Предупреждение обвалов стенок скважины при бурении на площади Северо – Брагунская

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 13 Декабря 2012 в 22:20, дипломная работа

Описание

Обвалы стенки скважин происходят чаще всего при разбуривании перемятых сланцевых глин, особенно вблизи тектонических нарушений. На значительных глубинах обвалы происходят в породах, не затронутых тектоническими нарушениями. Обвалы не происходят при разбуривании крепких пород, что побудило исследователей искать природу обвалообразований в свойствах самих пород.

Содержание

Введение……………………………………………………………………….6


Аналитический обзор……………………………………………………..…8


Технико-технологический раздел……………………...………………....25
Инженерно-геологические условия бурения скважин на площади
Северо – Брагунская………………………………………………………….25


Геофизические исследования в стволе скважины…………………..…..….44
Выбор типа буровой установки …………………………………….……….47


Обоснование конструкции скважины…………………………………...…..49


Обоснование буровых растворов, типов и их
технологических параметров…………………….………………….….……58


Предупреждение обвалов стенок скважины при бурении на
площади Северо-Брагунская…………………………………………….…...69


Безопасность жизнедеятельности………………………………….….…..81
Задачи в области безопасность жизнедеятельности………………….….....81


Анализ соответствия проектируемого объекта требованиям
безопасности и экологичности……………….……………………..….….....82


Меры безопасности при эксплуатации бурового оборудования……..……86


Меры безопасности при очистке и обработке бурового раствора
при бурении скважины………………………………………...………..…….87
Меры безопасности при бурении скважин…………………………….….....89


Пожарная безопасность………………………………………………….……93


Организационно-экономический раздел……………………………….…96


Производственная и управленческая структура предприятия …………......96


Состав буровой бригады…………………………………………………..…101


Обоснование продолжительности цикла строительства скважины. ….….102


Расчет экономической эффективности от применения реагента метаса
для обработки бурового раствора……………………………………..…….106


Заключение……………………………………………………………………111
Список использованной литературы……………………………………..…114

Работа состоит из  1 файл

Исраилов полностью.doc

— 1.64 Мб (Скачать документ)

Технологический процесс  промывки скважин должен быть спроектирован  таким образом, чтобы достичь  наилучших технико-экономических показателей бурения. При этом главное внимание должно быть уделено выполнению основных технологических функций и ограничений. В процессе промывки при бурении происходит разрушение и очищение забоя от шлама, транспортирование шлама на дневную поверхность, компенсирование пластового давления флюидов столбом бурового раствора, предупреждение обвалов стенки скважин, поддержание компонентов раствора и шлама во взвешенном состоянии, сбрасывание шлама в отвал, смазывание бурильного инструмента, охлаждение долота и бурильного инструмента. Наряду с этим в процессе промывки буровые растворы не должны: разрушать долото, бурильный инструмент, приводить к гидроразрывам, поглощениям раствора, разрушать буровое оборудование, размывать ствол скважины, ухудшать проницаемость продуктивных горизонтов, приводить к высоким потерям гидравлической энергии, сбрасывать в отвал компоненты бурового раствора, вызывать большие колебания давления в стволе скважины.

Одновременно к буровым  растворам необходимо предъявлять следующие требования:

  1. Жидкая основа буровых растворов должна быть маловязкой и иметь низкое поверхностное натяжение на границе с горными породами.
  2. В твердой фазе бурового раствора концентрация глинистых частиц должна быть минимальной, а средневзвешенная по объему плотность твердой фазы – максимальной.
  3. Буровые растворы должны быть недиспергирующими под влиянием изменяющихся термодинамических условий в скважинах. Они должны обладать стабильными показателями технологических свойств.
  4. Буровые растворы должны быть химически нейтральными по отношению к разбуриваемым породам, не вызывать их диспергирование.
  5. Буровые растворы не должны быть многокомпонентными системами, а используемые для регулирования их свойств химические реагенты, наполнители и добавки должны обеспечивать направленное изменение каждого технологического показателя при неизменных других показателях.
  6. Желательно, чтобы буровые растворы содержали не менее 10 % смазывающих добавок.

