Что такое совместимые условия бурения
Проектирование конструкции скважин
Определение зон совместимости, количества обсадных колонн и глубин их спуска производится в такой последовательности.
1. По литологической характеристике разреза выделяют интервалы с аномальной характеристикой пластовых давлений и давлений гидроразрыва.
2. Для выбранных интервалов находят значения коэффициента аномальности пластовых (поровых) давлений и индекса давления поглощения слагающих пород.
4. Параллельно оси ординат проводят линии касательно крайним точкам.
5. Зоны 1 и 2, 5 и частично 6 являются зонами совместимых условий бурения, а 3 и 4, 4 и 5 несовместимыми по условиям бурения.
Зоны совместимых условий бурения являются зонами крепления скважины обсадными колоннами. Количество зон крепления соответствует количеству обсадных колонн.
6. Глубина спуска обсадной колонны (установки башмака) принимается на 10-20 м выше окончания зоны крепления (зоны совместимых условий), но не выше глубины начала следующей зоны совместимых условий.
7. Плотность бурового раствора, применяемого при бурении в данной зоне крепления, должна находиться в пределах зоны совместимых условий и отвечать следующим требованиям.
При проектировании и бурении первых трех разведочных скважин, если достоверность геологического разреза недостаточна, допускается включение в конструкцию скважины резервной промежуточной колонны.
В этом случае бурение скважины производят в расчете на крепление резервной обсадной колонной намеченного интервала. Однако если в процессе бурения будет установлено, что необходимость в ее спуске отпала, то продолжают углубление ствола под очередную обсадную колонну до запроектированной глубины.
Интервалы цементирования колонны определяются в соответствии с едиными правдами ведения буровых работ 7, согласно которым кондуктора, промежуточные и эксплуатационные колонны в газовых и разведочных скважинах, а также промежуточные колонны в нефтяных скважинах глубиною свыше 3000 м должны быть зацементированы по всей длине. Интервал цементирования эксплуатационных колонн в нефтяных скважинах разрешается ограничивать участком от башмака до сечения, расположенного не менее чем на 100 м выше нижнего конца предыдущей обсадной колонны. Промежуточные колонны в нефтяных скважинах глубиною менее 3000 м цементируются участком длиною не менее 500 м от башмака (с учетом геологических условий). Такое же ограничение интервала цементирования допускается для промежуточных и эксплуатационных колонн в газовых и разведочных скважинах, если приняты эффективные меры для обеспечения герметичности резьбовых соединений труб.
Диаметры обсадных колонн и диаметры долот для бурения под них определяют снизу вверх по формулам:
(13)
(14)
— зазор между долотом и внутренней поверхностью обсадной колонны. Величину выбирают с учетом возможного неблагоприятного сочетания овальности труб и допусков на диаметры труб и долот. Обычно принимают равным 5-15 мм.
Конструкцию скважины рекомендуется представить в виде схемы. Проектную конструкцию скважины сравнить с применяемой на данной площади. Дать критический анализ.
Проектирование конструкции скважины производится с обоснования метода вскрытия продуктивных пластов, затем определяют число обсадных колонн, их размеры, диаметры долот, интервалы цементирования.
Число обсадных колонн определяется количеством интервалов, несовместимых по условиям бурения. Число интервалов, несовместимых по условиям бурения, определяется по совмещенному графику изменения коэффициентов аномальности пластовых давлений (Ка), индексов давлений поглощения (Кп) и устойчивости породы с глубиной 1, 2, 3.
При отсутствии данных о давлениях поглощения для прогнозирования значений Кп можно пользоваться 4, 5, 6:
— для проницаемых пород:
(1)
(2)
(3)
— для глинистых пород:
(4)
— для непроницаемых пород:
(5)
— для трещиноватых пород:
(6)
(7)
где: 
— пластовое давление, Па;
— плотность пресной воды(=1000 кг/м 3 );
— глубина залегания пласта, м;
— индекс геостатического давления, Па;
(8)
— геостатическое давление, Па;
(9)
— пористость породы, доли единицы;
— плотность скелета данной породы, кг/м 3 ;
Порода (пески, песчаники, алевролиты, глины) , кг/м 3 2640 ¸ 2680;
2600 ¸ 2880; 2650 ¸ 2730; 2620 ¸2750.
Порода (глинистые сланцы, мергели, известняки) , кг/м 3 ; 2800 ¸ 3000; 2670 ¸ 2730; 2700 ¸ 2740; (доломиты, ангидриты) 2750 ¸ 2880; 2300 ¸ 2400.
— толщина слоя той же породы, м;
— плотность жидкости в порах породы, кг/м 3 ;
q — ускорение свободного падения, м/с ;
— объемная плотность вышележащих пород, кг/м 3 ;
— коэффициент аномальности порового давления;
(10)
— поровое давление, ( Па).
Для пластичных хемогенных пород 
; для закарстованных, крупнотрещиноватых пород 
. Если принять 
и 
, то 
. Индекс давления устойчивости породы:
Для неустойчивых глинистых пород:
— давление относительной устойчивости породы, Па;
— ожидаемая депрессия на пласт при бурении, Па.
