Выбор и обоснование способа бурения нефтяных скважин

1. общая и геологическая часть

 

1.1. Географо-экономическая  характеристика района работ

 

Географо-экономическая  характеристика района работ представлена в таблице 1.1.

 

Таблица 1.1Географо-экономическая характеристика района работ

 

Наименование данных	Характеристика
Площадь (месторождение)	Игольско-Таловое
Административное положение Республика Область (край) Район	Россия Томская Каргасокский
Температура воздуха, градус: среднегодовая наибольшая летняя наименьшая зимняя	- 3  +36 - 55
Среднегодовое количество осадков, мм	500
Максимальная глубина  промерзания грунта, м	2,25
Продолжительность отопительного  периода в году, сутки	244
Продолжительность зимнего  периода в году, сутки	188
Азимут преобладающего направления ветра, град	45
Рельеф местности	равнинный
Состояние местности	заболочена на 40-70%
Растительный покров	болото, лес представлен  сосной, осиной, берёзой
Толщина почвенного слоя, м	0,50
Толщина снежного покрова, м	0,60
Водоснабжение	Артезианская скважина, водовод диаметром 0,073 метра в две нитки по поверхности земли, теплоизолирован.
Местные стройматериалы	Карьер, грунт 2 категории
Подъездные пути	Лежневой настил из леса круглого, насыпной грунт–временная дорога к площадке скважины.

Расстояние до областного центра-650км, до поселка Новый Васюган-120км, до вахтового поселка Пионерный-250км.

Основным видом для доставки грузов является автотранспорт. К месторождению проложены магистральные пути с твердым покрытием, водных транспортных путей нет.

Для перевозки рабочего персонала используют вертолеты и автобусы. Из поселка Пионерный регулярно вылетают вахтовые рейсы самолетом Ан-24, перевозящие работников, проживающих в Томске.

 Обзорная карта путей сообщения  на месторождении представлена на рис. 1.1.

1.2.Геологические условия

 

Проектный стратиграфический  разрез Игольско-Талового месторождения составлен на основании данных поисковых и разведочных работ. Данные о стратиграфическом делении разреза приведены в табл. 1.2.

 

Таблица 1.2. Стратиграфическое деление разреза скважины

Глубина залегания,м		Стратиграфическое деление  разреза.		Коэффициент кавернозности
От	до	Название	Индекс
0 60 230 340 500 540 700 840 860 1750 1810 2350 2430 2740 2760 2810	60 230 340 500 540 700 840 860 1750 1810 2350 2430 2740 2760 2810 2830	Четвертичные отложения. Некрасовсая свита. Чеганская свита. Люлинворская свита. Талицкая свита. Ганькинская свита. Березовская свита. Кузнецовская свита. Покурская свита. Алымская свита. Вартовская свита. Тарская свита. Кулащинская свита. Баженовская + Георгиевская свита. Васюганская свита. Тюменская свита.	Q P3 P2 – P3 P2/2 P1 K2 K2 K2 K1- K2 K1 K1 K1 J3 J3 J3 J1 – J2	1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,7 1,7 1,7 1,7 1,7 1,7 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1

 

Стратиграфический разрез Игольско-талового месторождения является типичным для условий Западной Сибири.

 

Данные о физико-механических и фильтрационно-емкостных свойствах  горных пород приведены в таблице 1.3.

 

 

