Разработка технологии применения геомеханического моделирования при проектировании конструкции и вариантов заканчивания эксплуатационных скважин Урмано-Арчинской зоны нефтегазонакопления
|
Принятые сокращения и обозначения ............................................................................................. 8
Реферат.............................................................................................................................................. 10
Abstract .............................................................................................................................................. 12
Оглавление........................................................................................................................................ 13
Введение ........................................................................................................................................... 15
1. Геологическая характеристика Урмано-Арчинской зоны нефтегазонакопления ............. 17
1.1. Стратиграфия................................................................................................................ 18
1.2. Тектоника ...................................................................................................................... 21
1.3. Нефтегазоносность Урмано-Арчинской зоны нефтегазонакопления..................... 24
2. Литературный обзор ................................................................................................................ 26
3. Методика построения одномерной геомеханической модели ............................................ 28
3.1. Стратиграфия................................................................................................................ 30
3.2. Определение вертикального напряжения (Sv) .......................................................... 31
3.3. Определение порового давления (Рp) ........................................................................ 31
3.4. Определение механических свойств горных пород.................................................. 32
3.4.1. Корреляционные зависимости, используемые в модели ..............................35
3.5. Определение направления максимального горизонтального напряжения (SHmax)41
3.6. Определение минимального горизонтального напряжения (Shmin) ...................... 41
3.7. Определение максимального горизонтального напряжения (SHmax).................... 43
4. Анализ построенной модели................................................................................................... 44
5. Расчёты траектории и заканчивания скважин в исследуемой зоне .................................... 47
5.1.Траектория скважины....................................................................................................... 47
5.2. Плотность бурового раствора в зависимости от траектории скважины .................... 51
5.3. Вариант заканчивание скважины и контроль пескопроявления................................. 56
6. Результаты исследования............................................................................................................ 59
7. Финансовый менеджмент............................................................................................................ 60
7.1. Стоимость бурения .......................................................................................................... 6014
14
Реферат.............................................................................................................................................. 10
Abstract .............................................................................................................................................. 12
Оглавление........................................................................................................................................ 13
Введение ........................................................................................................................................... 15
1. Геологическая характеристика Урмано-Арчинской зоны нефтегазонакопления ............. 17
1.1. Стратиграфия................................................................................................................ 18
1.2. Тектоника ...................................................................................................................... 21
1.3. Нефтегазоносность Урмано-Арчинской зоны нефтегазонакопления..................... 24
2. Литературный обзор ................................................................................................................ 26
3. Методика построения одномерной геомеханической модели ............................................ 28
3.1. Стратиграфия................................................................................................................ 30
3.2. Определение вертикального напряжения (Sv) .......................................................... 31
3.3. Определение порового давления (Рp) ........................................................................ 31
3.4. Определение механических свойств горных пород.................................................. 32
3.4.1. Корреляционные зависимости, используемые в модели ..............................35
3.5. Определение направления максимального горизонтального напряжения (SHmax)41
3.6. Определение минимального горизонтального напряжения (Shmin) ...................... 41
3.7. Определение максимального горизонтального напряжения (SHmax).................... 43
4. Анализ построенной модели................................................................................................... 44
5. Расчёты траектории и заканчивания скважин в исследуемой зоне .................................... 47
5.1.Траектория скважины....................................................................................................... 47
5.2. Плотность бурового раствора в зависимости от траектории скважины .................... 51
5.3. Вариант заканчивание скважины и контроль пескопроявления................................. 56
6. Результаты исследования............................................................................................................ 59
7. Финансовый менеджмент............................................................................................................ 60
7.1. Стоимость бурения .......................................................................................................... 6014
14
В случаях бурения вертикальных скважин выбор «безопасного окна» и оптимальной
плотности бурового раствора основано на расчётах гидростатического и порового давления
на определённой глубине без учёта механических свойств горных пород и состояния
напряжений.
Актуальность данной темы исследования определяется тем фактом, что вертикальные
эксплуатационные скважины уступили место наклонно-направленным и горизонтальным.
Бурение наклонно-направленных и горизонтальных скважин отличается от бурения
вертикальных по причине изменения влияния напряжений на стенки скважины, поэтому при
изменении траектории скважины встречаются осложнения при бурении.
В их число входят:
˗ Потеря циркуляции бурового раствора за счёт поглощения.
˗ Прихват бурового инструмента, по причине большого количества обрушившейся
породы, что влечёт за собой как простой в бурении, так и в некоторых случаях потерю
скважины.
˗ Пескопроявление в пробуренных эксплуатационных скважинах по причине низкого
качества заканчивания скважины и свойств горных пород под действия напряжений.
