Помощь студентам в учебе
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА РАЗВЕДОЧНОЙ ВЕРТИКАЛЬНОЙ СКВАЖИНЫ ГЛУБИНОЙ 1360 МЕТРОВ НА НЕФТЯНОМ МЕСТОРОЖДЕНИИ (КРАСНОЯРСКИЙ КРАЙ)
|
ВВЕДЕНИЕ 13
1 ГОРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИНЫ 14
1.1 Геологическая характеристика разреза скважины 14
1.2 Характеристика нефтегазоводоносности месторождения (площади) 15
1.3 Зоны возможных осложнений 15
2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ПРОЕКТА 17
2.1 Обоснование и расчет профиля (траектории) скважины 17
2.2 Проектирование конструкции скважины 17
2.2.1 Обоснование конструкции эксплуатационного забоя 17
2.2.2 Построение совмещенного графика давлений 17
2.2.3 Определение числа обсадных колонн и глубины их спуска 18
2.2.4 Выбор интервалов цементирования 20
2.2.5 Расчет диаметров скважины и обсадных колонн 20
2.2.6 Проектирование обвязки обсадных колонн 20
2.3 Проектирование процессов углубления скважины 21
2.3.1 Выбор способа бурения 21
2.3.2 Выбор породоразрушающего инструмента 21
2.3.3 Расчет осевой нагрузки на долото по интервалам горных пород 24
2.3.4 Расчет частоты вращения долота 25
2.3.5 Расчёт необходимого расхода бурового раствора 26
2.3.6 Выбор и обоснование типа забойного двигателя 28
2.3.7 Выбор компоновки и расчет бурильной колонны 29
2.3.8 Выбор типа и рецептуры промывочной жидкости 30
2.3.9 Разработка гидравлической программы промывки скважины 33
2.3.10 Технические средства и режимы бурения при отборе керна 36
2.4 Проектирование процессов заканчивания скважины 36
2.4.1 Расчет обсадных колонн на прочность 36
2.4.2 Выбор технологической оснастки обсадных колонн 40
2.4.3 Расчет и обоснование параметров цементирования скважины 41
2.4.4 Проектирование процессов испытания скважин 44
2.4.4.1 Выбор жидкости глушения 44
2.4.4.2 Выбор типа перфоратора и расчет количества рейсов 45
2.4.4.3 Выбор типа пластоиспытателя 46
2.4.4.4 Выбор типа фонтанной арматуры 47
2.5 Выбор буровой установки 47
3 СПЕЦИАЛЬНЫЙ ВОПРОС НА ТЕМУ «СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ
В СОВЕРШЕНТСВОВАНИИ СИСТЕМ ОЧИСТКИ БУРОВОГО РАСТВОРА»
3.1 Состав блока очистки и существующие системы очистки 49
3.2 Модификации оборудования, инновации в области оборудования очистки
бурового раствора 54
3.2.1 Система очистки бурового раствора MudCube 54
3.2.2 Сито-конвейер Flo-Line Primer 56
3.2.3 Вибрационное сито Derrick Dual Pool 57
3.2.4 Ситовые панели типа PYRAMID и PIRAMID PLUS 59
3.2.5 Сепаратор для бурового раствора Screen Pulse 60
3.2.6 Рециклинг бурового раствора с применением установок мобильных
осушки шлама (УМОШ) 62
3.3 Вывод к разделу «Специальный вопрос» 63
4 ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ 67
4.1 Расчет нормативной продолжительности строительства скважины 67
4.2 Линейный календарный график выполнения работ 70
4.3 Сметная стоимость строительства скважины в нефтегазовой отрасли . 71
4.4 Вывод по разделу «Финансовый менеджмент» 73
5 СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ 76
5.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 76
5.1.1 Специальные правовые нормы трудового законодательства 76
5.1.2 Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны 77
5.2 Производственная безопасность 78
5.2.1 Анализ вредных производственных факторов и обоснование
мероприятий по их устранению 78
5.2.1.1 Повышенный уровень вибрации 78
5.2.1.2 Повышенный уровень шума 79
5.2.1.3 Аномальные микроклиматические параметры окружающей среды ... 80
5.2.1.4 Воздействие химических, газообразных агентов, попадающих в
воздушную среду рабочей зоны 81
5.2.1.5 Отсутствие и/или недостаточная освещенность рабочей зоны 81
5.2.2 Анализ опасных производственных факторов и обоснование мероприятий по их устранению 83
5.2.2.1 Поражение электрическим током 83
5.2.2.2 Падение с высоты 84
5.2.2.3 Пожаровзывоопасность 84
5.2.2.4 Движущиеся машины и механизмы, подвижные части оборудования 85
5.3 Экологическая безопасность 86
5.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 88
5.4.1 Газонефтеводопроявления, открытое фонтанирование 88
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 91
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 94
ПРИЛОЖЕНИЕ А 99
