Задание на курсовой проект.

Исходными данными для разработки курсового проекта являются:

· задание на курсовое проектирование (таблицы 1, 2)

· материалы производственной практики

· геолого-технический наряд по скважине

· действующие нормативные материалы (ГОСТы, технические условия, ведомственные нормали и т.д.)

· обобщенный опыт, применяемый на месторождении для предупреждения осложнений процесса бурения нефтяных и газовых скважин.

· применяемый аварийный инструмент

· используемые схемы ликвидации аварий и применяемое оборудование

Курсовой проект по дисциплине «Осложнения и аварии при бурении нефтяных и газовых скважин» состоит из трёх разделов:

1. Построение графика совмещённых давлений по производственной скважине.

2. Расчёт гидравлической программы по действующей скважине.

3. Разработка технологии и техники предупреждения и ликвидации осложнений и аварий в соответствии с заданием по табл. 1 и 2.

Состав проекта.

В первой части курсового проекта необходимо построить график совмещенных давлений по стволу скважины на основании пластового, гидростатического, коэффициента анамальности, давлениям: поглощения и гидроразрыва пласта. По результатам расчета определить оптимальную плотность бурового раствора и по результатам выявить области несовместимых условий бурения и определить глубины спуска обсадных колонн.

Во второй части курсового проекта необходимо:

Ø определить расход бурового раствора, обеспечивающего вынос шлама горных пород;

Ø определить плотность бурового раствора по стволу скважины;

Ø произвести выбор и расчёт турбобура;

Ø произвести расчёт производительности и давления бурового насоса, их количества, диаметра втулок;

Ø определить потери давления внутри бурильных труб, в наземной обвязке, в турбобуре, в кольцевом пространстве за ТБПВ, в долоте.

Ø выявить возможности гидромониторного эффекта и определить число и диаметра промывочных отверстий.

Ø построить графика распределения потерь давления в циркуляционной системе.

Третий этап курсового проектирования: разработка мероприятий по предупреждению и ликвидации осложнений и аварий при бурении нефтяных и газовых скважин.

В табл. 1 и 2 [4] приведено 24 варианта заданий. В соответствии с порядковым номером в списке группы студент производит разработку конкретных мероприятий по предупреждению осложнений и ликвидации аварий. Этот раздел необходимо сделать на основе полученных знаний при изучении дисциплины, анализа современной литературы по специальности, анализа и обработки фактического материала, собранного во время прохождения производственной практики по предупреждению и ликвидации осложнений и аварий на месторождении.

Пример задания: Глубина скважины-2500м, конечный диаметр бурения, мм-190. Характер осложнения, интервал: 1. ММП, 0–400м; 2.поглощения 600–100м (интенсивность Q=3л/с). Возможные аварии: затяжки, прихваты 2000-2100м., обрывы КБТ, 2000-2100м.

 

Содержание курсового проекта

Раздел 1. Обоснование требуемого количества обсадных колонн и глубин их спуска

Запроектированная конструкция скважины должна обеспечить: долговечность скважины как технического сооружения; надежную изоляцию всех проницаемых горизонтов и сохранность жидких и газообразных полезных ископаемых; возможность бурения до проектной глубины без опасности возникновения серьезных осложнений.

Разработка конструкции скважины осуществляется на основе анализа особенностей геологического разреза и накопленного опыта строительства скважин в данном районе. При этом особое внимание обращается на возможное упрощение и облегчение конструкции скважины с учетом имеющегося опыта. Если буровые работы в данном районе ранее не проводились и имеются сомнения в достоверности представленного геологического разреза, то в конструкции первой скважины может быть предусмотрена резервная колонна на случай возникновения непредвиденной ситуации.

При изучении геологического разреза в нем выделяются осложненные интервалы (катастрофических поглощений, высокопластичных глин, соленосные и т.п.), которые необходимо изолировать обсадными колоннами, и интервалы с несовместимыми условиями бурения. Несовместимыми считаются условия в тех смежных интервалах, которые по показателям пластовых давлений (коэффициент анамальности пластового давления k_a) и давлений гидроразрыва (индекс давления поглощения) невозможно проходить открытым стволом с буровым раствором одной плотности без угрозы возникновения осложнений в виде перетоков.

Для разделения разреза на интервалы с несовместимыми условиями строится совмещенный график давлений, на котором по интервалам глубин откладываются известные значения коэффициента анамальности пластового давления k_a, индекса давления поглощения k_o и соответствующие значения относительной плотности бурового раствора, рассчитанные по формуле р=к_зк_а где А, - коэффициент запаса, определяющий величину репрессии на пласт.

Значения коэффициента запаса к₃ задаются в соответствии с правилами безопасности. При этом, ограничивается максимально допустимая величина репрессии на пласт.

