Перейти на первую страницуБурение нефтяных и газовых скважин Балаба Владимир Иванович РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина 8. Крепление скважин обсадными. - презентация

1 Перейти на первую страницу Бурение нефтяных и газовых скважин Балаба Владимир Иванович РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина 8. Крепление скважин обсадными колоннами Фрагменты презентации

2 Перейти на первую страницу Балаба В.И Требования к конструкции скважины Конструкция скважины должна обеспечивать Конструкция скважины в части надежности, технологичности и безопасности должна обеспечивать РД (п ): максимально возможное использование пластовой энергии продуктивных гори- зонтов в процессе эксплуатации за счет выбора оптимального диаметра ЭК и возможности достижения проектного уровня гидродинамической связи продуктивных отложений со стволом скважины;

3 Перейти на первую страницу Балаба В.И. 3 Требования к конструкции скважины применение эффективного оборудования, оптимальных способов и режимов эксплуатации, поддержания пластового давления, теплового воздействия и других методов повышения нефтеотдачи пластов; условия безопасного ведения работ без аварий и осложнений на всех этапах строительства и эксплуатации скважины; получение необходимой горно- геологической информации по вскрывая- мому разрезу;

4 Перейти на первую страницу Балаба В.И. 4 Требования к конструкции скважины условия охраны недр и окружающей среды, в первую очередь за счет прочности и долговечности крепи скважины, герметичности ОК и кольцевых пространств, а также изоляции флюидосодержащих горизонтов друг от друга, от проницаемых пород и дневной поверхности; максимальную унификацию по типоразмерам обсадных труб и ствола скважины.

5 Перейти на первую страницу Балаба В.И Обоснование количества и глубины спуска обсадных колонн ОК зон риска, опасные технологические события интервалов с несовместимыми условиями проводки ствола интервалов Оптимальное количество ОК и глубина установки их башмака определяются количеством зон риска, т.е. интервалов, в которых возможны опасные технологические события: интервалов с несовместимыми условиями проводки ствола по градиентам пластовых (поровых) давлений и давлений гидроразрыва (поглощения) пластов; интервалов, в которых есть риск возникновения неустойчивости ствола скважины и т.п. Эти интервалы необходимо изолировать ОК.

6 Перейти на первую страницу Балаба В.И. 6 Обоснование количества и глубины спуска ОК совмещенный график давлений k а k п Для разделения разреза на интервалы с несовместимыми условиями строится совмещенный график давлений, на котором по интервалам глубин откладываются известные значения коэффициента аномальности пластового давления k а и индекса давления поглощения k п с глубиной, а также соответствующие значения относительной плотности ПЖ отн. На графике выделяют интервалы, которые можно проходить с использованием ПЖ одной плотности.

7 Перейти на первую страницу Балаба В.И. 7 Совмещенный график давлений Пластовое давление Пластовое давление р пл - давление жидкости в проницаемой горной породе, т.е. поровое давление в том частном случае, когда поры сообщаются друг с другом. Давление гидроразрыва породы Давление гидроразрыва породы р гр - давление столба жидкости в скважине на глубине z п, при котором происходит разрыв связной породы и образование в ней трещин. Давление поглощения Давление поглощения р пог - давление в скважине, при котором начинается утечка ПЖ по искусственным трещинам, образующимся в результате гидроразрыва связной породы, либо по естественным каналам в трещиноватых и закарстованных породах.

8 Перейти на первую страницу Балаба В.И. 8 Совмещенный график давлений Давление относительной устойчивости породы Давление относительной устойчивости породы р уст – минимальное давление на участок ствола скважины, сложенный потенциально неустойчивой породой, при котором в течение продолжительного времени, достаточного, по крайней мере, для разбуривания всей толщи таких пород и перекрытия их ОК, при данном составе ПЖ не возникают серьезные проявления деформационной неустойчивости ствола скважины.

9 Перейти на первую страницу Балаба В.И. 9 Совмещенный график давлений Коэффициент аномальности пластового k а (порового k ап ) давления - отношение пластового (порового) давления в рассматриваемой точке породы на глубине z п к давлению столба пресной воды (плотностью в ) такой же высоты. k а = р пл /( в gz п ). Индекс давления поглощения - отношение давления поглощения на глубине z п к давлению столба пресной воды такой же высоты k п = р погл /( в gz п ).