Эти общие требования позволяют выбрать из всех требований именно то, которое не только исключит осложнения (осыпи, обвалы - в первую очередь) и аварии в скважине, но и обеспечит высокие скорости ее бурения. Необходимо выполнять также общие требования к основным показателям свойств бурового раствора.

Плотность бурового раствора с точки зрения оптимизации работы должна быть минимальной. Однако ее выбирают из условия недопущения нефтегазопроявлений, осыпей и обвалов проходимых скважиной горных пород. Давление со стороны скважины должно быть достаточным, чтобы не допустить неуправляемого притока в нее пластового флюида и обваливания пород. Соотношение между гидростатическим давлением бурового раствора и пластовым давлением называют показателем безопасности; чем выше этот показатель, тем больше гарантия предотвращения выброса. С увеличением плотности бурового раствора, как правило, повышается также устойчивость ствола.

Ограничением для плотности  бурового раствора, когда технологические  операции не связаны с его циркуляцией, является давление гидравлического разрыва пласта: оно всегда должно быть выше гидростатического давления ствола бурового раствора в скважине.

При несбалансированном давлении на забое теоретически можно  достичь бесконечно низкой плотности  бурового раствора и вести бурение скважины на максимальных скоростях при управляемом выбросе пластового флюида.

При прочих равных условиях с повышением статического напряжения сдвига (СНС) бурового раствора его  динамическое напряжение, а следовательно, и эффективная вязкость, как правило, растет, а так как увеличение вязкости раствора ухудшает показатели работы долот, в целях оптимизации условий работы долота необходимо стремиться к минимальной величине СНС.

Очевидно, что для улучшения  условий разрушения породы долотом  целесообразно стремиться к увеличению показателя фильтрации бурового раствора и уменьшению толщины фильтрационной корки. Однако практикой бурения неустойчивых и проницаемых отложений показано, что в этих условиях показатель фильтрации, определяемый прибором ВМ-6, должен составлять 3-6 см3 за 30 мин.

Проникающий на забой  фильтрат способствует выравниванию давлений над сколотой частицей и под ней и тем самым создает благоприятные условия для очистки забоя от обломков породы, а также ослабляет сопротивляемость породы разрушению.

Из двух буровых растворов  с одинаковым интегральным показателем фильтрации лучше для разрушения породы забоя тот, у которого скорость фильтрации в начальный момент выше.

Во всех случаях необходимо стремиться к уменьшению толщины  фильтрационной корки. Однако было бы ошибочным думать, что единственным управляющим воздействием на толщину фильтрационной корки является показатель фильтрации бурового раствора.

Толщина фильтрационной корки существенно зависит от дифференциального давления в скважине, проницаемости пород и вязкости фильтрата бурового раствора. Для уменьшения толщины фильтрационной корки необходимо в первую очередь уменьшить дифференциальное давление в скважине. При сбалансированном давлении в скважине, когда дифференциальное давление равно нулю, фильтрационная корка не образуется.

Требование к вязкости бурового раствора однозначно - она должна быть минимальной. С уменьшением вязкости (условной или пластической) отмечается всеобщий положительный эффект бурения: снижаются энергетические затраты на циркуляцию бурового раствора, улучшается очистка забоя за счет ранней турбулизации потока под долотом, появляется возможность реализовать большую гидравлическую мощность на долоте, уменьшаются потери давления в кольцевом пространстве скважины. Даже в гидротранспорте шлама на дневную поверхность роль вязкости бурового раствора подчиненная.

В целях предупреждения обвалообразований и газонефтеводопроявлений буровой раствор утяжеляют порошкообразным утяжелителем и обрабатывают порошкообразными химическими реагентами после приготовления порции исходной коллоидной системы (например, водоглинистой).

Зарубежные фирмы обычно оборудуют гидроворонки аэрожелобом или вибратором для лучшего движения порошка и обеспечения более равномерной его подачи в зону смешения.