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 103
ПРИЛОЛОЖЕНИЕ В 108
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 109
ПРИЛОЖЕНИЕ Д 110
ПРИЛОЖЕНИЕ Е
1 ГОРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИНЫ 14
1.1 Геологическая характеристика разреза скважины 14
1.2 Характеристика нефтегазоводоносности месторождения (площади) 15
1.3 Зоны возможных осложнений 15
2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ПРОЕКТА 17
2.1 Обоснование и расчет профиля (траектории) скважины 17
2.2 Проектирование конструкции скважины 17
2.2.1 Обоснование конструкции эксплуатационного забоя 17
2.2.2 Построение совмещенного графика давлений 17
2.2.3 Определение числа обсадных колонн и глубины их спуска 18
2.2.4 Выбор интервалов цементирования 20
2.2.5 Расчет диаметров скважины и обсадных колонн 20
2.2.6 Проектирование обвязки обсадных колонн 20
2.3 Проектирование процессов углубления скважины 21
2.3.1 Выбор способа бурения 21
2.3.2 Выбор породоразрушающего инструмента 21
2.3.3 Расчет осевой нагрузки на долото по интервалам горных пород 24
2.3.4 Расчет частоты вращения долота 25
2.3.5 Расчёт необходимого расхода бурового раствора 26
2.3.6 Выбор и обоснование типа забойного двигателя 28
2.3.7 Выбор компоновки и расчет бурильной колонны 29
2.3.8 Выбор типа и рецептуры промывочной жидкости 30
2.3.9 Разработка гидравлической программы промывки скважины 33
2.3.10 Технические средства и режимы бурения при отборе керна 36
2.4 Проектирование процессов заканчивания скважины 36
2.4.1 Расчет обсадных колонн на прочность 36
2.4.2 Выбор технологической оснастки обсадных колонн 40
2.4.3 Расчет и обоснование параметров цементирования скважины 41
2.4.4 Проектирование процессов испытания скважин 44
2.4.4.1 Выбор жидкости глушения 44
2.4.4.2 Выбор типа перфоратора и расчет количества рейсов 45
2.4.4.3 Выбор типа пластоиспытателя 46
2.4.4.4 Выбор типа фонтанной арматуры 47
2.5 Выбор буровой установки 47
3 СПЕЦИАЛЬНЫЙ ВОПРОС НА ТЕМУ «СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ
В СОВЕРШЕНТСВОВАНИИ СИСТЕМ ОЧИСТКИ БУРОВОГО РАСТВОРА»
3.1 Состав блока очистки и существующие системы очистки 49
3.2 Модификации оборудования, инновации в области оборудования очистки
бурового раствора 54
3.2.1 Система очистки бурового раствора MudCube 54
3.2.2 Сито-конвейер Flo-Line Primer 56
3.2.3 Вибрационное сито Derrick Dual Pool 57
3.2.4 Ситовые панели типа PYRAMID и PIRAMID PLUS 59
3.2.5 Сепаратор для бурового раствора Screen Pulse 60
3.2.6 Рециклинг бурового раствора с применением установок мобильных
осушки шлама (УМОШ) 62
3.3 Вывод к разделу «Специальный вопрос» 63
4 ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ 67
4.1 Расчет нормативной продолжительности строительства скважины 67
4.2 Линейный календарный график выполнения работ 70
4.3 Сметная стоимость строительства скважины в нефтегазовой отрасли . 71
4.4 Вывод по разделу «Финансовый менеджмент» 73
5 СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ 76
5.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 76
5.1.1 Специальные правовые нормы трудового законодательства 76
5.1.2 Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны 77
5.2 Производственная безопасность 78
5.2.1 Анализ вредных производственных факторов и обоснование
мероприятий по их устранению 78
5.2.1.1 Повышенный уровень вибрации 78
5.2.1.2 Повышенный уровень шума 79
5.2.1.3 Аномальные микроклиматические параметры окружающей среды ... 80
5.2.1.4 Воздействие химических, газообразных агентов, попадающих в
воздушную среду рабочей зоны 81
5.2.1.5 Отсутствие и/или недостаточная освещенность рабочей зоны 81
5.2.2 Анализ опасных производственных факторов и обоснование мероприятий по их устранению 83
5.2.2.1 Поражение электрическим током 83
5.2.2.2 Падение с высоты 84
5.2.2.3 Пожаровзывоопасность 84
5.2.2.4 Движущиеся машины и механизмы, подвижные части оборудования 85
5.3 Экологическая безопасность 86
5.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 88
5.4.1 Газонефтеводопроявления, открытое фонтанирование 88
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 91
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 94
ПРИЛОЖЕНИЕ А 99
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 103
ПРИЛОЛОЖЕНИЕ В 108
