Технологические решения для строительства эксплуатационной наклоннонаправленной скважины глубиной 2505 метров на нефтяном месторождении (Томская область, Каргасокский район)
|
ВВЕДЕНИЕ 16
1. ОБЩАЯ И ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 17
1.1. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ БУРЕНИЯ 17
1.2. ХАРАКТЕРИСТИКА ГАЗОНЕФТЕВОДОНОСНОСТИ 18
1.3. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ВОЗМОЖНЫХ ОСЛОЖНЕНИЙ 19
2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 20
2.1. ОБОСНОВАНИЕ И РАСЧЕТ ПРОФИЛЯ (ТРАЕКТОРИИ) СКВАЖИНЫ 20
2.2. ОБОСНОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ СКВАЖИНЫ 21
2.2.1. Обоснование конструкции эксплуатационного забоя 21
2.2.2. Построение совмещенного графика давлений 22
2.2.3. Определение числа обсадных колонн и глубин их спуска 23
2.2.4. Выбор интервалов цементирования 23
2.2.5. Расчет диаметров скважины и обсадных колонн 23
2.2.6. Разработка схем обвязки устья скважины 25
2.3. УГЛУБЛЕНИЕ СКВАЖИНЫ 26
2.3.1. Выбор способа бурения 26
2.3.2. Выбор породоразрушающего инструмента 27
2.3.3. Расчет осевой нагрузки на долото по интервалам горных пород 28
2.3.4. Расчет частоты вращения породоразрушающего инструмента 29
2.3.5. Выбор и обоснование типа забойного двигателя 30
2.3.6. Выбор компоновки и расчет бурильной колонны 31
2.3.7. Обоснование типов и компонентного состава буровых растворов 34
2.3.8 Выбор гидравлической программы промывки скважины 35
2.4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ЗАКАНЧИВАНИЯ СКВАЖИН 37
2.4.1. Расчет обсадных колонн 37
2.4.2. Расчет процессов цементирования скважины 38
2.4.2.1. Выбор способа цементирования обсадных колонн 38
2.4.2.2. Расчет объема тампонажной смеси и количества составных компонентов 40
2.4.2.4 Гидравлический расчет цементирования скважины 41
2.4.2.5 Выбор типа и расчет необходимого количества цементировочного оборудования 43
2.4.2.6. Расчет режима закачки и продавки тампонажной смеси 45
2.4.3. Выбор технологической оснастки обсадных колонн 48
2.4.4. Проектирование процессов испытания и освоения скважин 49
2.5. ВЫБОР БУРОВОЙ УСТАНОВКИ 50
3. СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 51
4. ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ 61
4.1. РАСЧЕТ НОРМАТИВНОЙ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ СТРОИТЕЛЬСТВА СКВАЖИН 61
14
5. СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ 73
5.1. ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ 73
5.2. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ 74
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 77
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 79
ПРИЛОЖЕНИЕ А.1 ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ БУРЕНИЯ 83
ПРИЛОЖЕНИЕ А.2 НЕФТЕГАЗОВОДОНОСНОСТЬ 89
ПРИЛОЖЕНИЕ А.3 ОСЛОЖНЕНИЯ ПО РАЗРЕЗУ 90
ПРИЛОЖЕНИЕ Б.1 ПАРАМЕТРЫ ПРОФИЛЯ СКВАЖИНЫ 91
ПРИЛОЖЕНИЕ Б.2 ПРОФИЛЬ СКВАЖИНЫ 92
ПРИЛОЖЕНИЕ В ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧИСЛА И ГЛУБИН СПУСКА ОБСАДНЫХ КОЛОНН 93
ПРИЛОЖЕНИЕ Г ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЗАБОЙНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ 95
ПРИЛОЖЕНИЕ Д.1 ВЫБОР КОМПОНОВКИ И РАСЧЕТ БУРИЛЬНОЙ КОЛОННЫ 97
ПРИЛОЖЕНИЕ Д.2 КОМПОНОВКА НИЗА БУРИЛЬНОЙ КОЛОННЫ 101
