Лабораторная работа
по оформлению выпускной квалификационной работы студента 5 курса группа факультет СОЦИАЛЬНО-КУЛЬТУРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ форма обучения ОЧНАЯ Ф. И. О. _______________________________________________________________________________________
«____» _______________ 2014 г. И.о. декана ФСКТ _____________________________ В. И. Ерёменко Лабораторная работа по дисциплине: «Технология бурения нефтяных и газовых скважин» Тема: «График совмещённых условий давления» Выполнил студент группы А.А. Суренков НД бс 11 1 Проверил доцент кафедры В.Г. Заливин
Нормоконтроль В.Г. Заливин
Иркутск 2013 СОДЕРЖАНИЕ
1 График совмещённых условий давления 3 2 Список использованных источников 10
КРЕПЛЕНИЕ СКВАЖИН И РАЗОБЩЕНИЕ ПЛАСТОВ ВЫБОР КОНСТРУКЦИИ СКВАЖИН
Нефтяная или газовая скважины представляют собой капитальное сооружение, строительство которого ведется по заранее составлен ному и утвержденному техническому проекту. Основой такого проекта является, возможно, полный геологический разрез района, в котором намечается бурение скважины, и ее проектная глубина. На основе детального изучения геологического разреза района, глубин залегания и мощностей зон возможных осложнений (обвалы и осыпания пород, поглощения и уходы промывочной жидкости, газо-, водо- и нефтепроявления и тп.), а также эксплуатационных параметров подлежащего вскрытию продуктивного горизонта специалисты по бурению, эксплуатации и нефтепромысловой геологии совместно разрабатывают конструкцию скважины, решив предварительно: а) каким способом будет вскрываться продуктивный пласт; б) какой будет конструкция низа эксплуатационной колонны; в)каково ожидаемое пластовое давление, возможное затрубное давление и возможное максимальное снижение уровня жидкости в эксплуатационной колонне. Под конструкцией скважины принято понимать количество, диаметры и длину колонн обсадных труб, подлежащих спуску в скважину, а также диаметры последней на отдельных интервалах ее и вы сот подъема цементного раствора за трубами. Конструкция скважины - один из важнейших факторов, определяющих технико-экономические показатели в бурении. Выбор рациональной конструкции скважины возможен лишь с учетом природных условий района, в котором ведется бурение, и базируется на основе технико-экономических расчетов. При выборе конструкции скважины всегда следует помнить о целевом назначении последней. Конструкция скважины должна обеспечивать а) надежную охрану недр; б) возможность применения выбранного способа бурения; в) возможность достижения плановых скоростей бурения; г) получение наибольшего возможного дебита нефти и газа; д) возможность применения необходимых способов извлечения нефти на поверхность; е) возможность применения различных методов искусственного воздействия на пласт (гидроразрывы пласта, химическая обработка забоя, термические воздействия и тп.); ж) возможность возвращения на вышележащие пласты; з) производство ловильных и ремонтных работ на случай аварии с насосно-компрессорными трубами, глубинными насосами и ти.; и)возможность ликвидации открытого выброса или фонтана (особенно для газовых скважин). Упрощение конструкции скважин способствует значительному росту скоростей проходки и сокращению расхода металла, цемента, химических реагентов, утяжелителей и других материалов. Непрерывное развитие буровой техники, улучшение свойств глинистых растворов, совершенствование режимов бурения в свою очередь создают необходимые условия для дальнейшего упрощения конструкции скважин. В процессе разведки и последующей разработки нефтегазоносной площади в креплении скважин наблюдается определенная динамичность. Конструкции разведочных скважин, как правило, бывают более сложными, чем конструкции эксплуатационных на одной и той же площади. Конструкцию скважины выбирают на основании детального изучения геологического разреза района, в котором должна буриться скважина. Особое внимание при этом обращается на изучение зон, в которых возможны осложнения (обвалы стенок скважины, поглощения промывочной жидкости, проявления высоконапорных пластов и т.п.). Основными факторами, определяющими рациональность конструкции скважины, являются: а) диаметр и длина эксплуатационной и промежуточных колонн и кондукторов; б) толщина стенок обсадных труб; в) выход последующей колонны из-под башмака предыдущей; г) количество промежуточных колонн; д) величина зазоров между стенками скважины и обсадными трубами. При выборе конструкции скважины особое внимание следует уделять выбору начального и конечного диаметров скважины. При этом решается и другой важнейший вопрос - о выборе числа обсадных колонн. Выбор размеров обсадных колонн и диаметров ствола на отдельных интервалах скважины осуществляют методом снизу вверх, т.