После определения требуемого количества обсадных колонн необходимо уточнить глубину спуска каждой колонны. Если ниже спущенной колонны будут вскрываться пласты с АВПД, глубина спуска уточняется с таким расчетом, чтобы были перекрыты интервалы слабых пород, в которых возможен гидроразрыв после полного замещения бурового раствора в скважине пластовым флюидом и герметизации устья скважины. Возникновение повышенного давления в скважине в случае притока пластового флюида можно проиллюстрировать на следующем примере.

Если же в процессе вымывания газовой пачки давление в открытом стволе превысит допустимое и может возникнуть опасность гидроразрыва пород, то указанный интервал должен быть перекрыт обсадной колонной до вскрытия продуктивного пласта.

Подобными расчетами возможных изменений давления в скважине в результате их сопоставления с допустимыми с точки зрения гидроразрыва или потери устойчивости породы в стенках скважины определяется необходимость перекрытия обсадной колонной того или иного интервала. В любом случае глубина спуска обсадной колонны устанавливается с таким расчетом, чтобы ее башмак находился в устойчивых прочных малопроницаемых породах.

Раздел 2. Гидравлический расчет циркуляционной системы

Чтобы правильно выбрать технологические характеристики гидравлического оборудования и определить для каждого конкретного случая необходимые параметры циркуляционного потока в скважине для безаварийной ее проводки или ликвидации аварии, необходимо рассмотреть основы теории и расчетные зависимости применительно к гидродинамическим процессам в бурящихся скважинах.

Современная технология бурения скважин предполагает систематическое использование циркулирующих промывочных агентов для транспортирования разрушенной горной породы на дневную поверхность, обеспечения необходимого противодавления на проходимые скважиной горные породы, подачи энергии к долоту и забойному двигателю, ликвидации пластовых флюидопроявлений, а также для задавливания открыто фонтанирующих скважин и т.д.

По окончании расчета строится график распределения потерь давления в циркуляционной системе.

Таблица 2. Исходные данные для расчёта гидравлической программы

Исходные данные
Показатели	Параметры
Глубина бурения скважины L., м
Глубина залегания кровли пласта с максимальным градиентомпластового давления Lk, м
Пластовое давление а пласте с максимальным градиентом пластового давления рпл, МПа
Глубина залегания подошвы пласта с минимальным градиентом гидроразрыва (поглощения) Lп, м
Давление гидроразрыва (поглощения) рr, МПa
Плотность разбуриваемых пород р, кг/м3
Механическая скорость бурении м, м/с
Момент турбобура, необходимый для разрушения породы, Мр, Н м.
Минимальная скорость подъема жидкости в затрубном пространстве. Обеспечивающая вынос шлама, , м/с
Реологические свойства жидкости:
динамическое напряжение сдвига τ0, Па
пластическая вязкость η, Па-с
Тип бурового насоса
Число буровых насосов
Диаметр скважиныdс, м
Элементы бурильной колонны
УБТ:
длина l.
наружный диаметр dH, м
внутренний диаметр dв, м
ТБПВ:
длина l, м
наружный диаметр dн, м
внутренний диаметр dВ, м
наружный диаметр замкового соединения dм, м
Элементы наземной обвязки
Условный размер стояка, мм
Диаметр проходного сечения, мм;
бурового рукава
Вертлюга
ведущей трубы

 

· Определяем расход БР из условия выноса шлама при минимальном наружном диаметре труб бурильной колонны dн=0,127ми заданной скорости подъема жидкости в затрубном пространстве

· Определяем расход БР из условия очистки забоя скважины

· По наибольшему значению Q выбираем диаметр втулок буровых насосов.

· Определяем плотность БР, исходя из условия создания противодавления, препятствующего притоку в скважину пластового флюида.

· Выбираем забойный двигатель. Проверяем дает ли выбранный двигатель при расходе Q крутящий момент, необходимый для разрушения породы.

· Определяем критическую плотность БР, при которой может произойти гидроразрыв наиболее слабого из пластов, слагающих разбуриваемый интервал, по формуле.

· Вычисляем действительные числа Рейнольдса при течении жидкости в кольцевом пространстве и соответственно режим движения.

· Рассчитываем потери давления по длине кольцевого пространства на участке.

· Определим возможность гидромониторного эффекта, вычислим скорость течения жидкости в насадках долота.

· Рассчитываем гидростатическое давление с учетом шлама.

· Строим график распределения давления в циркулярной системе.

Раздел 3. Разработка мероприятий по предупреждению и ликвидации осложнений и аварий при бурении нефтяных и газовых скважин.

В таблицах 1 и 2 приведено 24 вариантов заданий. В соответствии с порядковым номером в списке группы студент производит разработку конкретных мероприятий по предупреждению осложнений и ликвидации аварий. Этот раздел необходимо сделать на основе полученных знаний при изучении дисциплины, анализа современной литературы по специальности, анализа и обработки фактического материала, собранного во время прохождения производственной практики по предупреждению и ликвидации осложнений и аварий на месторождении.