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 109
ПРИЛОЖЕНИЕ Д 110
ПРИЛОЖЕНИЕ Е
Строительство разведочных скважин является важнейшей стадией на пути разработки нефтяных и газовых месторождений. В процессе проектирования разведочной скважины необходимо оценить и минимизировать риски возможных осложнений и аварийных ситуаций. В проекте предусматриваются меры по предотвращению возможных осложнений, а также мероприятия по отбору керна и испытанию продуктивных горизонтов, необходимых подсчета количества запасов углеводородов, оценивания рентабельности освоения месторождения и определения геологического строения разреза, необходимого для определения технологии бурения эксплуатационных скважин при дальнейшей разработке месторождения.
По результатам оценки горно-геoлoгических условий бурения проектируемой скважины был сделан вывод о том, что разрез слежен в основном глинами, песчаниками и алевролитами. На верхних интервалах разреза ожидаются в основном мягкие породы и породы средней твердости. На большей глубине - твердые. Пласт-коллектор представлен нефтенасыщенным песчаником и алевролитами.
Целью данной работы является разработка технологических решений для строительства вертикальной разведочной нефтяной скважины глубиной 1360 метров, исходя из горно-геологических условий.
Кроме того, в работе проводится исследование современных тенденций в совершенствовании систем очистки бурового раствора в целом. Из -за того, что частицы шлама оказывают вредное воздействие на параметры буровых растворов и в следствии этого ухудшают технико-экономические показатели бурения, к системам очистки проявляется повышенное внимание.
Поставлены задачи для разработки проектных решений по основным направлениям: технологическому, экономическому, охраны труда и окружающей среды.
По результатам оценки горно-геoлoгических условий бурения проектируемой скважины был сделан вывод о том, что разрез слежен в основном глинами, песчаниками и алевролитами. На верхних интервалах разреза ожидаются в основном мягкие породы и породы средней твердости. На большей глубине - твердые. Пласт-коллектор представлен нефтенасыщенным песчаником и алевролитами.
Целью данной работы является разработка технологических решений для строительства вертикальной разведочной нефтяной скважины глубиной 1360 метров, исходя из горно-геологических условий.
Кроме того, в работе проводится исследование современных тенденций в совершенствовании систем очистки бурового раствора в целом. Из -за того, что частицы шлама оказывают вредное воздействие на параметры буровых растворов и в следствии этого ухудшают технико-экономические показатели бурения, к системам очистки проявляется повышенное внимание.
Поставлены задачи для разработки проектных решений по основным направлениям: технологическому, экономическому, охраны труда и окружающей среды.
В данной выпускной квалификационной работе на основании исходных геологических данных и требований безопасности в нефтяной и газовой промышленности произведено проектирование технологических решений для строительства разведочной вертикальной скважины глубиной 1360 метров на нефтяном месторождении в Красноярском крае с ожидаемым дебитом 290 м3/сутки.
Исходя из данных об ожидаемом дебите проектируемой скважины определен диаметр обсадных колонн и необходимый диаметр долот для каждого интервала бурения. По опыту строительства скважин в данном регионе и данным о твердости, абразивности горных пород под направление и кондуктор выбраны шарошечные долота, а для бурения интервала под эксплуатационную колонну PDC долото. Также свойства горных пород повлияли на подбор КНБК и оптимальных режимов бурения, обеспечивающих максимальные показатели механической скорости проходки. Для обеспечения качественной очистки ствола скважины от выбуренной породы, а также очистки долота на забое и обеспечения необходимой подачи бурового раствора выбраны буровые насосы УНБ-600. При помощи программного обеспечения «Бурсофтпроект» была разработана гидравлическая программа промывки включающая в себя режимы работы буровых насосов для каждого интервала бурения - количество насосов в работе, диаметр применяемых цилиндрических втулок и частоту двойных ходов насоса.
