Размещено на http://www.allbest.ru/

9

Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

Российский Государственный Университет нефти и газа

имени И.М. Губкина

ФАКУЛЬТЕТ РАЗРАБОТКИ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Кафедра бурения нефтяных и газовых скважин

Курсовой проект на тему:

по дисциплине: «Заканчивание скважин»

«Заканчивание эксплуатационной скважины глубиной 2629 метров на проектный горизонт»

Студент: Сатабаев М.А.

Группа: РБ-09-2

Руководитель: ст.преп. Гришин Д. В.

Москва, 2013 год

Содержание

геологический бурение скважина цементирование тампонажный

Введение

1. Основные сведения о геологическом строении, газонефтеводоносности площади, степени ее геологической изученности, геолого-физических условиях бурения и условиях эксплуатации скважины

2. Проектирование конструкции скважины

3. Расчет одной из обсадных колонн (по указанию руководителя)

4. Обоснование выбора способа цементирования и состава тампонажных материалов

5. Расчет цементирования одной из обсадных колонн (по указанию руководителя)

6. Выбор оборудования для обвязки обсадных колонн

7. Обоснование способа контроля качество цементирования

8. Расчет нормативного времени на крепление скважины одной из колонн (по указанию руководителя)

9. Вопросы охраны труда и техники безопасности при креплении скважины одной из обсадных колонн

Введение

Среди важнейших видов промышленной продукции, объемы производства которой определяют современное состояние и уровень развития материально-технической базы той или иной страны, одно из главных мест отводится производству и потреблению нефтепродуктов, а также добыче нефти и газа.

В России, где основным источником формирования бюджета и поступления валютных резервов является нефтегазовый комплекс, вопрос о поддержании объемов производства и их росте наиболее актуален. Уменьшение объемов добычи связано с истощением запасов месторождений, износом основных производственных фондов.

Решение данной проблемы возможно только путем введения в разработку новых месторождений, а также путем разработки более глубоких горизонтов.

Для этого необходимо значительно увеличить объем буровых работ и работ по капитальному ремонту скважин в основном путем повышения технико-экономических показателей бурения за счет роста производительности труда и улучшения технологической базы. Рост производительности труда зависит от технологии бурения (ремонта) и квалификации работников, а улучшение технологической базы возможно путем внедрения новых разработок и увеличения научно-исследовательской работы в данной отрасли.

Необходимость быстрейшего развития экономики нашей страны ставит перед работниками нефтяной промышленности задачу - повысить эффективность и улучшить качество бурения. Эта задача включает в себя как количественный рост, так и качественный: совершенствование техники и технологии бурения скважин, повышение производительности буровых работ и снижение их себестоимости. Немалые резервы заключаются в совершенствовании качества вскрытия нефтяных и газовых пластов при бурении, ускорении опробования и испытания, в совершенствовании конструкций скважин и уменьшению металлоемкости, в повышении долговечности крепления и разобщения нефтегазоводоносных горизонтов.

В настоящее время к строительству скважины предъявляются значительно более жесткие экологические и экономические требования. Строительство скважины и ее эксплуатация должны оказывать минимальное влияние на экосистему. Разработка месторождения должна преследовать цель не максимально быструю его выработку, а наибольшую его нефтегазоотдачу с причинением минимального ущерба окружающей среде.

Целью данного курсового проекта является закрепление теоретических знаний по дисциплине "Заканчивание скважин" и получение практических инженерных навыков при решении вопросов связанных с расчётом и креплением обсадных колонн.

1. Основные сведения о геологическом строении, газонефтеводоносности площади, степени ее геологической изученности, геолого-физических условиях бурения и условиях эксплуатации скважины

Таблица 1.1 Основные проектные данные

Литолого-стратиграфическая характеристика разреза скважины

Таблица 2.1 Стратиграфический разрез скважины, элементы залегания и коэффициент каверзности пластов

Примечание:

1. Интервалы залегания стратиграфических подразделений приведены для точки вскрытия кровли продуктивного пласта пилотным стволом.

2. * - Глубина рассчитана из условия бурения пилотного ствола.

3. Коэффициент кавернозности рассчитан по фактическим замерам диаметров соседних скважин.

