Понятие о разработке нефтяных и газовых скважин

↑

▷ Содержание

Стр 1 из 41Следующая ⇒

Учебный центр «Технология»

МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ

для подготовки помощников бурильщика эксплуатационного и разведочного бурения на нефть и газ

«Специальная технология»

Октябрьский 2008

Содержание

1. Введение. 3

Квалификационная характеристика. Ошибка! Закладка не определена.

Основные понятия. 6

2. Основы нефтегазового дела. 9

Понятие о разработке нефтяных и газовых скважин. 9

Стадии разработки месторождений. 9

Способы эксплуатации нефтяных, газовых и газоконденсатных месторождений. 11

Промысловая подготовка нефти. 12

Методы увеличения производительности скважин. 15

Дальний транспорт нефти и газа. 16

3. Строительство скважин. 18

Основные термины и определения. 18

Способы бурения скважин. 21

Подготовительная работа к бурению скважины.. 26

4. Разрушение горных пород при углублении скважины.. 28

Общие сведения о горных породах. 28

Породоразрушающий инструмент. 32

5. Промывка скважины.. 41

Буровые растворы.. 41

Способы промывки. 45

Приготовление буровых растворов. 45

6. Буровые установки и сооружения. 50

Буровые вышки. 54

7. Буровое оборудование. 56

Приводы буровых установок. 56

Талевая система буровой установки. 58

Буровые лебедки. 61

Роторы. 63

Буровые насосы. 64

Вертлюги. 67

Инструмент и механизмы для производства спускоподъемных операций. 69

Оборудование АСП-З. 73

Противовыбросовое оборудование (ПВО). 77

8. Бурильная колонна. 79

9. Забойные двигатели. 83

Турбобуры.. 83

Винтовые забойные двигатели. 86

Электробур. 88

10. Режим бурения. 92

11. Наращивание бурильного инструмента и спускоподъемные операции 98

12. Крепление скважины.. 101

13. Цементирование скважины.. 106

14. Заканчивание скважины.. 121

15. Регулирование направления углубления скважины.. 125

16. Осложнения и аварии при бурении скважины.. 131

Аварии в бурении, их предупреждение и методы ликвидации. 135

Техника безопасности при ликвидации аварий. 143

17. Контроль скважины. Управление скважиной при газонефтеводопроявлении. 144

18. Бурение скважин установками с гибкими трубами. 148

19. Документация на строительство скважины и технико-экономические показатели бурения 150

1. Введение

Характеристика работ.

Руководство работой вахты.

Выполнение подготови­тельных работ до начала бурения.

Ведение технологического процесса бурения скважин на нефть, газ, термальные, йодобромные воды и другие полезные ископаемые установ­ками глубокого бурения и всех связанных с ним работ согласно геолого-техническому наряду, режимно-технической карте и технологическим регламентам. Укладка и сборка бурильного инструмента.

Выполнение спуско-подьемных операций с применением ав­томатических механизмов.

Выполнение работ по ориентированному бурению.

Руково­дство работами по приготовлению, утяжелению и химической обработке буровых рас­творов.

Контроль за соблюдением параметров бурового раствора и работой системы очистки бурового раствора в процессе бурения.

Оборудование устья скважин противовыбросовым оборудованием, применение противовыбросового оборудования в случае аварийной ситуации.

Выполнение работ по глушению газоводонефтепроявлений, герме­тизация устья скважины.

Управление скважиной при газонефтеводопроявлениях.

Опера­тивный контроль за техническим состоянием наземного и подземного бурового обору­дования.

Проверка работы контрольно-измерительных приборов, автоматов и предо­хранительных устройств, состояния противовыбросового оборудования.

Подготовка скважин к геофизическим исследованиям и участие в их выполнении.

Ликвидация ос­ложнений и аварий при бурении скважин.

Подготовка скважины к спуску испытателей пластов и участие в работах по испытанию пластов.

Отбор керна в заданном режиме всеми видами керноотборочных снарядов.

