технология бурения. Вариант 4 технология бурения. 1. Бурение с отбором керна. Назначение, колонковые наборы 3

• Название: 1. Бурение с отбором керна. Назначение, колонковые наборы 3
• Анкор: технология бурения
• Дата: 08.09.2022
• Размер: 358 Kb.
• Имя файла: Вариант 4 технология бурения.doc
• Тип: Документы; #668083

Вариант 4

Содержание

1.Бурение с отбором керна. Назначение, колонковые наборы 3

2.Влияние состава и свойств буровых растворов на качество вскрытия продуктивных пластов. Буровые растворы на нефтяной основе 7

3.Способы бурения скважин 10

4. Выбрать буровую установку для бурения вертикальной разведочной скважины глуби­ной 4500 м, если максимальные массы бурильной и обсадной колонн равны 195 и 259 т соответственно (плотность бурового раствора принять равной 1220 кг/м³) 11

1.Бурение с отбором керна. Назначение, колонковые наборы

Керн формируется на забое скважины в процессе ее углубления с помощью породоразрушающего инструмента, который разрушает горную породу лишь по кольцевому забою и оставляет в центре нетронутый целик породы (колонку). При этом должно обеспечиваться не только эффективное разрушение породы на забое, но и сохранность керна при его формировании и поступлении в керноприемную трубу.

Отбор керна возможен при всех способах бурения. Применяют коронки и бурильные головки. Буровая коронка представляет собой кольцо с присоединительной резьбой, у которого резцы располагаются на нижнем торце и боковых поверхностях. В глубоком бурении они практически не используются.

При бурении скважин на нефть и газ используют колонковые наборы, состоящие из бурильной головки, корпуса и керноприемной трубы.

Бурильная головка, разрушая породу по периферии забоя, оставляет в забоя колонку породы (керн), поступающую по мере углубления скважины в керноприемную трубу.

Корпус колонкового набора служит для соединения бурильной головки с бурильной колонной, размещения керноприемной трубы и защиты ее от механических повреждений, а также для пропуска промывочной жидкости между ним и керноприемной трубой. Керноприемная труба предназначена для приема керна, сохранения его во время бурения и при подъеме на поверхность. Для выполнения этих функций в нижней части керноприемной трубы размещены кернорватели и кернодержатели, а вверху - шаровой клапан для пропуска вытесняемой из керноприемной трубы жидкости по мере заполнения ее керном. Керноприемная труба в корпусе колонкового набора может быть вращающейся и невращающейся, со съемной и несъемной.

Для бурения с отбором керна выпускаются керноприемные устройства,

применяемые при различных по физико-механическим свойствам горных породах и условиях бурения:

- серия "Недра" - для неосложненных условий бурения скважин;

- серия "Кембрий" - для условий бурения в рыхлых слабосцементированных и трещиноватых породах;

- серия "Силур" - для бурения в осложненных осыпями и обвалами

условиях;

- серия "Тенгиз" - для бурения в условиях, осложненных нефтегазопроявлениями и поглащениями промывочной жидкости в породах с высокими коллекторскими свойствами.

- серия "Риф" - для отбора керна из отложений рыхлых, сыпучих,

сильно трещиноватых, в том числе, рифогенных горных пород с высокими

коллекторскими свойствами роторным способом;

- серия "МАГ" - для отбора керна в интервалах залегания твердых

консолидированных и абразивных горных пород, в том числе из пород

кристаллического фундамента турбинным способом.

Общий вид керноприемных устройств большинства серий однотипен и

приведен на рис. 1, который состоит из корпуса 3 и керноприемника 4.

Керноприемник вверху подвешен на регулировочной головке 1 и оснащен узлом подшипников 2, предотвращающим его вращение, а внизу оснащен кернорвателями различной конструкции (цанговые и лепестковые в различном сочетании).

Керноприемные устройства отечественного производства имеют преимущества по сравнению с известными зарубежными аналогами.

Наиболее существенным преимуществом является конструкция регулировочной головки 1 (рис.1.): требуемый зазор между башмаком кернорвателя и бурильной головкой достигается без извлечения керноприемника и его подвески, что экономит время вспомогательных работ на буровой и повышает безопасность труда персонала. Корпус 3 и керноприемник 4 изготавливаются из цельнотянутых легированных стальных

труб. Специальная обработка корпуса снижает интенсивность износа и

повышает срок службы соединений. Конструкция узла подшипников 2

подвески предотвращает вращение керноприемника. Другим существенным

преимуществом является эжектор, использование которого вместо шара 5 позволяет обеспечить высокий процент выноса керна за счет создания в керноприемнике обратной промывки.


