Основные требования к конструкции скважин

Основные требования к конструкции скважин

Сервис бесплатной оценки стоимости работы

  1. Заполните заявку. Специалисты рассчитают стоимость вашей работы
  2. Расчет стоимости придет на почту и по СМС

Номер вашей заявки

Прямо сейчас на почту придет автоматическое письмо-подтверждение с информацией о заявке.

МАТЕРИКОВАЯ ДОБЫЧА НЕФТИ

ПОДГОТОВКА СКВАЖИН К ЭКСПЛУАТАЦИИ

Понятие конструкции скважины

Конструкция скважины — это совокупность элементов крепи горной выработки с поперечными размерами, несоизмеримо малыми по сравнению с ее глубиной и протяженностью, обеспечивающая при современном техническом и технологическом вооружении безаварийное, с учетом охраны недр, экономичное строительство герметичного пространственно устойчивого канала между флюидонасыщенными пластами и остальной частью вскрытого геологического разреза, а также дневной поверхностью, эксплуатирующегося в заданных режимах и времени в зависимости от назначения: изучение геологического разреза, разведка и оценка газонефтеносности отложений, добыча продукции, поддержание пластовых давлений, наблюдение за режимом эксплуатации месторождения и др.

В газонефтяной отрасли нет также единого методического подхода к оценке качества проектирования и строительства скважин, в том числе их конструкции.

Основные элементы скважины

Основными элементами скважины являются: устье, забой, ствол, обсадная колонна, фильтр, цементное кольцо.

Устье — это начало скважины, образованное короткой вертикальной зацементированной трубой — направлением.

Забой — это дно ствола скважины.

Ствол — это горная выработка, внутри которой располагаются обсадные колонны и производится углубление скважины.

Фильтр — участок скважины, непосредственно соприкасающийся с продуктивным нефтяным или газовым горизонтом. Фильтром может служить необсаженный колонной участок ствола, специальное устройство с отверстиями, заполненное гравием и песком, часть эксплуатационной колонны или хвостовика с отверстиями или щелями.

Цементное кольцо — затвердевший цементный раствор, закачанный в кольцевое пространство между стволом и обсадной колонной с целью его герметизации.

Цементное кольцо предназначено для надежной изоляции друг от друга интервалов геологического разреза (в том числе и продуктивных) на весь период строительства, эксплуатации и обеспечения жесткой связи обсадных колонн со стенками скважины с целью формирования прочной и герметичной постоянной крепи.

Система обсадных колонн и цементных колец за ними составляют крепь скважины.

Обсадные колонны

Обсадная колонна — это свинченные друг с другом и опущенные в ствол обсадные трубы с целью изоляции слагающих ствол горных пород. Различают первую обсадную колонну — кондуктор, последнюю обсадную колонну — эксплуатационную колонну, в том числе хвостовик, промежуточные обсадные колонны, в том числе летучки (лайнеры).

Обсадные колонны предназначены для изоляции стенок скважин от рабочего пространства ствола в процессе бурения и эксплуатации и обеспечивают требуемую прочность и герметичность при воздействии на них внутренних и внешних воздействий в первую очередь давления. Для создания необходимой изоляции кольцевого пространства, остающегося между обсадными колоннами, оно заливается жидким цементным раствором, твердеющим через определенное время.

Обсадные колонны по назначению подразделяются следующим образом.

Направление — первая колонна труб или одна труба, предназначенная для закрепления приустьевой части скважин от размыва буровым раствором и обрушения, а также для обеспечения циркуляции жидкости. Направление, как правило, одно. Однако могут быть случаи крепления скважин двумя направлениями, когда верхняя часть разреза представлена лессовыми почвами, насыпным песком или имеет другие особенности. Обычно направление спускают в заранее подготовленную шахту или скважину и бетонируют на всю длину. Иногда направление забивают в породу, как сваю.

Различают шахтное (или шахтовое) направление и удлиненное направление. Шахтное устанавливается, как правило, во всех случаях и его длина составляет 3-10 м. В зависимости от конкретных условий может устанавливаться удлиненное направление или от одного до нескольких направлений и в этом случае длина может достигать 100 м. Направление спускается по возможности в глинистый пласт. Диаметр колонны колеблется от 245 до 1250 мм. Трубы, используемые в качестве направления, на прочность не рассчитываются и не опрессовываются.

Кондуктор — колонна обсадных труб, предназначенных для разобщения верхнего интервала разреза горных пород, изоляции пресноводных горизонтов от загрязнения, монтажа противовыбросового оборудования и подвески последующих обсадных колонн.

Кондуктор в зависимости от геологических условий устанавливается на глубину в среднем до 100 м, а максимальная глубина до 600 м. Диаметр кондуктора, как правило, колеблется в диапазоне 177-508 мм. Он опрессовывается, как и цементное кольцо.

Шахтное направление и кондуктор являются обязательными элементами конструкции скважины.

Промежуточная обсадная колонна (их может быть несколько) служит для разобщения несовместимых по условиям бурения зон при углублении скважины до намеченных глубин.

