Проектирование профиля направленной скважины

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Самарский государственный технический университет»

Нефтетехнологический факультет

Курсовой проект

«Проектирование профиля направленной скважины»

Магистерская программа - «Строительство наклонно направленных и горизонтальных скважин»

21.04.01 Нефтегазовое дело

Магистрант Денисюк С.В. группа 9М

Вариант 2

Проверил: Гнибидин В.Н.

Самара 2019

Содержание

Введение

1. Геологическая часть

2. Литолого-стратиграфический разрез скважины

3. Сведения о возможных авариях и зонах осложнений по геологическому разрезу скважины. Анализ и оценка технологического риска с указанием зон риска по разрезу скважины и степени риска

4. Прихваты, их основные виды. Причины возникновения

Заключение

Список литературы

Приложение

Введение

Независимо от уровня технологии проводки скважины, при её бурении неминуемо возникают нештатные ситуации, наиболее неприятные из которых - осложнения и аварии. Что связано с разнообразием залегания пород, вариацией глубины пластов, их мощности и физико-химических свойств. Особенно непредсказуемо бурение первых, параметрических, скважин. По мере накопления информации о разрабатываемом месторождении технология проводки скважин совершенствуется. В настоящей работе рассматриваются вопросы, связанные с осложнениями при бурении скважин, с их предупреждением и ликвидацией.

В буровой практике различают осложнения и аварии. В настоящее время их принято различать по экономическому признаку. Осложнения оплачивает заказчик, а аварии ложатся на себестоимость бурения.

Осложнение - это проявление факторов геологического происхождения, делающих дальнейшее бурение скважины нерентабельным, невозможным или опасным.

Классификация осложнений:

-поглощения промывочной жидкости;

-газонефтеводо проявления;

-обвалы и осыпи;

-прихваты.

Авария - нарушение технологического процесса строительства скважины, вызываемое потерей подвижности колонны бурильных труб или её поломкой с оставлением в скважине элементов колонны буровых труб, а также различных предметов и инструментов, для извлечения которых требуются специальные работы.

Классификация аварий:

-аварии с элементами колонны бурильных труб;

-прихваты бурильных и обсадных колонн;

-аварии с долотами;

-аварии с обсадными колоннами и элементами их оснастки;

-аварии из-за неудачного цементирования;

-аварии с забойными двигателями;

-аварии в следствии падения в скважину посторонних предметов;

-прочие аварии.

Задачами курсовой работы являются обобщение сведений о возможных авариях и зонах осложнений по геологическому разрезу, анализ и оценка технологического риска с выделением зон риска и указанием его степени по интервалам, обоснование мероприятий по снижению вероятности возникновения осложнений при бурении скважины № 319 Ванкорского месторождения с соблюдением норм безопасности труда, а также норм экологической и промышленной безопасности в условиях рационально распределённого времени. скважина геологический технологический

1. Геологическая часть

Сведения о районе буровых работ представлены в Таблице 1.

Таблица 1 - Сведение о месторождении

Блок (номер и название)	Ванкорское месторождение, скважина № 319
Административное расположение
Страна	Россия
область (край)	Красноярский
район	Туруханский
Температура воздуха,?
среднегодовая	-10
Наибольшая летняя	+30
Наибольшая меньшая	-57
Среднегодовое количество осадков, мм в год	441
Продолжительность отопительного периода, сут	289
Продолжительность зимнего периода в году, сут	243
Наибольшая скорость ветра, м/c	25
Залегание многолетнемерзлой породы, м	0-500

2. Литолого-стратиграфический разрез скважины

Таблица 2 - Литолого-стратиграфический разрез скважины

Индекс Стратиграфического подразделения	Интервал по вертикали, м	Горная порода	Стандартное описание любой породы
	верх	низ
Q	0	100	пески, глины, алевролиты	пески, супеси, суглинки, содержащие галечники и валуны, плохо сортированные, серого и светло-серого цвета пески и песчаники желтовато-бурого и
K2tn	100	510	пески, глины, алевролиты, базальты	серовато-бурого, серого цвета, мелкозернистые, разной сортировки с линзами крупнозернистого песка и гравия, конкрециями кальцита, фосфато-сидерита
K2sl	510	570	алевролиты, пески, глины	глины разного состава
K2ns	570	880	алевролиты, глины, аргеллиты	прослои глин, песков и песчаников, иногда ракушняков и фосфоритов
K2dr	880	987	алекролиты, аргеллиты песчаники нефтегазоносные,	глинистые отложения с прослоями алевролитов, изредка присутствуют прослои песчаников или песков
K1dl	987	1410	аргеллиты, алевролиты, песчаники водоносные алевролиты, аргеллиты,	пески и слаболитофицированные песчаники с редкими прослоями глин и алевролитов
				чередование глинисто-алевритистых и песчано-алевритистых пород с преобладанием глинистых разностей
K1jak	1410	2229	песчаники водоносные, песчаники нефтегазоносные

