заканчивание скважин(лекции)

Значения проектных работ на стр-во НиГ скв.

В развитии НиГ промышленности, ведущая, во многом определяющая роль принадлежит бурению НиГ скв. Это обусловлено необходимостью обеспечения требований по расширенному воспроизводству НиГ, а также проблемой разведки и подготовки запасов углеводородного сырья. Стр-во НиГ скв. связано с решением сложных геологических, технико-экономических, экологических и управленческих задач и является наиболее капиталоемкой и материалоемкой подотраслью в НиГ промышленности. Затраты на стр-во скв. составляют >40% от общих капитальных вложений в развитие нефтяной и 30% газовой промышленности.

Проект на стр-во скв. – это основной док-т, регламентирующий геолого-технологические, технические и экономические условия проведения работ, обеспечивающих высокий уровень их безопасности, охрану недр и окружающей природной среды. При этом необходимо обеспечить требуемое качество и надежность скв. На всех этапах от разработки рабочего проекта до передачи скв. В эксплуатацию. Успех стр-ва скв. В первую очередь определяется ее проектом. Рабочий проект на стр-во скв. Имеет статус исполнительного док-та, поэтому должна быть четкая увязка проекта с производственным процессом стр-ва скв.

Для создания качеств. скв., надежного и эффективного производственного процесса ее стр-ва, в проекте в соотв. С горно-геолог. Условиями должны быть использованы последние достижения науки и передового опыта буровых бригад. Отечественный и зарубежный опыт проектирования скв. Свидетельствует о необх. испытания высокопроизводительной вычислительной техники и программно реализованных экономико-математических моделей, что позволит производить многовариантные расчеты и получать оптимальные проектные решения. Для выполнения расчетов по определению потребного кол-ва и требуемого кач-ва оборудования, инструментов, материалов, используется справочно-нормативная и инструктивная литература.

По требованию норм безопасности в НиГ пром-ти в отношении учета показателей кач-ва, надежности и риска, предопределяют необходимость выполнения проектной документации с учетом этих требований, т.е. проектирование скв. Должно быть направлено на повышение кач-ва скв., надежности и экономической эффективности процесса ее стр-ва при допустимой степени риска. Успех при этом будет зависеть от уровня решения общих задач проектирования, которые заключаются в предотвращении ошибочных действий, в более полном использовании достижений науки для создания качественной скв, надежного и эффективного производственного процесса строительства.

Основы разработки проектно-сметной документации (ПСД) на стр-во скв.

Разработка ПСД на стр-во скв. Включает 2 этапа:

• Разработка и утверждение заказчиком задания на проектирование

• Разработка рабочего проекта на стр-во скв. и сметы к нему.

В зависимости от геолого-техн. условий, целей бурения и назначения скв., ПСД может составляться индивидуально для каждой скв. или группы скв., т.е. составляется индивидуальный или групповой технический проект.

Под индивидуальным проектом ведется стр-во опорных, параметрических, структурных, поисковых, спец. назначения и первых 3-х разведочных скв. на каждой площади. Стр-во последующих разведочных, а также добывающих и нагнетающих скв. может осуществляться как по индивидуальным, так и по групповым техническим проектам. Групповой проект составляется в том случае, если на данной площади предстоит пробурить группу скв, характеризующихся следующими одинаковыми признаками:

• цель бурения;

• проектная глубина (в одну группу объедин. скв., глубины которых отличаются от средней на <= +/- 250м);

• конструкция (одинаковые диаметры и кол-во ОК);

• горно-геолог. условия (крепость пород, возможность выбросов, обвалов, поглощений);

• вид бурения (одиночные скв. или кусты);

• способ бурения (ЗД или ротор);

• местоположение площади залежи (на суше, эстакаде, морское основание).

• При составлении группового рабочего проекта на скв., которые бурятся с одного куста отдельного морского основания, глубина скв. <= +/- 500м.

Задание на проектирование.

Технический проект и смета на группу скв. или каждую отдельную скв. разрабатывается на основании задания на проектирование, составленного подрядчиком и утвержденного заказчиком.