Промежуточные обсадные колонны могут быть следующих видов:

  • сплошные — перекрывающие весь ствол скважины от забоя до ее устья независимо от крепления предыдущего интервала;
  • хвостовики — для крепления только необсаженного интервала скважины с перекрытием предыдущей обсадной колонны на некоторую величину;
  • летучки — специальные промежуточные обсадные колонны, служащие только для перекрытия интервала осложнений и не имеющие связи с предыдущими или последующими обсадными колоннами.

Секционный спуск обсадных колонн и крепление скважин хвостовиками являются, во-первых, практическим решением проблемы спуска тяжелых обсадных колонн и, во-вторых, решением задачи по упрощению конструкции скважин, уменьшению диаметра обсадных труб, зазоров между колоннами и стенками скважины, сокращению расхода металла и тампонирующих материалов, увеличению скорости бурения и снижению стоимости буровых работ.

Эксплуатационная колонна — последняя колонна обсадных труб, которой крепят скважину для разобщения продуктивных горизонтов от остальных пород и извлечения из скважины нефти или газа или для нагнетания в пласты жидкости или газа. Иногда в качестве эксплуатационной колонны может быть использована (частично или полностью) последняя промежуточная колонна.

Диаметр обсадной колонны

Проектирование диаметров обсадных колонн и долот начинают с эксплуатационной колонны и далее методом снизу-вверх. Расчет диаметров обсадных труб ведется «изнутри» с диаметра эксплуатационной колонны. Исходя из предполагаемого дебита скважины и экономического обоснования, выбирается диаметр эксплуатационной колонны. Диаметр эксплуатационной колонны определяет диаметры бурения под обсадные колонны для всей скважины, а количество промежуточных колонн определяет конструкцию колонной головки. Увеличение диаметра эксплуатационной колонны позволяет использовать более производительное скважинное оборудование, позволяет эксплуатировать в скважине одновременно несколько пластов и облегчает проведение подземного ремонта. С другой стороны увеличение диаметра эксплуатационной колонны ведет к увеличению металлоемкости обсадных колонн, объему бурения и цементирования. Возрастают нагрузки на колонную головку и ее металлоемкость. Все это ведет к увеличению затрат на строительство скважины. Уменьшение диаметра эксплуатационной колонны снижает стоимость ее строительства, но увеличивает затраты, связанные с эксплуатацией скважины. Так применение малогабаритного оборудования ведет к увеличению затрат на приобретение до 2-3х раз. Усложняется поведение подземного ремонта, что ведет, как правило, к увеличению затрат времени, и, следовательно, и материалов, а в некоторых случаях не позволяет произвести необходимый ремонт.

Сооружение скважины

Только сооруженная скважина может ответить на вопрос: имеется ли в данном районе нефтяное или газовое месторождение и какова промышленная ценность залежи углеводородов.

Сооружение скважины, независимо от ее назначения (разведочная, параметрическая, эксплуатационная и т.д.), включает в себя следующие основные этапы:

  1. Геологическое обоснование места сооружения и составление проекта скважины, которые позволяют наилучшим образом выполнить поставленную задачу.
  2. Монтаж технических средств для наиболее качественного и экономичного сооружения скважины.
  3. Проводку ствола скважины, обеспечивающую высокую скорость углубления при минимальных затратах.
  4. Глубинные геофизические и технологические исследования, позволяющие подробно изучить геологический разрез, термодинамические параметры вскрытых скважиной пластов, отобрать образцы горных пород и пластовых флюидов для лабораторных исследований.
  5. Крепление ствола обсадными трубами и цементом, обеспечивающее длительную безаварийную эксплуатацию скважины как инженерного сооружения и ее экологическую безопасность.
  6. Изготовление глубинного фильтра, обеспечивающего качественную и надежную гидродинамическую связь продуктивного пласта с полостью эксплуатационной колонны и препятствующего проникновению в колонну горной породы и других загрязняющих углеводороды примесей.
  7. Оборудование устья скважины, включающее, при необходимости, подвеску колонны насосно-компрессорных труб, обеспечивающее качественное испытание скважины и дальнейшую длительную эксплуатацию ее как объекта добычи углеводородов.

При бурении в скважину последовательно спускается определенная конструкция, состоящая из обсадных труб. Каждая последующая колонна вставляется в предыдущую, и поэтому имеет все меньший диаметр.

Дно скважины называется забоем. После проведения цементирования скважины образуется новый забой, который называется «искусственный забой». В процессе эксплуатации на забой осаждаются примеси, части изношенного оборудования или упущенный при проведении подземного ремонта инструмент и т.п., что при замерах изменяет глубину скважины и новая точка называется «текущий забой».

Если продуктивный пласт обсаживается, то низ или башмак эксплуатационной колонны устанавливается всегда (после прохождения через пористый продуктивный пласт) в непроницаемую породу. Это позволяет вскрыть продуктивный пласт, предотвратив его обводнение, что само по себе является серьезной проблемой, и может сделать скважину непродуктивной, т.е. не давшей нефти.