Также в программном обеспечении «Бурсофтпроект» был произведен расчет суммарных напряжений воздействующих на бурильные колонны, подобраны бурильные трубы с группой прочности, обеспечивающей безопасное и безаварийное бурение.
Для каждого интервала бурения скважины, исходя из данных о горно-геологических условиях подобран тип бурового раствора: бентонитовый для интервала под направление и полимер-глинистый для интервалов для под кондуктор и эскплуатационную колонну, произведен расчет потребного количества реагентов с учетом запаса на случай возможных осложнений при бурении.
При расчете обсадных колонн на прочность для каждого интервала были подобраны обсадные трубы с оптимальными характеристиками. Подобранные трубы соответствуют требованиям к коэффициентам запаса на внутреннее и наружное избыточные давления, а также на страгивание в резьбовом соединении. Для улучшения качества крепления скважины цементированием заколонного пространства была спроектирована технологическая оснастка обсадных колонн.
Для цементирования эксплуатационной колонны был выбрана одноступенчатая схема, разработана схема обвязки цементировочной техники, рассчитано количество цементосмесительных машин, подобраны рецептуры жидкостей цементирования.
При проектировании процессов испытания скважины была выбрана жидкость глушения для предотвращения неконтролируемого флюидопроявления - водный раствор соли NaCl плотностью 1070 кг/м3, в объеме 50,4 м3. Вторичное вскрытие производится при помощи кумулятивного перфоратора ORION 73 КЛ, спускаемого в скважину на колонне НКТ. Для проведения испытаний скважины выбран пластоиспытатель КИИМ-65, спускаемый в скважину на колонне НКТ.
Для обвязки устья скважины выбрана клиньевая колонная головка ОКК1-21-168х245 К1 ХЛ в которой обвязываются кондуктор и эксплуатационная колонна. Во время бурения бурения для предупреждения выбросов и фонтанов на колонную головку устанавливается противовыбросовое оборудование по схеме ОП5-230/80x21, применяемое на скважинах с нормальным пластовым давлением. После завершения процесса бурения противовыбросовое оборудование демонтируется и на его место устанавливается фонтанная арматура по схеме АФК1 -80/65*21.
Для осуществления работ была выбрана мобильная буровая установка ZJ-20. Ее технические характеристики: грузоподъемность на крюке - 150 тонн, условная глубина бурения - 2000 метров, полностью удовлетворяют потребностям по грузоподъемности установки при бурении и креплении скважины.
При разработке специального вопроса был проведен сравнительный анализ технических характеристик аналогичного оборудования входящего в системы очистки бурового раствора различных производителей - Mi SWACO, НПО «Центротех», нефтесервисной компании «Акрос», Derrick. Также были проанализированы современные тенденции в совершенствовании систем очистки бурового раствора: модификации существующего оборудования - такие как сито-конвейер Flo-Line Primer, вибрационное сито Derrick Dual Pool, ситовые панели типа Pyramid и Pyramid plus, блок коагуляции и флокуляции и инновации в области очистки бурового раствора представленные системами очистки бурового раствора Mud Cube, сепаратором для бурового раствора Screen Pulse, установками мобильными осушки шлама, применяемыми для рециклинга бурового раствора.
Оборудование любого из представленных производителей имеет свои преимущества и недостатки, а также различную стоимость. Таким образом для экономической целесообразности использования того или иного оборудования его выбор необходимо осуществлять в соответствии с индивидуальными запросами заказчика.
Произведен анализ организационно-экономической части проекта - рассчитано нормативное время на бурение и крепление скважины, а также произведен сводный сметный расчет стоимости скважины.
По результатам формирования раздела «Социальная ответственность» можно отметить, что результаты выполнения выпускной квалификационной работы соответствуют требованиям производственной и экологической безопасности.