Рис. 1



Колонковый набор (а. соre sampling set; н. Kernentnahmesatz; ф. carottier; и. sacatestigos) — устройство для отборакерна в процессе геологоразведочного бурения. Различают одинарные и двойные колонковые наборы. Одинарный колонковый набор состоит из колонковой трубы и переходника, двойной — из корпуса и керноприёмника (в т.ч. съёмного). Для бурения к колонковому набору присоединяют породоразрушающий инструмент и иногда расширитель. Применяют специальные колонковые наборы со штампом на керноприёмнике для отбора рыхлых пород, устройством для отбора газа или герметизации керна на забое [4, 5]. 

2.Влияние состава и свойств буровых растворов на качество вскрытия продуктивных пластов. Буровые растворы на нефтяной основе

Для качественного вскрытия продуктивного пласта необходимо соблюдать следующие требования к составу и свойствам бурового раствора:

• 
  состав промывочной жидкости должен быть таким, чтобы ее фильтрат не способствовал набуханию глинистых частиц, увеличению гидрофильности породы, увеличению количества физически связанной воды в порах пласта;
  
• 
  состав фильтрата бурового раствора должен соответствовать составу фильтра, заполняющего пласт, чтобы при проникании фильтрата в пласт не происходили такие физические или химические взаимодействия, в результате которых могут образовываться нерастворимые осадки;
  
• 
  в составе промывочной жидкости необходимо иметь достаточное количество грубодисперсной твердой фазы, способной создавать закупоривающие мостики в трещинах и тем самым препятствовать глубокому проникновению промывочной жидкости в пласт;
  
• 
  соленость и солевой состав фильтрата должны соответствовать солености и солевому составу пластовой воды;
  
• 
  фильтрат промывочной жидкости, используемый для вскрытия нефтяных пластов, должен уменьшать поверхностное натяжение на границе фильтрат - нефть;
  
• 
  водоотдача бурового раствора в забойных условиях должна быть минимальной;
  
• 
  плотность промывочной жидкости должна быть такой, чтобы дифференциальное давление было близким к нулю или, если вскрывается пласт с аномально низким давлением, - меньше нуля.
  

В целях сохранения коллекторских свойств пластов и предупреждения осложнений при бурении в неустойчивых разрезах в последние десятиле­тия были разработаны и стали применяться в промышленных масштабах буровые растворы на нефтяной основе. Они предназначены для вскрытия и освоения продуктивных пластов и бурения соляных отложений с пропла-стками калийно-магниевых солей.

Степень гидратации глин зависит от активности водной фазы в рас­творе и косвенно ее оценивают по давлению водяных паров.

Как показывают результаты исследований ВолгоградНИПИнефти, процесс гидратации глин можно частично снизить или полностью приоста­новить, повысив концентрацию электролита в водной фазе инвертной эмульсии.

Инвертные эмульсии отличаются высокой стабильностью свойств. Они устойчивы при большом количестве выбуренной породы.

Известково-битумный раствор (ИБР)—раствор на нефтяной основе, дисперсионной средой которого служит дизельное топливо или нефть, а дисперсной фазой — высокоокисленный битум, гидроксид кальция, барит и небольшое количество эмульгированной воды. ИБР является раствором специального назначения. Применяется при разбуривании легко набухаю­щих, склонных к обвалам глинистых пород, при разбуривании соленосных отложений, представленных высокорастворимыми солями (преимущест­венно поливалентных металлов), а также при вскрытии продуктивных пла­стов с низкими коллекторскими свойствами.

Благодаря хорошим смазочным свойствам ИБР повышает износостой­кость долот. Раствор имеет высокую термостойкость (200 — 220 °С). Разра­ботан в ГАНГ им. И.М. Губкина.

Учитывая непостоянство состава и свойств большинства исходных ма­териалов, компонентный состав в каждом конкретном случае уточняют в лаборато­рии. При этом оптимальное соотношение извести и битума должно варьи­ровать от 1:1 до 2:1.

Для ИБР характерны нулевая или близкая к ней фильтрация и содер­жание воды, не превышающее 2 —3 %.

Необходимое условие приготовления ИБР — возможность тщательного и интенсивного перемешивания исходных компонентов для равномерного распределения их в растворе, гидрофобизации твердой и эмульгирования водной фаз. Поэтому основное внимание уделяют равномерности ввода исходных компонентов, перемешиванию и нагреванию [3, 6].