Таблица 1.3. Механические и фильтрационно-емкостные свойства горных пород по разрезу скважины	Категория по промысловой классификации			13		М	M		M	M		M		М	МС		МС
	Категория абразив-ности			12		X IV	IV X X		IV X	IV		IV X		IV X	IV X X		IV
	Глини-стость, %			11		10 100	100 20 35		100 15	100		100 40		100 12	100 20 12		100
	Карбонат-ность, %			10		0 0	0 0 0		0 0	0		4 5		10 3	0 0 3		10
	Порис-тость, %			9		30 20	20 30 17		20 30	20		20 25		20 27	20 22 27		20
	Проница-емость ,мкм2			8		0.25 0	0 0,25 0,05		0 0,1	0		0 0.25		0 0,15	0 0,21 0,15		0
	Предел текучести, МПа			7		30	60		70	90		90		90	90		90
	Твердость, МПа			6		100	100		100	100		100		100	100		100
	Плотность,  г/см3			5		2,1 2,4	2,4 2,1 2,2		2,4 2,3	2.4		2.4 2.2		2.4 2.2	2,4 2,2 2,1		2,4
	Краткое название горной породы			4		пески глины	глины пески супеси		глины пески	глины		глины супеси		глины супеси	глины пески супеси		глины
	Индекс стратигра-фического подразде-ления.			3		Q	P3		P2 – P3	P2/2		P1		K2	K2		K2
	Интервал, м		до	2		60	230		340	500		540		700	840		860
			от	1		0	60		230	340		500		540	700		840
13		MC			MC		MC	MC			MC		С		С	С
12		IV X VI X			IV X VI		VI X VI	X VI			VI X VI		VI		X VI	VI X
11		100 20 20 12			100 20 20		100 20 20	20 100			100 20 15		100		20 100	100 25
10		3 3 3 3			3 3 3		3 3 3	3 3			3 3 3		10		8 5	5 5
9		20 28 20 27			20 25 22		18 30 20	22 20			17 24 20		16		20 16	16 22
8		0 0,03 0,03 0,2			0 0,0025 0,002		0 0,002 0,0015	0,002 0			0 0,002 0,0015		0		0,001 0	0 0,005
7		90			90		90	90			90		90		90	90
6		100 150 150 250			150 200 200		150 200 200	200 150			150 200 200		500		1000 500	250 200
5		2,4 2,1 2,1 2,2			2,4 2,1 2,1		2,4 2,2 2,2	2,2 2,4			2,4 2,2 2,3		2,45		2,3 2,45	2,4 2,2
4		глины песчаники алевролиты пески			глины песчаники алевролиты		песчаники аргиллиты алевролиты	песчаники аргиллиты			аргиллиты песчаники алевролиты		аргиллиты		песчаники аргиллиты	аргиллиты песчаники
3		K1- K2			K1		K1	K1			K1		J3		J3	J1 – J2
2		1750			1810		2350	2430			2740		2760		2810	2830
1		860			1750		1810	2350			2430		2740		2760	2810

 

Породы в  основном представлены аргиллитами, песчаниками, глинами, алевролитами с нормальными физико-механическими и фильтрационно-

емкостными  свойствами.

Градиент давлений и  температура по разделу скважины приведены в табл. 1.4.

Таблица 1.4. Градиенты давлений и температура по разрезу скважин

Интервал, м		Градиенты давлений, МПа/м				Температура в конце  интервала, 0С
от	до	пласто-вого	порового	гидрораз-рыва	горного
0 60 230 340 500 540 700 840	60 230 340 500 540 700 840 860	0,01	0,01	0,02	0,22	3 6 8 10 11 16 20 20 50 52 74 78 91 92 94 94
860 1750 1810 2350 2430	1750 1810 2350 2430 2750	0,0101	0,0101	0,018	0,023
				0,017
2750 2770 2820	2770 2820 2830	0,0102	0,0102
					0,024

 

 

 

Температурный градиент примерно составляет 3град./100 м., что характерно

для Западно-Сибирского региона.

 

Ожидаемые осложнения приведены  в табл.1.5.

Таблица 1.5. Ожидаемые осложнения и их характеристика

Интервал, м		Вид осложнения.	Характеристика.
от	до
0 2350	230 2430	Поглощение бурового раствора.	Интенсивность поглощения: до  1м3/ час.
0 1810	840 2350	Осыпи и обвалы стенок скважины.	Проработка до 200 м.
0	2430	Прихваты бурильной  колонны.
860 2800	2770 2830	Водопроявление.	q=1,01 г/см3
2760	2830	Нефтепроявление.	q=0,76 г/см3

Приведённые выше осложнения характерны для большинства скважин Игольско-талового месторождения. 

