згр в бурении что это

Бурение горизонтальных скважин в Западной Сибири

Рубрика: 7. Технические науки

Дата публикации: 31.05.2020

Статья просмотрена: 318 раз

Библиографическое описание:

Зернов, В. И. Бурение горизонтальных скважин в Западной Сибири / В. И. Зернов, Д. А. Чичуа. — Текст : непосредственный // Исследования молодых ученых : материалы XI Междунар. науч. конф. (г. Казань, июнь 2020 г.). — Казань : Молодой ученый, 2020. — С. 16-19. — URL: https://moluch.ru/conf/stud/archive/374/15892/ (дата обращения: 06.12.2021).

В настоящее время в нефтедобывающей промышленности наблюдается медленное истощение запасов и все большая их часть приходится на труднодосягаемые месторождения.

Сложность добычи в том, что они характеризуются высокой вязкостью нефти и шельфами морей. Анализ и эффективность применения горизонтальных скважин подтверждается запасами нефти, которые извлекаются в Западной Сибири и России, что примерно в общей сумме составляет 12 млрд. тонн.

Применение горизонтальных технологий во много раз увеличивает эффективность разработки запасов. Они подразумевают процесс бурения и, собственно, сами горизонтальные скважины. Имеют наиболее значительную протяженную зону.

Ключевые слова: скважина, горизонтальный участок, высокая эффективность, горизонтальная скважина, LWD.

Currently, the oil industry is experiencing a slow depletion of reserves and an increasing part of them are located in hard-to-reach fields.

The complexity of production is that they are characterized by high oil viscosity and sea shelves. The analysis and effectiveness of horizontal wells is confirmed by the oil reserves that are extracted in Western Siberia and Russia, which is approximately 12 billion tons in total.

The use of horizontal technologies increases the efficiency of reserves development many times. They mean the drilling process and, in fact, the horizontal wells themselves. They have the most significant extended area.

Keywords: well, horizontal section, high efficiency, horizontal well, LWD.

В связи с высокой проницаемостью пласта и ограничениями по отбору жидкости из добывающих скважин особых мер по защите пласта не требуется. Поэтому скважины бурятся из-под кондуктора до проектной глубины с промывкой глинистым буровым раствором.

С 2000 г. началось внедрение технологии вскрытия продуктивных горизонтов безглинистыми буровыми растворами на основе биополимерных систем различных составов. В ОАО «Сургутнефтегаз» используются две системы: солевой биополимерный раствор (СБР), разработанный отделом технологии строительства и эксплуатации скважин института СургутНИПИнефть и биополимерная система ИКАРБ волгоградской фирмы ИКФ [14]. Первые испытания этих систем в промысловых условиях доказали их высокую эффективность. Удельные коэффициенты продуктивности на горизонтальных скважинах увеличились от 2,5 до 8 раз по сравнению со скважинами, пробуренными по традиционной технологии.

Конструкция горизонтальных скважин на пласт АС_4–8 в ОАО «Сургутнефтегаз» следующая: кондуктор 245 мм — 750 м, эксплуатационная колонна 168 мм до кровли продуктивного пласта; горизонтальный участок обсаживается «хвостовиком»-фильтром диаметром 114 или 102 мм без цементирования. Длина горизонтального участка на таких скважинах варьируется от 200 до 600 м (рис. 1, 2).

Многолетний опыт эксплуатации горизонтальных скважин по такой конструкции, при сравнительно низкой обводнённости продукции и отсутствии прорывов газа, показали высокую эффективность принятых технических решений. Сроки строительства горизонтальных скважин на Федоровском месторождении при средней глубине 2800 м уменьшились более чем в два раза. Такая же конструкция применяется при бурении продуктивных пластов ЮС₂, ЮС₁, ЮС₀, Ач. (коэффициент проницаемости менее 50 мкм 2 х10– 3 ).

В процессе работы станций ГТИ были выявлены определенные недостатки. Датчики для измерения параметров промывочной жидкости работают нестабильно, зачастую возникают проблемы с их настройкой и тарировкой. Применение малогабаритных телесистем MWD-350 дает возможность сократить время на производство промежуточных каротажей до 3–4 суток (в зависимости от глубины залегания проектных пластов), что существенно сказывается на сроках строительства скважины. К недостаткам применения телесистем следует отнести отсутствие возможности определения насыщения углеводородами коллекторов.

Поэтому с 2004 г. начато бурение горизонтальных скважин с использованием телесистем LWD 650, снабженных зондами резистивиметрии.