3. Сведения о возможных авариях и зонах осложнений по геологическому разрезу скважины. Анализ и оценка технологического риска с указанием зон риска по разрезу скважины и степени риска

Таблица 3 - Мониторинг процесса бурения

Интервал, м	Действие	Литологический разрез	Возможные осложнения	Степень риска	Вероятность возникновения
0-600	Бурение	пески, глины, алевролиты, базальты, аргеллиты	кавернообразования, интенсивные осыпи и обвалы стенок скважины, прихваты инструмента, наличие в разрезе ММП	приемлемая	высокая
600-1000	Бурение	алевролиты, глины, аргеллиты, алекролиты	поглощение бурового раствора, слабые осыпи и обвалы стенок скважины	приемлемая	высокая
1000- 2229	Бурение	песчаники нефтегазоносные, аргеллиты, алевролиты, песчаники водоносные	Поглощение бурового раствора, прихваты инструмента, нефтегазоводоппрояления, разжижение бурового раствора, кавернообразования, сужение ствола скважины	приемлемая	высокая
	Метод обнаружения опасности
1.	Определить расположение песчаников и проверить на устойчивость.
2.	Данные электорокаротажа и анализа проб бурового раствора.
3.	Анализ шлама и проб бурового раствора.
4.	Контроль газопоказаний (ГТК).
5.	Данные о проницаемости для оценки вероятности прихвата.
6.	Высокая разность давлений.
	Признаки опасного технологического события
1.	Увеличение затяжек, посадок и момента в начале движения колонны.

2. При поглощении - снижение потока бурового раствора на выходе, снижение уровня бурового раствора в емкостях.

3. Резкое увеличение механической скорости или провалы инструмента говорит о прохождении трещиноватых пород.

4. Снижение уровня бурового раствора в скважине во время стоянки.

5. При ГНП - увеличение объема выходящего на устье БР, увеличение уровня БР в мерниках. Резкое повышение газопоказаний по данным станции ГТК.

6. Увеличение или падение давления на стояке.

Мероприятия по предупреждению ОТС

1. Контроль рецептуры приготовленного БР перед бурением интервала, постоянный контроль за плотностью и реологическими (вязкость, СНС) параметрами БР со стороны сервисной службы по БР и Супервайзера. Избегать резких колебаний плотности БР и резкого включения буровых насосов.

2. Поддерживать фильтрацию в соответствии с ГТН.

3. Обеспечить непрерывное движение колонны. Предусмотреть вращение бурильной колонны во время бурения и наращивания, когда КНБК находится в зонах потенциального прихвата.

4. Во избежание свабирования или поршневания избегать высоких скоростей при СПО.

5. Составление Программы или Проекта на бурение с учетом данных по осложнениям полученным при бурении скважин на данной площади (месторождении). Правильный подбор элементов КНБК. Контроль за соблюдением программных режимов бурения.

6. Не допускать длительного пребывания бурильной колонны без движения.

Рекомендуемые действия по устранению ОТС

1. В зонах с высокой вероятностью прихвата произвести кольматацию пласта, используя закупоривающие материалы.

2. Снижение времени нахождения инструмента в скважине в статике (исследования/сейсмика/текущий ремонт).

3. Снижение плотности бурового раствора для снижения гидростатического и гидродинамического давлений.

4. Использование наполнителей для закупоривания пор и трещин.

5. Использование методов глушения проявлений, основанных на контроле за давлениями в кольцевом пространстве на устье и на нагнетательной линии.

6.Использование турбинных и роторных эксцентрических устройств для предотвращения жолобообразования.

7. Перекрытие неустойчивого интервала обсадной колонны для упрочнения стенок скважины.

8. Использование водных концентрированных растворов реагентов, обеспечивающих ускоренное физико-химическое упрочнение глины.

4. Прихваты, их основные виды. Причины возникновения

При бурении эксплуатационных и разведочных скважин самым распространенным и наиболее тяжелым видом аварии является прихват бурильных и обсадных колонн.

