Помощь студентам в учебе
Технология бурения разведочной скважины глубиной 3600 м и обоснование параметров процесса цементирования на Байкаловском месторождении (Красноярский край) (Российский Государственный Геологоразведочный Университет)
|
ВВЕДЕНИЕ 4
1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О РАЙОНЕ БУРОВЫХ РАБОТ 6
1.1. Состояние изученности месторождения и анализ ранее проведенных работ
1.2. Целевое назначение скважины 8
1.3. Методика и объемы ранее выполненных работ 11
2. ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ О ПЛОЩАДИ 13
2.1. Описание геологического разреза 13
2.2. Геологические условия месторождения14
2.3. Тектоника, стратиграфия, гидрогеология 18
2.4. Нефтеводогазоностность и др. полезные ископаемые 24
2.5. Геолого-геофизические работы 30
2.6. Осложнения при бурении 31
2.7. Обоснование необходимости отбора керна по интервалам опробования 32
3. ТЕХНОЛОГИЯ БУРЕНИЯ 33
3.1. Выбор способа бурения 33
3.2. Выбор конструкции скважины 34
3.3. Выбор буровой установки 38
3.4. Выбор породоразрушающего инструмента 47
3.5. Выбор забойных двигателей 49
3.6. Расчет параметров режима бурения по слоям (группам) горных пород 50
3.7. Выбор вида и параметров промывочной жидкости по слоям (группам) горных пород55
3.8. Выбор бурильной колонны, компоновки ее низа, расчет бурильной колонны 64
3.9. Выбор аппаратуры для контроля процесса бурения, средств механизации и автоматизации 70
3.10. Расчет обсадных колонн 72
3.11. Выбор способа и расчет цементирования скважины 83
3.12. Освоение и испытание скважины 86
3.13. Заканчивание и обоснование конструкции забоя 90
4. РАСШИРЕННАЯ ЧАСТЬ. ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ 94
4.1 Способы и параметры цементирования 94
4.2 Рекомендации по совершенствованию процесса цементирования 106
5. ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ БУРЕНИИ СКВАЖИНЫ 110
5.1 Мероприятия по охране окружающей среды 110
5.2 Техника безопасности при бурении 118
6. ЭКОНОМИКА И ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТ 124
6.1 Организация строительства 124
6.2 Сметная стоимость строительства скважины 135
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 143
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 145
1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О РАЙОНЕ БУРОВЫХ РАБОТ 6
1.1. Состояние изученности месторождения и анализ ранее проведенных работ
1.2. Целевое назначение скважины 8
1.3. Методика и объемы ранее выполненных работ 11
2. ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ О ПЛОЩАДИ 13
2.1. Описание геологического разреза 13
2.2. Геологические условия месторождения14
2.3. Тектоника, стратиграфия, гидрогеология 18
2.4. Нефтеводогазоностность и др. полезные ископаемые 24
2.5. Геолого-геофизические работы 30
2.6. Осложнения при бурении 31
2.7. Обоснование необходимости отбора керна по интервалам опробования 32
3. ТЕХНОЛОГИЯ БУРЕНИЯ 33
3.1. Выбор способа бурения 33
3.2. Выбор конструкции скважины 34
3.3. Выбор буровой установки 38
3.4. Выбор породоразрушающего инструмента 47
3.5. Выбор забойных двигателей 49
3.6. Расчет параметров режима бурения по слоям (группам) горных пород 50
3.7. Выбор вида и параметров промывочной жидкости по слоям (группам) горных пород55
3.8. Выбор бурильной колонны, компоновки ее низа, расчет бурильной колонны 64
3.9. Выбор аппаратуры для контроля процесса бурения, средств механизации и автоматизации 70
3.10. Расчет обсадных колонн 72
3.11. Выбор способа и расчет цементирования скважины 83
3.12. Освоение и испытание скважины 86
3.13. Заканчивание и обоснование конструкции забоя 90
4. РАСШИРЕННАЯ ЧАСТЬ. ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ 94
4.1 Способы и параметры цементирования 94
4.2 Рекомендации по совершенствованию процесса цементирования 106
5. ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ БУРЕНИИ СКВАЖИНЫ 110
5.1 Мероприятия по охране окружающей среды 110
5.2 Техника безопасности при бурении 118
6. ЭКОНОМИКА И ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТ 124
6.1 Организация строительства 124
6.2 Сметная стоимость строительства скважины 135
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 143
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 145
Актуальность темы исследования обусловлена тем, что основным этапом в процессе добычи нефти и газа является строительство скважины. Именно от качества скважины зависит то, сколько в конечном итоге будет возможно добыть нефти или газа из недр. При бурении необходимо обеспечить качественное и наиболее целесообразное проектирование техники и технологий строительства скважины, соответствие фактического профиля скважины проектному, качественное вскрытие продуктивного пласта, отсутствие аварий и осложнений, качественное цементирование ствола скважины.
