Помощь студентам в учебе
Аналитические исследования устойчивости стенок скважины с большим отклонением от вертикали
|
ВВЕДЕНИЕ 6
1 Проблема устойчивости стенок скважины с большим отклонением от
вертикали 8
1.1 Механика устойчивости стенок скважины 8
1.2 Гидравлика 14
1.3 Неустойчивость ствола скважины, вызванная взаимодействием бурового
раствором с пластами глинистых сланцев 18
2 Выбор типа бурового раствора, обеспечивающего устойчивость стенок
скважины 23
2.1 Общий выбор типа бурового раствора, обеспечивающего устойчивость
стенок 23
2.2 Применение растворов на водной основе 25
2.3 Применение промывочной жидкости на углеводородной основе 28
2.4 Применение буровых растворов на синтетической основе 32
2.5 Применение ингибирующего бурового раствора для поддержания
устойчивости стенок скважины 33
3 Оценка состояния стенок скважины при использовании ингибирующего бурового раствора при строительстве скважины №1066 Ванкорского месторождения 39
3.1 Физико-географическая характеристика Ванкорского месторождения 39
3.2 Краткое геологическое строение Ванкорского месторождения 40
3.3 Литолого-стратинрафический разрез Ванкосркого месторождения 4 1
3.4 Краткая информация скважины №1066 куст №8 БИС 48
3.5 Применение ингибированных реагентов в буровом растворе при строительстве скважины №1066 Ванкорского месторождения 51
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 56
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 58
1 Проблема устойчивости стенок скважины с большим отклонением от
вертикали 8
1.1 Механика устойчивости стенок скважины 8
1.2 Гидравлика 14
1.3 Неустойчивость ствола скважины, вызванная взаимодействием бурового
раствором с пластами глинистых сланцев 18
2 Выбор типа бурового раствора, обеспечивающего устойчивость стенок
скважины 23
2.1 Общий выбор типа бурового раствора, обеспечивающего устойчивость
стенок 23
2.2 Применение растворов на водной основе 25
2.3 Применение промывочной жидкости на углеводородной основе 28
2.4 Применение буровых растворов на синтетической основе 32
2.5 Применение ингибирующего бурового раствора для поддержания
устойчивости стенок скважины 33
3 Оценка состояния стенок скважины при использовании ингибирующего бурового раствора при строительстве скважины №1066 Ванкорского месторождения 39
3.1 Физико-географическая характеристика Ванкорского месторождения 39
3.2 Краткое геологическое строение Ванкорского месторождения 40
3.3 Литолого-стратинрафический разрез Ванкосркого месторождения 4 1
3.4 Краткая информация скважины №1066 куст №8 БИС 48
3.5 Применение ингибированных реагентов в буровом растворе при строительстве скважины №1066 Ванкорского месторождения 51
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 56
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 58
За последний десяток лет на территории России в том числе и в Красноярском крае нефтегазовая отрасль достигла значительно больших результатов в разработке технологий и методов бурения, которые вывели отрасль на новый уровень рентабельности и безопасности строительства скважин.
В настоящее время потребность в наклонно-направленном бурение существенно увеличивается, особенно широкое распространение получило конструкция скважины с большим отклонением от вертикали. Данный метод строительства скважин более эффективен и экономически выгоднее по сравнению с бурением вертикальных скважин, после ввода в эксплуатацию. Конструкция такой скважины позволяет увеличить площадь контакта в продуктивно пласте, следовательно, дебит скважины повышается.
В большинстве случаев скважины с горизонтальным окончанием бурятся параллельно плоскости напластования коллектора. Иначе говоря, образуется большая область контакта с коллектором. В свою очередь стоит отметить что, вертикальная скважина- это скважина, которая пересекает плоскость напластования коллектора под углом равным 90 градусов. Поэтому в настоящее время целесообразно проектировать скважины с горизонтальным окончанием или с большим отклонением от вертикали. Скважины такого строения подходят для коллекторов с вертикальным залеганием, траектория скважины всего- навсего пересекает несколько зон добычи. С точки зрения бурения, такой подход является перспективным потому что контроль над траекторией скважины осуществляется более эффективно.