ПРИЛОЖЕНИЕ Е ОБОСНОВАНИЕ СОСТАВА БУРОВОГО РАСТВОРА 102
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж.1 РАСЧЕТ НАРУЖНЫХ ИЗБЫТОЧНЫХ ДАВЛЕНИЙ 105
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж.2 РАСЧЕТ ВНУТРЕННИХ ИЗБЫТОЧНЫХ ДАВЛЕНИЙ 111
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж.3 КОНСТРУИРОВАНИЕ ОБСАДНОЙ КОЛОННЫ ПО ДЛИНЕ 116
ПРИЛОЖЕНИЕ И.1 РАСЧЕТ КОЛИЧЕСТВА ТАМПОНАЖНОЙ СМЕСИ И КОЛИЧЕСТВА СОСТАВНЫХ КОМПОНЕНТОВ 122
ПРИЛОЖЕНИЕ И.2 СХЕМА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОБВЯЗКИ ЦЕМЕНТИРОВОЧНОГО ОБОРУДОВАНИЯ 126
ПРИЛОЖЕНИЕ К ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ И ОРГАНИЗАЦИОННАЯ СТРУКТУРА ПРЕДПРИЯТИЯ 127
ПРИЛОЖЕНИЕ Л.1 ХАРАКТЕРИСТИКА ВРЕДНЫХ И ОПАСНЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ФАКТОРОВ 129
ПРИЛОЖЕНИЕ Л.2 ПРАВОВЫЕ ВОПРОСЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ 140
ПРИЛОЖЕНИЕ М ГТН 144
1. ОБЩАЯ И ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 17
1.1. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ БУРЕНИЯ 17
1.2. ХАРАКТЕРИСТИКА ГАЗОНЕФТЕВОДОНОСНОСТИ 18
1.3. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ВОЗМОЖНЫХ ОСЛОЖНЕНИЙ 19
2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 20
2.1. ОБОСНОВАНИЕ И РАСЧЕТ ПРОФИЛЯ (ТРАЕКТОРИИ) СКВАЖИНЫ 20
2.2. ОБОСНОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ СКВАЖИНЫ 21
2.2.1. Обоснование конструкции эксплуатационного забоя 21
2.2.2. Построение совмещенного графика давлений 22
2.2.3. Определение числа обсадных колонн и глубин их спуска 23
2.2.4. Выбор интервалов цементирования 23
2.2.5. Расчет диаметров скважины и обсадных колонн 23
2.2.6. Разработка схем обвязки устья скважины 25
2.3. УГЛУБЛЕНИЕ СКВАЖИНЫ 26
2.3.1. Выбор способа бурения 26
2.3.2. Выбор породоразрушающего инструмента 27
2.3.3. Расчет осевой нагрузки на долото по интервалам горных пород 28
2.3.4. Расчет частоты вращения породоразрушающего инструмента 29
2.3.5. Выбор и обоснование типа забойного двигателя 30
2.3.6. Выбор компоновки и расчет бурильной колонны 31
2.3.7. Обоснование типов и компонентного состава буровых растворов 34
2.3.8 Выбор гидравлической программы промывки скважины 35
2.4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ЗАКАНЧИВАНИЯ СКВАЖИН 37
2.4.1. Расчет обсадных колонн 37
2.4.2. Расчет процессов цементирования скважины 38
2.4.2.1. Выбор способа цементирования обсадных колонн 38
2.4.2.2. Расчет объема тампонажной смеси и количества составных компонентов 40
2.4.2.4 Гидравлический расчет цементирования скважины 41
2.4.2.5 Выбор типа и расчет необходимого количества цементировочного оборудования 43
2.4.2.6. Расчет режима закачки и продавки тампонажной смеси 45
2.4.3. Выбор технологической оснастки обсадных колонн 48
2.4.4. Проектирование процессов испытания и освоения скважин 49
2.5. ВЫБОР БУРОВОЙ УСТАНОВКИ 50
3. СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 51
4. ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ 61
4.1. РАСЧЕТ НОРМАТИВНОЙ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ СТРОИТЕЛЬСТВА СКВАЖИН 61
14
5. СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ 73
5.1. ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ 73