Исходной информацией для составления  прогноза на стадии проектирования являются данные о плотности глинистых пород и их поровом давлении, естественной влажности, гидратационной способности, минерализации поровой воды, которые представляются геологической службой. Источником получения исходной информации являются данные промыслово-геофизических исследований скважин, механического каротажа и анализа изменения плотности пород керна и шлама. В процессе бурения скважины с целью уточнения горно-геологических условий в конкретной ситуации необходимо оперативное определение поровых давлений, а также фактической влажности пород и минерализации поровой воды. Для оперативного прогнозирования используются данные измерения плотности глин по шламу или керну (второе предпочтительнее, так как дает точную привязку данных к глубине). Обработка данных механического каротажа и наблюдение за значением плотности глин позволяют определить поровое давление, а также прогнозировать возможности осложнений в интервале 50-100 м ниже текущего забоя скважины. Дополнительный контроль прогноза интервала осложнения может быть выполнен по результатам промыслово-геофизических исследований.

С целью повышения  эффективности проектных решений, а также упрощения выбора технологии бурения и конструкции скважин  целесообразно строить карты  глубин залегания зон возможных осложнений и распределения поровых давлений по площади. Мероприятия по предупреждению осложнений, связанных с нарушением устойчивости глинистых пород в процессе бурения скважины, составляют на основе данных проекта на строительство скважины, геологической информации и наличия материалов и химических реагентов для приготовления и поддержания свойств бурового раствора с учетом данных, полученных при бурении предыдущего интервала. В плане работ указывают интервалы бурения с неизменными показателями свойств и типом бурового раствора. По времени устойчивого состояния и показателю устойчивости определяют границы перехода с одного типа бурового раствора на другой. Принятие плановых мер предупреждения осложнений не исключает возможности их возникновения вследствие непредвиденных причин. Нарушения устойчивости трещиноватых пород отличаются факторами и механизмом явлений, признаками, а также низким уровнем информационного обеспечения задач прогнозной и диагностической оценки прочностных состояний. Поскольку материалы геофизических, петрографических и других исследований обеспечивают лишь получение исходной информации, необходимой для общей характеристики горно-геологических условий, но недостаточной для оценки прочностных состояний пород, выбор мер предупреждения и ликвидации осложнений основывают на учете следующих общих положений. Трещиноватость в нарушениях устойчивости ствола проявляется лишь как пассивный фактор, повышающий восприимчивость к воздействиям. Активный фактор обрушения – соотношения горного, забойного и пластового давлений. Ствол скважины сохраняет устойчивость в следующих условиях:

– связность между  блоками матрицы трещиноватой  породы достаточна, чтобы уравновесить горные нагрузки, возникающие в приствольной зоне при вскрытии трещиноватых пород;

– давление бурового раствора превышает пластовое, но не достигает  величины гидроразрыва пласта, а проницаемость  трещин заблокирована.

К профилактическим –  назначаемым при проектировании скважины – относятся следующие  меры:

– введение в буровой  раствор наполнителей, способных блокировать проницаемость наиболее широких предполагаемых трещин;

– выбор типа и рецептуры  бурового раствора с учетом необходимости противодействия наработкам бурового раствора и другим явлениям, сопровождающимся изменением реологических свойств и плотности;

– при проходке ствола в нефтегазонасыщенных трещинных  коллекторах когда возможны диффузионное насыщение бурового раствора газом и газе проявления, введение в буровой раствор реагентов-пеногасителей;

– применение для очистки  бурового раствора устройств, противодействующих его наработке;

– ограничение скорости СПО и применение промежуточной  промывки скважины с контролем по стабилизации давления на стояке нагнетательной линии.