Исходя из данных об ожидаемом дебите проектируемой скважины определен диаметр обсадных колонн и необходимый диаметр долот для каждого интервала бурения. По опыту строительства скважин в данном регионе и данным о твердости, абразивности горных пород под направление и кондуктор выбраны шарошечные долота, а для бурения интервала под эксплуатационную колонну PDC долото. Также свойства горных пород повлияли на подбор КНБК и оптимальных режимов бурения, обеспечивающих максимальные показатели механической скорости проходки. Для обеспечения качественной очистки ствола скважины от выбуренной породы, а также очистки долота на забое и обеспечения необходимой подачи бурового раствора выбраны буровые насосы УНБ-600. При помощи программного обеспечения «Бурсофтпроект» была разработана гидравлическая программа промывки включающая в себя режимы работы буровых насосов для каждого интервала бурения - количество насосов в работе, диаметр применяемых цилиндрических втулок и частоту двойных ходов насоса.
Также в программном обеспечении «Бурсофтпроект» был произведен расчет суммарных напряжений воздействующих на бурильные колонны, подобраны бурильные трубы с группой прочности, обеспечивающей безопасное и безаварийное бурение.
Для каждого интервала бурения скважины, исходя из данных о горно-геологических условиях подобран тип бурового раствора: бентонитовый для интервала под направление и полимер-глинистый для интервалов для под кондуктор и эскплуатационную колонну, произведен расчет потребного количества реагентов с учетом запаса на случай возможных осложнений при бурении.
При расчете обсадных колонн на прочность для каждого интервала были подобраны обсадные трубы с оптимальными характеристиками. Подобранные трубы соответствуют требованиям к коэффициентам запаса на внутреннее и наружное избыточные давления, а также на страгивание в резьбовом соединении. Для улучшения качества крепления скважины цементированием заколонного пространства была спроектирована технологическая оснастка обсадных колонн.
Для цементирования эксплуатационной колонны был выбрана одноступенчатая схема, разработана схема обвязки цементировочной техники, рассчитано количество цементосмесительных машин, подобраны рецептуры жидкостей цементирования.
При проектировании процессов испытания скважины была выбрана жидкость глушения для предотвращения неконтролируемого флюидопроявления - водный раствор соли NaCl плотностью 1070 кг/м3, в объеме 50,4 м3. Вторичное вскрытие производится при помощи кумулятивного перфоратора ORION 73 КЛ, спускаемого в скважину на колонне НКТ. Для проведения испытаний скважины выбран пластоиспытатель КИИМ-65, спускаемый в скважину на колонне НКТ.
Для обвязки устья скважины выбрана клиньевая колонная головка ОКК1-21-168х245 К1 ХЛ в которой обвязываются кондуктор и эксплуатационная колонна. Во время бурения бурения для предупреждения выбросов и фонтанов на колонную головку устанавливается противовыбросовое оборудование по схеме ОП5-230/80x21, применяемое на скважинах с нормальным пластовым давлением. После завершения процесса бурения противовыбросовое оборудование демонтируется и на его место устанавливается фонтанная арматура по схеме АФК1 -80/65*21.
Для осуществления работ была выбрана мобильная буровая установка ZJ-20. Ее технические характеристики: грузоподъемность на крюке - 150 тонн, условная глубина бурения - 2000 метров, полностью удовлетворяют потребностям по грузоподъемности установки при бурении и креплении скважины.
При разработке специального вопроса был проведен сравнительный анализ технических характеристик аналогичного оборудования входящего в системы очистки бурового раствора различных производителей - Mi SWACO, НПО «Центротех», нефтесервисной компании «Акрос», Derrick. Также были проанализированы современные тенденции в совершенствовании систем очистки бурового раствора: модификации существующего оборудования - такие как сито-конвейер Flo-Line Primer, вибрационное сито Derrick Dual Pool, ситовые панели типа Pyramid и Pyramid plus, блок коагуляции и флокуляции и инновации в области очистки бурового раствора представленные системами очистки бурового раствора Mud Cube, сепаратором для бурового раствора Screen Pulse, установками мобильными осушки шлама, применяемыми для рециклинга бурового раствора.
Оборудование любого из представленных производителей имеет свои преимущества и недостатки, а также различную стоимость. Таким образом для экономической целесообразности использования того или иного оборудования его выбор необходимо осуществлять в соответствии с индивидуальными запросами заказчика.
Произведен анализ организационно-экономической части проекта - рассчитано нормативное время на бурение и крепление скважины, а также произведен сводный сметный расчет стоимости скважины.
По результатам формирования раздела «Социальная ответственность» можно отметить, что результаты выполнения выпускной квалификационной работы соответствуют требованиям производственной и экологической безопасности.