Прихватом называют непредвиденное при бурении скважины нарушение процесса, которое характеризуется потерей подвижности колонны и не может быть ликвидировано при приложении допустимых нагрузок. Допустимая величина натяжения для освобождения прихваченной бурильной колонны определяется из условия, что материал труб не может быть подвергнут напряжениям, равным пределу его текучести. Расчет допустимого натяжения производится по формуле:

Pдоп = уТ·F/k

где уТ - предел текучести материала труб, кН;

F - площадь поперечного сечения тела гладкой части бурильной трубы, м²;

k - коэффициент запаса прочности, определяющий степень износа труб.

Принимается равным 1,2-1,3.

В случае, если при ликвидация прихвата величина натяжения будет превышать Рдоп, бурильные трубы подлежат списанию, так как в последующем возможны поломки труб из-за усталостных явлений и микротрещин.

В качестве признаков возможного прихвата колонны при движении в стволе скважины служат ее затяжки и посадки. Затяжка колонны возникает при подъеме в виде значительного увеличения нагрузки на крюке сверх собственного веса труб. Посадка инструмента происходит при его спуске и выражается в существенном снижении нагрузки на крюке, отмеченном гидравлическим индикатором веса (ГИВ). При прохождении сужений, желобных выработок, уступов иногда возникают ситуации, когда колонна при технически допустимой разгрузке на крюке не идет вниз. Обычно прихват труб возникает не мгновенно, поэтому его можно предотвратить. Основной причиной образования прихвата труб следует считать нарушение правил технологии бурения исполнителями работ. Как и любой другой вид аварий, прихват требует изучения обстоятельств его возникновения.

К ним относятся: состояние ствола скважины, в том числе наличие зон осыпей, обвалов, сужений ствола, расположение уступов, горизонтов, поглощающих буровой раствор, или пластов, проявляющих флюиды. Изучается состояние бурильной колонны и продолжительность ее работы, Важную роль при возникновении прихвата играет состояние технологии промывки скважины и наличие в буровом растворе смазывающих добавок.

Разновидности прихватов, условия их возникновения и признаки

По факторам, способствующим возникновению прихватов, следует различать несколько их разновидностей.

1 Прилипание к стенке скважин под действием перепада давлений

Это так называемые дифференциальные прихваты. Дифференциальное давление (перепад между гидростатическим и пластовым) прижимает колонну к стенке скважины. Прихват возможен при наличии в разрезе хорошо проницаемых пород (песчаников, алевролитов, известняков в продуктивной толще) с проницаемостью до 600-800 миллидарси.

Другими условиями возникновения дифференциального прихвата являются образование липкой фильтрационной корки на стенке скважины, возникновение механической прижимающей силы в виде нормальной составляющей веса труб в наклонно-направленных скважинах и в искривленных участках ствола вертикальных скважин, оставление бурильной колонны без движения на какое-то время. Эта разновидность прихватов наиболее часто встречается на промыслах Западной Сибири. Обычно циркуляция бурового раствора при возникновении прихвата не прекращается.

2 Заклинивание низа колонны

Заклинивание - это жесткое сопротивление колонны продольному перемещению и вращению, которое возникает при резкой посадке инструмента в желобную выработку, сужение, сильно искривленный участок ствола.

Эта разновидность также встречается часто. Преобладающими являются прихваты в суженной части ствола, а также в желобных выработках, в интервалах резкого изменения оси скважины, в интервалах интенсивного роста фильтрационных корок, при заклинивании труб посторонними предметами, шламом и утяжелителем, кусками обвалившейся породы,

В случае небольших превышений нагрузки или крутящего момента при натяжении или вращении колонны явление жесткого сопротивления называют подклиниванием.

Заклинивание низа колонны труб характерно для зон сужения ствола скважин, вызванных интенсивным нарастанием фильтрационных корок, для интервалов резкого изменения оси ствола, для интервалов твердых и абразивных пород, пройденных долотом с потерей диаметра, а также при замене компоновки низа бурильной колонны на более жесткую при бурении наклонно направленных и горизонтальных скважин. Обычно этот тип прихватов возникает при спуске, реже - при подъеме инструмента.

Признак прихвата при спуске - это разгрузка инструмента на 3-4 тс, а при подъеме - затяжка.

Наиболее сложной разновидностью прихвата является заклинка инструмента в образующейся на стенке скважины продольной выработке, называемой желобом. Желоб является следствием механического воздействия замков бурильной колонны на наклонные участки наклонно направленных и горизонтальных скважин. При движении колонны происходит разрушение пород типа резания замками, прижатыми к стенке горизонтальной составляющей веса определенной части бурильной колонны.