Разработка технологических решений при проектировании строительства разведочных скважин является одним из самых важных этапов, поскольку именно на нем решаются такие вопросы, как конструкция скважины, режимы бурения и их параметры, гидравлическая программа промывки, расчеты бурильных и обсадных колонн на прочность и т.д. Кроме того, для разведочных скважин не всегда бывает достаточно исходной геологической информация, поскольку на этой площади еще могли быть не построены скважины, поэтому необходимо это учитывать при проектировании своих решений.
Проблема подбора потребного объема цемента и технико-технологических параметров процесса цементирования приобрела особую актуальность в последние годы в связи с увеличением количества строящихся скважин. Во многих случаях неправильные расчеты приводят к осложнениям, что в свою очередь может привести к дополнительным расходам в процессе строительства скважины.
Объектом исследования служит разведочная вертикальная скважина глубиной 3600 м.
Предметом исследования является технологические решения бурения разведочной скважины глубиной 3600 м и обоснование параметров процесса цементирования на Байкаловском месторождении.
Целью данной выпускной квалификационной работы является разработка оптимальных технологических решений бурения разведочной скважины глубиной 3600 м и обоснование параметров процесса цементирования на Байкаловском месторождении (Красноярский край).
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Представить основные сведения о районе буровых работ;
2. Изучить геологические сведения о площади;
3. Представить обоснование и расчеты по технологии бурения, и провести все необходимые расчеты;
4. Представить обоснование параметров процесса цементирования;
5. Описать мероприятия по охране окружающей среды и технике безопасности при бурении скважины;
6. Провести экономические расчеты и охарактеризовать организацию работ по бурению скважины.
Все технологические решения для скважины приведены с учётом современных достижений в области техники и технологии строительства скважины.
В работе были применены следующие методы исследования: метод анализа и синтеза – процессы мысленного разложения целого на составные части и воссоединение целого из частей. Классификация объектов исследования – разделение целого понятия на составные части на основе какого-либо признака, методы экономического анализа.
Теоретической значимостью данной работы является ее комплексный характер, так был проведен анализ технологических решений при бурении разведочной скважины, а также представлено обоснование параметров процесса цементирования на Байкаловском месторождении.
Практическая значимость: результаты исследования могут быть использованы для бурения разведочной скважины глубиной 3600 м и понимания параметров процесса цементирования на Байкаловском месторождении.
Разработка технологических решений при проектировании строительства разведочных скважин является одним из самых важных этапов, поскольку именно на нем решаются такие вопросы, как конструкция скважины, режимы бурения и их параметры, гидравлическая программа промывки, расчеты бурильных и обсадных колонн на прочность и т.д. Кроме того, для разведочных скважин не всегда бывает достаточно исходной геологической информация, поскольку на этой площади еще могли быть не построены скважины, поэтому необходимо это учитывать при проектировании своих решений.
Проблема подбора потребного объема цемента и технико-технологических параметров процесса цементирования приобрела особую актуальность в последние годы в связи с увеличением количества строящихся скважин. Во многих случаях неправильные расчеты приводят к осложнениям, что в свою очередь может привести к дополнительным расходам в процессе строительства скважины.