По результатам эксплуатации телесистем установлено:

– при бурении возникают проблемы с определением ГНК в тех зонах, где он четко не выделяется; для его уточнения необходимо производить промежуточный каротаж после бурения первых 50–100 м от точки входа в горизонт с целью использования материалов АМАК «Обь» и LWD-650;

– использование зондов системы LWD-650 позволяет отказаться от 2–3 промежуточных каротажей, а при наличии дополнительных датчиков со временем можно вообще отказаться от каротажей; это дает возможность сократить время строительства горизонтальной скважины на 2–5 суток;

– преимущество телесистем нового поколения — это возможность оперативно корректировать траекторию горизонтальной части ствола в зависимости от характера насыщения коллекторов;

Одна из основных причин низкой эффективности ГС в России — неудовлетворительное геолого-геофизическое информационное обеспечение проектов разработки месторождений горизонтальными скважинами, особенно на стадии их доразработки, преждевременные прорывы воды и газа, а также недостаточная протяженность горизонтальных стволов, кольматация призабойной зоны из-за несовершенства технологии их строительства.

В настоящее время разрабатываются и совершенствуются системы разработки месторождение с использованием горизонтальных скважин.

Профиль горизонтальной скважины состоит из двух сопряжённых между собой частей: направляющей части и горизонтального участка.

Горизонтальные скважины с большим радиусом применяются при кустовом бурении с большими отходами и длиной горизонтального участка более 1000м. Со средним радиусом ГС применяются при бурении одиночных скважин и для восстановления добычных возможностей отдельных участков залежи с длиной горизонтального ствола 450–900м. Эти скважины являются наиболее экономичными. Горизонтальные скважины с малым радиусом применяются на месторождениях, находящихся на поздней стадии разработки и при бурении боковых стволов

Бурение двух последних видов скважин требует использования специального оборудования.

При проектировании горизонтальной скважины учитываются эксплуатационные характеристики продуктивного пласта. В продуктивных пластах толщиной более 20м рекомендуется выпуклый профиль горизонтального участка, а при пониженных пластовых давлениях вогнутый профиль. В неоднородных, в геологическом отношении, продуктивных пластах рекомендуется построение волнообразного профиля

Рис. 1. Схема профиля и конструкции горизонтальной скважины: L — длина по стволу, м; Li — длина i-го участка профиля, м; Аi — горизонтальная проекция i-го участка ствола профиля, м; Hi — вертикальная проекция i-го участка профиля, м.

Рис. 2. Типовая конструкция ГС с открытым забоем и фильтром-хвостовиком

Горизонтальные скважины позволяют при наличии тонких водонефтяных зон обеспечивать достаточно высокие текущие коэффициенты нефтеизвлечения — от 25,2 до 29,9 %. Они являются эффективным способом выработки запасов из тонких ВНЗ. ГС по сравнению с вертикальными наиболее эффективны в пластах с малой толщиной коллектора.

По данным ООО «ЮНГ — НТЦ УФА» оптимальная длина горизонтального ствола должна составлять 10–20 % длины элемента разработки при глубине залегания залежи до 1000м, 50–70 % при глубине 3000м и 80 % при глубине 5000м и более.

Кроме строительства ГС с одним стволом практикуется бурение и многозабойных скважин (МЗС), характеризующиеся наличием в нижней части двух и более горизонтальных, пологонаклонных или волнообразных стволов, вскрывающих продуктивный пласт. Стволы могут быть вертикальными, параллельными и ответвляться от основного на различной высоте от подошвы продуктивного пласта. Наиболее эффективным бурение МЗС оказывается в пластах с пониженными пластовыми давлениями, в залежах со значительной степенью выработки запасов и высоковязкими нефтями.

Источник

Основные понятия в бурении скважин

Способ бурения. Различают два основных способа: роторный, при котором долото на забое вращается бурильной колонной, и бурение с помощью забойного двигателя, когда он используется для вращения долота (бурильная колонна при этом неподвижна).

Расход бурового раствора (подача насосов)- объем жидкости, проходящей через бурильные трубы, долото и заколонное пространство в единицу времени. Измеряют обычно в л/с или м 3 /с.

Режим бурения. Сочетание типоразмера долота, нагрузки на долото, скорости его вращения, расхода бурового раствора и технологических условий бурения. Данное определение понятия “режим бурения” является недостаточно детализированным, прежде всего, из-за нераскрытости понятия “технологические условия бурения”.

— диаметр скважины на различных этапах бурения;

— диаметр обсадных колонн в “телескопе”;

— глубина бурения долотами различного диаметра;

— глубина спуска обсадных колонн;

— высота подъема цементного раствора за колоннами.