10 Перейти на первую страницу Балаба В.И. 10 Совмещенный график давлений Индекс давления устойчивости породы - отношение давления относительной устойчивости породы на глубине z п к давлению столба пресной воды такой же высоты. Относительная плотность ПЖ отн = k з k а, где k з - коэффициент запаса, определяющий величину репрессии на пласт.

11 Перейти на первую страницу Балаба В.И. 11 Совмещенный график давлений Коэффициент аномальности пластового k а давления Индекс давления поглощения k п Относительная плотность ПЖ отн

12 Перейти на первую страницу Балаба В.И. 12 Обоснование количества и глубины спуска ОК Глубину спуска каждой ОК уточняют с таким расчетом, чтобы: башмак колонны находился в интервале устойчивых, монолитных, слабопроницаемых пород; колонна полностью перекрывала интервалы слабых пород, в которых могут произойти гидроразрывы при вскрытии зон АВПД в нижележащем интервале.

13 Перейти на первую страницу Балаба В.И. 13 Обоснование количества и глубины спуска ОК До вскрытия продуктивных и напорных водоносных горизонтов должен предусматриваться спуск минимум одной промежуточной колонны или кондуктора до глубины, исключающей возможность разрыва пород после полного замещения ПЖ в скважине пластовым флюидом или смесью флюидов различных горизонтов и герметизации устья скважины.

14 Перейти на первую страницу Балаба В.И Расчет диаметральных размеров конструкции скважины Определив число ОК и глубину их спуска согласовывают расчетным путем нормализованные диаметры ОК и породоразрушающего инструмента. Исходным для расчета является диаметр эксплуатационной колонны, который устанавливают в зависимости от ожидаемого дебита скважины, либо конечный диаметр скважины, определяемый размером инструментов и приборов, которые будут использоваться в скважине.

15 Перейти на первую страницу Балаба В.И. 15 Расчет диаметральных размеров конструкции скважины

16 Перейти на первую страницу Балаба В.И Обоснование интервалов цементирования заколонных пространств Правила (п ): Направление и кондуктор Направление и кондуктор цементируются до устья. В нижележащей части стратиграфического разреза цементированию подлежат В нижележащей части стратиграфического разреза цементированию подлежат: продуктивные горизонты, кроме запроектированных к эксплуатации открытым забоем; продуктивные горизонты, не подлежащие эксплуатации, в т.ч. с непромышленными запасами;

17 Перейти на первую страницу Балаба В.И. 17 Обоснование интервалов цементирования заколонных пространств истощенные горизонты; водоносные проницаемые горизонты; горизонты вторичных (техногенных) залежей нефти и газа; интервалы, сложенные пластичными породами, склонными к деформации; интервалы, породы которых или продукты их насыщения способны вызывать ускоренную коррозию обсадных труб.

18 Перейти на первую страницу Балаба В.И. 18 Обоснование интервалов цементирования заколонных пространств Правила (п ): Высота подъема тампонажного раствора Высота подъема тампонажного раствора над кровлей продуктивных горизонтов, а также устройством ступенчатого цементирования или узлом соединения секций ОК, а также башмаком предыдущей ОК в нефтяных и газовых скважинах должна составлять соответственно не менее 150 и 500 м.

19 Перейти на первую страницу Балаба В.И. 19 Обоснование интервалов цементирования заколонных пространств Все выбранные с учетом требований Правил интервалы цементирования объединяются в один общий. Разрыв сплошности цементного кольца по высоте за ОК не допускается (исключение - встречное цементирование в условиях поглощения).

20 Перейти на первую страницу Балаба В.И. 20 Обоснование интервалов цементирования заколонных пространств Проектная высота подъема тампонажного раствора за ОК должна предусматривать: превышение гидростатического давления составного столба ПЖ и жидкости затворения цемента над пластовым давлением перекрываемых флюидосодержащих горизонтов;

21 Перейти на первую страницу Балаба В.И. 21 Обоснование интервалов цементирования заколонных пространств исключение гидроразрыва пород или развитие интенсивного поглощения раствора; возможность разгрузки ОК на цементное кольцо для установки колонной головки. При ступенчатом цементировании, спуске колонн секциями нижняя и промежуточная ступени ОК, а также потайная колонна должны быть зацементированы по всей длине.