Подготовка скважин и оборудования к спуску обсадных труб.

Руководство работами по укладке и шаблонированию обсадных труб, спуск обсадных труб в скважину.

Участие в работах по цементированию обсадных ко­лонн, установке цементных мостов, испытанию колонн на герметичность.

Выполнение работ по освоению эксплуатационных скважин, испытанию разведочных скважин.

Вы­полнение заключительных работ на скважине.

Подготовка бурового оборудования к транспортировке.

Участие в профилактическом ремонте бурового оборудования, монта­же, демонтаже, транспортировке буровой установки при движении бригады со своим станком.

Ведение первичной документации по режиму бурения и параметрам бурового раствора.

При проводке морских скважин с плавучих буровых установок (ПБУ) участие в монтаже и эксплуатации комплекса подводного противовыбросового оборудования (ППВО):

- подготовка перед запуском комплекса ППВО или перед спуском ППВО на устье скважины - гидросиловой установки с главным пультом управления; пульта управления бурильщика;

- пульта дистанционного управления; щитов управления барабанами много­канального шланга;

- щита управления барабаном вспомогательного шланга; пульта управления штуцерным манифольдом;

- пульта дистанционного управления дросселем;

- судового блока аварийной акустической системы управления превенторами; блока усть­евого соединителя;

- противовыбросового оборудования ОП540х210, ОП 350x700 систе­мы натяжения морского стояка; системы управления направляющих канатов;

- дивертора.

Участие в испытании на герметичность составных частей ППВО при нахождении его на испытательных тумбах, при прохождении его на створках шахтного проема; в опрессовке ППВО на стенде на рабочее давление, функциональной проверке ППВО на стенде:

- I этап - проверка срабатывания всех функций по обеим системам управления с пульта бу­рильщика,

- II этап - со вспомогательного пульта в помещении поста бурового мастера.

- III этап - со щитов управления барабанов многоканального шланга с контролем соответст­вия срабатываемых функций на блоке превенторов;

- IV этап - проверка всех функций аварийной акустической системы управления превентором с судового блока управления акустической системы и переносного датчика.

Спуск ППВО на устье скважин.

Участие в гидравлическом испытании ППВО после стыковки превентора с колонной головкой, по­сле цементирования обсадной колонны.

Ежемесячная проверка положения задвижек штуцерного манифольда и регулируемых штуцеров, пульта дистанционного управления дросселем, а также проверка на пульте управления ППВО бурильщика положения за­движек линий глушения и дросселирования, превенторов, контроль давления зарядки аккумуляторов, давления воздуха, пилотного давления и давления-управления плашечных и универсальных превенторов, давления управления уплотнениями телескопическо­го компенсатора, световой и звуковой сигнализации.

Отсоединение от устья скважины в экстремальных ситуациях (гидрометеорологические, технические): подготовка открытой части ствола к длительному простою (консервации); освобождение устья скважины от бурильных труб; подготовка систем натяжения морского стояка к отсоединению от устья скважины; демонтаж девентора, телескопического компенсатора морского стояка.

Отсо­единение от устья скважины по тревоге "Аварийная отстыковка".

Подготовка скважин к геофизическим исследованиям и участие в их выполнении.

Контроль за положением ПБУ над устьем скважины и связью со службой динамического позиционирования.

Кон­троль за технологией проводки относительно проектной документации, действиями чле­нов вахты по тревоге "Выброс", выполнением членами вахты указаний при непосредст­венной ликвидации газонефтеводопроявлений (ГНВП), поддержанием в постоянной го­товности ППВО и соответствующих приспособлений.

Выполнение требований службы геолого-технического контроля (ГТК) по снятию технологических параметров, необходи­мых для расчета глушения скважины, и принятие мер по герметизации устья скважины при обнаружении ГНВП и при оповещении службой геолого-технического контроля.

По­сле каждого штормового отстоя бурового судна участие в профилактическом осмотре буровой вышки.

Контроль за отработкой талевого каната.