После создания герметичной конструкции скважины в эксплуатационную колонну, напротив продуктивного пласта, спускается на забой устройство (перфоратор), которое проделывает отверстия в обсадных трубах и цементном кольце и соединяет продуктивный пласт и скважину. Эти отверстия заполняются газом и пластовой жидкостью (нефтью), поступающей из пласта под избыточным давлением и заполняют скважину.

Смотрите так же:  Детское пособие на 2 ребёнка в санкт-петербурге

Требования к конструкции скважин

В зависимости от назначения скважин конструкция может существенно изменяться, но всегда должна удовлетворять некоторым общим требованиям, которые сводятся к следующему:

  • надежное разобщение пройденных пород и их герметизация, что вытекает из требований охраны недр и окружающей среды и достигается за счет прочности и долговечности крепи, герметичности обсадных колонн, межколонных и заколонных пространств, а также за счет изоляции флюидонасыщенных горизонтов;
  • получение максимального количества горно-геологической и физической информации по вскрываемому скважиной разрезу;
  • возможность оперативного контроля за вероятным межколонным или заколонным перетоком флюидов;
  • длительная безаварийная работа при условии безопасного ведения работ на всех этапах жизни скважины;
  • конструкция должна иметь определенный диаметр обсадных труб, что особо относится к эксплуатационной колонне;
  • быть стабильной (не изменять своих первоначальных характеристик в течение длительного времени или после проведения определенных технологических операций);
  • эффективное фиксирование конструкции в стволе скважины;
  • возможность аварийного глушения скважины;
  • возможность трансформации одного вида скважины в другой за счет максимальной унификации по типоразмерам обсадных труб и ствола скважины.

Кроме перечисленных, конструкция скважины должна удовлетворять определенным технологическим требованиям, основными из которых являются:

  • хорошая гидравлическая характеристика (минимум сопротивлений);
  • максимально возможное использование пластовой энергии в процессе подъема продукции на дневную поверхность за счет выбора оптимального диаметра эксплуатационной колонны и конструкции забоя;
  • возможность проведения всех видов исследований известными и перспективными глубинными приборами;
  • проведение всех технологических операций в скважине, в том числе и по воздействию на продуктивный горизонт;
  • применение различных способов эксплуатации с использованием эффективного оборудования, в том числе и с большими нагрузками на стенку скважины (колонны).

Разработка конструкции скважины

Основные параметры конструкций скважины: число и диаметр обсадных колонн, глубина их спуска, диаметр долот, которые необходимы для бурения под каждую обсадную колонну, а также высота подъема и качество тампонажного раствора за ними, обеспечение полноты вытеснения бурового раствора.

Разработка конструкции скважины базируется на следующих основных геологических и технико-экономических факторах:

  • геологические особенности залегания горных пород, их физико-механическая характеристика, наличие флюидосодержащих горизонтов, пластовые температуры и давления, а также давление гидроразрыва проходимых пород;
  • назначение и цель бурения скважины;
  • предполагаемый метод заканчивания скважины;
  • способ бурения скважины;
  • уровень организации, техники, технологии бурения и геологическая изученность района буровых работ;
  • уровень квалификации буровой бригады и организация материально-технического обеспечения;
  • способы и техника освоения, эксплуатации и ремонта скважины.

К объективным геологическим факторам относят предполагаемую и фактическую литологию, стратиграфию и тектонику разреза, мощность пород с различными проницаемостью, прочностью, пористостью, наличие флюидосодержащих пород и пластовые давления.

Геологическое строение разреза горных пород при проектировании конструкции скважин учитывают как неизменный фактор.

В процессе разработки залежи ее начальные пластовые характеристики будут изменяться, так как на пластовые давления и температуру влияют продолжительность эксплуатации, темпы отбора флюидов, способы интенсификации добычи и поддержания пластовых давлений, использование новых видов воздействия на продуктивные горизонты в целях более полного извлечения нефти и газа из недр, поэтому эти факторы необходимо учитывать при проектировании конструкции скважин.

Конструкция скважин должна отвечать условиям охраны окружающей среды и исключать возможное загрязнение пластовых вод и межпластовые перетоки флюидов не только при бурении и эксплуатации, но и после окончания работ и ликвидации скважины. В связи с этим необходимо обеспечивать условия для качественного и эффективного разобщения пластов. Это один из главнейших факторов.

Все технико-экономические факторы — субъективные и изменяются во времени. Они зависят от уровня и степени совершенства всех форм организации, техники и технологии буровых работ в совокупности. Эти факторы влияют на выбор конструкции скважин, позволяют ее упростить, однако не являются определяющими при проектировании. Они изменяются в широких пределах и зависят от исполнителей работ.

Таким образом, принципы проектирования конструкций скважин прежде всего должны определяться геологическими факторами.

Простая конструкция (кондуктор и эксплуатационная колонна) не во всех случаях рациональна. В первую очередь это относится к глубоким скважинам (4000 м и более), вскрывающим комплекс разнообразных отложений, в которых возникают различные, иногда диаметрально противоположные по характеру и природе осложнения.