Признаками образования желобов служат возникновения мгновенных значительных затяжек при подъеме колонны. Как правило, дополнительные затяжки ведут к осложнению аварии. Инструмент при этом еще более затягивается в желоб, а циркуляция, восстанавливающая без затруднений, не помогает освобождению колонны.

Заклинивания инструмента посторонними предметами происходят вследствие ошибок членов буровой вахты при работе на устье. В скважину падают рабочие инструмента в виде цепных ключей, кувалд, ломов, клинья ротора, сухари АКБ и т.д. Заклинивание бурильной колонны возможно при ее спуске с большой скоростью в искривленных интервалах ствола при наличии сильно трещиноватых перемятых пород. Замками сбиваются отдельные куски пород, которые при падении по затрубному пространству заклинивают трубы.

Заклинивание колонн обычно происходит мгновенно при сохранении циркуляции.

Прихваты колонны при заклинивании ее шламом или утяжелителем возникают из-за нарушения режима промывки скважины. Накопление осадка из частиц шлама или утяжелителя в кольцевом пространстве при определенных условиях может привести к заклиниванию бурильной колонны. Признаки этой разновидности заклинивания следующие:

-постепенное повышение давления в нагнетательной линии,

-появление затяжек инструмента,

-постепенное прекращение циркуляции.

При турбинном бурении с двумя насосами и расходе бурового раствора 40-45 л/с возможен размыв резьбовых соединений.

Это приводит к тому, что ухудшаются условия промывки в нижней части ствола и увеличиваются шансы на прихват колонны.

3 Прихваты бурильной колонны обвалившимися неустойчивыми породами

Они характерны для интервалов, состоящих из глинистых пород, склонных к осыпям и обвалам, а также к пластическому течению. Из геологических факторов, способствующих потере устойчивости пород, следует отметить наличие в разрезе перемятых, трещиноватых, тектонически нарушенных пород, склонных к быстрому набуханию под действием фильтрата бурового раствора.

Технологические факторы включают:

- низкое качество бурового раствора, прежде всего, большая величина фильтрации;

- несоответствие типа бурового раствора разбуриваемым горным породам;

- большие колебания давления промывочной жидкости в открытом стволе скважины, приводящие к поглощениям раствора и гидроразрывам пластов, а следовательно и к снижению уровня раствора и уменьшению противодавления на стенки скважины;

- длительное оставление вскрытых малоустойчивых отложений без крепления их обсадными трубами;

- механическое воздействие замковых соединений бурильной колонны на стенки скважины.

Признаки осыпей следующие:

- вынос во время циркуляции оскольчатого шлама, необработанного вооружением буровых долот;

- посадки и затяжки инструмента, недохождение долота до забоя из-за накоплении осадка после проведения спуска колонны и наращиваний;

- некоторое повышение давления на насосах при углублении скважины и проработках ствола;

- интенсивный рост вязкости и содержания кусков породы в буровом растворе.

Обвалы, в отличие от осыпей, имеют более объемный характер.

Признаки обвалов таковы:

- резкое повышение давления в нагнетательной линии, сопровождающееся иногда поглощением раствора или потерей циркуляции;

-больной интервал недохождения инструмента до забоя;

-малая скорость проработки ствола.

4 Прихват бурильной колонны сальником

Образование в буровом растворе крупных пластичных кусков бурового глинистого шлама, названных сальниками, происходит при проходке глинистых отложений. Сальники возникают, главным образом, при сдирании со стенок замками колонны толстых рыхлых глинистых корок, отложившихся на высокопроницаемых породах. Образованию сальников способствует загрязненность ствола скважины частицами выбуренной породы при недостаточной скорости восходящего потока жидкости. При этом в зоне работы долота возникает концентрация частиц шлама и слипание их при условии низкой смазывающей способности раствора и значительного содержания в нем твердой фазы. В процессе подъема по стволу масса сальника увеличивается, а скорость подъема падает. Сальники накапливаются в местах увеличения поперечного сечения кольцевого пространства, прилипая к элементам низа бурильной колонны над долотом, выше турбобура, выше УБТ. Прихват колонны сальником возникает чаще всего при подъеме инструмента, когда формируются условия перекрытия затрубного пространства крупными сальниками в местах сужений ствола. Прихват труб может сопровождаться потерей циркуляции.

