Осложнения при эксплуатации нагнетательных скважин

НОРМ-426

ЦЦ-426

0-10

-

-

БК 426

0-10

ПП-426

Кондуктор

НОРМ-324

ЦЦ-299

10-52

-

-

БК 324

52

ПП-324

Тех.колонна

НОРМ-245

ЦЦ-245

52-507

-

-

БК 245

507

ПП-245

Экс.колонна

НОРМ-146

ЦЦ-146/216

507-2238

ЦТ-146/216

507-2238

БК 146

2238

ПП-146

2.3 Выбор способа бурения

В настоящее время используют вращательный способ бурения:

ь роторный;

ь с использованием гидравлических забойных двигателей (турбобура, винтового забойного двигателя ВЗД).

Способ бурения выбирается на основе разреза, профиля ствола скважины, глубины, а также с учетом анализа статистического материала по уже пробуренным скважинам на данной площади и соответствующих экономических расчетов. В процессе бурения необходимо обеспечить успешную проводку ствола скважины до проектной глубины при возможных осложнениях с высокими технико-экономическими показателями.

Данный проект предусматривает роторный способ бурения под направление шнековым долотом.

Дальнейшее углубление будет осуществляться гидравлическими забойными двигателями (т.к. бурение осуществляется шарошечными долотами, пластовые температуры не превышают 140°С): турбобуром до глубины 1726 м. (глубина обосновывается сменой долота на другой тип и не превышает рекомендуемой для использования турбобуров - 2000 м.), и далее до проектной глубины винтовым забойным двигателем. Глубины и типоразмеры ГЗД приведены в таблице.

Таблица 12.

Интервал, м	Способ бурения	Типоразмер ГЗД
Направление, 0-10	роторное	-
Кондуктор, 10-52	турбобуром	3 ТСШ 1-240
Тех. колонна, 52-507	турбобуром	3 ТСШ 1-240
Экспл. колонна, 507-1726	турбобуром	3 ТСШ 1-195
Экспл. колонна,1726-2238	заб. двигат.	Д1 - 195

Диаметр ГЗД должен быть меньше диаметра соответствующего долота (с зазором 20-40 мм.).

2.4 Буровые растворы

Виды буровых растворов для бурения отдельных интервалов скважины выбирается в зависимости от вещественного состава горных пород, температур, химического состава пластовых вод, характеристики продуктивных горизонтов, наличия и характера осложнений с учетом опыта бурения скважин на месторождении. Плотность промывочной жидкости устанавливается поинтервально с учетом совмещенного графика давлений.

Бурение под направление проектируется вести с применением глинистого бурового раствора с удельным весом 1,08-1,10 г/см³, вязкостью 40-45 с.

Далее предлагается использование следующих промывочных жидкостей (по мере углубления скважины):

· при бурении под кондуктор - глинистый буровой раствор (плотность 1,10 г/см³);

· при бурении под техническую колонну для обеспечения высокого качества вскрытия также использовался глинистый раствор с плотностью 1,10 г/см³;

· бурение основного ствола скважины (диаметром 215,9 мм.) с 1726 до конечного забоя 2238 осуществлялось на глинистом растворе удельного веса 1,16-1,21 г/см³, вязкостью 40-60 с.

При вскрытии перспективных продуктивных пластов для предотвращения водонефтегазопроявлений минимальную плотность бурового раствора рассчитываем из условия:

Для предотвращения гидроразрыва горных пород, поглощения промывочной жидкости плотность бурового раствора не должна превышать.

Р_пл , Р_грп - давление пластовое, гидроразрыва;

Н - глубина залегания пласта;

g - ускорение свободного падения;

К_р - коэффициент репрессии =1,05;

К_б - коэффициент безопасности 1,2-1,5.

2.5 Выбор типов долот, режимов бурения

В основу выбора типов долот, режимов их отработки положены:

а) механические свойства пород (твердость, пластичность, абразивность и др.);

б) литологический состав пород;

в) интервалы отбора керна и характеристика отбираемых пород по трудности отбора керна (сыпучие, рыхлые, крепкие и т.д.);

г) статистические показатели отработки долот по данной площади или соседним площадям.

