Файл: Выпускная квалификационная работа на тему " Технология бурения эксплуатационной скважины глубиной 4800 метров в условиях поглощения бурового раствора на месторождении Южный Небитдаг (Республика Туркменистан) " Выпускную квалификационную.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 02.05.2024
Просмотров: 179
Скачиваний: 0
СОДЕРЖАНИЕ
1. основные сведения о районе буровых работ
1.1. Состояние и изученности месторождения и анализ ранее проведенных работ
1.2. Целевое назначение скважины
1.3. Методика и объем ранее выполненных работ
2. Описание геологического месторождения
Рисунок 2.1. Структурная карта месторождения Юж.Небитдаг
2.5. Коллекторские свойства пород
2.6. Геотермическая характеристика месторождения
2.7. Возможные осложнения и авария при проводке
2.7.1. Поглощение бурового раствора
2.7.2. Нефтегазоводопроявления
2.7.3. Прочие возможные осложнения
2.8. Физико-механические свойства горных пород по разрезу скважины
2.9. Геофизические исследования при проводке
3.2. Выбор конструкции скважины
Рисунок 3.2. Буровая установка Уралмаш-3Д
3.5. Выбор породоразрушающего инструмента
3.6. Расчёт параметров режима бурения
3.7. Выбор вида и промывочной жидкости по слоям горных пород
3.8. Выбор бурильной колонны, компоновки ее низа, расчет бурильной колонны
3.9. Выбор аппаратуры для контроля процесса бурения, средств механизации и автоматизации
3.11. Выбор способа и расчет цементирования скважины
3.11.1. Технология цементирования
3.11.2. Расчёт одноступенчатого цементирования
3.13. Освоение и испытание скважины
3.14. Заканчивание и обоснование конструкции забоя
Предупреждение и борьба с поглощениями бурового раствора при бурении скважин
4.1. Причины поглощения промывочной жидкости
4.2. Методы исследования поглощающих зон в скважинах
4.3. Методы предупреждения и ликвидации поглощений.
4.4. Изоляция поглощающих горизонтов глиноцементными растворами
4.5. Тампонажные устройства для изоляции поглощающих зон
5. ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ БУРЕНИИ СКВАЖИН
5.1. Техника безопасности при бурении скважин
6. ЭКОНОМИКА И ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТ
6.1. Геолого-экономическое обоснование необходимости строительства эксплуатационной скважины
4.2. Методы исследования поглощающих зон в скважинах
Существующие методы исследования в скважинах можно разделить на прямые и косвенные, которые в свою очередь могут быть подразделены следующим образом.
-
Наблюдения, проводимые в процессе бурения:
1) механический каротаж (наблюдения за механической скоростью бурения); 2) наблюдения за наличием и интенсивностью ухода жидкости в процессе бурения; 3) наблюдения за уровнем жидкости в скважине в процессе бурения (динамическом уровне); 4) наблюдения за уровнем жидкости в скважине при отсутствии циркуляции (статическом уровне); 5) наблюдения за состоянием керна; 6) наблюдения за выбуренной породой.
-
Специальные исследования в скважинах:
I) геофизические; 2) гидродинамические: а) исследования поглощающих зон методом кратковременных установившихся закачек; б) исследование скважины при неустановившемся режиме фильтрации; в) комбинированные; 3) комбинированные (расходометрия).
Исследования скважин при неустановившемся режиме фильтрации включают:
а) прослеживание падения уровня жидкости в скважине;
б) исследование скважин испытателями пластов.
Наиболее простыми и доступными являются наблюдения,
проводимые в процессе бурения.
Все приведенные выше исследования дают информацию различной детальности и надежности. Различна и сложность их выполнения, ряд наблюдений элементарно просто доступен, не требует особой квалификации, но дает ограниченную информацию. Это не значит, что такими исследованиями можно пренебречь, так как они редко позволяют существенно дополнить результаты сложных трудоемких исследований, сократить время их выполнения, сэкономить материалы. Кроме того, наблюдения, проводимые регулярно, в обязательном порядке, дисциплинируют буровой персонал, прививают ему чувство ответственности и сопричастности к исследовательской работе, выполняемой в бурении.
механический каротаж. Наблюдения за механической скоростью бурения позволяют судить об изменении физических свойств разбуриваемой породы, а также дают возможность при определенных условиях судить о размерах трещин поглощающего пласта. Наиболее полные данные будут получены при горизонтальном расположении трещин. В совокупности с керном результаты механического каротажа резко повышают достоверность выводов.