е. начиная с выбора диаметра эксплуатационной колонны. В нефтепромысловой практике в качестве эксплуатационных применяются колонны, составленные из обсадных труб с наружным диаметром 168, 159, 146, 141, 127 и 114 мм. Диаметр эксплуатационной колонны должен обеспечивать прежде всего необходимый отбор жидкости из пласта. Другим фактором, влияющим на выбор диаметра эксплуатационной колонны, является эксплуатация скважины в зависимости от предполагаемого дебита (фонтанный или глубиннонасосный). Расчеты показывают, что» предельно возможная производительность 114-мм эксплуатационной колонны при фонтанном и компрессорном способах эксплуатации составляет 250-300 т/сут, а при глубиннонасосной эксплуатации 81 т/сут. Поэтому для тех скважин, в которых ожидаемый дебит не превышает указанных значений, можно проектировать 114-мм эксплуатационные колонны. Ловильные и ремонтные работы в таких колоннах, как свидетельствует опыт не сложнее, чем в 168-мм эксплуатационных колоннах. Что касается сопротивляемости внешнему давлению, то у 114-мм обсадных колонн она почти в 2 раза больше, чем у 168-мм колонн. Гидравлические сопротивления (потери напора) в таких трубах хотя и резке возрастают (в 7,5 раза), но имеют небольшие абсолютные величины Так, например, гидравлические потери в 114-мм колонне длиной 2000 к при расходе прокачиваемой жидкости 0,0115 м3/сек составляют около 4 бар. Мы сравнили 114-мм эксплуатационную колонну, являющуюся в настоящее время нижним пределом облегченной конструкции скважины, с 168-мм эксплуатационной колонной. Эксплуатационные же колонны больших диаметров (127-мм, 141-мм, 146-мм) в большей мере, чем 114-мм колонна, удовлетворяют всем требованиям, предъявляемым к эксплуатационным колоннам в высокодебитных скважинах. Руководствуясь выше указанными положениями, следует подходить к обоснованию диаметра проектируемой скважины. Если геологические условия позволяют уменьшать диаметр скважины, то технического противоречия здесь не будет. С экономической точки зрения целесообразность перехода на бурение скважин уменьшенных диаметров также подтверждается. С уменьшением диаметра скважины расход материалов (глины, химических реагентов, утяжелителей, цемента и т.п.) на 1 м проходки снижается. При этом значительно сокращаются расходы на транспортировку этих материалов. Выбрав диаметр эксплуатационной колонны, решают вопрос, можно ли на основании имеющейся характеристики геологического разреза скважин ограничиться спуском только одной эксплуатационной колонны. Если одной обсадной колоны оказывается недостаточно, решается вопрос о числе и глубине спуска промежуточных колонн. Спуск в скважину промежуточной колонны обосновывается необходимостью преодолеть осложнения, встречающиеся при проходке скважин, которые на современном этапе развития техники и технологии бурения не могут быть преодолены при помощи использования применяющихся в настоящее время промывочных агентов. Спускать промежуточную колонну необходимо также, когда некоторые факторы геологического порядка нельзя преодолеть из-за различия характера осложнений, встречающихся при проходке скважины. Например, когда в верхних интервалах разреза наблюдаются поглощения, оказывающие значительное влияние на дальнейшее углубление скважины, а в нижних интервалах газо- и нефтепроявления. Для борьбы с первыми требуются глинистые растворы большой вязкости с малой плотностью. Успешная проходка нижних интервалов возможна лишь* при использовании утяжеленных глинистых растворов с пониженной вязкостью. Поэтому в данном случае верхние поглощающие пласты всегда необходимо изолировать от нижних, перекрывая первые промежуточной колонной. Промежуточную колонну спускают также и в том случае, когда глубина скважины большая и в ней требуется вскрыть нераяведмнный интервал значительной протяженности. При этом спущен или в скважину промежуточная колонна позволяет значительно облегчить условия разбуривания и проходки неразведанного ни тервала. Для перекрытия верхней части разреза в скважину спускают кондуктор длиной от 50 до 1300 м, а для укрепления устья скважины в интервале залегания наносных пород - шахтовое направление. При разработке конструкции скважины всегда стремятся к выбору одноколонной конструкции (не считая кондуктора и шахтового направления). Многоколонную конструкцию скважин применяют лишь в исключительных случаях; при этом каждый раз дают обоснование необходимости спуска промежуточной колонны. Если в скважинах, закрепленных трубами, приходится работать сравнительно недолго, то зачастую вместо крепления ствола скважин сплошной последующей промежуточной колонной в скважину спускают хвостовик. Так.