Из рис. 1 видно, что скважина формируется в 3 этапа и предусматривается спуск трех обсадных колонн, каждая из которых “выводится” на устье скважины.

Существует стандартный ряд диаметров долот и обсадных труб. Наиболее часто встречающиеся сочетания диаметров скважин (и долот) и спускаемых в них обсадных труб следующие (полезно их запомнить.

Источник

Основные термины, широко используемые при бурении нефтяных и газовых скважин

Терминология в бурении нефтяных и газовых скважин. Специалист любого уровня, занимающийся бурением нефтяных и газовых скважин, должен свободно владеть этой терминологией.

Бурение — процесс образования горной выработки, преимущественно круглого сечения, путем разрушения горных пород главным образом буровым инструментом (реже термическим, гидроэрозионным, взрывным и другими способами) с удалением продуктов разрушения.

Скважина (нефтяная, газовая, водяная и т.п.) — сооружение, преимущественно круглого сечения, образуемое путем бурения и крепления и характеризуемое относительно малым размером площади поперечных сечений по сравнению с размером площади боковой поверхности и заранее заданным положением в пространстве.

Буровой инструмент — общее название механизмов и приспособлений, применяемых при бурении скважин и ликвидации аварий, возникающих в скважинах.

Ударный способ бурения — способ сооружения скважин путем разрушения горных пород за счет ударов породоразрушающего инструмента по забою (дну) скважины.

Вращательный способ бурения — способ сооружения скважин путем разрушения горных пород за счет вращения прижатого к забою породоразрушающего инструмента (долото, коронка).

Буровой раствор (промывочная жидкость) — технологическое наименование сложной многокомпонентной дисперсной системы суспензионных и аэрированных жидкостей, применяемых при промывке скважин в процессе бурения.

Обсадные трубы — трубы, предназначенные для крепления скважин, а также изоляции продуктивных горизонтов при эксплуатации нефтяного (газового) пласта (горизонта).

Обсадная колонна — колонна, состоящая из последовательно свинченных (сваренных) обсадных труб.

Затрубное пространство — пространство между стенками скважины (обсадной колонны) и наружными стенками колонны бурильных труб, образующееся в процессе бурения.

Разведочное бурение — бурение скважин с целью разведки нефтяных (газовых) месторождений. Входит в комплекс работ, позволяющий оценить промышленное значение нефтяного (газового) месторождения, выявленного на поисковом этапе, и подготовить его к разработке.

Эксплуатационное бурение — бурение скважин с целью разработки нефтяного (газового) месторождения.

Турбобур — забойный гидравлический двигатель, предназначенный для бурения скважин в различных геологических условиях.

Турбинный способ бурения — бурение скважин при помощи турбобуров.

Электробур — буровая машина, приводимая в действие электрической энергией и сообщающая вращательное движение породоразрушающему инструменту.

Цементирование (тампонирование) скважины — закачка цементного раствора в кольцевое пространство между стенками скважины и обсадной колонны.

Бурильная колонна — ступенчатый полый вал, соединяющий буровое долото (породоразрушающий инструмент) с наземным оборудованием (буровой установкой) при бурении скважины.

Бурильная свеча — часть бурильной колонны, неразъемная во время спускоподъемных операций; состоит из двух, трех или четырех бурильных труб, свинченных между собой.

Буровая установка — комплекс машин и механизмов, предназначенных для бурения и крепления скважин.

Буровая вышка — сооружение, устанавливаемое над буровой скважиной для спуска и подъема бурового инструмента, забойных двигателей, обсадных труб.

Буровая лебедка — механизм, предназначенный для спуска и подъема колонны бурильных труб, подачи бурового долота на забой скважины, спуска обсадных труб, передачи мощности на ротор.

Талевая (полиспастовая) система буровых установок — ряд механизмов (кронблок, талевый блок, крюк или крюкоблок), преобразующих вращательное движение барабана лебедки в поступательное (вертикальное) перемещение крюка.

Ротор — механизм, предназначенный для передачи вращения колонне бурильных труб в процессе бурения, поддержания ее на весу при спускоподъемных операциях и вспомогательных работ.

Вертлюг — механизм, обеспечивающий вращение бурильной колонны, подвешенной на крюке, и подачу через нее промывочной жидкости.

Буровой насос — гидравлическая машина для нагнетания промывочной жидкости в буровую скважину.

Буровая платформа — установка для бурения на акваториях с целью разведки или эксплуатации минеральных ресурсов под дном моря.

Силовой привод буровой установки — комплекс машин и механизмов, предназначенных для преобразования электрической энергии или энергии топлива в механическую энергию.