Следовательно, рациональной можно назвать такую конструкцию, которая соответствует геологическим условиям бурения, учитывает назначение скважины и другие, отмеченные выше, факторы и создает условия для бурения интервалов между креплениями в наиболее сжатые сроки. Последнее условие является принципиальным, так как практика буровых работ четко подтверждает, что чем меньше времени затрачивается на бурение интервала ствола между креплениями, тем меньше число и тяжесть возникающих осложнений и ниже стоимость проводки скважины.

Основные требования к конструкции скважины

Конструкция скважины –устройство скважины, её поперечные и продольные размеры, заданные поинтервально и интервалы размещения обсадных колонн с указанием способов их закрепления в стволе скважины.

Обсадные трубы необходимы для закрепления устья скважины и предохранения его от размывания буровым раствором, закрепления залегающих в верхней части разреза неустойчивых горных пород, закрепления пустот и водоносных горизонтов, перекрытия подземных горных выработок.

При построении проектной конструкции скважины необходимо стремиться к минимальному количеству ступеней. Каждая ступень должна служить только для установки на ней соответствующей колонны обсадных труб. Если нет необходимости крепления скважины обсадными трубами, то не следует переходить на меньший диаметр, рассчитывая потом на разбуривание ствола скважины. Разбуривание ствола в твердых породах очень трудоемко, а в мягких породах может привести к образованию нового направления ствола скважины при переходе контактов горных пород различной твердости и буримости.

Нередко контакт двух пород является ослабленным участком. В этом случае могут происходить утечки промывочной жидкости, размывание пород и перемещение колонны вниз по скважине, что порой может приводить к сложной аварии. Поэтому под любую колонну обсадных труб необходимо углубить скважину ниже ослабленного контакта слоев не менее чем на 2–5 м и установить башмак колонны на прочном основании.

По своему назначению обсадные колонны подразделяются следующим образом:

направление – колонна труб или одна труба, предназначенная для закрепления приустьевой части скважины от размыва буровым раствором;

промежуточная обсадная колонна – служит для разобщения несовместимых по условиям бурения зон при углублении скважины до намеченных глубин;

эксплуатационная колонна – последняя колонна обсадных труб, которой крепят скважину для разобщения продуктивных горизонтов от всех остальных пород и извлечения из скважины нефти, газа, воды и др.

Эксплуатационная колонна устанавливается в основном в случае бурения скважин на нефть, газ или воду.

Промежуточные обсадные колонны могут быть сплошными, перекрывающими ствол от забоя до устья, и потайными, крепящими только необсаженный участок ствола с перекрытием предыдущей колонны только на некоторую величину.

Проектная конструкция скважины составляется на каждую скважину или группу скважин. Она служит основанием для всех инженерных расчетов, связанных с бурением.

Для составления проектной конструкции скважины необходимо иметь такие исходные данные: назначение и цель бурения; геологическое строение данного участка; проектная длина ствола скважины и ее азимутальное и зенитное направления; необходимый конечный диаметр.

Назначение и цель бурения скважины определяют выбор конечного диаметра и возможного способа бурения.

Описание геологического строения данного участка работ должно отражать: литологический состав горных пород; их физико-механические свойства и категории по буримости; трещиноватость пород, раздробленность, сыпучесть, плывучесть, набухаемость, наличие водоносных горизонтов; наличие зон поглощения промывочной жидкости; наличие напорных вод; наличие карстов и заброшенных горных выработок.

Выбор конечного диаметра скважины зависит от цели бурения. При бурении разведочной скважины на твердые полезные ископаемые её диаметр должен обеспечить достаточный диаметр керна.

В благоприятных геологических условиях (относительно устойчивые породы) зазор между двумя соседними обсадными колоннами (между колонной и стенкой скважины) может быть минимальным. В условиях обрушающихся и набухающих пород при значительной длине интервала закрепления для спуска колонны следует предусматривать больший зазор между колонной и стенкой скважины.

В монолитных устойчивых породах постановка обсадных колонн вообще может не предусматриваться.

Разработанная конструкция скважины с краткой, но достаточной характеристикой геологических условий бурения должна легко читаться. В ней все элементы конструкции должны быть увязаны с геологическим строением и возможными зонами осложнений (рис. 3.2).

Целью колонкового бурения является получение керна, достаточного для опробования полезного ископаемого и получения другой необходимой информации. Конечный диаметр скважины зависит от минимально допустимых диаметров керна, обеспечивающих необходимую достоверность опробования, а также от размеров геофизической и другой аппаратуры, применяемой при геофизических, гидрогеологических и других исследованиях. Значения минимально допустимых диаметров керна, а также рекомендуемые диаметры скважин, типы и размеры колонковых снарядов для различных видов полезного ископаемых приведены в табл. 3.1.