Следовательно, решение перечисленных проблем находит своё отражение в расчётах
устойчивости ствола скважин, которые включают:
˗ Безопасное «окно» плотности бурового раствора,
˗ Выбор оптимальной плотности бурового раствора,
˗ Предложения параметров бурения в случаях неопределённостей стабильности
скважины,
˗ Выбор оптимальных траектории, конструкции и заканчивания скважин.
Цель данной работы – разработка технологии построения одномерной
геомеханической модели для подбора оптимальной траектории и заканчивания
эксплуатационных скважин.
Задачи исследования:
˗ Расчленить разрез опорной вертикальной скважины на механические фации;
˗ Определить эмпирические зависимости для распространения механических свойств
юрских песчаников;
˗ Рассчитать вертикальное напряжение и поровое давление;
˗ Рассчитать механические свойства горных пород;16
16
˗ Определить направление и величины минимального и максимального горизонтальных
напряжений;
˗ Рассчитать оптимальную траекторию наклонно-направленной скважины, опираясь на
построенную одномерную геомеханическую модель;
˗ Предложить вариант заканчивая эксплуатационной скважины;
Территория исследования – Урмано-Арчинская зона нефтегазонакопления.
Основные положения, выносимые на защиту: обоснованность расчёта траектории и
варианта заканчивая эксплуатационной скважины.
Научная новизна: применение индивидуальной эмпирической зависимости для
распространения механических свойств юрских песчаников, расчёт траектории наклоннонаправленной скважины основан на построенной одномерной геомеханической модели для
Урмано-Арчинской зоны нефтегазонакопления.
Практическая значимость: разработанная технология построения одномерной
геомеханической модели и расчёта оптимальной траектории и варианта заканчивания может
быть применена на месторождениях Урмано-Арчинской зоны нефтегазонакопления.
Полученная эмпирическая зависимость для юрских песчаников может быть использована в
построении геомеханических моделей на территории распространения Васюганской и
Тюменской свит.
плотности бурового раствора основано на расчётах гидростатического и порового давления
на определённой глубине без учёта механических свойств горных пород и состояния
напряжений.
Актуальность данной темы исследования определяется тем фактом, что вертикальные
эксплуатационные скважины уступили место наклонно-направленным и горизонтальным.
Бурение наклонно-направленных и горизонтальных скважин отличается от бурения
вертикальных по причине изменения влияния напряжений на стенки скважины, поэтому при
изменении траектории скважины встречаются осложнения при бурении.
В их число входят:
˗ Потеря циркуляции бурового раствора за счёт поглощения.
˗ Прихват бурового инструмента, по причине большого количества обрушившейся
породы, что влечёт за собой как простой в бурении, так и в некоторых случаях потерю
скважины.
˗ Пескопроявление в пробуренных эксплуатационных скважинах по причине низкого
качества заканчивания скважины и свойств горных пород под действия напряжений.
Следовательно, решение перечисленных проблем находит своё отражение в расчётах
устойчивости ствола скважин, которые включают:
˗ Безопасное «окно» плотности бурового раствора,
˗ Выбор оптимальной плотности бурового раствора,
˗ Предложения параметров бурения в случаях неопределённостей стабильности
скважины,
˗ Выбор оптимальных траектории, конструкции и заканчивания скважин.
Цель данной работы – разработка технологии построения одномерной
геомеханической модели для подбора оптимальной траектории и заканчивания
эксплуатационных скважин.
Задачи исследования:
˗ Расчленить разрез опорной вертикальной скважины на механические фации;
˗ Определить эмпирические зависимости для распространения механических свойств
юрских песчаников;
˗ Рассчитать вертикальное напряжение и поровое давление;
˗ Рассчитать механические свойства горных пород;16
16
˗ Определить направление и величины минимального и максимального горизонтальных
напряжений;
˗ Рассчитать оптимальную траекторию наклонно-направленной скважины, опираясь на
построенную одномерную геомеханическую модель;
˗ Предложить вариант заканчивая эксплуатационной скважины;
Территория исследования – Урмано-Арчинская зона нефтегазонакопления.
Основные положения, выносимые на защиту: обоснованность расчёта траектории и
варианта заканчивая эксплуатационной скважины.
Научная новизна: применение индивидуальной эмпирической зависимости для
распространения механических свойств юрских песчаников, расчёт траектории наклоннонаправленной скважины основан на построенной одномерной геомеханической модели для
Урмано-Арчинской зоны нефтегазонакопления.
Практическая значимость: разработанная технология построения одномерной
геомеханической модели и расчёта оптимальной траектории и варианта заканчивания может
быть применена на месторождениях Урмано-Арчинской зоны нефтегазонакопления.
Полученная эмпирическая зависимость для юрских песчаников может быть использована в
построении геомеханических моделей на территории распространения Васюганской и
Тюменской свит.
Урмано-Арчинская зона нефтегазонакопления является одной из перспективных в
Томской области. Бурение запланированных скважин требует оптимизации процесса
бурения с целью повышения рентабельности и снижения общих затрат.