Задание на проектирование содержит сведения об:

• административном расположении площади;

• номер скважин, которые должны сооружаться по данному проекту;

• площадь;

• цель бурения;

• категория скв.;

• проектный горизонт;

• проектная глубина;

• краткое обоснование заложения скв.;

• хар-ка геологического строения площади;

• перспективных на НиГ объектов;

• геолого-технические условия проводки скв. (Pпл, Pгр, T);

• об объектах, подлежащих бурению и испытанию;

• об объеме геофиз., лабораторных и спец. иссл. в ОК;

• объем подготовительных работ к стр-ву скв.;

• объем заключительных работ, после окончания испытания скв. (стр-во объектов телефонизации, жилищных и бытовых помещений)

• данные о предприятиях бурения, базы снабжения, ремонтные базы, вышкомонтажных, тампонажных, геофизических и др. предприятиях, занятых в стр-ве скв (местность и расстояние до скв.);

Формы заданий на проектирование могут быть различными. В одной из наиболее распр. форм геолого-технические условия стр-ва скв. представлены в виде Геолого Технического Регламента, являющегося неотьемлемой частью задания на проектирование.

Разработка рабочих проектов на стр-во скв. в разведочном бурении осуществляется на основе утвержденных проектов геолого-технических объектов на площадях, а в эксплуатационном бурении на основе технологических схем (проектов) для разработки(доразработки) месторождений (площадей) и в соотв. с заданием на проектирование.

Содержание рабочего проекта на стр-во скв. на НиГ.

Рабочий проект на стр-во скв. на НиГ выполняется в соотв. с РД39-0148052-537-87.

Макет рабочего проекта на стр-во газовых скв. на газоконденсатных месторождениях Зап. Сибири в соотв. с РД51-001587-185-97.

Макеты являются нормативным документом, устанавливающим унифицированную форму (табличную или графическую) представления и содержащие инструктивные указания по заполнению проектной документации на стр-во скв на НиГ для всех нефтегазодобыв. регионов отрасли и всех организаций, занимающихся проектированием и строительством скв..

Проект состоит из 4-х частей:

• I-ая часть содержит 3 раздела:

  • Общая пояснительная записка; 16 подразделов в виде таблиц, текстового или графического материала: обоснование для проектирования; общие сведения; геологические хар-ки; конструкция скв.; профиль ствола скв.; буровые растворы; углубление скв; крепление скв; испытание скв; дефектоскопия и опрессовка; строительные и монтажные работы; продолжительность стр-ва скв; механизация и автоматизация технологических процессов, ср-ва контроля; техника безопасности, промышленная санитария, противопожарная техника; список нормативно-справочных и инструктивно-методических материалов, используемых при принятии проектных решений и стр-ве скв.

  • Организация строительства; сведения о водоснабжении; сведения об энергоснабжении; схема транспортировки грузов и вахт; потребность в материалах, оборудовании и транспортных ср-вах.

  • Охрана окружающей среды. работы по охране почв и рекультивации земель; работы по утилизации отходов бурения или захоронению; работы по охране загрязнения воздушной среды; работы по ликвидации или консервации скв.

• II-ая чать проекта содержит сметную документацию в составе:

  • Пояснительная записка;

  • Сводный сметный расчет;

  • Сметные расчеты.

• III-я часть проекта содержит

  • Рабочую документацию;

  • Рабочие схемы;

  • Ведомости потребности мет-ов.

• IV-ая часть содержит паспорт рабочего проекта, являющегося основой для оценки качества проектно-сметной документации на основании буровых показателей а также для определения адекватности проектных решений, относительно фактических результатов стр-ва скв.

Объем проектной документации предусмотрен “проектом”, обеспечивает осуществление процесса стр-ва скв, материально-технического снабжения, финансирования, планирования и управление буровым производством и технологией буровых работ.