Должен знать:

- действующие правила и инструкции по технологии, технике и ор­ганизации производства;

- основные сведения по геологии месторождений и технологии добычи нефти, газа, термальных, йодобромных вод и других полезных ископаемых;

- геолого-технический наряд и режимно-технологическую карту;

- геологический разрез разбу­риваемой площади, сведения о конструкции скважин;

- режимы ведения буровых работ в морских условиях; назначение, устройство и технические характеристики бурового и си­лового оборудования, ППВО, автоматических механизмов, предохранительных уст­ройств;

- устройство электробуров и турбобуров; способы устранения возможных неис­правностей турбобура, электробура и токоподвода;

- устройство и назначение применяе­мого инструмента и приспособлений, методы спуска и ориентирования труб, электробу­ров и турбобуров с отклонителями при наклонно-направленном и горизонтальном буре­нии скважин;

- устройство применяемых приспособлений малой механизации, контроль­но-измерительных приборов, систем очистки бурового раствора;

- физико-химические свойства буровых растворов и химических реагентов для приготовления и обработки бу­рового раствора, методы его приготовления, восстановления и повторного использова­ния;

- способы контроля параметров и пути снижения расхода утяжелителей и химиче­ских реагентов;

- типоразмеры и принципы рационального использования применяемых долот;

- причины аварий и осложнений при бурении скважин, мероприятия по их преду­преждению и ликвидации;

- допускаемые нагрузки на применяемое оборудование;

- конст­рукцию, назначение и применение ловильных инструментов;

- тип, размеры, маркировку резьбы, прочностные характеристики обсадных, бурильных и насосно-компрессорных труб;

- требования, предъявляемые к подготовке скважин к спуску обсадных труб и це­ментированию;

- методы и средства защиты продуктивного горизонта от загрязнения в процессе бурения и при цементировании колонн;

- технологию цементирования скважин и условия, обеспечивающие качество цементирования и герметичность обсадных колонн;

- нормы расхода применяемых материалов;

- назначение, устройство испытателей пла­стов, пакеров различных конструкций; технические требования к подготовке скважин к спуску испытателей пластов и проведению геофизических исследований;

- схемы обвязки и конструкции герметизирующих устройств;

- технологию и методы проведения работ по освоению эксплуатационных и испытанию разведочных скважин;

- устройство и исполь­зование наземного оборудование фонтанных и насосных скважин;

- устройство и исполь­зование надводного и под­водного оборудования, меры, принимаемые при возникновении штормов в условиях ра­боты в акваториях;

- правила отбраковки рабочего инструмента, применяемых контроль­но-измерительных инструментов и предохранительных приборов;

- специальные правила безопасности при работе на месторождениях, содержащих сероводород;

- приказы, рас­поряжения и другие руководящие документы, обеспечивающие безопасность труда при бурении скважин;

- Устав службы на морских судах.

Требуется среднее профессиональное образование.

При бурении скважин глубиной до 1500 м включительно - 5-й разряд;

Основные понятия

Бурение скважин – комплекс технологических процессов по сооружению горной выработки большой длины и малого поперечного сечения, соединяющей пласт в недрах с поверхностью земли.

Буровая установка – сложное техническое сооружение, включающее оборудование, технические устройства и приспособления, и предназначенное для строительства скважин.

Буровой раствор — смесь глины, воды и химических соединений, закачиваемых вниз по бурильной колонне для смазки системы и подержания необходимого давления.

Выкидная линия – трубопровод, по которому продукция скважины поступает на групповую замерную установку.

Газлифтная эксплуатация (газлифтный способ эксплуатации нефтяных скважин) – вид механизированного способа эксплуатации нефтяных скважин, при котором подъем жидкости из пласта на поверхность осуществляется сжатым газом, нагнетаемым в скважину с поверхности.

Газовый конденсат – жидкая смесь углеводородных компонентов и неуглеводородных примесей, образующаяся из природного газа в условиях добычи газа на газоконденсатных месторождениях.