Требования к конструкции скважин

Под надежностью конструкции понимается такое техническое состояние закрепленной части ствола скважины, которое позволяет осуществлять комплекс технологических операций, направленных на успешное преодоление возникших осложнений и дальнейшее углубление скважины. При этом конструкция скважины должна отвечать следующим требованиям:

Смотрите так же:  Как оформить рамку из картона

— использование обсадных колонн оптимального диаметра для перекрытия возникших зон осложнений и достижение проектной глубины скважины;

— предупреждение интенсивного механического износа внутренней части обсадных колонн;

— обеспечение передачи на забой максимума гидравлической мощности для выбора оптимального режима бурения;

— наличие возможности создания значительных по абсолютным величинам избыточных внутренних давлений в закрепленной части ствола скважины для борьбы о возникающими газоводонефтепроявлениями или при ожидаемом вскрытии пластов с АВПД.

— исключение затрубных проявлений и межпластовых перетоков;

— обеспечение прочности конструкции скважины в сочетании с герметичностью каждой обсадной колонны и цементного кольца;

— качественное разобщение всех горизонтов и, в первую очередь газовых пластов, являющихся объектами самостоятельной разработки;

— достижение запроектированных режимов эксплуатации скважин, обусловленных проектом разработки горизонта (месторождения);

— применение современных методов испытания, освоения и ремонта скважин.

При достижении указанных требований обеспечиваются наилучшие технико-экономические показатели как процесса бурения, так и последующей эксплуатации скважины.

Основные факторы, влияющие на проектирование

185.238.139.36 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

Основные требования к конструкции скважины

Рис. 4.4. Графическое изображение конструкции скважины

320 А 59 II 6 (89Н) 63(73Н)

Конструкция скважины — устройство скважины, ее поперечные и продольные размеры, заданные поинтервально, и интервалы размещения обсадных колонн с указанием способов их закрепления в стволе скважины.

Обсадные трубы необходимы для закрепления устья скважины и предохранения его от размывания буровым раствором, закрепления залегающих в верхней части разреза неустойчивых горных пород, закрепления пустот и водоносных горизонтов, перекрытия подземных горных выработок.

Графически конструкция скважины изображается в виде схемы, представленной на рис. 4.4, с указанием диаметра ствола скважины, обсадных колонн и глубин их спуска.

При построении проектной конструкции скважины необходимо стремиться к минимальному количеству ступеней. Каждая ступень должна служить только для установки на ней соответствующей колонны обсадных труб. Если нет необходимости крепления скважины обсадными трубами, то не следует переходить на меньший диаметр, рассчитывая потом на разбуривание ствола скважины. Разбуривание ствола в твердых породах очень трудоемко, а в мягких породах может привести к образованию нового направления ствола скважины при

переходе контактов горных пород различной твердости и буримости.

Нередко контакт двух пород является ослабленным участком. В этом случае могут происходить утечки промывочной жидкости, размывание пород и перемещение колонны вниз по скважине, что может привести к сложной аварии. Поэтому под любую колонну обсадных труб необходимо углубить скважину ниже ослабленного контакта слоев не менее чем на 2-5 м и установить башмак колонны на прочном основании.

Разработанная конструкция скважины с краткой, но достаточной характеристикой геологических условий бурения должна легко читаться (рис. 4.5). В ней все элементы конструкции должны быть увязаны с геологическим строением и возможными зонами осложнений.

  • 2
  • 3

>>>>>>>>> >>>>>>>>> >>>>>>>>>.*’гг*ггг*е.

Песок глинистый водонасыщенный

Известняк плотный доломитизированный

  • 6 м
  • 58 м 63 м
  • 310 м
  • 093 мм
  • 0 89 мм мм мм
  • 0 59 мм

Рис. 4.5. Геологическая колонка и соответствующая геологическим условиям конструкция скважины

Обсадные колонны по назначению подразделяют следующим образом: направление — колонна труб или одна труба, предназначенная для закрепления приустьевой части скважины от размыва буровым раствором;

промежуточная колонна служит для разобщения несовместимых по условиям бурения зон при углублении скважины до намеченных глубин;

эксплуатационная колонна — последняя колонна обсадных труб, которой крепят скважину для разобщения продуктивных горизонтов от всех остальных пород и извлечения из скважины нефти, газа, воды и др.

Эксплуатационную колонну устанавливают, в основном, в случае бурения скважин на нефть, газ или воду. Промежуточные обсадные колонны могут быть сплошными — перекрывающими ствол от забоя до устья, и потайными — крепящими только необсаженный участок ствола с перекрытием предыдущей колонны только на некоторую величину.

Проектную конструкцию скважины составляют на каждую скважину или группу скважин. Она служит основанием для всех инженерных расчетов, связанных с бурением. Для составления проектной конструкции скважины необходимо иметь исходные данные: назначение и цель бурения; геологическое строение данного участка; проектную длину ствола скважины и ее азимутальное и зенитное направления; необходимый конечный диаметр скважины.

Назначение и цель бурения скважины определяют выбор конечного диаметра и возможного способа бурения.

Описание геологического строения данного участка работ должно отражать литологический состав горных пород, физико-механические свойства и категории по буримости, трещиноватость пород, раздробленность, сыпучесть, плывучесть, набухаемость, наличие водоносных горизонтов, зоны поглощения промывочной жидкости, наличие напорных вод, наличие карстовых полостей и заброшенных горных выработок.

