерное переслаивание песчаников серых, желтовато-серых, мелкозернистых с прослоями углистых аргиллитов, аргиллитов темно-серых, зеленовато-серых тонкослоистых, плитчатых и алевролитов серых тонкозернистых, плотных, массивных. Встречаются прослои углей бурых. К 1 mch 1895 2040 Песчаники, алевролиты, аргиллиты, угли 65 22 10 3 Песчаники светло-серые, мелко-среднезернистые, каолинитизированные, слабосцементированные. Алевролиты серые, тонкозернистые, плотные, массивные. Аргиллиты темно-серые, плотные, тонкослоистые, плитчатые Угли бурые. К 1 cd 2040 2570 Песчаники, алевролиты, аргиллиты 50 40 10 Песчаники серые, темно-серые цвета, мелко-среднезернистые, глинистые, местами известковистые. Алевролиты серые, темно-серые, плотные, сильно песчанистые. Аргиллиты темно-серые, плотные, 76 Окончание таблицы 7.3.1 1 2 3 4 5 6 К 1 nch 2570 2825 Аргиллиты, алевролиты, песчаники 50 30 Переслаивание аргиллитов и алевролитов темно-серых, плитчатых, тонкослоистых, слюдистых, слабопесчанистых. Песчаники серые, светло-серые, мелко- и среднезернистые, слюдистые с глинистым Таблица 7.1.2 - Физико-механические свойства горных пород по разрезу скважины Индекс стратиграфиче ского подразделения Интервал, м Краткое название горной породы Плотность, г/см 3 Пористо сть, процент Проницае мость, мдарси Глинстост ь, процент Карбонатн ость, процент Твердость, кгс/мм 2 Расслое нность породы Абразив ность Категория породы промысловой классификации (мягкая, средняя и т.п.) от (верх) до (низ) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Q 0 105 супеси 1,5 30-35 1500 10 0 < 5 1 6 мягкая суглинки 1,8 25-30 10 90 0 < 5 2 4 мягкая пески 1,5 30-35 1500 5 0 < 5 1 6 мягкая глины 2,0 25-30 0 95 0 < 5 2 4 мягкая K 2 tn 105 515 алевриты 1,9 25-30 10 55 0 10 2 4 мягкая пески 1,8 30-35 1500 5 0 5 1 10 мягкая глины 2,0 25-30 0 95 0 10 2 4 мягкая К 2 sp 515 570 глины 2,0 15 0 95 0 10 2 4 мягкая алевриты 1,9 15 0 55 2 10 2 4 мягкая пески 1,8 25 10 10 0 5 1 10 мягкая К 2 ns 570 900 алевриты 1,9 15 0 55 2 10 2 4 мягкая пески 1,8 30-35 1500 5 0 5 1 10 мягкая глины 2,0 15 0 95 0 10 2 4 мягкая K 2 dr 900 1025 глины 2,2 10 0 100 0 10 3 4 мягкая алевриты 2,0 12 0 55 3 10 2 4 мягкая K 1 dl 1025 1255 песчаники 1,9 25 100-1500 5 до 18 20 2 10 мягкая алевролиты 2,1 12 20-50 35 5 15 3 6 мягкая аргиллиты 2,1 10 0 95 3 20 3 4 мягкая 77 Окончание таблицы 7.3.2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 K 1 jak 1255 1869 песчаники 1,9 30 200-1950 5 5 30 2 10 средняя аргиллиты 2,2 10 0 95 3 35 3 4 средняя алевролиты 2,0 12 20-50 25 2 30 3 4 средняя угли 1,3 5 0 0 0 15 1 4 мягкая K 1 mch 1869 2033 песчаники 2,0 30 200-1950 5 5 30 2 10 средняя алевролиты 2,2 12 20-50 25 2 30 3 4 средняя аргиллиты 2,4 10 0 95 3 35 3 4 средняя угли 1,3 5 0 0 0 15 1 4 мягкая К 1 cd 2033 2610 песчаники 2,3 30 200-1950 5 5 40 2 10 средняя алевролиты 2,5 12 20-50 25 1 35 3 4 средняя аргиллиты 2,8 10 0 95 3 50 3 4 средняя K 1 nch 2610 2839 аргиллиты 2,8 10 0 95 5 80 3 4 средняя алевролиты 2,7 12 20-50 25 10 60 3 6 средняя песчаники 2,8 30 100-1300 5 до 23 80 3 10 средняя Согласно таблице 7.3.2, породы в основном представлены песчаниками, аргиллитами, алевролитами и алевритами с нормальными физико-механическими и фильтрационно-емкостными свойствами. Продуктивный горизонт – Нижнехетская свита выражена переслаиванием аргиллитов и алевролитов темно-серых, плитчатых, тонкослоистых, слюдистых, слабопесчанистых, а так же песчанниками серыми, светло-серыми, мелко- и среднезернистыми. Проведя анализ, видим, что породы имеют стандартные физико-механические свойства для данного региона. |