как обсадные трубы с существующими резьбовыми соединениями часто не обеспечивают надежного крепления скважин, особенно при разработке газовых и газоконденсатных месторождений, в нефтепромысловой практике используют сварные колонны обсадных труб. Постоянный наружный диаметр сварной обсадной колонны по всей длине позволяет пользоваться более широким ассортиментом обсадных труб по диаметрам и тем самым выбирать более рациональные конструкции скважин по сравнению с теми, которые проектируются из обычных обсадных труб с муфтами. Так, например, в колонну обсадных труб диаметром 377 мм можно опустить сварную безмуфтовую колонну труб диаметром 325 мм, в обсадную 325-мм колонну труб можно опустить 273-мм сварную колонну труб и т.д. Конструкция сварного соединения и способ удержания обсадной колонны на весу удовлетворяют требованиям высококачественного крепления скважины. Руководствуясь выше изложенным для выбора количества обсадных колонн и глубин их спуска являются: • цель бурения и назначение скважины; • проектный горизонт, глубина скважины, диаметр эксплуатационной колонны; • пластовые давления и давления гидроразрыва пород стратиграфических горизонтов; • способы заканчивания скважины и ее эксплуатация; • профиль скважины (вертикальная, наклонно-направленная) и его характеристика (отклонение от вертикали, темп изменения угла и азимута искривления); • характеристика пород по крепости. Для выбора количества обсадных колонн используется совмещенный график изменения пластового давления, давления гидроразрыва пород и гидростатического давления столба бурового раствора, построенный на основании исходных промысловых данных в координатах глубина — эквивалент градиента давления. Под эквивалентом градиента давления понимается плотность жидкости, столб которой в скважине на глубине определения создает давление, равное пластовому (перовому) или давлению гидроразрыва. Для определения давления гидроразрыва (в МПа) можно использовать формулу:
Ниже приводится совмещенный график давлений для выбора конструкции скважины. На совмещенный график наносят точки эк вивалентов и строят кривые эквивалентов градиентов давлений (на рис. 1). Точки 1, 2,..., 19 - пластовых давлений, точки 20, 21,..., 39 - давлений гидроразрыва). Параллельно оси ординат проводят линии АВ, ЕР, К1 и ОР касательно к крайним точкам кривой эквивалентов градиентов пластового (перового) давления и линии СП, ОН, ММ, 0.5 касательно к крайним точкам кривой эквивалентов давления гидроразрыва. Зоны АВСД, ЕРОН, КГ.ММ, ОРО.5 являются зонами совместимых условий бурения. Линии АВ, ЕР, КЬ, ОР определяют граничные условия по пластовым давлениям для соответствующих интервалов разреза, а линии СО, ОН, ММ, 0,5 - по давлениям гидроразрыва. Зоны совместимых условий' бурения являются зонами крепления скважины обсадными колоннами. Количество зон крепления соответствует количеству обсадных колонн. Глубина спуска обсадной колонны принимается на 10-20 м выше окончания зоны совместимых условий, но не выше глубины начала следующей зоны совместимых условий. При бурении первых трех разведочных скважин, если достоверность геологического разрыва недостаточна, допускается включение в конструкцию скважины резервной промежуточной обсадной колонны. При определении количества обсадных колонн в конструкции скважины следует всякий раз изучать возможность проведения технологических мероприятий, направленных на снижение металлоемкости скважины. Плотность бурового раствора, применяемого при бурении в данной зоне крепления, должна находиться в пределах зоны совместимых условий и отвечать следующим требованиям: для скважин глубиной до 1200 м гидростатическое давление в скважине, создаваемое столбом бурового раствора, должно превышать пластовое на 10-15 %, а для скважин глубже
Рисунок 1 – График совмещённых условий давления
1200 м - на 5- 10 %. Отклонения от установленной плотности промывочной жидкости для ее значений до 1,45 г/см3 не допускаются больше чем на 0,02 г/см, а для более высокой плотности - не больше чем на 0,03 г/см3 (по замерам бурового раствора, освобожденного от газа).
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1 КОВАЛЕВ Н.И. ЧЕРНИКОВ В.С. ЧЕСНОКОВ Г.И. ТЕХНОЛОГИЯ БУРЕНИЯ ГЛУБОКИХ СКВАЖИН НА НЕФТЬ И ГАЗ; г.Нефтекумск, 2002 год. 2 СТО ИрГТУ 005-2009 СИСТЕМА МЕНЕДЖМЕНТА КАЧЕСТВА. Учебно-методическая деятельность. Оформление курсовых и дипломных проектов (работ) технических специальностей.
|