Сначала следует разбить разрез скважины на инрервалы бурения с учетом конструкции скважин, типов применяемых буровых растворов, интервалов отбора керна. Затем с учетом механических свойств горных пород каждый интервал разбивается на режимные пачки, один типоразмер долота, один способ и параметры режима бурения.

При этом следует учитывать следующее:

· пачка должна быть непрерывной;

· толщина пачки должна быть не менее ожидаемой проходки на долото;

· пачка должна разбуриваться долотом одного размера с применением одного типа бурового раствора;

· твердость и абразивность горных пород пачки не должна значимо различаться.

Различают три типа бурения:

1. скоростной;

2. оптимальный;

3. специальный (отбор керна).

Оптимальный - режим, при котором достигаются наилучшие показатели бурения.

Режимы бурения задаются следующими параметрами:

· осевая нагрузка на долото;

· частота вращения ротора;

· расход промывочной жидкости в единицу времени.

Исходя из литологической характеристики разреза, выбираем тип долота для каждого стратиграфического подразделения.

Осевая нагрузка на долото выбирается с учетом твердости породы, типа долота, его диаметра и механической возможности ее обеспечения.

Для обеспечения объемного разрушения горной породы при использовании шарошечных долот напряжение на контакте зубьев долота с породой длжно превышать ее твердость.

Проектируемая осевая нагрузка не должна превышать 75-80 % от предельно допустимой нагрузки на конкретное долото.

Проектная нагрузка на долото при бурении под направления, кондуктор не постоянная из-за малого веса бурильной колонны. Поэтому всю её по мере углубления скважины разгружают на долото, а в графе «нагрузка на долото» отмечают - «вес инструмента».

Частота вращения долота зависит от способа бурения, осевой нагрузки на долото, типа забойного двигателя. По частоте вращения различают три режима работы, при бурении данной скважины будет использоваться низкооборотное бурение (менее 100 об/мин) роторным способом до глубины 20м, и в интервалах отбора керна; среднеоборотное бурение (от 100-450 об/мин) при разбуривании пород забойным двигателем и турбобуром.

Зная предельно допустимую нагрузку на долото, выбираем рабочую нагрузку.

Таблица 13.

Типоразмер долота	Предельная нагрузка, кН	Выбранная нагрузка, кН
490С-ЦВ	500	375
III393,7С-ЦВ	470	350
III295,3СТ-ЦВ	400	300
III215,9СЗ-ГНУ	220	165
III215,9ТЗ-ГНУ	210	155

Таблица 14.

Интервал, м	Параметры режима бурения
	Нагрузка на долото, кН	Частота вращения, об/мин	Расход жидкости, л/с
Направление, 0-10 м.	вес инструмента	80-100	35
Кондуктор, 10-52 м.	вес инструмента	420	32
Тех.колонна, 52-507 м.	300	380	30
Экспл.колонна, 507-2238 м.	155-165	80	25

Расход промывочной жидкости должен обеспечивать очистку забоя скважины; вынос выбуренной породы; эффективную работу гидравлического забойного двигателя в случае его применения.

2.6 Охрана недр и защита окружающей среды

К природоохранным мероприятиям при строительстве скважин относятся:

- профилактические технические и технологические мероприятия, направленные на предотвращение (максимальное снижение) загрязнения и техногенного нарушения природной среды;

- сбор, очистка, обезвреживание, утилизация и захоронение отходов строительства скважин;

- предупреждение (снижение) загрязнения компонентов природной среды (атмосферного воздуха, почв, поверхностных и подземных вод, недр);

- рекультивация нарушенных земель.

-очистка БСВ осуществляется физико-химическими (реагентная коагуляция) и механическими (отстой, фильтрование и т.д.) методами.

Очистка производится непосредственно в амбаре.

Очищенные БСВ откачиваются из амбара для дальнейшего использования или захоронения.

Оставшийся после откачки БСВ загущенный остаток обрабатывается отверждающей композицией.

Охрана атмосферного воздуха.

С целью минимизации негативного воздействия на атмосферу рекомендуется осуществление следующих мероприятий, направленных на снижение выбросов вредных веществ:

- герметизация емкостей блока приготовления бурового раствора, системы сбора и очистки буровых вод, устья скважины, системы приема и замера пластовых флюидов, поступающих при испытании скважины;

- герметизация ёмкостей с ГСМ и оборудование их дыхательными клапанами;

- транспортировка сыпучих материалов (химреагентов, глинопорошка и др.) только в закрытой упаковке.