Вибрационное сито (вибросито) — механизм для очистки бурового раствора (промывочной жидкости) от выбуренной породы и других механических примесей.

Химические реагенты — различные химические вещества, предназначенные для регулирования свойств буровых растворов (промывочной жидкости).

Ведущая бурильная труба — труба обычно квадратного сечения, которая устанавливается наверху бурильной колонны и передает ей вращение от ротора.

Шурф для ведущей трубы — неглубокая скважина, сооружаемая рядом с ротором и предназначенная для опускания ведущей трубы во время наращивания бурильных труб в периоды, когда не бурят.

Шарошечное буровое долото — механизм, состоящий из сферических или цилиндрических шарошек, смонтированных на подшипниках качения или скольжения (или их комбинации) на цапфах секций бурового долота.

Лопастное буровое долото — корпус с присоединительной резьбой, к которому привариваются три и более лопастей.

Бурильные трубы — основная часть бурильной колонны. Бурильные трубы изготавливают бесшовными, из углеродистых или легированных сталей.

Бурильные замки (замки для бурильных труб) — соединительный элемент бурильных труб для свинчивания их в колонну. Бурильный замок состоит из ниппеля и муфты, закрепляемых на концах бурильной трубы.

Утяжеленные бурильные трубы (УБТ) — трубы, предназначенные для создания нагрузки на породоразрушающий инструмент и увеличения жесткости нижней части бурильной колонны.

Индикатор массы (веса) — прибор, при помощи которого в процессе бурения определяется осевая нагрузка на долото. Этим прибором определяется также нагрузка, действующая на крюк талевой системы. [Вадецкий Ю.В. Бурение нефтяных и газовых скважин]

Источник

Добыча нефти и газа

Изучаем тонкости нефтегазового дела ВМЕСТЕ!

Основные термины и определения в бурении

Скважиной называется цилиндрическая горная выработка, сооружаемая без доступа в нее человека и имеющая диаметр во много раз меньше длины (Рис.1).

Рис. 1 Схемы скважин

Начало скважины называется устьем 1, боковая цилиндрическая поверхность – стенкой 2 или стволом, дно – забоем 4. Расстояние от устья до забоя по оси ствола определяет длину скважины (рис. 1 в), а по проекции оси 4 на вертикаль – ее глубину (рис. 1 а, в).

По пространственному положению ствола различают вертикальные (рис. 1 а, б) и наклонные (рис. 1 в)скважины.

Нефтяные и газовые скважины бурят на суше и на море при помощи буровых установок. В последнем случае буровые установки монтируются на эстакадах, плавучих буровых платформах или судах.

В нефтегазовой отрасли бурят скважины следующего назначения:

1. Эксплуатационные – для добычи нефти, газа и газового конденсата.

2. Нагнетательные – для закачки в продуктивные горизонты воды (реже воздуха, газа) с целью поддержания пластового давления и продления фонтанного периода разработки месторождений, увеличения дебита эксплуатационных скважин, снабженных насосами и воздушными подъемниками.

3. Разведочные – для выявления продуктивных горизонтов, оконтуривания, испытания и оценки их промышленного значения.

5. Структурно-поисковые – для уточнения положения перспективных нефте—газоносных структур по повторяющим их очертания верхним маркирующим (определяющим) горизонтам, по данным бурения мелких, менее дорогих скважин небольшого диаметра.

Крепление ствола скважины производится путем спуска в нее специальных труб, называемых обсадными. Ряд обсадных труб, соединенных последовательно между собой, составляет обсадную колонну Для крепления скважин применяют стальные обсадные трубы.

Под конструкцией скважины понимается совокупность данных о числе и размерах (диаметр и длина) обсадных колонн, диаметрах ствола скважины под каждую колонну, интервалах цементирования, а также о способах и интервалах соединения скважины с продуктивным пластом.

В скважину спускают обсадные колонны определенного назначения : направление, кондуктор, промежуточные колонны, эксплуатационная колонна.

Направление спускается в скважину для предупреждения размыва и обрушения горных пород вокруг устья при бурении под кондуктор, а также для соединения скважины с системой очистки бурового раствора. Кольцевое пространство за направлением заполняют по всей длине тампонажным раствором или бетоном. Направление спускают на глубину от нескольких метров в устойчивых породах, до десятков метров в болотах и илистых грунтах.

Кондуктор служит также для установки противовыбросового устьевого оборудования. и подвески последующих обсадных колонн. Кондуктор спускают на глубину нескольких сотен метров. Для надежного разобщения пластов, придания достаточной прочности и устойчивости кондуктор цементируется по всей длине.