Содержание общей пояснительной записки

В пояснительной записке, кроме 16 подразделов в зависимости от геолого-технических условий стр-ва скв., приводятся также мероприятия по предупреждению аварий и осложнений в процессе бурения и крепления и направлены на получение высоких качественных и технико-экономических показателей стр-ва скв.

I подраздел – Сводные технико-экономические данные:

Материалы подраздела формируются после завершения работ по проектированию. Содержат основополагающие данные о стр-ве:

Название площади; Номера скв.; Цель бурения и назначение скв.; Проектный горизонт; Проектная глубина по вертикали и по стволу скв.; величина и азимут смещения забоя относительно устья; Если ГС, то указывается глубина кровли проектного горизонта по вертикали; толщина пласта; глубина подошвы проектного горизонта; глубина скв. по стволу; в том числе и азимут смещения забоя относительно устья до кровли ПП. Метод стр-ва; категория скв.; ее конструкция; металлоемкость конструкции(кг/м); способ бурения; вид электропривода; тип БУ и установки для испытания скв.; продолжительность цикла стр-ва скв.; проектная коммерческая скорость бурения; сметная стоимость; приводятся сведения об условиях экспл. скв., подлежащих ликвидации или консервации.

II-подраздел – Основания для проектирования

Представляется заказчиком и является правовым основанием институту-разработчику для разработки ПСД на стр-во скв. или группы скв.

III-подраздел – Общие сведения.

Приводятся справочные данные о районе буровых работ; названии площади(месторождения); ее азимутальном расположении; год ввода; площади в бурении и эксплуатации; Климатические условия; Максимальная глубина промерзания; Приводятся сведения о площадке стр-ва буровой (рельеф, состояние, толщина покровов, категория грунта, размеры отводимых во временное пользование земельных участков); Сведения об источниках водо-энергоснабжения, наличие средств связи, местных стройматериалов, о магистральных дорогах, водных и транспортных путях.

IV-подраздел – Геологическая часть проекта.

В геологической части включена инф. о стратеграфическом разрезе скв., литологическом и петрографическом составе, механических и абразивных св-ах пород, газонефтеводоносности разреза, об ожидаемых градиентах пластовых, поровых, геостатических давлениях гидроразрыва пород, о геостатических температурах, о характере и интервалах возможных осложнений при бурении (ГНВП, осыпи и обвалы, прихватоопасные зоны, текучие породы и т.д.), которые представляются на основе статистических данных для наиболее представительных на разбуриваемой площади условий.

На основании этих данных, в проекте должен быть предусмотрен комплекс мероприятий , направленных на предупреждение осложнений. Приводятся хар-ки ранее опробированных на площадях буровых растворов. Указывается фактическое время от начала вскрытия интервала до появления осыпей, препятствующих нормальному ведению процесса углубления скважины. Приводятся мероприятия, применяющиеся для ликвидации последствий осложнений, включая проработку, промывку и др. мероприятия. Указываются интервалы глубин по ранее пробуренным на площади скв., в которых имели место прихваты бурильного инструмента или ОК. Приводятся хар-ки применяемых при этом БР. Для каждого вида прихвата указывается дополнительные условия возникновения осложнения и мероприятия по его ликвидации. Указывается периодичность расхаживания БИ и ОК.

Подразделы с V по XX составляют технологическую часть проекта. При разработке этих разделов учитывают состояние техники, технологии и организации производства в буровом предприятии.

V-подраздел – Конструкция скважины.

Содержит обоснование выбора конструкции проектной скважины, а также полные хар-ки конструкции всех ОК по результатам расчетов, выполненных в подразделе IX-крепление скв. Строится график совмещенных давлений, необходимый для обоснования проектной конструкции скважины. Приводится хар-ка спускаемых частей ОК, разрабатываются технико-технологические мероприятия, проведение которых необходимо в процессе стр-ва скв. по проектной конструкции, например установка дополнительных приборов и обучение бригады для дальнего обнаружения выбросов, проведение спец. заливок для ликвидации интенсивных поглощений, приводится расчет по определению максимальных допустимых гидродинамических давлений в открытом стволе скв. при выполнении технологических операций.(максимально допустимые репрессии и депрессии на пласт с целью предупреждения гидроразрыва пород и связанных с эти осложнениями(поглощения, ГНВП, осыпи, обвалы)). Так например, при разбуривании месторождения кустовым методом, предусматриваются мероприятия по предотвращению пересечения стволов скв., с этой целью используется передовой опыт строительства скв. в данном регионе, а также рекомендации из РД.