Газонефтеводопроявление – процесс поступления продукции в ствол скважины, не предусмотренное техническим проектом.

Гидратные пробки (гидраты углеводородных газов) – образования в газопроводах и их технологических системах при транспорте газа, представляющие включения, в которых молекулы углеводородных газов заполняют пустоты кристаллической решетки льда.

Забой – нижняя часть конструкции скважины, куда из пласта поступают нефть и газ.

Колонна обсадная – труба, спускаемая в ствол скважины, и обеспечивающая разобщение пластов при бурении скважины, герметичность скважины и безопасность её эксплуатации.

Консервация скважин – комплекс мероприятий по переводу скважины в состояние, обеспечивающее безопасность жизни и здоровья населения, охрану окружающей природной среды, а также сохранность скважин для дальнейшего использования, на срок, предусмотренный проектной документацией.

Ликвидация скважин – комплекс мероприятий по переводу скважины в состояние, обеспечивающее безопасность жизни и здоровья населения, охрану окружающей природной среды, а также сохранность месторождения для дальнейшего использования.

Манифольд – система труб и отводов с задвижками или кранами, служащая для соединения фонтанной арматуры с выкидной линией.

Насосная эксплуатация скважин – вид механизированного способа эксплуатации скважин, при котором подъем жидкости из пласта на поверхность осуществляется с помощью спускаемых в скважину насосов.

Насосно-компрессорные трубы – подъемные трубы, используемые при механизированном способе освоения скважины.

Нефтяной газ – смесь газообразных и парообразных углеводородных и неуглеводородных компонентов, выделяющихся из пластовой нефти при её разгазировании.

Нефте(газо)отдача – мера рационального использования природных ресурсов, заключенных в недрах нефтяных месторождений.

Освоение скважины – вызов притока продукции из пласта снижением давления столба жидкости на забой скважины.

Оборудование скважины – части конструкции скважины, обеспечивающие отбор продукции (закачку) в надлежащем режиме, проведение всех технологических операций в процессе эксплуатации и гарантирующие от возникновения газонефтеводопроявлений, открытых фонтанов и загрязнения окружающей среды.

Охранная зона – территория вокруг нефтегазового объекта, устанавливаемая федеральным законодательством в целях обеспечения безопасных условий эксплуатации таких объектов и минимизации возможности их внешнего повреждения.

Природный газ – смесь углеводородных и неуглеводородных компонентов, которая находится в залежи при пластовом давлении и пластовой температуре в газообразном состоянии.

Пластовая нефть – смесь углеводородных компонентов и растворенных в них неуглеводородных примесей, которая находится в залежи при пластовом давлении и пластовой температуре в жидком состоянии.

Подъемные трубы — трубы, спускаемые в скважину перед началом ее освоения, по которым происходит подъем продукции скважин на поверхность.

Продукция скважины (пластовый флюид) – газожидкостная смесь, поступающая на забой скважины из пласта.

Призабойная зона (ПЗП) – часть пласта, примыкающая к стволу скважины в интервале фильтра. ПЗП является областью по перемещению нефти из пласта в скважину с одной стороны и активным воздействием на неё технологиями и оборудованием с другой.

Приемистость скважины – объем закачки жидкости, поглощаемый скважиной в единицу времени.

Производительность скважины – объем жидкости, поступающей на забой скважины в единицу времени.

Производственный объект добычи, транспортировки и хранения нефти и газа (нефтегазовый объект) – комплекс машин и оборудования, технических устройств, зданий, строений и сооружений, объединенных в единую технологическую систему на отведенном земельном участке и предназначенных для обеспечения добычи, транспортировки и хранения нефти и газа

Производственный процесс добычи нефти и газа (добыча) — производственная деятельность организаций по строительству скважин, извлечению продукции скважин из недр земли, сбору и подготовки нефти и газа.

Производительность добывающей скважины – объем жидкости, поступающей на забой скважины в единицу времени.

Производственный процесс хранения нефти и газа – содержание нефти и газа в резервуарах или специально предусмотренных для этого емкостях.