Механическая скорость бурения является сложной функцией параметров режима бурения, типа породоразрушающего инструмента и свойств (буримости) породы. Обычно в районе работ поглощающие интервалы приурочены к определенным породам с известной буримостью.
Изменение механической скорости бурения будет свидетельствовать об изменении свойств породы и в первую очередь появлении трещиноватости. Механическим каротажем можно ориентировочно оценить максимальное раскрытие каналов путем сопоставления механической скорости бурения до вскрытия зоны поглощения с механической скоростью в процессе ее разбуривания. Приращение механической скорости в процентном выражении служит критерием оценки раскрытия поглощающих каналов.
Бурение в зонах поглощения с раскрытием каналов ухода промывочной жидкости более 20 мм сопровождается «провалами» бурового инструмента, что особенно интересно, так как прямо свидетельствует о наличии тяжелых для изоляции трещин. При колонковом бурении в зонах, выделенных механическим каротажем, дополнительно просматривают и анализируют керн.
Таким образом, механическим каротажем можно не только предварительно выделить зону поглощения, но и ориентировочно оценить раскрытие каналов ухода. Последние требуют большого объема предварительных исследований в районе работ и соответствующей подготовки бурового персонала.
Наблюдения за наличием и интенсивностью ухода жидкости в процессе бурения производят по уровню жидкости в приемных емкостях. Для этого емкости должны быть оборудованы рейками с делениями.
Наблюдения на скважинах за интенсивностью расхода промывочной жидкости при бурении поглощающих горизонтов доказали, что расход жидкости в процессе бурения не остается постоянным. По мере углубления в поглощающий горизонт расход растет до тех пор, пока проницаемый интервал не будет вскрыт полностью. Через некоторое время при продолжении бурения устанавливается примерно постоянный расход жидкости. Вскрытие следующей зоны поглощения вызывает новое увеличение интенсивности расхода жидкости
По диаграмме глубина—расход промывочной жидкости можно довольно точно зафиксировать глубину начала поглощения и характер его проявления в процессе бурения. Этот метод дает неплохие результаты при частичных поглощениях, переходящих в полные; Однако при незначительной интенсивности поглощение можно пропустить.
Необходимо учитывать естественную убыль промывочной жидкости в приемной емкости вследствие углубления скважины и естественных потерь при выполнении спуско-подъемных операций.
При наличии в скважине ранее изолированных поглощающих интервалов этими наблюдениями нельзя надежно установить вскрытие новой поглощающей зоны. В сочетании с другими методами удается интерпретировать и такие случаи.
Периодичность наблюдений будет зависеть от подачи насоса и вместимости приемных емкостей. При отсутствии поглощения можно считать приемлемой частоту, которая определится временем опорожнения приемных емкостей при принятой подаче насоса. Так, при объеме жидкости в приемных емкостях 15 м3 и подаче насоса в процессе бурения 100 л/мин частота составит около 40 мин. При возникновении поглощения частоту наблюдений следует увеличить в 3—10 раз в зависимости от интенсивности ухода. Столь частые наблюдения трудоемки для буровой бригады, поэтому применяют различные устройства, регистрирующие уровень жидкости в приемных емкостях.
Наблюдения за уровнем жидкости в скважине в процессе бурения (циркуляции) производят для оценки интенсивности полного поглощения. Ранее говорили о том, что деление на полные и катастрофические поглощения условны. Полные поглощения с различными динамическими уровнями при одинаковой мощности проницаемой зоны и равной подачей насоса неравноценны по сложности предстоящих работ. Даже не зная мощности поглощающей зоны, по одному динамическому уровню можно ориентировочно оценить поглощение. Динамический уровень определяется при выключенном станке с помощью хлопушки или электрического уровнемера. Более надежные результаты дает электроуровнемер. Если по каким-либо причинам
Желательно, если позволяют условия, провести дополнительные наблюдения за динамическим уровнем при измененной подаче насоса. Полученные результаты обязательно заносят в буровой журнал.
Наблюдения за уровнем жидкости в скважине при отсутствии циркуляции производят, главным образом, для определения статического уровня вскрытого поглощающего горизонта, который вследствие незначительной интенсивности пропущен и не проявляет себя существенно в процессе бурения. Уровень измеряют хлопушкой или электроуровнемером после подъема и перед спуском бурового инструмента. Если уровень жидкости
, замеренный перед спуском инструмента, меняется по сравнению с предыдущим измерением, то это свидетельствует о наличии в скважине проницаемого горизонта.