VI-подраздел – Профиль ствола скв.

Этот подраздел содержит обоснования выбора профиля скв., расчет его и полную характеристику, отмечаются входные данные по профилю ННС:

• интервал установки погружных насосов по вертикали;

• максимально допустимые параметры профиля в интервале установки погружных насосов (зенитный угол, интенсивность изменения зенитного угла);

• зенитный угол (макс. допустимый в интервале его увеличения);

Если ГС, то еще исходные данные:

• глубина по вертикали кровли и подошвы ПП;

• местонахождение реперных пластов;

• горизонтальное смещение до входа в ПП;

• длина горизонтальной части ствола;

• изменение профиля по пласту.

VII-подраздел – Буровые растворы.

В подразделе дается обоснование выбора состава и св-в. ПЖ для бурения различных интервалов скв., разработка рецептур хим. обработки, расчет потребности в материалах и реагентах для приготовления, утяжеления, обработки ПЖ, а также выбор оборудования для приготовления, очистки, дегазации и обработки этих жидкостей, рассматриваются типы и параметры БР, их компонентных состав и хар-ки компонентов, потребность БР и компонентов для приготовления и обработки. Потребность воды и/или компонентов для обработки р-ра при разбуривании цементных стаканов, потребность компонентов для обработки р-ра при спуске ОК. Подраздел готовится в соответствии с горно-геолог. условиями разреза разбуриваемого месторождения, требованиями правил безопасности в НиГ пром-ти, а также РД-регламентов на БР, существующих норм расхода хим. реагентов и материалов для приготовления и обработки р-ров.

Тип и св-ва БР в комплексе с технологическими мероприятиями и тех. средствами, должны обеспечивать безаварийные условия бурения с высокими технико-экономическими показателями, а также качественное вскрытие ПП.

Cогласно “Правил безопасности”, плотность БР при вскрытии газонефтеводонасыщенных пластов должна определяться для горизонта с макс. градиентом Pпл в интервале совместимых условий.

Плотность БР должна определяться из расчета создания столбом БР Pгс в скв., превышающего Pпл(пор) на величину:

10-15% - [0-1200м] - <=1.5МПа; 5-10% - [1200-2500] – <=2.5МПа; 4-7% - [2500-****] - <=3.5МПа;

Относительная плотность ПЖ при построении совмещенного графика определяется как ₀=KaKp. Макс. допустимая депрессия с учетом гидродинамических потерь должна исключать возможность гидроразрыва или поглощения БР при любой глубине интервала совместимых условий бурения. В интервалах, сложенных глинами, аргиллитами, сланцами, солями склонным к потере устойчивости и текучести, плотность, фильтрация, хим. состав БР устанавливается исходя из необходимости обеспечения устойчивости стенок скв. При этом репрессия не должна превышать пределов, установленных для всего интервала совместимых условий бурения. Допускается депрессия на стенки скв. в пределах 10-15% эффективных скелетных напряжений (разница м.у. горным и поровым давлениями). По совместному решению проектировщика, заказчика и подрядчика, допускается вскрытие коллекторов ПП при Pзаб, приближающимся к Pпл. Углубление скв. в таких условиях должно осуществляться по спец. плану с комплексом мероприятий по предотвращению ГНВП.

Мероприятия по предотвращению пересечения стволов кустовых скважин.

