Выбор и обоснование способа бурения нефтяных скважин

d^э_д=d^э_м+2×d_к м,                                               (2.23)

 

где d^э_д - диаметр долота под данную колонну, м;

 d^э_м – наружный диаметр муфт обсадных труб, м;

d_к – минимально необходимый радиальный зазор для свободного прохода колонны в скважину при спуске, м.

Наружный диаметр муфт для обсадных труб диаметром 0,146 м - 0,166 м, минимально необходимый радиальный зазор для свободного прохода колонны в скважину при спуске обсадных труб диаметром 0,146 м - 0,01…0,015м.

d^э_д=0,166+2× (0,01…0,015)=0,186…0,196 м.

Принимается диаметр  долота равный 0,2159 м.

Внутренний диаметр предыдущей обсадной колонны (кондуктора) рассчитывается следующим образом:

d^к_в=d^э_д+2×d м,                                                  (2.24)

 

где d^к_в – внутренний диаметр кондуктора, м;

d^э_д – диаметр долота под эксплуатационную колонну, м;

d - минимально необходимый радиальный зазор для свободного прохода внутри данной колонны долота для бурения под эксплуатационную колонну, м.

Минимально необходимый  радиальный зазор равен 0,005…0,01м.

 

d ^к_в=0,2159+2× (0,005…0,01)=0,2259…0,2359 м.

 

Принимаем обсадные трубы  с диаметром наружным 0,2445 м.

Диаметр долота для бурения  ствола под кондуктор рассчитывается по формуле 2.23. Наружный диаметр муфт для обсадных труб диаметром 0,2445 м - 0,270 м.

 

d ^к_д=0,270+2× 0,01=0,290 м.

 

Выбираем долото диаметром 0,2953 м.

     Проектом  не предусматривается установка  направления в связи с тем,  что при бурении под кондуктор  будет иметь место высокая механическая скорость бурения с последующим быстрым спуском обсадной колонны и цементированием. При этом выходящий из скважины буровой раствор будет откачиваться из забурочной ямы насосом ВШН – 150 для дальнейшей циркуляции.

Сводные данные о диаметрах долот и обсадных колонн приведены в табл. 2.2.

Таблица 2.2 Диаметр долот и обсадных колонн

Название обсадной  колонны	Диаметр обсадной колонны, м	Диаметр долот под обсадную колонну, м
Кондуктор	0,2445	0,2953
Эксплуатационная	0,146	0,2159

2.2.5 Обоснование высот подъема тампонажных растворов

 

Цементированием называется процесс заполнения заданного интервала  скважины суспензией вяжущих материалов (тампонажные смеси), способной в  покое загустевать и превращаться в прочный, практически непроницаемый камень.

Согласно требованиям  правил безопасности в нефтяной и  газовой промышленности 2003 г. предусмотрены  следующие интервалы цементирования обсадных колонн для нефтяных скважин: кондуктор цементируется по всей длине, а эксплуатационная колонна  с учётом перекрытия башмака кондуктора на высоту не менее 150 метров. Интервалы цементирования приведёны в табл. 2.3.

 

Таблица 2.3 Интервалы цементирования      

Наименование колонны	Интервалы установки, м				Интервалы цемент-я , м
	по вертикали		по стволу		по вертикали		по стволу
	от	до	от	до	от	до	от	до
Кондуктор	0	600	0	650	0	600	0	650
Эксплуатацион - ная колонна	0	2830	0	3100	450	2830	500	3100

 

2.2.6 Разработка схем обвязки устья скважины

 

Цель раздела - определить необходимость использования противовыбросового оборудования (ПВО) и колонных головок (КГ) для нормальной проводки скважины, а также для проведения  испытания и освоения скважины. 

Критериями выбора ПВО  являются:

1. Максимальное давление, возникающее на устье скважины  при полном замещении промывочной жидкости пластовым флюидом при закрытом превенторе;

2. Диаметры проходных  отверстий превенторов, позволяющих  нормально вести углубление скважины  или проводить в ней любые  работы.