5.2. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ 74
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 77
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 79
ПРИЛОЖЕНИЕ А.1 ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ БУРЕНИЯ 83
ПРИЛОЖЕНИЕ А.2 НЕФТЕГАЗОВОДОНОСНОСТЬ 89
ПРИЛОЖЕНИЕ А.3 ОСЛОЖНЕНИЯ ПО РАЗРЕЗУ 90
ПРИЛОЖЕНИЕ Б.1 ПАРАМЕТРЫ ПРОФИЛЯ СКВАЖИНЫ 91
ПРИЛОЖЕНИЕ Б.2 ПРОФИЛЬ СКВАЖИНЫ 92
ПРИЛОЖЕНИЕ В ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧИСЛА И ГЛУБИН СПУСКА ОБСАДНЫХ КОЛОНН 93
ПРИЛОЖЕНИЕ Г ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЗАБОЙНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ 95
ПРИЛОЖЕНИЕ Д.1 ВЫБОР КОМПОНОВКИ И РАСЧЕТ БУРИЛЬНОЙ КОЛОННЫ 97
ПРИЛОЖЕНИЕ Д.2 КОМПОНОВКА НИЗА БУРИЛЬНОЙ КОЛОННЫ 101
ПРИЛОЖЕНИЕ Е ОБОСНОВАНИЕ СОСТАВА БУРОВОГО РАСТВОРА 102
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж.1 РАСЧЕТ НАРУЖНЫХ ИЗБЫТОЧНЫХ ДАВЛЕНИЙ 105
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж.2 РАСЧЕТ ВНУТРЕННИХ ИЗБЫТОЧНЫХ ДАВЛЕНИЙ 111
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж.3 КОНСТРУИРОВАНИЕ ОБСАДНОЙ КОЛОННЫ ПО ДЛИНЕ 116
ПРИЛОЖЕНИЕ И.1 РАСЧЕТ КОЛИЧЕСТВА ТАМПОНАЖНОЙ СМЕСИ И КОЛИЧЕСТВА СОСТАВНЫХ КОМПОНЕНТОВ 122
ПРИЛОЖЕНИЕ И.2 СХЕМА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОБВЯЗКИ ЦЕМЕНТИРОВОЧНОГО ОБОРУДОВАНИЯ 126
ПРИЛОЖЕНИЕ К ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ И ОРГАНИЗАЦИОННАЯ СТРУКТУРА ПРЕДПРИЯТИЯ 127
ПРИЛОЖЕНИЕ Л.1 ХАРАКТЕРИСТИКА ВРЕДНЫХ И ОПАСНЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ФАКТОРОВ 129
ПРИЛОЖЕНИЕ Л.2 ПРАВОВЫЕ ВОПРОСЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ 140
ПРИЛОЖЕНИЕ М ГТН 144
Цель работы – Разработка технологических решений для сооружения
наклонно-направленной эксплуатационной скважины на ЮжноМыльджинском месторождении.
В рамках работы рассмотрены методы, применяемые при анализе
больших данных для оптимизации процесса бурения скважин.
Основные конструктивные, технологические и техникоэксплуатационные характеристики: разработаны технические решения для
строительства эксплуатационной наклонно-направленной скважины глубиной
2505 м, отходом на кровлю продуктивного пласта 1500 м, диаметром
эксплуатационной колонны 168 мм.
Область применения: Технические решения могут быть применены
сервисными компаниями для сооружения скважины на заданном
месторождении, а вопросы, рассмотренные в специальной части в течение
ближайших лет будут постепенно реализовываться ведущими компаниями
нефтегазовой отрасли.
Экономическая эффективность/значимость работы: внедрение
описанных методик позволит не только минимизировать риски при
строительстве скважины, но и значительно сократить время простоя, что будет
способствовать существенному повышению экономической эффективности.
В будущем планируется подробнее изучить возможные пути
реализации проекта, постараться реализовать примитивную модель на основе
данных по месторождениям одного региона для корректирования
принципиальных закономерностей.
ВВЕДЕНИЕ
Бурение нефтяных и газовых скважин является одним из наиболее
сложных и трудоемких технических процессов в нефтегазовой отрасли,
который связан с огромным числом рисков и прочих факторов, способных
вызвать осложнения и/или аварии.