Объектом исследования служит разведочная вертикальная скважина глубиной 3600 м.
Предметом исследования является технологические решения бурения разведочной скважины глубиной 3600 м и обоснование параметров процесса цементирования на Байкаловском месторождении.
Целью данной выпускной квалификационной работы является разработка оптимальных технологических решений бурения разведочной скважины глубиной 3600 м и обоснование параметров процесса цементирования на Байкаловском месторождении (Красноярский край).
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Представить основные сведения о районе буровых работ;
2. Изучить геологические сведения о площади;
3. Представить обоснование и расчеты по технологии бурения, и провести все необходимые расчеты;
4. Представить обоснование параметров процесса цементирования;
5. Описать мероприятия по охране окружающей среды и технике безопасности при бурении скважины;
6. Провести экономические расчеты и охарактеризовать организацию работ по бурению скважины.
Все технологические решения для скважины приведены с учётом современных достижений в области техники и технологии строительства скважины.
В работе были применены следующие методы исследования: метод анализа и синтеза – процессы мысленного разложения целого на составные части и воссоединение целого из частей. Классификация объектов исследования – разделение целого понятия на составные части на основе какого-либо признака, методы экономического анализа.
Теоретической значимостью данной работы является ее комплексный характер, так был проведен анализ технологических решений при бурении разведочной скважины, а также представлено обоснование параметров процесса цементирования на Байкаловском месторождении.
Практическая значимость: результаты исследования могут быть использованы для бурения разведочной скважины глубиной 3600 м и понимания параметров процесса цементирования на Байкаловском месторождении.
По результатам проделанной работы были разработаны технологические решения для бурения разведочной скважины глубиной 3600 м и представлено обоснование параметров процесса цементирования на Байкаловском месторождении.
В связи с наличием аномально высокого пластового давления была спроектирована конструкция скважины, включающая направление, кондуктор, техническую и эксплуатационную колонну. Для механического бурения были выбраны шарошечное долото под направление и PDC долота под остальные интервалы, в соответствии с твердостью и абразивностью пород. После выбора инструмента были определены оптимальные параметры режима бурения, обеспечивающие максимальные технико-экономические показатели.
Спроектированные компоновки обеспечивают вертикальной ствола скважины и безаварийность процесса бурения за счет создания осевой нагрузки за счет утяжеленных бурильных труб. Бурильные трубы были рассчитаны на прочность таким образом, чтобы выбранная группа прочности обеспечивала достаточный коэффициент запаса на каждом интервале в соответствии с правилами безопасности в нефтяной и газовой промышленности.Выбранные буровые растворы обеспечивают минимальное его взаимодействие со стенками скважины и тем самым уменьшают вероятность возникновения осложнений при бурении. На основании проектных свойств буровых растворов и КНБК была рассчитана гидравлическая программа промывки, обеспечивающая надежный вынос шлама.
В интервалах продуктивных пластов предусмотрен отбор керна в связи с разведочным назначением скважины. Была запроектирована бурголовка с резцами PDC и соответствующий по диаметру отбираемого керна керноотборный снаряд.
Были рассчитаны избыточные наружные и внутренние давления, действующие на обсадные колонны, и в соответствии с ними были выбраны толщины стенок и группы прочности. Эксплуатационная колонна запроектирована односекционная, т.к. именно такая конфигурация обеспечивает максимальную выгоду с точки зрения стоимости и металлоемкости колонны. Для проведения испытаний продуктивного пласта выбран пластоиспытатель спускаемый на трубах КИИ-95.
Для обвязки скважины в процессе бурения будет использоваться клиньевая колонная головка с шифром ОКК2-70-140(146)х245хЗ24. С помощью нее обвязываются кондуктор, техническая и эксплуатационная колонна. Для обеспечения безопасности на колонную головку монтируется блок превенторов по схеме ОП6-350/80x70. После завершения бурения блок превенторов заменяется на фонтанную арматуру по схеме АФ6-80/65х70.