2. Технико-технологический раздел

2.1. Инженерно-геологические условия бурения скважин на площади Северо - Брагунская

 

Район проектируемых работ в  административном отношении принадлежит  к территории Грозненского, Шелковского  и Гудермеского районов ЧР. Северо-Брагунская площадь расположена в основном на правом берегу реки Терек, в 30 км северо-восточнее г. Грозного. Ближайшим населенным пунктом является село Виноградное. С г. Грозным район проектируемых работ связан автотрассой Грозный-Червленная. На площади развита широкая сеть грунтовых и грейдерных дорог, некоторые из которых ведут непосредственно к месту расположения скважин. Доставка грузов и оборудования из г. Грозного осуществляется автотранспортом. Население оставляет чеченцы, русские, кумыки, которые занимаются сельским хозяйством, земледелием и животноводством.

В орогидрографическом отношении  площадь Северо-Брагунская принадлежит  к Притеречной низменности и  северному склону Брагунского хребта. Притеречная низменность представляет собой равнинную степь с отметками  рельефа + 40, + 50, на которой встречаются  заболоченные участки. Северный склон Брагунского хребта изрезан оврагами и балками, некоторые из которых являются довольно крупными. Отметки рельефа + 110, + 120 м.

Климат района умеренно-континентальный. Лето продолжительное, жаркое (+ 35ºС), зима холодная (- 25ºС), но не продолжительная, максимальное снижение температуры зимой до - 25ºС бывает до 3…5 дней. Снежный покров неустойчивый, промерзание грунта до 1 метра. Среднегодовое количество осадков достигает 350 мм. Направление ветра преимущественно юго-западного и северо-восточного румбов.

На территории района находится  река Терек, которое протекает в  субширотном направлении в северной части площади. Вода реки

используется для питья, орошения и для технических целей.

Из строительных материалов на площади  имеются песчаники и лессовидные суглинки в пределах Брагунского хребта, а также галька и гравий в пойменных частях реки Терек.

В таблице 2.1. приведены сведения о  районе буровых работ, в таблице 2.2. и  2.3. – литолого-стратиграфическая  характеристика разреза скважины. Данные о нефте-водоносности разреза скважины приведены в таблице 2.5. и 2.6. а сведения а пластовых давлениях и температурах в таблице 2.7. Описание возможных осложнений процесса бурения приведено в табл. 2.8…2.13.

Таблица 2.1

Наименование

Значение (текст, название, величина)

Площадь (месторождение)

Северо-Брагунская

Административное расположение:

-- республика

-- район 

 

ЧР

Грозненский

Год ввода площади в бурение 

1981

Температура воздуха, ºС

-- среднегодовая 

-- наибольшая летняя

-- наименьшая зимняя

 

+ 6

+ 35

– 25

Глубина промерзания грунта

до 1 м

Продолжительность отопительного  периода, сут.

 

164

Наибольшая скорость ветра, м/с

20…25

Рельеф местности

Равнинный

Растительный покров

пашня




Общие сведения о районе буровых  работ

 

 

Глубина

залегания

Стратиграфическое подразделение

Элемент залегания пластов на подошве  град.

Коэффициент каверзности

в интервале

от

до

Название

Индекс

Угол

Азимут

 

1

2

3

4

5

6

7

0

1200

Четвертичные  отложения + апшеронские + акчагыльский ярус

Q + N2ap + N2ak

13…14

350º

1,10

1220

1640

Понтический-меотический ярусы

N2p + N1m

12…13

------------

1,10

1640

2840

Сарматский - конский ярусы

N1sr + KИ

12…13

------------

1,10

2840

3100

Карагандинский регио ярус

N 1 k r

12…13

------------

1,10

3100

3440

Чакракский + тарханский регио ярусы

 

9…10

------------

1.10

3440

5420

Майкопская серия

N1tt + t

2…3

------------

1,11…1,23

5420

5510

Фораминиферовая серия

P 1+2 (t)

2…3

-----------

1,30

5510

5770

Верхнемеловой отдел

К2

2…3

-----------

1,30

5770

5800

Нижнемеловой отдел

К1

2…3

-----------

1,50

Информация о работе Предупреждение обвалов стенок скважины при бурении на площади Северо – Брагунская