Характеристика  нефте-газо-водоносности месторождения

 

Продуктивный пласт J₃ залегает на глубине 2760….2770 метров, имея следующие характеристики:

• коллектор неустойчивый, однородный (см. расчет по формуле 2.1 в пункте 2.1)
• тип коллектора – поровый;
• плотность флюида: в пластовых условиях                             0,76 г/см³

                                            после дегазации                                       0,86 г/см³

• содержание по весу: серы                                                        0,3 %

                                             парафина                                                 2,76 %

• ожидаемый дебит                                                                     120 м³/сутки
• параметры растворенного газа: газовый фактор                   47 м³/м³

                             давление насыщения в пластовых  условия         8,4 М  Па

• содержание по объему: сероводорода                                    0%

                                             углекислого газа                                     1,75%

 

 

 

Характеристика водоносности приведена в табл.1.6.

 

 

 

 

 

 

Тип вод				гидро-карбо-нат-каль-циевый	хлор-каль-циевый
Степень минера-лизации мг.экв				-	15   14   20   26
Химический состав воды в мг. эквивалентной форме		катионы	Ca	-	1   11   19   9
			Mg	-	1   1   2   3
			Nа	-	48   38   33   88
		анионы	HCO3	-	1   0   1   2
			SO4	-	0   0   0   0
			Cl	-	50   50   49   98
Фазо-вая про-ница-емость, мкм2				0,0250	0,15   0,003   0,003   0,001
Свободный дебит, м3/сут					300   10   28   98
Плот-ность, г/см3				1,0	1,01   1,01   1,01   1,01
Интервал, м	до			230	1750   1810   2430   2830
	от			60	860   1790   2350   2780
Индекс страти-графичес-кого подразделения				P3	K1- K2   K1   K1   J1 – J2

 

 

 

 

 

 

2.ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ  ЧАСТЬ

 

2.1. Выбор и  обоснование способа бурения

 

Одним из ответственных  этапов при проектировании технологии проводки скважины – выбор способа  бурения, так как он определяет многие технические решения – режимы бурения, бурильный инструмент, гидравлическую программу, тип буровой установки и, как следствие, технологию крепления скважины.

Выбор способа бурения  во многом обусловлен региональными  условиями (парк буровых установок, бурильных труб, забойных двигателей и т.д.)

В Российской Федерации  распространены следующие способы  вращательного бурения:

• роторный;
• бурение гидравлическими забойными двигателями;
• бурение электробурами.

Каждый способ бурения  в определенных горно-геологических, технико-экономических и материально-технических условиях имеет свои преимущества.

Бурение роторным способом имеет преимущества:

1. При бурении глубоких интервалов (более 3500 метров).
2. Когда оптимальная частота вращения долота находится в пределах 35 – 150 об/мин.
3. Разбуривание мощных толщ горных пород, для которых целесообразно применять энергоемкие долота.
4. Бурение скважин в осложненных условиях, требующих применение буровых растворов плотностью более 1,7 гр/см³ , большой вязкости и большого СНС.
5. Бурение скважин с продувкой забоя воздухом и промывкой аэрированной жидкостью с высокой степенью аэрации.
6. Бурение скважин в условиях высоких забойных температур, более 150⁰ С.
7. Бурение вертикальных скважин.

Бурение скважин с  помощью гидравлических забойных двигателей имеет преимущества:

1. При бурении наклонно-направленных и вертикальных скважин глубиной до 3500 метров.
2. Использование буровых растворов плотностью менее 1,7 гр/см³ .
3. Бурение скважин в условиях низких забойных температур, менее 140⁰ С.

Из опыта работ по строительству скважин в районах Поволжья, Приуралья и Западной Сибири показывает, что породы средней и малой твердости успешно разбуриваются шарошечными долотами при высоких частотах вращения 400 – 600 об/мин.

Бурение роторным способом в этих условиях при повышенных частотах вращения (150 – 200 об/мин) приводит к быстрому износу бурильных труб, бурильных замков, а также к авариям. Для роторного бурения требуются бурильные трубы повышенной прочности и сбалансированный тяжелый низ бурильной колонны.