Выбор конечного диаметра скважины зависит от цели бурения. При бурении разведочной скважины на твердые полезные ископаемые диаметр скважины должен обеспечить достаточный диаметр керна. В благоприятных геологических условиях (относительно устойчивые породы) зазор между двумя соседними обсадными колоннами (между колонной и стенкой скважины) может быть минимальным. В условиях обрушающихся и набухающих пород при значительной длине интервала закрепления для спуска колонны следует предусматривать больший зазор между колонной и стенкой скважины.

В монолитных устойчивых породах постановка обсадных колонн вообще может не предусматриваться.

Целью колонкового бурения является получение керна, достаточного для опробования полезного ископаемого и получения другой необходимой информации. Конечный диаметр скважины зависит от минимально допустимых диаметров керна, обеспечивающих необходимую достоверность опробования, а также от размеров геофизической и другой аппаратуры, применяемой при геофизических, гидрогеологических и других исследованиях в скважине.

Конечный диаметр скважины, кроме того, зависит от принятого способа бурения, типа породоразрушающего инструмента. Например, при алмазном бурении наиболее характерными являются диаметры коронок 46, 59 и 76 мм. В сложных геологических условиях с целью обеспечения кондиционного керна может быть использован диаметр скважин больше на один размер в сравнении с благоприятными условиями для опробования.

Для твердосплавного бурения основными диаметрами скважин являются 59, 76 и 93 мм. При бурении на каменные угли основной конечный диаметр 76 мм (в плотных углях — 59 мм), на минеральные соли — 93 мм, на бокситы — 93 и 112 мм (в плотных бокситах — 59 мм).

С целью разработки наиболее экономичной конструкции скважины следует стремиться к уменьшению конечного диаметра скважины без ущерба достоверности опробования, так как при этом повышается устойчивость стенок скважины и производительность. Однако в сложных горно-геологических условиях (наличие зон дробления, трещиноватости, карстовых образований) при недостаточной изученности геологического разреза в начальной стадии геологоразведочных работ выбранный допустимый диаметр скважины рекомендуется оставлять запасным. Если геологический разрез слабо изучен или возможны различные осложнения при бурении, то выбранный конечный диаметр скважины оставляют запасным. В этом случае вся проектная конструкция скважины должна быть на один диаметр больше.

Следует учитывать одно из основных требований к конструкции скважин при алмазном бурении — должно выполняться рациональным сочетание диаметров бурильных колонн и диаметров скважин (открытого ствола или внутреннего диаметра обсадной колонны). Поэтому при выборе конструкции нужно избегать применения обсадных колонн, спущенных впотай, и ступенчатости открытого ствола скважины.

При бурении ССК применение потайных обсадных колонн и бурение в ступенчатом открытом стволе запрещается.

Ступенчатость ствола при алмазном бурении допускается в аварийных ситуациях и в глубоких (более 1 000 м) скважинах, когда в нижнем интервале бурение ведется на сравнительно незначительных частотах вращения (до 500 мин’ 1 ).

Зазор между стенками скважины и наружной поверхностью обсадных колонн следует тампонировать глиной или цементным раствором.

Рис. 4.6. Башмак для обсадной

колонны компании Boart Longyear

В зависимости от назначения и срока эксплуатации скважин тампонирование производят:

в неглубоких скважинах на высоту 1-3 м от места установки башмака обсадной колонны;

в глубоких скважинах по всему затрубному пространству до устья скважины.

При типизации конструкций скважин для их обозначения рекомендуется использовать шифр, включающий: глубину скважины (проектную или

фактическую); способ бурения на конечной глубине (А -алмазным инструментом; Т — твердосплавным инструментом; П — пневмоударным инструментом; Ш -шарошечными долотами; АС — алмазными коронками

ССК; АГ — алмазным гидроударным); конечный диаметр скважины, мм; число обсадных колонн (I, II, III, БО — без обсадных колонн); глубину спуска, диаметр и тип обсадных колонн; вид бурения и глубину каждой ступени открытого ствола.

Пример. Составить шифр двухколонной конструкции скважины проектной глубиной 1 200 м, алмазного бурения с конечным диаметром скважины 59 мм. Первая колонна обсадных труб диаметром 108 мм ниппельного соединения спущена на глубину 11 м, вторая колонна обсадных труб диаметром 89 мм ниппельного соединения спущена на глубину 160 м, открытый ствол скважины имеет ступенчатую форму: до глубины 800 м бурение проектируется шарошечным долотом диаметром 76 мм.

Шифр конструкции скважины: 1 200 А 59 II 11 (108Н) 160 (89Н) 76 Ш 800.

Обсадные колонны составляют из обсадных труб безниппельного (труба в трубу) и ниппельного соединения по ГОСТ 6239-77. В настоящее время широко применяют обсадные трубы зарубежных компаний. В табл. 4.1 приведена краткая характеристика обсадных труб.