Производственный процесс транспортировки нефти и газа в системах сбора и подготовки – производственная деятельность организаций по перемещению нефти и газа по трубопроводам до пунктов их подготовки.

Производство нефтегазовых объектов — процесс создания нефтегазовых объектов, включая их проектирование, строительство, реконструкцию и капитальный ремонт.

Подготовка нефти – производственная деятельность по подготовке нефти к дальнейшей транспортировке потребителю, включающая процессы обезвоживания (отделение воды), обессоливание (удаление солей), стабилизации (отделение легких фракций) для получения нефти с необходимыми характеристиками.

Подготовка газа – производственная деятельность по подготовке газа к дальнейшей транспортировке потребителю, включающая процессы осушки (удаление капельной влагии уменьшение содержания водяных паров), очистка (удаление сероводорода и двуокиси углерода), отбензинивание (отделение пропан-бутановых и более тяжелых углеводородов) для получения газа с необходимыми характеристиками.

Реконструкция скважин – комплекс мероприятий по изменению конструкции скважины и её назначения, предусмотренный проектной документацией.

Ремонт скважин – комплекс мероприятий по устранению повреждений и аварий с внутрискважинным оборудованием, изоляции водопритоков, дополнительной перфорации, забуриванию новых стволов и других мероприятий по восстановлению условий нормальной эксплуатации скважины.

Сбор нефти и газа – производственная деятельность по сбору продукции отдельных скважин и доставки её до пунктов подготовки нефти, газа и воды.

Скважина – вертикальная или наклонная горная выработка большой длины и малого поперечного сечения, соединяющая пласт в недрах с поверхностью земли.

Станок– качалка – балансированный индивидуальный механический привод штангового скважинного насоса.

Ствол – цилиндрическая часть конструкции скважины от устья до забоя.

Строительство скважины – совокупность производственных процессов по монтажу буровой установки, проведению подготовительных работ (подготовка к работе необходимых для бурения скважины веществ, материалов, систем энерго- и водообеспечения и т.д.), проходка горных пород, разобщение пластов, освоение скважины, демонтаж оборудования.

Техническое обслуживание – система организационных и технических мероприятий, осуществляемых эксплуатирующей организации с целью поддержания безопасного состояния нефтегазовых объектов.

Техническое устройство – агрегат, машина, механизм, прибор, аппаратура, оборудование и иная функционально неделимая конструктивная составляющая нефтегазового объекта.

Устье скважины — верхняя часть конструкции скважины, расположенная на поверхности.

Фонтанная скважина (фонтанный способ эксплуатации скважин) – способ эксплуатации нефтяных и газовых скважин, при котором жидкость из скважины поступает на поверхность под действием пластовой энергии.

Фонтанная арматура – наземное (устьевое) оборудование, предназначенное для подвешивание колонны подъемных труб, герметизации устья скважин, контроля за работой скважины и направления продукции скважины в выкидную линию.

Эксплуатация нефтегазовых объектов — основная стадия жизненного цикла нефтегазовых объектов, на которой реализуется, поддерживается и восстанавливается их качество. Эксплуатация объектов включает в общем случае использование по назначению (работу), техническое обслуживание и ремонт. Отличительной особенностью эксплуатации является использование или ожидание непосредственного использования нефтегазовых объектов по назначению.

Эксплуатация скважин – процесс извлечения продукции скважин на нефтегазовом месторождении.

Эксплуатирующая организация – организация или индивидуальный предприниматель, осуществляющие на законных основаниях процессы добычи, транспортировки и хранения нефти и газа.

Основы нефтегазового дела

Дегазация

Дегазация нефтиосуществляется с целью отделения газа от нефти. Аппарат, в котором это происходит называется сепаратором, а сам процесс разделения - сепарацией.

Процесс сепарации осуществляется в несколько этапов (ступеней). Чем больше ступеней сепарации, тем больше выход дегазированной нефти из одного и того же количества пластовой жидкости. Однако при этом увеличиваются капиталовложения в сепараторы. В связи с вышесказанным число ступеней сепарации ограничивают двумя-тремя.