Таблица 2.2 Литологическая характеристика разреза скважин

Нефтегазоводоносность по разрезу скважины

Таблица 2.3. Нефтеносность

Таблица 2.5. Характеристика водоносных комплексов

Давление и температура по разрезу скважины

1) Осыпи, (обвалы) - происходят при прохождении уплотненных глин, аргиллитов или глинистых сланцев. В результате увлажнения буровым раствором или ее фильтратом снижается предел прочности уплотненной глины, аргиллита или глинистого сланца, что ведет к их обрушению (осыпям). Обвалам (осыпям) может способствовать набухание. Проникновение свободной воды, которая содержится в больших количествах в растворах, в пласты, сложенные уплотненными глинами, аргиллитами или глинистыми сланцами, приводит к их набуханию, выпучиванию в ствол скважины и в конечном счете к обрушению (осыпанию). Небольшие осыпи могут происходить из-за механического воздействия бурильного инструмента на стенки скважины. Обвалы (осыпи) могут произойти также в результате действия тектонических сил, обусловливающих сжатие пород. Горное давление при этом значительно превышает давление со стороны столба бурового раствора. Характерные признаки обвалов (осыпей) - резкое повышение давления на выкиде буровых насосов, обильный вынос кусков породы, интенсивное кавернообразование и недохождение бурильной колонны до забоя без промывки и проработки, затяжки и прихват бурильной колонны; иногда - выделение газа. Интенсивное кавернообразование существенно затрудняет вынос выбуренной породы на дневную поверхность, так как уменьшается скорость восходящего потока и его подъемная сила, возрастает аварийность с бурильными трубами, особенно при роторном бурении. Из-за опасности поломки бурильных труб приходится уменьшать нагрузку на долото, а это ведет к снижению механики скорости прохода.

Продолжение примечания к табл. 2.8:

2) Отличительными особенностями проводки горизонтальных скважин, которые могут привести к возникновению аварий и осложнений, являются:

большее проявление гравитационных сил в процессе формирования пологих и горизонтальных участков ствола скважины;

наличие протяженных участков ствола скважины с интенсивным искривлением и пологим или горизонтальным вскрытием толщи горных пород;

кратное увеличение времени нахождения ствола скважины в необсаженном состоянии;

изменение условий разрушения горных пород за счет ориентирования породоразрушающего инструмента вдоль напластования;

использование новых, более сложных, технических средств, приборов и технологических процессов.

3) С целью предотвращения образований уступов или срезки ствола скважины в сильно искривленных интервалах, сложенных мягкими или неустойчивыми горными породами, рекомендуется:

при посадках инструмента в процессе его спуска промывку ствола скважины производить с производительностью насоса, недостаточной для работы гидравлического забойного двигателя;

для интенсивной промывки ствола скважины выбирать прямолинейные интервалы, сложенные устойчивыми, не склонными к кавернообразованию, горными породами;

проработку осложненного ствола скважины производить долотом режуще-истирающего типа.

4) Осаждение шлама на нижнюю стенку ствола скважины представляет наибольшую опасность на участках со значениями зенитного угла в диапазоне от 40° до 60°.

5) При остановке циркуляции может произойти оползание шлама, если угол наклона ствола больше 50°.

6) Основные способы предупреждения осложнений, связанных с осаждением шлама на нижней стенке сильно искривленного участка ствола скважины, следующие:

расхаживание бурильной колонны с интенсивной промывкой ствола;

закачивание небольших объемов бурового раствора повышенной вязкости с обязательным вращением или расхаживанием бурильной колонны;

буровой раствор должен иметь повышенную условную вязкость (Т = 28-30 с) и статическое напряжение сдвига СНС₁ (не менее 10 дПа);

для улучшения очистки ствола скважины от шлама начиная с 2850м. (по стволу) и через каждые 200-300 проходки производить спуск каротажной воронки для промывки скважины с расходом промывочной жидкости 40-60 л/сек.

Нефтегазоводопроявления

Газо-, нефте- и водопроявления. В разбуриваемых пластах могут находиться газ, вода и нефть. Газ через трещины и поры проникает в скважину. Если пластовое давление выше давления бурового раствора, заполняющего скважину, газ с огромной силой выбрасывает жидкость из скважины-возникает газовый, а иногда и нефтяной фонтан. Это явление нарушает нормальный процесс бурения, влечет за собой порчу оборудования, а иногда и пожар. Вода или нефть под очень большим пластовым давлением также может прорваться в скважину. В результате происходит выброс бурового раствора, а потом воды или нефти. Получается водяной или нефтяной фонтан.

Признаки начала газопроявлений следующие: а) выход на поверхность при восстановлении циркуляции пачек глинистого раствора, насыщенного газом; б) кипение в скважине при ограниченном поступлении из пластов газа, что может наблюдаться в случае незначительных величин вязкости и статического напряжения сдвига глинистого раствора; в) слабый перелив раствора из скважины; г) повышение уровня жидкости в приемных емкостях буровых насосов (без добавления жидкости в циркуляционную систему); д) появление газа по показаниям газокаротажной станции.

Прихватоопасные зоны

Прихваты. Основными причинами прихватов являются: набухание глинистых пород и образование на стенках скважины толстой корки.

Набухание - происходит при прохождении глин, уплотненных глин, в отдельных случаях аргиллитов (при значительном содержании минералов типа монтмориллонита). В результате действия бурового раствора и его фильтрата глина, уплотненная глина и аргиллиты набухают, сужая ствол скважины. Это приводит к затяжкам, посадкам, недохождениям до забоя и часто к прихватам бурильного инструмента.

Корка - образовывается в результате фильтрации бурового раствора в высокопроницаемые пласты с высокой фильтрацией. Высокая фильтрация увеличивает толщину корки и вероятность прихвата бурового инструмента

2. Проектирование конструкции скважины

Выбор конструкции скважины осуществляется исходя из решаемых ею задач, с учетом требований «Правил безопасности в нефтяной и газовой промышленности» от 05.06.03г.