Проектирование конструкции скважин
Определение зон совместимости, количества обсадных колонн и глубин их спуска производится в такой последовательности.
1. По литологической характеристике разреза выделяют интервалы с аномальной характеристикой пластовых давлений и давлений гидроразрыва.
2. Для выбранных интервалов находят значения коэффициента аномальности пластовых (поровых) давлений и индекса давления поглощения слагающих пород.
4. Параллельно оси ординат проводят линии касательно крайним точкам.
5. Зоны 1 и 2, 5 и частично 6 являются зонами совместимых условий бурения, а 3 и 4, 4 и 5 несовместимыми по условиям бурения.
Зоны совместимых условий бурения являются зонами крепления скважины обсадными колоннами. Количество зон крепления соответствует количеству обсадных колонн.
6. Глубина спуска обсадной колонны (установки башмака) принимается на 10-20 м выше окончания зоны крепления (зоны совместимых условий), но не выше глубины начала следующей зоны совместимых условий.
7. Плотность бурового раствора, применяемого при бурении в данной зоне крепления, должна находиться в пределах зоны совместимых условий и отвечать следующим требованиям.
При проектировании и бурении первых трех разведочных скважин, если достоверность геологического разреза недостаточна, допускается включение в конструкцию скважины резервной промежуточной колонны.
В этом случае бурение скважины производят в расчете на крепление резервной обсадной колонной намеченного интервала. Однако если в процессе бурения будет установлено, что необходимость в ее спуске отпала, то продолжают углубление ствола под очередную обсадную колонну до запроектированной глубины.
Интервалы цементирования колонны определяются в соответствии с едиными правдами ведения буровых работ 7, согласно которым кондуктора, промежуточные и эксплуатационные колонны в газовых и разведочных скважинах, а также промежуточные колонны в нефтяных скважинах глубиною свыше 3000 м должны быть зацементированы по всей длине. Интервал цементирования эксплуатационных колонн в нефтяных скважинах разрешается ограничивать участком от башмака до сечения, расположенного не менее чем на 100 м выше нижнего конца предыдущей обсадной колонны. Промежуточные колонны в нефтяных скважинах глубиною менее 3000 м цементируются участком длиною не менее 500 м от башмака (с учетом геологических условий). Такое же ограничение интервала цементирования допускается для промежуточных и эксплуатационных колонн в газовых и разведочных скважинах, если приняты эффективные меры для обеспечения герметичности резьбовых соединений труб.
Диаметры обсадных колонн и диаметры долот для бурения под них определяют снизу вверх по формулам:
(13)
(14)
— зазор между долотом и внутренней поверхностью обсадной колонны. Величину выбирают с учетом возможного неблагоприятного сочетания овальности труб и допусков на диаметры труб и долот. Обычно принимают равным 5-15 мм.
Конструкцию скважины рекомендуется представить в виде схемы. Проектную конструкцию скважины сравнить с применяемой на данной площади. Дать критический анализ.
Проектирование конструкции скважины производится с обоснования метода вскрытия продуктивных пластов, затем определяют число обсадных колонн, их размеры, диаметры долот, интервалы цементирования.
Число обсадных колонн определяется количеством интервалов, несовместимых по условиям бурения. Число интервалов, несовместимых по условиям бурения, определяется по совмещенному графику изменения коэффициентов аномальности пластовых давлений (Ка), индексов давлений поглощения (Кп) и устойчивости породы с глубиной 1, 2, 3.
При отсутствии данных о давлениях поглощения для прогнозирования значений Кп можно пользоваться 4, 5, 6:
— для проницаемых пород:
(1)
(2)
(3)
— для глинистых пород:
(4)
— для непроницаемых пород:
(5)
— для трещиноватых пород:
(6)
(7)
где: 
— пластовое давление, Па;
— плотность пресной воды(=1000 кг/м 3 );
— глубина залегания пласта, м;
— индекс геостатического давления, Па;
(8)
— геостатическое давление, Па;
(9)
— пористость породы, доли единицы;
— плотность скелета данной породы, кг/м 3 ;
Порода (пески, песчаники, алевролиты, глины) , кг/м 3 2640 ¸ 2680;
2600 ¸ 2880; 2650 ¸ 2730; 2620 ¸2750.
Порода (глинистые сланцы, мергели, известняки) , кг/м 3 ; 2800 ¸ 3000; 2670 ¸ 2730; 2700 ¸ 2740; (доломиты, ангидриты) 2750 ¸ 2880; 2300 ¸ 2400.
— толщина слоя той же породы, м;
— плотность жидкости в порах породы, кг/м 3 ;
q — ускорение свободного падения, м/с ;
— объемная плотность вышележащих пород, кг/м 3 ;
— коэффициент аномальности порового давления;
(10)
— поровое давление, ( Па).
Для пластичных хемогенных пород 
; для закарстованных, крупнотрещиноватых пород 
. Если принять 
и 
, то 
. Индекс давления устойчивости породы:
Для неустойчивых глинистых пород:
— давление относительной устойчивости породы, Па;
— ожидаемая депрессия на пласт при бурении, Па.