Обезвоживание

При извлечении из пласта, движении по насосно-компрессорным трубам в стволе скважины, а также по промысловым трубопроводам смеси нефти и воды, образуется водонефтяная эмульсия - механическая смесь нерастворимых друг в друге и находящихся в мелкодисперсном состоянии жидкостей.

В эмульсиях принято различать дисперсионную (внешнюю, сплошную) среду и дисперсную (внутреннюю, разобщенную) фазу. По характеру дисперсионной среды и дисперсной фазы различают два типа эмульсий: «нефть в воде» и «вода в нефти». Тип образующейся эмульсии, в основном, зависит от соотношения объемов фаз, а также от температуры, поверхностного натяжения на границе «нефть-вода» и др.

Одной из важнейших характеристик эмульсий является диаметр капель дисперсной фазы, так как от него зависит скорость их осаждения.

Для разрушения эмульсий применяются следующие методы:

- гравитационное холодное разделение;

- внутритрубная деэмульсация;

- термическое воздействие;

- термохимическое воздействие;

- электрическое воздействие;

- фильтрация;

- разделение в поле центробежных сил.

При обезвоживании содержание воды в нефти доводится до 1...2 %.

Обессоливание

Обессоливание нефти осуществляется смешением обезвоженной нефти с пресной водой, после чего полученную искусственную эмульсию вновь обезвоживают. Такая последовательность технологических операций объясняется тем, что даже в обезвоженной нефти остается некоторое количество воды, в которой и растворены соли. При смешении с пресной водой соли распределяются по всему ее объему и, следовательно, их средняя концентрация в воде уменьшается.

При обессоливании содержание солей в нефти доводится до величины менее 0,1 %.

Стабилизация

Под процессом стабилизации нефти понимается отделение от нее легких (пропан-бутанов и частично бензиновых) фракций с целью уменьшения потерь нефти при ее дальнейшей транспортировке.

Стабилизация нефти осуществляется методом горячей сепарации или методом ректификации. При горячей сепарации нефть сначала нагревают до температуры 40...80 "С, а затем подают в сепаратор. Выделяющиеся при этом легкие углеводороды отсасываются компрессором и направляются в холодильную установку. Здесь тяжелые углеводороды конденсируются, а легкие собираются и закачиваются в газопровод.

При ректификации нефть подвергается нагреву в специальной стабилизационной колонне под давлением и при повышенных температурах (до 240 °С). Отделенные в стабилизационной колонне легкие фракции конденсируют и перекачивают на газофракционирующие установки или на ГПЗ для дальнейшей переработки.

К степени стабилизации товарной нефти предъявляются жесткие требования: давление упругости ее паров при 38 °С не должно превышать 0,066 МПа (500 мм рт. ст.).

Установка комплексной подготовки нефти

Процессы обезвоживания, обессоливания и стабилизации нефти осуществляются на установках комплексной подготовки нефти (УКПН).

Принципиальная схема УКПН с ректификацией приведена на рис. 2.1.

Работает УКПН следующим образом. Холодная «сырая» нефть из резервуаров ЦСП насосом 1 через теплообменник 2 подается в отстойник 3 непрерывного действия. Здесь большая часть минерализованной воды оседает на дно аппарата и отводится для дальнейшей подготовки с целью закачки в пласт (III). Далее в поток вводится пресная вода (V), чтобы уменьшить концентрацию солей в оставшейся минерализованной воде. В электродегидраторе 4 производится окончательное отделение воды от нефти и обезвоженная нефть через теплообменник 5 поступает в стабилизационную колонну 6. За счет прокачки нефти из низа колонны через печь 10 насосом 11 ее температура доводится до 240 °С. При этом легкие фракции нефти испаряются, поднимаются в верхнюю часть колонны и далее поступают в конденсатор-холодильник 7. Здесь пропан-бутановые и пентановые фракции в основном конденсируются, образуя так называемую широкую фракцию, а несконденсировавшиеся компоненты отводятся для использования в качестве топлива. Широкая фракция откачивается насосом 9 на фракционирование, а частично используется для орошения в колонне 6. Стабильная нефть из низа колонны насосом 12 откачивается в товарные резервуары. На этом пути горячая стабильная нефть отдает часть своего тепла сырой нефти в теплообменниках 1, 5.