Данные цели достигаются путём применения геомеханических моделей, которые
предсказывают интервалы, характеризующиеся повышенными рисками, связанными со
стабильностью ствола скважин. С достаточной детальностью определяется необходимая
плотность, необходимый вещественный состав для снабжения буровых, а также
необходимое технологическое оборудование, что снижает время, потраченное на ожидание,
борьбу с негативными последствиями при бурении.
В ходе исследования выполнены:
Анализ лабораторных данных с целью получения зависимости
распространения прочностных и упругих свойств юрских песчаников,
Выполнены этапы построения одномерной геомеханической модели,
Рассчитан вариант траектории для последующих эксплуатационных скважин,
Определена конструкция наклонно направленной скважины,
Предложен вариант заканчивания для эксплуатационных скважин.
В результате работы сделаны следующие выводы:
Технология, разработанная для применения одномерной геомеханической модели в
целях оптимизации траектории бурения и заканчивая эксплуатационных скважин в пределах
Урмано-Арчинской зоны нефтегазонакопления, показала следующие результаты.
Полученные зависимости для распространения прочностных и упругих свойств
юрских песчаников отражает действительное поведение горных пород, поэтому могут быть
использованы в построении геомеханических моделей для территории Западной Сибири;
Разработанная методика построения одномерной геомеханической отражает
поведение каверномера, профилемера, поэтому обладает достаточной достоверностью для
проведения расчётов по расчёту траектории, выбору оптимальной плотности бурового
раствора;
Наклонно направленные скважины требуют использования повышенной
плотности бурового раствора. Так согласно исследованию плотность (от 1,17 до 1,40 г/см3)
для бурения в направлении максимального горизонтального напряжения является
достаточным для стабильного бурения. Наиболее благоприятное направление для бурения –
направление максимального горизонтального напряжения;77
77
Конструкция скважины для бурения наклонно направленных скважин сложнее,
чем конструкция разведочной скважины, по которой построена модель. Предлагаемая
конструкция состоит из направления, кондуктора, промежуточной колонны,
цементированного перфорированного хвостовика и открытого ствола;
Для уменьшения пескопроявления в интервале юрских песчаников
рекомендуется перфорация по направлению максимального горизонтального направления,
используя перфораторы с углом фазировки 1800-450 и плотности перфорации 10 каналов на 1
метр.
Томской области. Бурение запланированных скважин требует оптимизации процесса
бурения с целью повышения рентабельности и снижения общих затрат.
Данные цели достигаются путём применения геомеханических моделей, которые
предсказывают интервалы, характеризующиеся повышенными рисками, связанными со
стабильностью ствола скважин. С достаточной детальностью определяется необходимая
плотность, необходимый вещественный состав для снабжения буровых, а также
необходимое технологическое оборудование, что снижает время, потраченное на ожидание,
борьбу с негативными последствиями при бурении.
В ходе исследования выполнены:
Анализ лабораторных данных с целью получения зависимости
распространения прочностных и упругих свойств юрских песчаников,
Выполнены этапы построения одномерной геомеханической модели,
Рассчитан вариант траектории для последующих эксплуатационных скважин,
Определена конструкция наклонно направленной скважины,
Предложен вариант заканчивания для эксплуатационных скважин.
В результате работы сделаны следующие выводы:
Технология, разработанная для применения одномерной геомеханической модели в
целях оптимизации траектории бурения и заканчивая эксплуатационных скважин в пределах
Урмано-Арчинской зоны нефтегазонакопления, показала следующие результаты.
Полученные зависимости для распространения прочностных и упругих свойств
юрских песчаников отражает действительное поведение горных пород, поэтому могут быть
использованы в построении геомеханических моделей для территории Западной Сибири;
Разработанная методика построения одномерной геомеханической отражает
поведение каверномера, профилемера, поэтому обладает достаточной достоверностью для
проведения расчётов по расчёту траектории, выбору оптимальной плотности бурового
раствора;
Наклонно направленные скважины требуют использования повышенной
плотности бурового раствора. Так согласно исследованию плотность (от 1,17 до 1,40 г/см3)
для бурения в направлении максимального горизонтального напряжения является
достаточным для стабильного бурения. Наиболее благоприятное направление для бурения –
направление максимального горизонтального напряжения;77
77
Конструкция скважины для бурения наклонно направленных скважин сложнее,
чем конструкция разведочной скважины, по которой построена модель. Предлагаемая
конструкция состоит из направления, кондуктора, промежуточной колонны,
цементированного перфорированного хвостовика и открытого ствола;
Для уменьшения пескопроявления в интервале юрских песчаников
рекомендуется перфорация по направлению максимального горизонтального направления,
используя перфораторы с углом фазировки 1800-450 и плотности перфорации 10 каналов на 1
метр.