Для бурения скважины выбрана буровая установка 3Д-86, наилучшим образом подходящая для строительства разведочных скважин. При выполнении главы специального вопроса были рассмотрены различные способы цементирования скважин. Все они имеют достаточно определенные критерии применимости, и зачастую не могут быть взаимозаменяемы.
Первичное цементирование представляет собой способ заполнения цементным раствором кольцевого пространства между обсадной колонной и стволом скважины. Затем цемент затвердевает, образуя гидравлическое уплотнение в стволе скважины, предотвращая миграцию пластовых флюидов в затрубное пространство.
Таким образом, выбор способа цементирования должен быть обоснованным с точки зрения достигаемого результата, чтобы данная операция была выполнена с наибольшей эффективностью. В работе приняты современные технологические решения, позволяющие достигнуть оптимальных технико-экономических показателей при строительстве скважины, с учетом промышленной и экологической безопасности.
В связи с наличием аномально высокого пластового давления была спроектирована конструкция скважины, включающая направление, кондуктор, техническую и эксплуатационную колонну. Для механического бурения были выбраны шарошечное долото под направление и PDC долота под остальные интервалы, в соответствии с твердостью и абразивностью пород. После выбора инструмента были определены оптимальные параметры режима бурения, обеспечивающие максимальные технико-экономические показатели.
Спроектированные компоновки обеспечивают вертикальной ствола скважины и безаварийность процесса бурения за счет создания осевой нагрузки за счет утяжеленных бурильных труб. Бурильные трубы были рассчитаны на прочность таким образом, чтобы выбранная группа прочности обеспечивала достаточный коэффициент запаса на каждом интервале в соответствии с правилами безопасности в нефтяной и газовой промышленности.Выбранные буровые растворы обеспечивают минимальное его взаимодействие со стенками скважины и тем самым уменьшают вероятность возникновения осложнений при бурении. На основании проектных свойств буровых растворов и КНБК была рассчитана гидравлическая программа промывки, обеспечивающая надежный вынос шлама.
В интервалах продуктивных пластов предусмотрен отбор керна в связи с разведочным назначением скважины. Была запроектирована бурголовка с резцами PDC и соответствующий по диаметру отбираемого керна керноотборный снаряд.
Были рассчитаны избыточные наружные и внутренние давления, действующие на обсадные колонны, и в соответствии с ними были выбраны толщины стенок и группы прочности. Эксплуатационная колонна запроектирована односекционная, т.к. именно такая конфигурация обеспечивает максимальную выгоду с точки зрения стоимости и металлоемкости колонны. Для проведения испытаний продуктивного пласта выбран пластоиспытатель спускаемый на трубах КИИ-95.
Для обвязки скважины в процессе бурения будет использоваться клиньевая колонная головка с шифром ОКК2-70-140(146)х245хЗ24. С помощью нее обвязываются кондуктор, техническая и эксплуатационная колонна. Для обеспечения безопасности на колонную головку монтируется блок превенторов по схеме ОП6-350/80x70. После завершения бурения блок превенторов заменяется на фонтанную арматуру по схеме АФ6-80/65х70.
Для бурения скважины выбрана буровая установка 3Д-86, наилучшим образом подходящая для строительства разведочных скважин. При выполнении главы специального вопроса были рассмотрены различные способы цементирования скважин. Все они имеют достаточно определенные критерии применимости, и зачастую не могут быть взаимозаменяемы.
Первичное цементирование представляет собой способ заполнения цементным раствором кольцевого пространства между обсадной колонной и стволом скважины. Затем цемент затвердевает, образуя гидравлическое уплотнение в стволе скважины, предотвращая миграцию пластовых флюидов в затрубное пространство.
Таким образом, выбор способа цементирования должен быть обоснованным с точки зрения достигаемого результата, чтобы данная операция была выполнена с наибольшей эффективностью. В работе приняты современные технологические решения, позволяющие достигнуть оптимальных технико-экономических показателей при строительстве скважины, с учетом промышленной и экологической безопасности.