Охрана гидросферы.

Для предупреждения возможного загрязнения сточными водами поверхностных водотоков в процессе строительства скважины предусматривается организация системы сбора, накопления и учета отходов бурения, включающая:

- устройство обваловки технологической площадки, ограждающей ее от поверхностного стока атмосферных осадков и выноса загрязненных стоков за ее пределы;

- оптимальную планировку площадки буровой с уклоном в сторону шламового амбара;

- гидроизоляцию площадки под буровой и насосным блоком путем цементирования площадок установки данных объектов, устройство трубопроводов и лотков для транспортировки отработанных буровых растворов и сточных вод в места их хранения;

- оборудование замкнутой системы водоснабжения.

Сброс всех сточных вод на рельеф местности исключается. Все жидкие и твердые отходы бурения складируются в гидроизолированных шламовых амбарах, за состоянием которых ведется наблюдение с помощью специальных скважин.

Наряду с гидроизоляцией шламовых амбаров, при бурении скважин должен осуществляться комплекс технологических мероприятий, направленных на сокращение образующихся отходов бурения:

- очистка буровых сточных вод и использование их в замкнутой системе возвратного водоснабжения;

- использование парка емкостей для сбора и повторного использования буровых растворов;

- оперативный сбор в специальный котлован экологически чистого шлама, полученного при бурении с промывкой технической водой;

- периодическое обезвреживание и депонирование отходов в процессе бурения.

Охрана пресных подземных вод, распространенных на рассматриваемой территории до глубины 340 м, достигается перекрытием данной зоны направлением и кондуктором, которые цементируются до устья. Защита пресных подземных вод от поверхностных источников загрязнения достигается за счет создания специальных противофильтрационных экранов в местах сбора и хранения промстоков (шламовые амбары).

В целом, все мероприятия, направленные на охрану поверхностных вод и почв, будут способствовать и охране пресных подземных вод, т.к. предотвращают проникновение загрязняющих веществ в грунтовые воды.

Охрана земельных ресурсов.

Основным принципом защиты почв от повреждения и загрязнения является сведение к минимуму площади техногенного воздействия при строительстве скважины и исключение аварийных разливов нефти и минерализованной воды.

При обустройстве буровой площадки предусматривается обязательное снятие плодородного слоя почвы в соответствии с требованиями ГОСТа 17.4.3.02-85. Плодородный слой складируется в бурты на специально отведенной площадке. Не допускается его смешивание с минеральным грунтом.

После окончания работ земли, отведенные во временное пользование, подлежат рекультивации (ГОСТ 17.5.1.01-83).

Охрана растительности и животного мира

Как уже отмечалось выше, в пределах зоны возможного влияния процессов строительства скважины на окружающую среду отсутствуют территории с режимом особого природопользования. В связи с кратковременностью осуществления проектируемых работ их реализация не внесет существенных изменений в пространственное распределение популяций растений и животных и при условии соблюдения природоохранных норм и требований не требует осуществления дополнительных специальных мероприятий.

В случае подтверждения промышленной нефтеносности Верх-Шомашской структуры и дальнейшего развития работ по ее освоению необходимо проработать более детально вопросы, связанные с охраной животного и растительного мира.

Охрана недр.

Мероприятия по охране недр в процессе бурения и опробования скважины сводятся в основном к тщательной изоляции нефтенасыщенных и водоносных пластов и предотвращению вертикальных перетоков флюидов. Это достигается прежде всего за счет качественного цементажа колонн и соблюдения регламента и технологии опробования объектов в процессе бурения и колонне. При завершении цикла строительства скважины в зависимости от полученных результатов они могут быть законсервированы (получение промышленных притоков нефти), ликвидированы (отсутствие промышленных притоков нефти) или оставлены в качестве наблюдательных.

Скважина при консервации заполняется жидкостью, исключающей глинизацию пластов и создающей противодавление на них. При временной консервации (остановке) скважины, находящейся в бурении, выше вскрытого продуктивного пласта устанавливается цементный или гельцементный мост высотой 30-50 м. При консервации скважин с перфорированной эксплуатационной колонной над интервалом перфорации устанавливается цементный мост, а устье оборудуется трубной головкой фонтанной арматуры с контрольным вентилем и загерметизированными патрубками и заглушками на фланцах задвижек.