В случае, когда скважиной вскрыт проявивший себя поглощающий горизонт, такие измерения выполняют для определения его статического уровня. Изменение величины ранее постоянною уровня жидкости в скважине свидетельствует о вскрытии еще одного проницаемого пласта. В таком случае о статическом уровне жидкости в скважине можно говорить лишь условно, так как на самом деле измеряемый уровень является динамическим, совокупным для двух проницаемых горизонтов. Его величина обусловлена соотношением пластовых давлений вскрытых поглощающих горизонтов и их проницаемостью.
Наблюдения за состоянием керна позволяют с одной стороны определить трещиноватые интервалы в скважине и тем самым в совокупности с другими наблюдениями уточнить местоположение поглощающей зоны, с другой — оценить характер трещиноватости, а в ряде случаев н раскрытие трещин* Здесь особый интерес представляет возможность определения пространственного залегания трещин, что наряду с раскрытием чрезвычайно важно для правильного выбора реологических параметров тампонажных растворов.
Состояние керна следует научать сразу же после его извлечения, так как некоторые породы на поверхности быстро разлагаются.
Наблюдения за выбуренной породой используют для оценки размеров каналов поглощения. Считается, что уход твердых частиц, содержащихся в промывочной жидкости, возможен в том случае, когда размеры каналов поглощающего пласта превышают размеры этих частиц. Если известны размеры частиц выбуренной породы, в которой встречаются проницаемые интервалы, то изменение при частичном поглощении содержания в промывочной жидкости частиц соответствующего размера
(при той же механической скорости бурения) дает основание для оценки среднего раскрытия трещин» То же можно сказать и о полном поглощении.
Если при бурении с полным уходом промывочной жидкости выбуренная порода не накапливается в скважине, то это свидетельствует о том, что вся она выносится в каналы поглощения.
В практике бурения нефтяных и газовых скважин имеется отработанная методика оценки раскрытия каналов в пласте по фракционному составу выбуренной породы. Для этого в скважинах, где ожидается поглощение промывочной жидкости, отбирают пробы выбуренной породы. Пробы отбирают в желобах перед вскрытием зоны поглощения, в процессе бурения в поглощающих горизонтах и после проведения изоляционных работ.
Рис. 4.1. График распределения фракции
Отобранные пробы промывают водой до осветления и сушат до сыпучего состояния. Навески пробы просеивают через набор сит, результаты ситового анализа сводят в таблицу. На основании данных таблицы строят график распределения фракций по массе (рис. 1) и суммарную (интегральную) кривую (рис. 4.2). График распределения (рис. 4.1) показывает массовые выходы каждого размера крупности в данной пробе. Его строят в виде гистограмм (столбиковых диаграмм). На оси абсцисс откладывают размеры фракций, а на оси ординат — выход фракций в процентах. При этом основания прямоугольников по оси абсцисс для всех размеров принимают одинаковыми.
Суммарные кривые (рис. 4.2) строят в полулогарифмических координатах: на оси абсцисс откладывают логарифмы диаметров фракций, на оси ординат — суммарный выход фракций в процентах.
Рис. 4. 2. Суммарная кривая размеров фракций по массе:
/ — пробы, отобранные до поглощения;
// — пробы, отобранные после поглощения
Графики, построенные по результатам ситового анализа выбуренной породы, которая отобрана до вскрытия поглощающего пласта и при бурении в интервале зоны поглощения или ниже нее, сопоставляют между собой. По характеру гистограммы и интегральной кривой определяют изменение фракционного состава выбуренной породы после вскрытия поглощающего горизонта, когда часть жидкости с забоя поднимается на поверхность, а другая часть со взвешенными частицами выбуренной породы поступает в каналы поглощающего пласта.
Сопоставление гистограмм распределения фракций выбуренной породы до и после вскрытия зоны поглощения позволяет выявить характерные изменения фракционного состава. В качестве критерия используют средний размер крупных фракций, уносимых в трещины, по которому и судят о величине раскрытия. Указанные изменения должны быть значительными как по абсолютной величине, так и по относительному содержанию данной фракции. Обычно имеет место значительное уменьшение относительного содержания крупных фракций в условиях поглощения.