Признаками появления сальников являются:

- возникновение посадок, инструмента при спуске и затяжек при подъеме;

-уменьшение механической скорости проходки долотом, сохранившим работоспособность всех узлов;

-увеличение крутящего момента при роторном способе бурения:

- повышение давления в нагнетательной линии в процессе проходки и во время промывок;

- уменьшение веса колонны на крюке при спуске и восстановлении циркуляции;

- обнаружение плотных кусков глины на замках и других элементах бурильной колонны во время ее подъема;

- наличие кусков породы и глинистой корки в желобах и на виброситах.

5 Прихваты испытателей пластов.

Данный вид прихватов включает прихваты следующих узлов испытателей пластов:

- прихват бурильных труб выше пакера под действием перепада давления вследствие продолжительного оставления труб без движения;

-прихват пакера, не освободившегося при помощи ясса;

- прихват фильтра вследствие "заиливания" при интенсивном притоке пластовых флюидов с частицами слабо сцементированных пород или из-за обвала пород при создании высоких депрессий на пласты.

Систематизация разновидностей прихватов, приведенная выше, не означает, что причиной той или иной аварии может быть только какой-то один из факторов. Как правило, возникновению прихвата может способствовать какой-то один фактор, называемый нами определяющим. В процессе развития прихвата может проявиться действие и других факторов. Например, возник прихват низа бурильной колонны под действием перепада давлений, но из-за ухудшения промывки произошло осаждение частиц шлама с увеличением силы прихвата. Для выбора способа ликвидации прихвата необходимо изучить все обстоятельства, при которых возникла аварийная ситуация.

Основные причины прихватов бурильной колонны в скважине следующие

1 Длительное нахождение бурильной колонны в неподвижном положении в скважине, заполненной глинистым раствором (не соответствующим условиям бурения), что бывает вызвано обрывом редукторных цепей, плохим состоянием аккумуляторов для запуска дизелей, ремонтом нагнетательной линии и главным образом - сменой прокладок в местах соединения ее секций, ремонтом насосов и т. д. Чтобы предупредить возникновение таких аварий, необходимо сообщать бурильной колонне периодическое движение в осевом направлении (вверх и вниз).

2 Низкое качество глинистого раствора, которое способствует отложению толстой глинистой корки на стенках скважины, а также наличие сальников.

3 Промывы в бурильной колонне.

4 Заклинивание долот в нерасширенных или в суженных зонах ствола и посадка колонны в шлам.

5 Обвалы пород, вызванные наличием в разрезе пород, склонных к обвалам (аргиллитов, сланцевых глин и т. д.), или техническими причинами, например длительным бурением скважины с низкой механической скоростью проходки, длительными простоями, и т. д.

6 Заклинивание колонны бурильных труб в желобах ствола скважины.

Заключение

В курсовом проекте рассмотрены общие положения об осложнениях и авариях, возникающих в процессе бурения нефтяных и газовых скважин.

Даны определения понятий "осложнение" и "авария".

Приведено описание рассматриваемого Ванкорского месторождения и его литолого-стратиграфического разреза.

В работе отражены сведения о возможных авариях и зонах осложнений по геологическому разрезу скважины. Выполнен анализ и оценка технологического риска с указанием зон риска по разрезу скважины и степени риска.

Также в работе раскрыт специальный вопрос на тему "Прихваты, их основные виды. Причины возникновения".

Список литературы

1. Нечаева, О. А. Осложнения и аварии при бурении нефтяных и газовых скважин: метод. рекоменд. по выполнению курсового проекта / Сост. О. А. Нечаева - Самар. гос. техн. ун-т : Самара, 2016. - 20 с.

2. Изосимов, А. М. Аварии при бурении скважин и их ликвидации: Учеб. пособ. / А. М. Изосимов. - Самар. гос. техн. ун-т : Самара, 2006. - 96 с.

3. Айзуше, Э. А. Осложнения при бурении скважин: Учеб. пособ. / Э. А. Айзуппе. - Самар. гос. техн. ун-т : Самара, 2007. - 70 с.

4. Ахметжан, С. З. Осложнения при бурении скважин: Учеб. пособ. С. З. Ахметжан. - Запад.-Казах. агр.-техн. ун-т им. Жангир хана : Уральск, 2015. - 115 с.

5. Басарыгин, Ю. М., Булатов, А. И., Проселков, Ю. М. Осложнения и аварии при бурении нефтяных и газовых скважин / Ю. М. Басарыгин, А. И. Булатов, Ю. М. Проселков. - Москва : Недра, 2000. - 677 с.

Приложение

Размещено на Allbest.ru

...