В скважинах, подлежащих ликвидации, все объекты, испытанные в колонне, должны быть изолированы друг от друга цементными мостами, а над кровлей верхнего пласта цементный мост устанавливается на высоту не менее 50 м.

При ликвидации скважины без эксплуатационной колонны нефте-, газо- и водоносные горизонты также перекрываются цементными мостами.

Для надежной изоляции пресных вод предусматривается постановка дополнительного цементного моста высотой 50 м в интервале нижней границы зоны пресных вод (положение данной границы будет уточнено по геофизическим данным). На устье ликвидированной скважины устанавливается бетонная тумба размерами 1х1х1 м и репер с указанием реквизитов скважины.

Водозаборная скважина, пробуренная для снабжения буровой технической водой, в случае отрицательных результатов работ ликвидируется заливкой ствола цементным раствором согласно «Правилам ликвидационного тампонажа буровых скважин и колодцев для предотвращения загрязнения и истощения подземных вод» (М., 1968 г.). В случае открытия промышленных залежей скважина передается в категорию гидрорежимных наблюдательных с целью контроля масштабов техногенного воздействия на приповерхностную гидросферу.

3. Техническая часть

Тип буровой установки (БУ) выбирается с таким расчетом, чтобы вес наиболее тяжелой бурильной колонны в воздухе составлял не более 60% от допустимой нагрузки на крюке. Разрешается в процессе работы буровой установки при необходимости (спуск обсадной колонны, аварийные работы) доводить нагрузку на крюке до 90% от допустимой.

Вес бурильной колонны (Q_бк) складывается из веса отдельных ее секций. Обычно расчет ведется по весу бурильной колонны, используемой при бурении под эксплуатационную колонну.

Учитывая наличие буровых станков, их максимальную грузоподъемность и проектную глубину (2238 м.), для бурения проектируемых скважин, рекомендуется установка БУ-2500/160 ЭУК, оснащенная буровыми насосами НБТ-600.

Противовыбросовое оборудование (ПВО) устанавливается на обсадной колонне, из-под которой вскрываются продуктивные пласты. ПВО выбирают по максимальному ожидаемому давлению на устье скважины при газонефтеводопроявлении (ГНВП) и по диаметру долота, используемого для бурения из-под колонны, на которое оно установлено.

Максимальное устьевое давление при проявлении нефтяного пласта составит:

Р_у = 19,2*10-861*10*2214,4= 0,134 МПа,

где Р_пл - ожидаемое пластовое давление, р_н - плотность нефти, g - ускорение свободного падения, H_пл - глубина залегания проявляющего пласта.

РПВО=>1,5 Р_у => 0,195 МПа

Выбираем противовыбросовое оборудование: ОП2-230*35.

Заключение

Написание данного курсового проекта позволило закрепить полученные теоретические знания по основным вопросам технологии и техники строительства скважин.

Проектное назначение скважины: эксплуатационная наклонно-направленная.

Проектная глубина скважины № 182: 2238 м.

Проектный горизонт: кыновский.

Комплект бурового оборудования: БУ-2500/160 ЭУК.

Тип противовыбросового оборудования: ОП2-230*35.

Список использованной литературы

1. Гидрогеология СССР. Том XIV. Урал. М., Недра, 1972, 648с.

2. Шимановский Л.А., Шимановская И.А. Пресные подземные воды Пермской области. Пермь, 1973, 196с.

3. Методические указания по составлению геологических проектов глубокого бурения при геологоразведочных работах на нефть и газ. Москва, 1995 г.

4. Долгих Л.Н. Лекции по курсу «Бурение нефтяных и газовых скважин». Пермь, ПГТУ, 2006 г.

5. Булатов А.И. Решение практических задач при бурении и освоении скважин, Сов. Кубань, 2006 г.

6. Булатов А.И., Долгих С.В. Справочник буровика 1, 2 том, Москва Недра, 2006 г.

Приложение

Схема цементирования эксплуатационной колонны

Размещено на Allbest.ru