Выпускная квалификационная работа содержит комплекс
технологических решений для сооружения эксплуатационной наклоннонаправленной скважины на Южно-Мыльджинском нефтяном месторождении
Томской области. Также в проект включены разделы «Финансовый
менеджмент», в котором рассчитывается приблизительная стоимость
строительства скважины, и «Социальная ответственность», описывающий
вредные и опасные факторы производства, а также способы защиты персонала
и окружающей среды от их негативного влияния.
Запроектированные технологические решения соответствуют
современным нормам и правилам промышленной безопасности, а выбранные
технические средства для реализации проекта будут в полном объеме
соответствовать требованиям потенциальных заказчиков.
Специальная часть дипломного проекта содержит разбор
существующей методики анализа больших данных. Выбранная тема является
одной из наиболее актуальных на сегодняшний день. Ведущие мировые
корпорации, такие как Exxon Mobil, Shell, Maersk Drilling, Hitachi и передовые
исследовательские институты, например, Массачусетский технологический
институт, Стэнфордский университет, Имперский колледж Лондона,
занимаются созданием систем автоматического анализа и регулирования
процессов бурения и эксплуатации скважин на основе больших данных.
наклонно-направленной эксплуатационной скважины на ЮжноМыльджинском месторождении.
В рамках работы рассмотрены методы, применяемые при анализе
больших данных для оптимизации процесса бурения скважин.
Основные конструктивные, технологические и техникоэксплуатационные характеристики: разработаны технические решения для
строительства эксплуатационной наклонно-направленной скважины глубиной
2505 м, отходом на кровлю продуктивного пласта 1500 м, диаметром
эксплуатационной колонны 168 мм.
Область применения: Технические решения могут быть применены
сервисными компаниями для сооружения скважины на заданном
месторождении, а вопросы, рассмотренные в специальной части в течение
ближайших лет будут постепенно реализовываться ведущими компаниями
нефтегазовой отрасли.
Экономическая эффективность/значимость работы: внедрение
описанных методик позволит не только минимизировать риски при
строительстве скважины, но и значительно сократить время простоя, что будет
способствовать существенному повышению экономической эффективности.
В будущем планируется подробнее изучить возможные пути
реализации проекта, постараться реализовать примитивную модель на основе
данных по месторождениям одного региона для корректирования
принципиальных закономерностей.
ВВЕДЕНИЕ
Бурение нефтяных и газовых скважин является одним из наиболее
сложных и трудоемких технических процессов в нефтегазовой отрасли,
который связан с огромным числом рисков и прочих факторов, способных
вызвать осложнения и/или аварии.
Выпускная квалификационная работа содержит комплекс
технологических решений для сооружения эксплуатационной наклоннонаправленной скважины на Южно-Мыльджинском нефтяном месторождении
Томской области. Также в проект включены разделы «Финансовый
менеджмент», в котором рассчитывается приблизительная стоимость
строительства скважины, и «Социальная ответственность», описывающий
вредные и опасные факторы производства, а также способы защиты персонала
и окружающей среды от их негативного влияния.
Запроектированные технологические решения соответствуют
современным нормам и правилам промышленной безопасности, а выбранные
технические средства для реализации проекта будут в полном объеме
соответствовать требованиям потенциальных заказчиков.
Специальная часть дипломного проекта содержит разбор
существующей методики анализа больших данных. Выбранная тема является
одной из наиболее актуальных на сегодняшний день. Ведущие мировые
корпорации, такие как Exxon Mobil, Shell, Maersk Drilling, Hitachi и передовые
исследовательские институты, например, Массачусетский технологический
институт, Стэнфордский университет, Имперский колледж Лондона,
занимаются созданием систем автоматического анализа и регулирования
процессов бурения и эксплуатации скважин на основе больших данных.
В ходе выполнения заданий выпускной квалификационной работы
были составлены следующие разделы:
1. Общая и геологическая части, в которых содержатся основная
информация об объекте разработки, а также анализ литологического строения
разреза скважины с соответствующими выводами о возможных авариях;
2. Технологическая часть, в которой собраны принципиальные
технические решения для строительства скважины, приведены расчеты
параметров скважины, включая конструкцию скважины, состав КНБК,
свойства и состав промывочных, тампонажных и буферных жидкостей и т.д.