  Противовыбросовое  оборудование устья скважины  выбирается исходя из следующего условия:

 

                 Р_прв. > (Р_у)_max                                                (2.25)

    где Р_прв. – рабочее давление превенторов, МПа;

   (Р_у)_max- максимально ожидаемое давление на устье скважины при

                              газонефтеводопроявлении, МПа.

      Величина  максимального устьевого давления (Р_у)_max рассчитывается по

формуле:

 

        (Р_у)_max = Р_пл - rgh ,                                          (2.26)

 

         где Р_пл- пластовое давление в кровле продуктивного пласта, МПа ;

               r- плотность флюида, кг/м³ ;

               g- ускорение свободного падения, м/с² ;

               Н- глубина залегания кровли  продуктивного пласта, м.

   

(Р_у)_max =27,79 - 760× 9,81× 2760× 10^-6 =7,21 МПа.

 

    Формула (2.26) справедлива только при полном замещении промывочной жидкости пластовым флюидом, т.е. при освоении скважины или при ГНВП в период вскрытия продуктивного пласта.

    При работах в освоении, когда (Р_у)_max = 7,21 МПа, после цементирования кондуктора на устье скважины устанавливается противовыбросовое оборудование (ПВО) ОП2-230x35, в комплект которого входят: универсальный превентор ПУ1-230x35; два плашечных превентора ППГ-230x35 (нижний превентор с глухими плашками); манифольд МПБ2-8x35.  Перед установкой ПВО на устье скважины устанавливается колонная головка ОКК1А-21-146x245.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3. Проектирование  процесса углубления скважины

 

Технико-экономическая  эффективность строительства во многом зависит от обоснованности процесса углубления и промывки. Проектирование технологии этих процессов включает в себя выбор типа породоразрушающего инструмента, режимов бурения, конструкции бурильной колонны и компоновки ее низа, гидравлической программы углубления. Принятие проектных решений обуславливает выбор типа буровой установки, зависящей, помимо этого, от конструкции обсадных колонн и горно-геологических условий бурения.

 

2.3.1. Выбор буровых  долот

 

В основу выбора типов  долот положены физико-механические свойства горных пород (твердость, абразивность, пластичность и др.).

Рациональным типом  долота данного размера для конкретных геолого-технических условий бурения  является такой тип, который при  бурении в рассматриваемых условиях обеспечивает минимум эксплуатационных затрат на 1 м проходки.

Руководствуясь опытом бурения скважин в аналогичных геологических условиях на площадях Западной Сибири рационально применение трехшарошечных долот.

При бурении под кондуктор  в интервале 0 – 650 м геологический  разрез представлен глинами, песками, супесями с твердостью по штампу 100 МПа (см. табл. 1.3), категорией пород по промысловой классификации М, абразивностью IV – X категории.

Исходя из того, что  бурение турбобуром характеризуется  высокими частотами вращения породоразрушающего инструмента, для бурения под кондуктор выбираем высокооборотное долото с типом опор «В» – опоры шарошек на подшипниках качения с боковой промывкой, диаметром 295,3 мм. Исходя из многолетнего опыта работ на данном месторождении для бурения под кондуктор применяем долото III 295,3 СЗ-ГВ.

На интервале 650 – 2510 м  геологический разрез представлен  глинами, песками, супесями, песчаниками, аргиллитами с твердостью по штампу 100 – 200  МПа, категорией пород по промысловой классификации М, МС и абразивностью IV – X категории. Выбирается высокооборотное долото с типом опор «В» – опоры шарошек на подшипниках качения с боковой промывкой, диаметром 215,9 мм. Для бурения под эксплуатационную колонну применяем долота III 215,9 МЗ-ГВ в верхней части интервала и III 215,9 С-ГВ в нижней части.