Методические указания к выполнению практических занятий по дисциплине «Осложнения и аварии» (стр. 1 )
 | Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 |
Министерство образования Российской Федерации
государственное образовательное учреждение
«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
ИНСТИТУТ НЕФТИ И ГАЗА
к выполнению практических занятий
по дисциплине «Осложнения и аварии»
для студентов специальности 090800
Утверждено редакционно-издательским советом Тюменского государственного нефтегазового университета
Автор: к. т.н., доцент кафедры бурения
© Тюменский государственный нефтегазовый университет
1. Введение
Осложнения и аварии приводят к значительному ухудшению технико-экономических показателей на буровых работах. Так по данным Тюменьгеологии за 1976-1989 г. г. в экспедициях произошло 1389 аварий, убытки от которых составили 73 млн. руб. Списано по техническим причинам 275 глубоких скважин с общей стоимостью более 250 млн. рублей. Условные потерн проходки от аварий определены в 1 млн. метров. Анализ показывает, что осложнения в бурении нередко способствуют возникновению аварий, поэтому предупреждение и ликвидация осложнений весьма актуально.
Работа 2 посвящена важной теме «Определение зон совместимых условий бурения», которая является определяющим звеном в проектировании буровой скважины. Работы 3.1 и 3.2 закрепляют знания студентов, изучающих такое осложнение, как поглощение буровых растворов. Студенты получает возможность изучить метод оценки размеров каналов поглощения, что является одним из основных факторов, с помощью которых определяется метод ликвидации поглощения, на основе полученных данных по размеру каналов поглощения выбираются инертные наполнители (работа 3.2).
Темы работ 4.1, 4.2 относятся к разделу «Аварии с элементами бурильной колонны». Студенты учатся определять глубину обрыва бурильной колонны с помощью показаний индикатора веса, изучают ловильный и вспомогательный инструмент для ликвидации аварий. Прихваты бурильных и обсадных колонн являются наиболее распространенным видом аварий. Предупреждению и ликвидации прихватов посвящены работы раздела 5. При первых признаках прихватов бурильных колонн приступают к расхаживанию колонны и отбивке прихвата ротором. Определение допустимых усилий при расхаживании и допустимого угла (числа оборотов) при закручивании неприхваченной части колонны посвящены соответственно работы 5.1 и 5.2.
В работе 5.3. студенты овладевают умением определять верхнюю границу прихвата бурильной колонны по упругому удлинению ее свободной части, что важно для расчетов установки жидкостных ванн. Выбору вида жидкостной ванны и ее расчету посвящена работа 5.4. Студенты изучают также ударные механизмы, применяемые для ликвидации прихватов из-за заклинивания колонны
(работа 5.5).
В практике работ находит применение ликвидация прихватов колонн «встряхиванием».
Изучение этого метода проводится с определением числа рядов (ниток) детонирующего шнура (работа 5.6). Студенты изучают также расчет числа рядов торпеды из детонирующего шнура, необходимых для ослабления резьбовых соединений при развинчивании бурильной колонны (работа 5.7). Как правило, если ни один из известных методов ликвидации прихвата колонны не приносит успеха, приступают к обрыву колонны над местом прихвата с помощью торпеды. Выбор заряда помогает сделать студенту работа 5.8.
На предотвращение возникновения открытых фонтанов направлены расчеты в работах 6.1 и 6.2. Снижение уровня бурового раствора в стволе скважины приводит к уменьшению давления столба раствора на пласт. Нередко это вызывает нефтегазопроявления. Недолив бурового раствора является одной из главных причин открытых фонтанов. Целью работы 6.1 является научить студента определению максимально возможной длины бурильной колонны, поднятой без долива бурового раствора.
Работа 6.2 посвящена оценке вида нефтегазопроявления и определению исходных данных для расчета глушения скважины.
В работе 6.3 изучается оборудование для предупреждения и ликвидации открытых нефтяных и газовых фонтанов.
2. Определение зон совместимых условий бурения
Выделение в геологическом разрезе зон с совместимыми условиями бурения является главным этапом в проектировании буровой скважины. Зоны с несовместимыми условиями бурения считаются таковыми в случае, если при выходе из зоны I в зону II в последней возникнут или поглощения бурового раствора или проявления неустойчивости горных пород или нефтеводогазопроявления. Для предотвращения осложнения необходимо изменение плотности промывочной жидкости, для того, чтобы продолжать бурение в зоне II с буровым раствором с измененной плотностью и не допустить осложнений в зоне I, ее необходимо изолировать от других зон спуском обсадной колонны и ее цементированием. Граница раздела зон I и II является глубиной установки башмака обсадной колонны.
Пример. Используя исходные данные по литологической характеристике разреза, осложнениям (рис.1), величинам пластовых давлений и давлений гидроразрыва пластов (давления поглощения раствора) (табл. 1) построить совмещенный график давлений, определив зоны несовместимых условии бурения, плотность бурового раствора и глубины спуска обсадных колонн [18].
Давление гидроразрыва (давление поглощения), МПа