3.Способы бурения скважин

Способ бурения	Определение
Вращательный	Механическое бурение, при котором разрушающее усилие создаётся непрерывным вращением породоразрушающего инструмента с приложением осевой нагрузки
Роторный	Вращательное бурение, при котором буровой снаряд вращается станком с вращателем роторного типа
Турбинный	Вращательное бурение, при котором породоразрушающий инструмент вращается турбобуром
Объёмный	Вращательное бурение, при котором породоразрушающий инструмент вращается винтовым (объёмным) двигателем
Электробуром	Вращательное бурение, при котором породоразрушающий инструмент вращается электробуром
Алмазный	Вращательное бурение, при котором горная порода разрушается породоразрушающим инструментом, армированным алмазами
Твердосплавный	Вращательное бурение, при котором горная порода разрушается породоразрушающим инструментом, армированным твёрдыми сплавами
Дробовой	Вращательное бурение, при котором горная порода разрушается дробью
Ударный	Механическое бурение, при котором разрушающее усилие создаётся воздействием ударов породоразрушающего инструмента
Ударно-канатный	Ударное бурение, при котором возвратно-поступательное движение, создаваемое станком, передаётся породоразрушающему инструменту канатом
Ударно-штанговый	Ударное бурение, при котором возвратно-поступательное движение, создаваемое станком, передаётся породоразрушающему инструменту бурильными трубами
Ударно-вращательный	Механическое бурение, при котором разрушающее усилие создаётся в результате совместного воздействия ударов и вращения породоразрушающего инструмента
Гидроударный	Ударно-вращательное бурение, при котором удары сообщаются породоразрушающему инструменту гидроударником
Вибрационный	Механическое бурение, при котором внедрение бурового снаряда осуществляется виброударником
Гидродинамический	Бурение, при котором горная порода разрушается высоконапорной струёй жидкости
Термический	Бурение, при котором горная порода разрушается тепловым воздействием
Электрофизический	Бурение, при котором разрушается горная порода под воздействием сил, возникающих в результате электрического разряда
Взрывоударный	Бурение, при котором горная порода разрушается под воздействием сил, возникающих в результате взрыва
Химический	Бурение, при котором горная порода разрушается под действием реагентов, вступающих с ней в химическую реакцию
С промывкой	Бурение, при котором продукты разрушения горных пород удаляются потоком промывочной жидкости
С продувкой	Бурение, при котором продукты разрушения горных пород удаляются потоком газа

[2].

4. Выбрать буровую установку для бурения вертикальной разведочной скважины глуби­ной 4500 м, если максимальные массы бурильной и обсадной колонн равны 195 и 259 т соответственно (плотность бурового раствора принять равной 1220 кг/м³)

Центральным звеном бурового комплекса является буровая установка. При выборе буровой установки необходимо учитывать ряд основных факторов: глубина бурения, допустимая нагрузка на крюке, электрофицированность района работ, цель бурения.

Учитывая конкретные условия бурения, а именно то, что площадь ведения буровых работ заболоченная и бурение ведется с кустовых площадок, район обеспечен электроэнергией и глубина бурения скважин не превышает 4500 м, выбирается буровая установка типа БУ 4500/270 ЭК–БМ.

Согласно требования изложенным в [1] буровая установка должна соответствовать ГОСТ 16293-82, при этом также должны выполняться следующие условия:
[Gкр] / Qбк > 0,6 ; (1)

[Gкр] / Qоб > 0,9; (2)

[Gкр] / Qпр > 1, (3)
где Gкр – допустимая нагрузка на крюке, тс;

Qок – максимальный вес бурильной колонны, тс;

Qоб –максимальный вес обсадной колонны, тс;

Qпр –параметр веса колонны при ликвидации прихвата, тс.

Максимальный вес бурильной колонны составляет Q_БК =195 тс.

Максимальный вес обсадной колонны составляетQ_ОБ =259 тс.

Параметр веса колонны при ликвидации прихвата определяется по формуле:
Qпр = k  Q_мах тс, (4)
где k– коэффициент увеличения веса колонны при ликвидации прихвата (k= 1,3);

Q_мах – наибольший вес одной из колонн, тс.
Qпр = 1,3  195=253,5 тс.
По условию (1):

270/195=1,38 >0,6.

По условию (2):

270/259=1,04 >0,6.

По условию (3):

270/253=1,06 >1.
Из вышеприведенных расчетов видно, что все условия выполняются, следовательно, буровая установка для бурения проектируемой скважины выбрана верно.

Список литературы

1. 
   Воевода А.Н. и др. Монтаж оборудования при кустовом бурении скважин. - М.: Недра, 1987. - 205 с.
   
2. 
   Басарыгин Ю.М., Булатов А.И., Проселков Ю.М., Технология бурения нефтяных и газовых скважин., 2001.-350 с.
   
3. 
   Булатов А.И. Справочник по промывке скважин. - М.:Недра,1984.- 307 с.
   
4. 
   Булатов А.И. Тампонажные материалы и технология цементирования скважин. - М.:Недра, 1982.- 319 с.
   
5. 
   Булатов А.И., Аветисов А.Г. Справочник инженера по бурению. В 2-х томах. - М.:Недра,1985.- 457 с.
   
6. 
   Вадецкий Ю.В. Бурение нефтяных и газовых скважин: Учебник для нач. проф. Образования / Юрий Вячеславович Вадецкий. – М.: Издательский центр «Академия», 2003. – 352 с.
   
7. 
   Середа Н.Г., Соловьев Е.М. Бурение нефтяных и газовых скважин. - М.:Недра,1985.- 411 с.