Нетрудно видеть, что в УКПН производятся обезвоживание, обессоливание и стабилизация нефти. Причем для обезвоживания используются одновременно подогрев, отстаивание и электрическое воздействие, т.е. сочетание сразу нескольких методов.

Рис. 2.1. Принципиальная схема установки комплексной подготовки нефти:

1, 9, 11, 12 - насосы; 2,5 - теплообменники; 3 - отстойник; 4 - электродегидратор;

6 - стабилизационная колонна; 7 - конденсатор-холодильник; 8 - емкость орошения; 10 - печь

I - холодная "сырая" нефть; II - подогретая "сырая" нефть; III - дренажная вода;

IV - частично обезвоженная нефть; V - пресная вода; VI - обезвоженная и

обессоленная нефть; VII - пары легких углеводородов; VIII - несконденсировавшиеся

пары; IX - широкая фракция (сконденсировавшиеся пары); X - стабильная нефть

Осушка газа

Для осушки газа используются следующие методы:

- охлаждение;

- абсорбция;

- адсорбция.

Пока пластовое давление значительно больше давления в магистральном газопроводе газ охлаждают, дросселируя излишнее давление. При этом газ расширяется и в соответствии с эффектом Джоуля-Томсона охлаждается.

Если пластовое давление понижено, то охлаждение газа производится на установках низкотемпературной сепарации. Эти установки очень сложны и дороги.

Строительство скважин

Основные термины и определения

Скважина – вертикальная или наклонная цилиндрическая горная выработка большой длины и малого поперечного сечения, соединяющая пласт в недрах с поверхностью земли. (Рис. 3.1).

Рис. 3.1. Элементы конструкции скважины

Основные элементы буровой скважины:

- Устье скважины (1) – пересечение трассы скважины с дневной поверхностью

- Забой скважины (2) – дно буровой скважины, перемещающееся в результате воздействия породоразрушающего инструмента на породу

- Стенки скважины (3) – боковые поверхности буровой скважины

- Ось скважины (6) - воображаемая линия, соединяющая центры поперечных сечений буровой скважины

- Ствол скважины (5) – пространство в недрах, занимаемое буровой скважиной.

- Обсадные колонны (4) – колонны соединенных между собой обсадных труб. Если стенки скважины сложены из устойчивых пород, то в скважину обсадные колонны не спускают.

Крепление скважины проводят с различными целями: закрепление стенок скважины в интервалах неустойчивых пород; изоляция зон катастрофического поглощения промывочной жидкости и зон возможных перетоков пластовой жидкости по стволу; разделение интервалов, где геологические условия требуют применения промывочной жидкости с весьма различной плотностью; разобщение продуктивных горизонтов и изоляция их от водоносных пластов; образование надежного канала в скважине для извлечения нефти или газа или подачи закачиваемой в пласт жидкости; создание надежного основания для установки устьевого оборудования.

На практике в глубокие скважины обычно спускают несколько обсадных колонн, которые различаются по назначению и глубине спуска:

1 - направление - служит для закрепления устья скважины и отвода изливающегося из скважины бурового раствора в циркуляционную систему, обычно спускается на глубину 3 - 10 м;

2 - кондуктор - устанавливается для закрепления стенок скважины в интервалах, представленных разрушенными и выветрелыми породами, и предохранения водоносных горизонтов - источников водоснабжения от загрязнения, глубина спуска до нескольких сот метров;

3 - промежуточная колонна - служит для изоляции интервалов слабосвязанных неустойчивых пород и зон поглощения; промывочной жидкости; глубина спуска колонны зависит от местоположения осложненных интервалов;

4 - эксплуатационная колонна - образует надежный канал в скважине для извлечения пластовых флюидов или закачки агентов в пласт; глубина ее спуска определяется положением продуктивного объекта. В интервале продуктивного пласта эксплуатационную колонну перфорируют или оснащают фильтром.