До начала бурения 1-ой скв., выдается план куста, в котором отражаются положенья устьев скв., проектные азимуты и смещения забоев, направление перемещения БУ, очередность бурения скв. При этом разведение стволов осуществляют в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Сначала на плане куст скв. предварительно распределяют т.о., чтобы не пересекались плоскости их искривления. На схему куста наносят направление движения станка. Через центр кустовой площадки проводят линии под углом 60⁰ к направлению движения БУ, при этом образуется 4 сектора. Сначала бурят скв., направленные в противоположную сторону от начала движения БУ, расположенные в I-ом секторе, затем бурят скв., расположенные в секторах IIа и IIб, причем желательно чередовать скв., направленные в разные стороны от напр. движения БУ, и наконец бурят скв., проектное направление которых находится в III-ем секторе.

Глубина забуривания наклонного ствола конкретной скв. куста зависит от местонахождения ее забоя по отношению к напр. движения станка. При бурении “задних скв.”, каждая последующая скв. забуривается с большей глубины, чем предыдущая. При бурении “боковых скв.”, глубина забуривания последующих скв. м.б. выше, чем у предыдущих, если предыдущая и последующая скв. находятся по разные стороны от осевой линии куста. При бурении скв. по ходу движения станка, каждая последующая скв. забуривается с меньшей глубины, чем предыдущая.

При составлении схем кустования, пересечение плоскостей искривления стволов скв., расположенных на одном или соседних кустах, не допускается.

После бурения каждой скв., на план куста наносится горизонтальная проекция пробуренной скв. с указанием глубин по стволу через 50м и вертикальных глубин в этих же точках.

Перед забуриванием необходимо проверить центровку вышки к горизонтали стола ротора, соответствие размеров вкладышей ротора и квадратной штанги, со-осность резьбовых соединений нижней части БК, прямолинейность УБТ. Бурение верт. участка следует вести с проворотом инструмента ротором, при необходимости использовать центрирующие устр-ва.

До начала бурения очередной скв., необх. нанести на план куста гориз. проекции верхней части ствола всех пробуренных скв. Если предыдущая скв. искривлена в направлении движения станка, расстояние м.у. их устьями должно быть увеличено. Даже при небольшом искривлении ствола до 1-2⁰ возможно сближение и встреча стволов, поэтому при бурении кустовых скв., особое внимание следует уделять обеспечению вертикальности верхней части ствола.

Расстояние по верт. м.у. точками забуривания наклонных стволов 2-х соседних скв., должно быть не менее 30м, если разница по азимутам ствола менее 10⁰. Если разница по азимутам стволов составляет 10-20⁰, то расстояние м.у. интервалами забуривания должно быть не менее 20м. Если >20⁰, то >10м.

При бурении кустовых скв., осуществляется постоянный контроль за траекторией ствола. При возможности сближения стволов, интервалы бурения м.у. контрольными инклинометрическими замерами должны быть сокращены.

При необходимости бурения с кустовой площади дополнительной наклонной скв, не предусм. планом куста, проводка таких скв. осуществляется с исп. пространственных профилей по спец. планам с разработкой доп. мероприятий по предупреждению пересечения стволов.

Для оптимизации профиля ствола скв. и минимизации возможности пересечения стволов, что представляет наибольшие проблемы с ростом числа скв. в кусте, необх. составление компьютерных программ направленного бурения.

Т.о. пересечение стволов происходит из-за несоблюдения требований технологических регламентов по след. причинам:

• забуривание наклонного участка в направлении, значительно отличающегося от проектного азимута.

• отклонение вертикальных участков при бурении в сторону расположения стволов пробуренных скв.

• неправильное проектирование проводки скв. в кустах, а именно ошибки при очередности бурения и глубин забуривания кустовых скв.

Выбор БР для ННС и ГС (требования к БР для ННС и ГС).

При выборе ПЖ, основными критериями являются:

• сохранение устойчивости ствола скв.;

• предупреждение прихватов;

• обеспечение качеств. очистки ствола скв. от шлама;

• обеспечение надлежащих смазочных св-в БР;

• предупреждение ГРП и поглощений;

• предупреждение загрязнения ПП.