Согласно заданным параметрам ствола скважины был выбран
трехинтервальный профиль, который обеспечит увеличение площади
дренирования в интервале продуктивного пласта при выполнении всех
необходимых условий условий. Для наиболее эффективного и точного
сооружения скважины в интервалах бурения под кондуктор и
эксплуатационную колонну запроектированы долота с резцами PDC в
сочетании с винтовыми забойными двигателями, причем с увеличением
твердости горных пород возрастает их заходность, а для бурения интервала
под направление используется роторный способ для минимизации затрат
Также вторая часть включает в себя расчеты по заканчиванию скважины,
выбор способа цементирования и разработку схемы обвязки
цементировочного оборудования с указанием количества необходимых
машин и агрегатов.
3. В разделе «Специальная часть» произведен подробный разбор
принципиальных схем обработки больших данных. Выделены ключевые
моменты на каждом этапе движения информационного потока. По
результатам работы с отчетами зарубежных корпораций по данной теме
выявлено, что основной причиной, ухудшения эффективности работы буровой
является простой различного рода. Приведен подробный анализ причин78
возникновения простоя, и разработаны меры по предотвращению его
возникновения. Однако в силу недостатка практических материалов по теме
работы в свободном доступе, в рамках ВКР не представляется возможным
проверить описанные теории на данных по реальным скважинам.
4. В разделе «Финансовый менеджмент» подробно разобраны
производственная и организационная структуры одного из ведущих
предприятий нефтегазовой отрасли в Российской Федерации – ОАО
«Лукойл».
5. Последней частью дипломной работы является «Социальная
ответственность». В разделе произведен анализ производственного процесса,
в ходе которого выявлены наиболее опасные для человека и окружающей
среды производственные факторы, согласно нормативным документам.
Выделены соответствующие меры по предотвращению травматизма на
рабочих местах и по снижению негативного воздействия технологических
элементов на состояние окружающей среды в местах проведения буровых
работ
были составлены следующие разделы:
1. Общая и геологическая части, в которых содержатся основная
информация об объекте разработки, а также анализ литологического строения
разреза скважины с соответствующими выводами о возможных авариях;
2. Технологическая часть, в которой собраны принципиальные
технические решения для строительства скважины, приведены расчеты
параметров скважины, включая конструкцию скважины, состав КНБК,
свойства и состав промывочных, тампонажных и буферных жидкостей и т.д.
Согласно заданным параметрам ствола скважины был выбран
трехинтервальный профиль, который обеспечит увеличение площади
дренирования в интервале продуктивного пласта при выполнении всех
необходимых условий условий. Для наиболее эффективного и точного
сооружения скважины в интервалах бурения под кондуктор и
эксплуатационную колонну запроектированы долота с резцами PDC в
сочетании с винтовыми забойными двигателями, причем с увеличением
твердости горных пород возрастает их заходность, а для бурения интервала
под направление используется роторный способ для минимизации затрат
Также вторая часть включает в себя расчеты по заканчиванию скважины,
выбор способа цементирования и разработку схемы обвязки
цементировочного оборудования с указанием количества необходимых
машин и агрегатов.
3. В разделе «Специальная часть» произведен подробный разбор
принципиальных схем обработки больших данных. Выделены ключевые
моменты на каждом этапе движения информационного потока. По
результатам работы с отчетами зарубежных корпораций по данной теме
выявлено, что основной причиной, ухудшения эффективности работы буровой
является простой различного рода. Приведен подробный анализ причин78
возникновения простоя, и разработаны меры по предотвращению его
возникновения. Однако в силу недостатка практических материалов по теме
работы в свободном доступе, в рамках ВКР не представляется возможным
проверить описанные теории на данных по реальным скважинам.
4. В разделе «Финансовый менеджмент» подробно разобраны
производственная и организационная структуры одного из ведущих
предприятий нефтегазовой отрасли в Российской Федерации – ОАО
«Лукойл».
5. Последней частью дипломной работы является «Социальная
ответственность». В разделе произведен анализ производственного процесса,
в ходе которого выявлены наиболее опасные для человека и окружающей
среды производственные факторы, согласно нормативным документам.
Выделены соответствующие меры по предотвращению травматизма на
рабочих местах и по снижению негативного воздействия технологических
элементов на состояние окружающей среды в местах проведения буровых
работ