Принимая во внимание геологические особенности разреза, а также проектируемый комплекс исследований, предусматривается следующая конструкция скважины:

- направление диаметром 426 мм спускается на глубину 50 м с целью перекрытия зон поглощений и неустойчивых пород четвертичных отложений, предупреждения размыва устья и связанных с ним осложнений в виде осыпей и обвалов.

Цементируется до устья. Марка цемента ПЦТ1-50, плотность цементного раствора 1,83-1,85 г/см³;

- кондуктор диаметром 324 мм спускается на глубину 560 м. Кондуктор предназначен для перекрытия неустойчивых пород Атлымской, Новомихайловской, Чеганской и Люлинворской свит. Указанная глубина спуска кондуктора рассчитана из условий нахождения башмака колонны в плотных глинистых породах и недопущения гидроразрыва пород при ликвидации возможных водопроявлений.

Цементируется до устья. Марка цемента ПЦТ1-50, плотность цементного раствора 1,83-1,85 г/см³

- Промежуточная диаметром 245 мм спускается на глубину 1690 м(по вертикали 1485 м). Кондуктор предназначен для перекрытия неустойчивых пород Талицкой, Ганькинской, Березовской, Кузнецовской, Уватской и Ханты-Мансийской свит. Указанная глубина спуска кондуктора рассчитана из условий нахождения башмака колонны в плотных глинистых породах и недопущения гидроразрыва пород при ликвидации возможных водопроявлений.

Цементируется до устья. Марка цемента ПЦТ1-50, плотность цементного раствора 1,83-1,85 г/см³

- эксплуатационная колонна диаметром 178 мм спускается на глубину 3198м (2629м по вертикали).

Цементируется в интервале 1327-3198м. Плотность тампонажного раствора в интервале 2998-3198м - 1,45-1,5 г/см³.

фильтр-хвостовик диаметром 114 мм устанавливается в интервале 3048-3698м. (по стволу). Фильтр-хвостовик оборудуется комплектом технологической оснастки и технических средств для последующего проведения селективных гидроразрывов пластов. Не цементируется.

По результатам окончательного каротажа возможно изменение способа заканчивания скважины - цементирование хвостовика по всей длине, манжетное цементирование хвостовика, оставление горизонтального участка ствола скважины в необсаженном состоянии («открытый забой»).

Глубина спуска и характеристика обсадных колонн

D_хвс=114 мм D_{экс.муфт.}=133 мм

D_дол(1)=(1,0447+0,00022*D_хвс)*D_{хвст.муф.}=(1,0447+0,00022*114)*133=142,3

D_экс=178 мм D_{экс.муфт.}=194,5 мм

D_дол(1)=155,4 мм.; D_дол(1)=1,0447+0,00022*178)*194,5=210,81

D_дол(1)=215,9 мм.

D_тех= D_дол(1)+Д+2д=215,9+6+14=235,9 мм

D_тех=244,5 мм D_{тех.муфт.}=270 мм

D_дол(2)=(1,0447+0,00022* D_экс)* D_{тех.муфт.}

D_дол(2) =(1,0447+0,00022*244,5)*270=295,6

D_дол(2)=295,3 мм

D_конд= D_дол(2)+Д+2д=295,3+6+14=315,3 мм

D_конд=323,9 мм D_{конд.муфт.}=351 мм

D_дол(3)=(1,0447+0,00022* D_конд)* D_{конд.муфт}

D_{дол(3) .}=(1,0447+0,00022*323,9)*351=391,7

D_дол(3)=393,7 мм.

D_нап= D_дол(3)+Д+2д=393,7+6+14=213,7 мм

D_нап=426 мм D_{нап.муфт.}=452 мм

D_дол(3)=(1,0447+0,00022* D_нап)* D_{нап.муфт}

D_{дол(3) .}=(1,0447+0,00022*426)*452=514,6

D_дол(3)=555 мм. (расширитель 555 после долота 490)

Профиль скважины

3. Расчет эксплуатационной обсадной колонны

Исходные данные:

Интервал цементирования L = 3198 м (H=2698 м ), (от башмака эксплуатационной колонны до устья);

Пластовое давление 27 МПа;

Плотность цементного раствора с = 1850 кг/м3;

Плотность жидкости затворения с = 1000 кг/м3;

Запас прочности на смятие m = 1,125;

Запас прочности на внутреннее давление n = 1,1;

Избыточные внутренние давления:

Внутренние давление при цементировнии:

1. На устье скважины (Р_н)_у = 0

2. У башмака колонны (Р_н)_L = 10^-2*(р_рh+ р_ц(z-h)) =1,85*2698*10^-2=53,42 Мпа

1. Для эксплуатационных колонн при испытании скважины (устье загерметизировано). Р = Р_пл*((2-s)/(2+s)) S = 10^-4р_гl

S = 10^-4*0,615*2357=0,2169

Внутренние давления при опрессовках:

3. Р_{в. опр.} =1,1 * Р_в(z) = 1,1 * 18,59 = 20,46 Мпа

Избыточные наружные давления:

Наружное давление при цементировании:

1. У башмака колонны Р_(н)изб. = (Р_н - Р_в)*(1-k)

,где k -...