Смотрите так же:  Заявление о преступлении образец рб

Нижняя часть обсадной колонны оснащается башмаком. Компания Boart Longyear выпускает армированные башмаки для осуществления задавливания, бурения и обуривания при спуске обсадных колонн в скважину (рис. 4.6).

Основные размеры обсадных труб н башмаков для обсадных колонн_

2.2. Требования к конструкции скважин

Под надежностью конструкции понимается такое техническое состояние закрепленной части ствола скважины, которое позволяет осуществлять комплекс технологических операций, направленных на успешное преодоление возникших осложнений и дальнейшее углубление скважины. При этом конструкция скважины должна отвечать следующим требованиям:

— использование обсадных колонн оптимального диаметра для перекрытия возникших зон осложнений и достижение проектной глубины скважины;

— предупреждение интенсивного механического износа внутренней части обсадных колонн;

— обеспечение передачи на забой максимума гидравлической мощности для выбора оптимального режима бурения;

— наличие возможности создания значительных по абсолютным величинам избыточных внутренних давлений в закрепленной части ствола скважины для борьбы о возникающими газоводонефтепроявлениями или при ожидаемом вскрытии пластов с АВПД.

— исключение затрубных проявлений и межпластовых перетоков;

— обеспечение прочности конструкции скважины в сочетании с герметичностью каждой обсадной колонны и цементного кольца;

— качественное разобщение всех горизонтов и, в первую очередь газовых пластов, являющихся объектами самостоятельной разработки;

— достижение запроектированных режимов эксплуатации скважин, обусловленных проектом разработки горизонта (месторождения);

— применение современных методов испытания, освоения и ремонта скважин.

При достижении указанных требований обеспечиваются наилучшие технико-экономические показатели как процесса бурения, так и последующей эксплуатации скважины.

2.3. Основные факторы, влияющие на проектирование конструкции скважины

Наиболее определяющими факторами, влияющими на конструкцию скважины, являются геологические условия бурения, назначение скважины и способ бурения. Остальные факторы являются субъективными и изменяющимися во времени. Эти факторы позволяют упрощать конструкцию скважины, но не являются определяющими.

Рассмотрим вкратце влияние основных факторов на подбор конструкции скважины.

Геологические условия бурения

а) характер пород, вскрываемых скважиной (с точки зрения возможных обвалов, осыпей кавернообразований);

б) наличие зон возможных газо-нефте, и водопроявлений и поглощений промывочной жидкости и условия, при которых эти осложнения возникают;

в) проницаемость пород и пластовые (поровые) давления;

г) температура горных пород по стволу скважины;

д) углы падения пород и частота чередования их по твердости.

Породы с низкой прочностью должны быть перекрыты обсадной колонной сразу же после вскрытия всей ее мощности. В противном случае могут образовываться обвалы. Если мощность неустойчивых пород большая, следует разделить ее на ряд интервалов, которые после проходки закрепляются обсадными колоннами.

Зоны с различным характером осложнений (например, проявления и поглощения) также должны быть изолированы друг от друга, если пластовые давления превосходят давления гидроразрыва пород, так как предупреждение каждого из этих осложнений достигаются противоположными несовместимыми методами. Для предупреждения нефтегазоводопроявлений, осыпей, обвалов требуется вести бурение с применением утяжеленных буровых растворов, а для предупреждения поглощений плотность раствора следует снижать.

Температура горных пород оказывает значительное влияние на физико-механические свойства буровых и тампонажных растворов. Это приводит к необходимости использовать различные несовместимые системы, а следовательно требуется разобщать подобные зоны обсадными колоннами.

Углы падения пород и частота чередования их по твердости при прочих условиях оказывает влияние на угол искривления скважины. Чем больше углы падения пород и чем чаще породы чередуются, тем выше темп набора кривизны. Для успешного выполнения заданной программы крепления необходимо, чтобы углы искривления были минимальными, кроме того, колебания зенитного и азимутального углов являются основной причиной образования желобных выработок в стволе и недопуска обсадной колонной до проектной глубины.

Назначение скважины.Сочетание обсадных колонн различных диаметров, составляющих конструкцию, скважины, зависит от диаметра эксплуатационной колонны.

Диаметр эксплуатационной колонны нефтяной скважины практически выбирают в зависимости от того, какой продукт будет добываться из недр, от дебита скважины, а также возможности производства геофизических, аварийных и ремонтных работ в скважине.

Диаметр эксплуатационных колонн нагнетательных скважин зависит от давления, при котором будет закачиваться рабочий агент в пласт и от приемистости пласта. При выборе диаметра эксплуатационной колонны разведочных скважин на структурах с выявленной продуктивностью нефти или газа решающим фактором является обеспечение условий для проведения опробывания и последующей эксплуатации промышленных объектов.

В разведочных скважинах (поискового характера) на новых площадях диаметр эксплуатационной колонны зависит от необходимого количества спускаемых промежуточных обсадных колонн, качества получаемого кернового материала, от возможности проведения электрометрических работ и испытания вскрытых объектов на приток. Скважины этой категории после спуска последней промежуточной колонны можно бурить диаметром долота 140 мм и меньше с последующим спуском 114 мм эксплуатационной колонны или колонны меньшего диаметра.