На интервале 2510 – 3100 м геологический разрез представлен песчаниками, аргиллитами, алевролитами с твердостью по штампу 200 - 500 МПа, категорией пород по промысловой классификации МС, С и абразивностью VI – X категории. Опыт работ на данном месторождении в последние годы показал высокую эффективность применения на этом интервале  алмазных долот PDC (поликристаллические алмазные компакты).

 Применяемые долота  по интервалам бурения представлены  в табл.2.4.

 

Таблица 2.4 Типоразмеры долот по интервалам бурения

Интервал, метр	Типоразмер долота
0 – 650 650 – 2550 2550 – 3100	III 295,3 СЗ-ГВ III 215,9 МЗ-ГВ, III 215,9 С-ГВ 8 ½ PDC

 

2.3.2. Расчет  осевой нагрузки на долото  по интервалам горных пород

 

 

Осевая нагрузка как  режимный параметр бурения, обеспечивает внедрение элементов долота в горную породу. С увеличением осевой нагрузки на долото увеличивается и эффективность разрушения породы. Необходимо отметить, что при увеличении нагрузки скорость проходки растет до определенного предела и, дойдя до максимального своего значения снижается. Отсюда следует, что существует критическое значение осевой нагрузки, превышение которого нерационально. Необходимо выбрать оптимальное значение осевой нагрузки.

Наиболее точным считается  статистический метод расчета осевой нагрузки, после расчета полученное значение сравнивается с допустимой нагрузкой по паспорту долота и принимается нагрузка в пределах вычисленных величин.

Осевая нагрузка на долото рассчитывается по формуле:

G_OC =g_O · Д _Д кН,                                            (2.27)

 

где g_O - удельная нагрузка на 1 м диаметра долота для бурения в породах данной категории, кН/метр.

Для данного района работ  ЗапСибНИИ рекомендует применять  следующие удельные нагрузки:

• для пород категории М : g_O <200 кН/м;
• для пород категории МС : g_O <200 – 400 кН/м;
• для пород категории С : g_O <400 – 800  кН/м.

Для бурения под кондуктор  на интервале 0 – 650 м g_O=200 кН/м, так как в интервале представлены породы промысловой классификации М. Тогда по формуле (2.27):

G_OC =200·0,295=59,06 кН.

Расчетное значение осевой нагрузки не должно превышать 80% от допустимой по паспорту долота:

G_OC<0,8· G_ДOП кН,                                   (2.28)

 

где G_ДOП – допустимая нагрузка на долото по паспорту, кН.

Для долота III 295,3 СЗ-ГВ G_ДOП=400кН, тогда по формуле (2.28):

G_OC<0,8· 400=320 кН.

Условие выполняется. Из полученных данных следует, что на интервале  кондуктора осевая нагрузка составит 60 кН.

Для бурения под эксплуатационную колонну на интервале 650 –1400 м g_O=300 кН/м, так как в интервале представлены породы промысловой классификации М, МС. Тогда по формуле (2.27):

G_OC =300·0,2159=70 кН.

Для долота III 215,9 МЗ-ГВ G_ДOП=250кН, тогда по формуле (2.28):

G_OC<0,8· 250=200 кН.

Условие выполняется. Из полученных данных следует, что для  бурения под эксплуатационную колонну осевая нагрузка на интервале 650 –1400 метров составит 70 кН.

Для бурения под эксплуатационную колонну на интервале 1400 – 2550 м g_O=400 кН/м, так как в интервале представлены породы промысловой классификации МС. Тогда по формуле (2.27):

G_OC =400·0,2159=86,36 кН.

Для долота III 215,9 С-ГВ G_ДOП=250кН, по формуле (2.28):

G_OC<0,8· 250<200 кН.

Условие выполняется. Из полученных данных следует, что для  бурения под эксплуатационную колонну  осевая нагрузка на интервале 1400 – 2550 м составит 90 кН.

Для бурения под эксплуатационную колонну на интервале 2550 – 3100 м g_O=800 кН/м, так как в интервале представлены породы промысловой классификации МС. Тогда по формуле (2.27):

G_OC =800·0,2159=172,72 кН.