Однако строительство скважин с горизонтальным окончанием связанна с некоторыми проблемами, такие как устойчивость стенок скважины, процесс очищения горизонтальной или наклонной части скважины от шлама и непосредственно выноса шлама на поверхность. В данной работе рассмотрен вопрос об устойчивости стенок скважины с большим отклонением от вертикали.
Нарушение стабильности (устойчивости) стенок связано со следующими процессами: обрушение стенок скважины, прихват труб, потеря циркуляции. На все эти перечисленные процессы приходится до 40-44% непроизводительности времени, в течение которого породоразрушающий инструмент не движется к поставленной проектной цели. Такие финансовые последствия приводит к значительным затратам, которые сервисные и частные компании могут предусмотреть на 10-20 % от утвержденных затрат.
Выделяют обычно три фактора разупрочнения пород и, следовательно, снижения их устойчивости.
Механический размыв пород (эрозия) потоком промывочной жидкости. Процесс заключается в воздействие потока бурового раствора на слабосвязанные породы и их цементы, и как следствие этого происходит обрушение стенок скважины;
Изменения напряженного состояния в приствольной зоне. Горизонтальное, вертикальное, боковое (горное) давление является причиной деформации пород при их вскрытии, особенно при наличии в разрезах увлажненных и пластичных глин.
Физико-химическое и химическое воздействие промывочной жидкости на породу в приствольной зоне скважины. химическая эрозия определяется физико-химическим процессом, который происходит на стенках при взаимодействии с фильтратом раствора. Эти процессы зависят от вида, параметра, состава применяемых буровых растворов, минералогического состава горных пород, химического состава пластовых жидкостей.
Решение данных проблем повлечет за собой повышения эффективности строительства скважин с большим отклонением от вертикали, снижения финансовых затрат, сокращение непроизводственного времени.
Цель работы:
• Рассмотреть причины нарушения устойчивости ствола скважины с большим отклонением от вертикали со стороны механического воздействия и физико-химического взаимодействия промывочной жидкости и горных пород, подверженных данному процессу.
• Проанализировать процесс взаимодействия глинистых сланцев и промывочной жидкости на водной, углеводородной и синтетической основе. Выявить положительные и отрицательные стороны данных растворов.
• Оценить воздействии ингибирующих добавок буровом растворе на устойчивость ствола скважины.
• Применение ингибирующих буровых растворов на Ванкорском месторождении при строительстве скважины №1066 куст №8 БИС
В настоящее время потребность в наклонно-направленном бурение существенно увеличивается, особенно широкое распространение получило конструкция скважины с большим отклонением от вертикали. Данный метод строительства скважин более эффективен и экономически выгоднее по сравнению с бурением вертикальных скважин, после ввода в эксплуатацию. Конструкция такой скважины позволяет увеличить площадь контакта в продуктивно пласте, следовательно, дебит скважины повышается.
В большинстве случаев скважины с горизонтальным окончанием бурятся параллельно плоскости напластования коллектора. Иначе говоря, образуется большая область контакта с коллектором. В свою очередь стоит отметить что, вертикальная скважина- это скважина, которая пересекает плоскость напластования коллектора под углом равным 90 градусов. Поэтому в настоящее время целесообразно проектировать скважины с горизонтальным окончанием или с большим отклонением от вертикали. Скважины такого строения подходят для коллекторов с вертикальным залеганием, траектория скважины всего- навсего пересекает несколько зон добычи. С точки зрения бурения, такой подход является перспективным потому что контроль над траекторией скважины осуществляется более эффективно.
Однако строительство скважин с горизонтальным окончанием связанна с некоторыми проблемами, такие как устойчивость стенок скважины, процесс очищения горизонтальной или наклонной части скважины от шлама и непосредственно выноса шлама на поверхность. В данной работе рассмотрен вопрос об устойчивости стенок скважины с большим отклонением от вертикали.