Снижение уровня жидкости в скважине при добыче нефти или снижение давления газа обуславливает возникновение сминающих нагрузок. Вследствие этого колонна должна быть составлена из труб такой прочности, чтобы в процессе эксплуатации не произошло бы их смятия. Увеличение диаметра труб снижает их сопротивляемость на смятие. Поэтому для обеспечения длительной работы скважины одним из основных факторов при выборе диаметра эксплуатационной колонны является необходимая прочность на, сминающие и страгивающие усилия, а также и на внутреннее давление.

Метод вскрытия пласта.Метод вскрытия определяют главным образом особенностями продуктивных пластов, наличия пропластковых и подошвенных вод, величиной пластового давления, прочностью давления пород, тип коллекторов (гранулярный, трещиноватый и др.). При нормальных и повышенных давлениях эксплуатационную колонну цементируют через башмак. При пониженных пластовых давлениях, отсутствие пропластковых и подошвенных вод и достаточной прочности пород пласта в некоторых случаях, после вскрытия объекта, эксплуатационную колонну, имеющую фильтр против продуктивных горизонтов, цементируют через боковые отверстия расположенные над кровлей этих горизонтов (манжетной цементирования).

В ряде случаев до вскрытия продуктивных горизонтов, при наличии в разрезе пластов с аномально высокими пластовыми давлениями (АВПД) или непрочных пород, скважины бурят с промывкой забоя буровыми растворами повышенной плотности. Вскрытие объекта с использованием указанных растворов часто сопровождается их поглощением трещиноватыми коллекторами. Освоение таких скважин затрудняется, а иногда заканчиваются безрезультатно. Для успешного вскрытия, а затем освоения таких объектов, плотность буровых растворов должна быть по возможности минимальной. В рассматриваемых случаях вскрытия продуктивных пластов возможно только при условии предварительного перекрытия всего разреза до их кровли промежуточной обсадной колонной при этом эксплуатационная колонна может быть либо сплошной, либо представлена хвостовиком и промежуточной колонной. Если породы продуктивных горизонтов весьма устойчивы, скважины могут эксплуатироваться и без крепления обсадной колонной.

Способ бурения.Бурение скважин осуществляется роторным способом, гидравлическими забойными двигателями или электробурами.

Турбинный способ наиболее эффективен, при проводке вертикальных и наклонных скважин с нормальными условиями бурения с использованием неутяжеленных буровых растворов или воды, особенно при разбуривании прочных карбонатных отложений, характерных для районов Урало-Поволжья, а также Западной Сибири.

Роторный способ эффективен для бурения скважин с применением утяжеленных буровых растворов плотностью более 1500 1600 кг/м 3 и высокотемпературных скважин на больших глубинах более 3000 м. Кроме того, этот способ эффективен при бурении долотами менее 214 мм и при проходке пластичных глин гидромониторными долотами.

Электробуром бурят небольшое количество скважин, и область эффективности данного способа достаточно четко не установлена.

Особенностью турбинного способа бурения является снижение его эффективности с ростом глубины скважины, а также резкое снижение мощности и крутящего момента с уменьшением диаметра турбобура. Для обеспечения достаточной эффективности работы долота при бурении глубоких скважин используют турбобуры диаметром 168 190 мм.

По диаметру турбобуров при заканчивании скважины определяют возможную ее конструкцию.

Похожие публикации:

  • Какие льготы сотрудникам мчс Документы для оформления пенсии по старости в 2018 году По достижении определенного законодательством пенсионного возраста, гражданин имеет право оформить законно заслуженную пенсию. Оформление выплаты в ПФР не является сложным, […]
  • Медицинская страховка в таиланде Страховка в Таиланд. Какую выбрать и где купить онлайн? На блоге уже есть несколько статей о том, как выбрать туристическую страховку и где купить страховку заграницу, а так же несколько наших отзывов после обращения в госпиталь по […]
  • Срок действия охранных документов свидетельство на полезную модель Срок действия охранных документов свидетельство на полезную модель Сервис бесплатной оценки стоимости работы Заполните заявку. Специалисты рассчитают стоимость вашей работы Расчет стоимости придет на почту и по СМС Номер вашей […]
  • Дома под материнский капитал в костроме Какие документы нужны для участия в программе «Молодая семья» Чтобы стать участником госпрограммы «Молодой семье — доступное жилье», действие которой продлено Правительством на 2016 — 2020 годы включительно, необходимо предоставить в […]
  • В какой страховой компании застраховать автомобиль по осаго Рейтинг страховых компаний — где застраховать лучше? Каждый автовладелец обязан проходить ОСАГО и КАСКО. Однако, в связи с тем, что страховых компаний с каждым годом становится все больше, то стало довольно проблематичным найти […]
  • Договор подбора арендатора Варианты снижения арендной платы Основа успешного бизнеса – контроль над расходами и экономия собственных средств. Высокие затраты снижают рентабельность, уменьшают оборотный капитал и прибыль. Значительный удельный вес имеют […]