Выбор типа и требования к качеству БР для решения указанных проблем определяется след. геолого-техн. данными:

• наличие потенциально неустойчивых глинистых отложений;

• величиной Pпл(пор), от которой зависит возможная и допустимая репрессия на пласты, а => и плотность р-ра;

• коллекторские св-ва ПП: тип коллектора; пористость; проницаемость; глинистость; прочностные хар-ки и минерализация пластовой воды.

• забойной температурой;

• конструкцией скв, определяющей длительность бурения под каждую колонну, т.е. время нахождения ствола в необсаж. состоянии и длительность воздействия БР на ПП;

• угол отклонения ствола от вертикали

• требования к реолог. св-ам для обеспечения хорошей очистки ствола.

Мероприятия по предупреждению осложнений и аварий при бурении ГС.

При бурении ГС, технологической проблемой явл. доведение до забоя осевой нагрузки, недопущение прихвата БИ, вынос шлама. Всвязи с этим рекомендуется проводить промежуточные промывки при спуске БИ на забой через каждые 50-75м длины гориз. ствола и по мере необходимости.

Восстановление циркуляции БР производить одним насосом с плавным увеличением расхода при одновременном расхаживании БК.

Спец. промывки производить до и после окончания бурения скв. на длину рабочей трубы в течении времени, необходимого для подъема шлама, и во внутрь ПК предусмотреть увеличение СНС и УВ БР.

При технологической необх. обеспечения передачи осевой нагрузки на долото, установить УБТ L=50-60м внутри ОК в зоне, близкой к башмаку. Бурение вести с вращением БИ.

При появлении первых признаков затяжек БИ в процессе бурения, необх. прекратить углубление скв., поднять БИ, исключить из КНБК калибратор и др. эл-ты, спустить БИ на проработку скв. при одновременном увеличении содержания в БР смазочных добавок.

Ограничить скорость спуска БИ до 0.3-0.5м/с. Подъем БИ производить на первой скорости до входа его в башмак предыдущей ПК.

В гориз. стволе следует ограничить скорость проходки скв. Регулирование мех. скорости м.б. осуществлено подбором соотв. типа долота, остановкой процесса углубления на промежуточную промывку в течении 10-15мин. и продолжении бурения после промывки.

С целью повышения устойчивости стенок скв., рекомендуется применять (при необходимости) БР с минимальной B до 3-4м³/30мин, увеличенной  до 1.2-1.24 вместо 1.16-1.18г/см³.

Для уменьшения сил трения, предусмотреть применение смазывающих добавок (графита). Рецептура смазочных добавок и хим. реагентов подбираются в соотв. с соотв. параметрами БР.

Не допускать длительных простоев во время бурения. При подъеме БК производить долив р-ра в скв. через каждые 10свечей.

С целью очистки гориз. ствола от шламовых подушек, производить при промывке закачку порций высоковязких жид-ей, промывку производить в течении 1.5 цикла циркуляции.

Проектирование профиля ННС.

Требования к профилю ННС.

Цель проектирования профиля, выбор его типа и конфигурации, расчет и построение траекторий оси ствола ННС в пространстве.

Профили проектируют исходя из целевого назначения скв. и конкретных геолого-технических условий бурения.

Профиль ННС должен обеспечить:

• Бурение и крепление скв. до проектной глубины без каких-либо осложнений при существующем состоянии техники и технологии буровых работ;

• Высокое качество строительства скв., как объекта последующей экспл. при минимальных затратах времени и средств;

• Достижение проектного смещения забоя от вертикали в заданном направлении с учетом допустимых норм отклонения проектного положения при минимальных объемах работ с ориентируемыми отклоняющими КНБК;

• Минимальное кол-во перегибов ствола с радиусами искривления не превышающими допустимые величины;

• Возможность свободного прохождения по стволу различных КНБК и ОК в процессе бурения и оснасток эл-ов подземного оборудования в процессе экспл. и подземного ремонта;

• Надежную работу внутрискв. эксплуатац. оборудования, а также возможность применения одновременной раздельной эксплуатации нескольких горизонтов при разработке многопластовых месторождений.