Нарушение стабильности (устойчивости) стенок связано со следующими процессами: обрушение стенок скважины, прихват труб, потеря циркуляции. На все эти перечисленные процессы приходится до 40-44% непроизводительности времени, в течение которого породоразрушающий инструмент не движется к поставленной проектной цели. Такие финансовые последствия приводит к значительным затратам, которые сервисные и частные компании могут предусмотреть на 10-20 % от утвержденных затрат.
Выделяют обычно три фактора разупрочнения пород и, следовательно, снижения их устойчивости.
Механический размыв пород (эрозия) потоком промывочной жидкости. Процесс заключается в воздействие потока бурового раствора на слабосвязанные породы и их цементы, и как следствие этого происходит обрушение стенок скважины;
Изменения напряженного состояния в приствольной зоне. Горизонтальное, вертикальное, боковое (горное) давление является причиной деформации пород при их вскрытии, особенно при наличии в разрезах увлажненных и пластичных глин.
Физико-химическое и химическое воздействие промывочной жидкости на породу в приствольной зоне скважины. химическая эрозия определяется физико-химическим процессом, который происходит на стенках при взаимодействии с фильтратом раствора. Эти процессы зависят от вида, параметра, состава применяемых буровых растворов, минералогического состава горных пород, химического состава пластовых жидкостей.
Решение данных проблем повлечет за собой повышения эффективности строительства скважин с большим отклонением от вертикали, снижения финансовых затрат, сокращение непроизводственного времени.
Цель работы:
• Рассмотреть причины нарушения устойчивости ствола скважины с большим отклонением от вертикали со стороны механического воздействия и физико-химического взаимодействия промывочной жидкости и горных пород, подверженных данному процессу.
• Проанализировать процесс взаимодействия глинистых сланцев и промывочной жидкости на водной, углеводородной и синтетической основе. Выявить положительные и отрицательные стороны данных растворов.
• Оценить воздействии ингибирующих добавок буровом растворе на устойчивость ствола скважины.
• Применение ингибирующих буровых растворов на Ванкорском месторождении при строительстве скважины №1066 куст №8 БИС
Рассмотренный вопрос устойчивости стенок скважины с большим отклонением от вертикали в настоящее время остаются одним из самых перспективных, актуальных и труднорешаемых.
В данной работе были определены причины нарушения устойчивости стенок скважины. При рассмотрении проблемы устойчивости стенок скважины со точки зрения изменения напряженного состояния в приствольной зоне, делаем вывод, что независимо от возможностей технологического, технического и научного потенциала человечества процесс нарушения устойчивости стенок скважины с большим отклонением от вертикали не возможно предотвратить. По причине многолетнего формирования горных пород, которым свойственно наличие горизонтального, вертикального и горного давления, которые являются причинами деформации пород при их вскрытии.
Однако поддержание устойчивости стенок скважины достигается регулированием физико-химических процессов, происходящих между горной породой и промывочной жидкостью. Правильный подбор ингибирующей промывочной жидкости приведет к стабилизации горных пород, подверженных процессу набухания и пластического, хрупкого разрушения, то есть глинистых сланцев. Стоит отметить, что основным веществом способствующему процессу набухания является вода. Следует признать, что вопрос физико-химического взаимодействия воды и глинистых пород изучен не достаточно. Вода в системе глина-вода вносит свои коррективы в действие двух классических взаимодействий (дисперсионное и электростатическое) в виде химического взаимодействия, а это говорит о том, что воду в составе дисперсных системах нельзя рассматривать только как ионно-молекулярное вещество.
В работе проанализированы взаимодействия глинистых пород с промывочными жидкостями на основе воды, углеводорода и синтетики. Отрицательное влияние воды на глинистые минералы указывалось выше. С точки зрения поддержания устойчивости стенок скважины целесообразно применять растворы на углеводородной и синтетической основе, так как при их использование процесс набухании и гидратации не происходит. Однако в связи с экологическим контролем и возможность буровых компаний применение данных растворов не возможно.