5 - потайная колонна (хвостовик) - служит для перекрытия некоторого интервала в стволе скважины; верхний конец колонны не достигает поверхности и размещается внутри расположенной выше обсадной колонны. Если она не имеет связи с предыдущей колонной, то называется «летучкой».

Спущенную обсадную колонну цементируют в стволе скважины по всей длине или в некотором интервале, начинающемся от нижнего конца колонны. Промежуточная колонна в отдельных случаях, когда имеется опасность чрезмерного ее износа при бурении нижерасположенного интервала, может быть съемной или проворачиваемой. В этом случае ее не цементируют.

Скважины углубляют, разрушая породу по всей площади забоя (сплошным забоем, рис. 3.2 а) или по его периферийной части (кольцевым забоем рис. 3.2 б). В последнем случае в центре скважины остается колонка породы – керн, которую периодически поднимают на поверхность для непосредственного изучения.

Рис. 3.2. Схема скважины пробуренной сплошным (а) и кольцевым (б) забоем

Диаметр скважин, как правило, уменьшается от устья к забою ступенчато на определенных интервалах. Начальный диаметр нефтяных и газовых скважин обычно не превышает 900 мм, а конечный редко бывает меньше 165 мм. Глубины нефтяных и газовых скважин изменяются в пределах нескольких тысяч метров.

По пространственному расположению в земной коре буровые скважины подразделяются (рис. 3.3):

1. Вертикальные;

2. Наклонные;

3. Прямолинейноискривленные;

4. Искривленные;

5. Прямолинейноискривленные (с горизонтальным участком);

6. Сложноискривленные.

В нефтегазовой отрасли бурят скважины следующего назначения:

Эксплуатационные – для добычи нефти, газа и газового конденсата.

Нагнетательные – для закачки в продуктивные горизонты воды (реже воздуха, газа) с целью поддержания пластового давления и продления фонтанного периода разработки месторождений, увеличения дебита эксплуатационных скважин, снабженных насосами и воздушными подъемниками.

Разведочные – для выявления продуктивных горизонтов, оконтуривания, испытания и оценки их промышленного значения.

Специальные - опорные, параметрические, оценочные, контрольные – для изучения геологического строения малоизвестного района, определения изменения коллекторских свойств продуктивных пластов, наблюдения за пластовым давлением и фронтом движения водонефтяного контакта, степени выработки отдельных участков пласта, термического воздействия на пласт, обеспечения внутрипластового горения, газификации нефтей, сброса сточных вод в глубокозалегающие поглощающие пласты и др.

Структурно-поисковые – для уточнения положения перспективных нефте-газоносных структур по повторяющим их очертания верхним маркирующим (определяющим) горизонтам, по данным бурения мелких, менее дорогих скважин небольшого диаметра.

При строительстве скважины необходимо крепить ее ствол и разобщать (изолировать) пласты, содержащие различные флюиды.

Классификация скважин по глубине. Глубины современных скважин.

Способы бурения скважин

Под понятием «бурение скважин» понимается комплекс по­следовательных и взаимосвязанных процессов: спуск долота в скважину на бурильных трубах, разрушение долотом горной породы, закачивание через бурильные трубы в скважину буро­вого раствора с целью выноса на поверхность разбуренной по­роды и вращения двигателя, подъем долота после его отработки для замены новым. Затем все перечисленные выше операции пов­торяются в той же последовательности. Окончанием процессов бу­рения считается достижение проектной глубины скважины и вы­полнение задач, поставленных проектом

12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Познавательные статьи:



Техника прыжка в длину с разбега

Организация работы процедурного кабинета

Области применения синхронных машин

Оптимизация по Винеру и Калману