Эксплуатационная колонна спускается в скважину для извлечения нефти, газа или нагнетания в продуктивный горизонт воды или газа с целью поддержания пластового давления. Высота подъема тампонажного раствора над кровлей продуктивных горизонтов, а также устройством ступенчатого цементирования или узлом соединения верхних секций обсадных колонн в нефтяных и газовых скважинах должна составлять соответственно не менее 150-300 м и 500 м.

При повышении давления в скважине до некоторой величины называемой давлением начала поглощения Рпогл, жидкость из скважины поступает в пласт. Этот процесс называется поглощением бурового раствора. Рпогл может быть близким или равным пластовому, а иногда приближается к величине вертикального горного давления, определяемого весом расположенных выше горных пород.

Иногда поглощения сопровождаются перетоками флюидов из одного пласта в другой, что приводит к загрязнению источников водоснабжения и продуктивных горизонтов. Снижение уровня жидкости в скважине вследствие поглощения в одном из пластов обуславливает понижение давления в другом пласте и возможность проявлений из него.

Давление, при котором происходит раскрытие естественных сомкнутых трещин или образование новых, называется давлением гидравлического разрыва пласта Ргрп. Такое явление сопровождается катастрофическим поглощением бурового раствора.

Рис. 2. Схема ударно-канатного бурения скважин

Характерно, что во многих нефтегазоносных районах пластовое давление Рпл близко к гидростатическому давлению столба пресной воды Рг (далее просто гидростатическое давление) высотой Нж, равной глубине Нп, на которой залегает данный пласт. Это объясняется

тем, что давление флюидов в пласте чаще обусловлено напором краевых вод, область питания

оторых имеет связь с дневной поверхностью на значительных расстояниях от месторождения.

Поскольку абсолютные значения давлений зависят от глубины Н, их соотношения удобнее анализировать, пользуясь величинами относительных давлений, которые представляют собой отношения абсолютных значений соответствующих давлений к гидростатическому давлению Рг, т.е.:

Здесь Рпл – пластовое давление; Ргр – гидростатическое давление бурового раствора; Рпогл – давление начала поглощения; Ргрп – давление гидроразрыва пласта.

Относительное пластовое давление Рпл* часто называют коэффициентом аномальности Ка. Когда Рпл* приблизительно равно 1,0, пластовое давление считается нормальным, при Рпл* большем 1,0 – аномально высоким (АВПД), а при Рпл* меньшем 1,0 – аномально низким (АНПД).

Одним из условий нормального неосложненного процесса бурения является соотношение

Процесс бурения осложняется, если по каким либо причинам относительные давления окажутся в соотношении:

Источник

Основные понятия и термины в бурении

Выполнение комплекса работ по подготовке к бурению, собственно бурению, поддержанию скважины в устойчивом состоянии, про¬ведению в ней необходимых геофизических, гидрогеологических и других исследований, консервации или ликвидации скважины называется сооружением скважины.

Основными процессами бурения скважины являются:

Для эффективного разрушения породы выбирается технологический режим бурения, зависящий от геолого-технических условий сооружения скважины, в первую очередь, от физико-механических свойств горных пород и применяемого способа бурения. При вращательном бурении основными его параметрами являются:

Оптимальный режим обеспечивает получение наилучших технико-экономических показателей бурения.

Рациональный режим выбирается с учётом технических возможностей бурового оборудования и инструмента.
Специальный режим задают для решения специальных задач при бурении (забуривание дополнительного ствола, перебурка тела полезного ископаемого и т. п.).
В геологоразведочном бурении существует понятие баланс рабочего времени буровых станков. Это время в станко-часах, затрачиваемое на сооружение скважин в целом с распределением по отдельным операциям (или их группам) без учёта времени нахождения скважин в консервации.

При сооружении скважины выделяют следующие операции.

Эти простои в балансе рабочего времени учитываются как вспомогательные операции. Когда указанные выше работы выполняются после завершения бурения скважины, они не относятся к технологическим простоям.

После выполнения буровой скважиной целевого назначения на определённой глубине или нецелесообразности её дальнейшей углубки бурение прекращают, т.е. скважину закрывают. Восстановление нарушенного естественного состояния горных пород после закрытия скважины называется ликвидацией скважины. Если в процессе сооружения скважины по каким-либо причинам временно прекращают её бурение, то производят комплекс работ по её сохранению, называемый консервацией скважины.

В процессе сооружения скважин в ряде случаев происходит на¬рушение продуктивности земель, загрязнение различными химическими веществами плодородного слоя, появление котлованов технического на¬значения. Ликвидация этих последствий путём проведения комплекса работ называется рекультивацией земель.

Источник