Анализируя методы поддержания устойчивости стенок скважины на Ванкорском именно добавление ингибирующих компонентов в состав бурового раствора, делаем вывод, что использование данных реагентов в составе промывочной жидкости привело к качественной проводки скважины №1066 куст №8 БИС. Это говорит о том что специалистами были проведены соответствующие работы, подобраны рецептуры растворов для глинистых сланцев расположенных на объекте.
Проведенный анализ в данной работе позволяет спрогнозировать возможные условия и осложнения при строительстве скважин с горизонтальным окончанием. Выбрать соответствующие параметры бурового раствора и непосредственно сам его состав. При создании технологий способных обеспечить устойчивость стенок скважины с большим отклонением от вертикали, необходимо при проектировании состава бурового раствора, учитывать особенности поведения глинистых пород, основных минеров подверженных процессу набухания и гидратации, глин и их свойств
Однако данная работа не является основополагающей для решения проблемы устойчивости стенки скважины с БОВ (большое отклонение от вертикали). Часть задач и вопросов которые были затронуты нуждаются в дальнейшем решении, практическом обосновании в конкретных геологических условиях при строительстве скважин с большим отклонением от вертикали.
В данной работе были определены причины нарушения устойчивости стенок скважины. При рассмотрении проблемы устойчивости стенок скважины со точки зрения изменения напряженного состояния в приствольной зоне, делаем вывод, что независимо от возможностей технологического, технического и научного потенциала человечества процесс нарушения устойчивости стенок скважины с большим отклонением от вертикали не возможно предотвратить. По причине многолетнего формирования горных пород, которым свойственно наличие горизонтального, вертикального и горного давления, которые являются причинами деформации пород при их вскрытии.
Однако поддержание устойчивости стенок скважины достигается регулированием физико-химических процессов, происходящих между горной породой и промывочной жидкостью. Правильный подбор ингибирующей промывочной жидкости приведет к стабилизации горных пород, подверженных процессу набухания и пластического, хрупкого разрушения, то есть глинистых сланцев. Стоит отметить, что основным веществом способствующему процессу набухания является вода. Следует признать, что вопрос физико-химического взаимодействия воды и глинистых пород изучен не достаточно. Вода в системе глина-вода вносит свои коррективы в действие двух классических взаимодействий (дисперсионное и электростатическое) в виде химического взаимодействия, а это говорит о том, что воду в составе дисперсных системах нельзя рассматривать только как ионно-молекулярное вещество.
В работе проанализированы взаимодействия глинистых пород с промывочными жидкостями на основе воды, углеводорода и синтетики. Отрицательное влияние воды на глинистые минералы указывалось выше. С точки зрения поддержания устойчивости стенок скважины целесообразно применять растворы на углеводородной и синтетической основе, так как при их использование процесс набухании и гидратации не происходит. Однако в связи с экологическим контролем и возможность буровых компаний применение данных растворов не возможно.
Анализируя методы поддержания устойчивости стенок скважины на Ванкорском именно добавление ингибирующих компонентов в состав бурового раствора, делаем вывод, что использование данных реагентов в составе промывочной жидкости привело к качественной проводки скважины №1066 куст №8 БИС. Это говорит о том что специалистами были проведены соответствующие работы, подобраны рецептуры растворов для глинистых сланцев расположенных на объекте.
Проведенный анализ в данной работе позволяет спрогнозировать возможные условия и осложнения при строительстве скважин с горизонтальным окончанием. Выбрать соответствующие параметры бурового раствора и непосредственно сам его состав. При создании технологий способных обеспечить устойчивость стенок скважины с большим отклонением от вертикали, необходимо при проектировании состава бурового раствора, учитывать особенности поведения глинистых пород, основных минеров подверженных процессу набухания и гидратации, глин и их свойств
Однако данная работа не является основополагающей для решения проблемы устойчивости стенки скважины с БОВ (большое отклонение от вертикали). Часть задач и вопросов которые были затронуты нуждаются в дальнейшем решении, практическом обосновании в конкретных геологических условиях при строительстве скважин с большим отклонением от вертикали.