22 Перейти на первую страницу Балаба В.И. 22 Обоснование интервалов цементирования заколонных пространств не допускается Разрыв сплошности цементного кольца по высоте за ОК не допускается. Исключение Исключение - перекрытие кондуктором или промежуточной колонной зон поглощения, пройденных без выхода циркуляции. В этом случае допускается подъем тампонажного раствора до подошвы поглощающего пласта с последующим (после ОЗЦ) проведением встречного цементирования через межколонное пространство.

23 Перейти на первую страницу Балаба В.И Обсадные трубы ГОСТ 632–80 определяет номинальные размеры ОТ (наружный диаметр и толщину стенки), допуски в отклонении размеров от номинальных, конструкцию резьбовых соединений, механические характеристики материала труб и их маркировку. Изготавливаются ОТ 19 диаметров - от 114 до 508 мм, длиной 9,5-13 м. Трубы каждого раз- мера имеют различную толщину стенки (н-р, для труб диаметром 146 мм толщина стенки 6,5; 7; 7,7; 8,5; 9,5 и 10,7 мм) Общая характеристика обсадных труб

24 Перейти на первую страницу Балаба В.И Соединение обсадных труб Безмуфтовое соединение ОТ Муфта ОТ

25 Перейти на первую страницу Балаба В.И. 25 Соединение обсадных труб Треугольная резьба Треугольная резьба на концах трубы: снижение прочности на растяжение на 55–70%; по виткам резьбового соединения образуется непрерывный канал, снижающий его герметичность. Конусная трапецеидальная резьба Конусная трапецеидальная резьба: прочность резьбового соединения на 25–50 % выше по сравнению с треугольной резьбой. (Применяется в муфтовых трубах ОТТМ1, ОТТГ1 и в безмуфтовых трубах типа ТБО-4 и ТБО-5).

26 Перейти на первую страницу Балаба В.И Конструкция обсадной колонны одноразмерная колонна комбинированная колонна ОК собирают из ОТ одного номиналь- ного размера (одноразмерная колонна) либо нескольких номинальных размеров (комбинированная колонна). секции Трубы подбирают в секции в согласно результатам прочностного расчета.

27 Перейти на первую страницу Балаба В.И. 27 Конструкция обсадной колонны технологической оснастки Для облегчения спуска и качественного цементирования ОК в ее состав включают элементы технологической оснастки: башмак заливочный (башмачный) патрубок обратный клапан упорное кольцо муфту ступенчатого цементирования (МСЦ) центраторы (фонари) скребки заколонные пакеры подвесное устройство.

28 Перейти на первую страницу Балаба В.И. 28 Т Технологическая оснастка ОК Турбулизатор Скребок Центратор (фонарь) Упорное кольцо Обратный клапан Заливочный (башмачный) патрубок Башмак (башмачная пробка и кольцо)

29 Перейти на первую страницу Балаба В.И Башмак обсадной колонны Служит для предохранения низа ОК от смятия и для направления ее по стволу скважины в процессе спуска.

30 Перейти на первую страницу Балаба В.И Заливочный патрубок Служит для подачи цемент- ного раствора в затрубное пространство. Устанавливают непосредственно над башмаком. Представляет собой отрезок трубы длиной около 1,5 м с отверстиями, располо- женными по винтовой линии.

31 Перейти на первую страницу Балаба В.И Обратный клапан Предназначен для: предотвращения движения цементного раствора в колонну после его продавки; посадки разделительных пробок в процессе закачивания цементного раствора в колонну и продавливания его в заколонное пространство; обеспечения самозаполнения ОК промывочной жидкостью (клапаны типа ЦКОД). Устанавливают в нижней части ОК на одну-две трубы выше башмака.

32 Перейти на первую страницу Балаба В.И Упорное кольцо (кольцо "стоп") Служит для посадки цементировочной пробки в процессе цементирования ОК. Устанавливают на 20–30 м выше башмака.

33 Перейти на первую страницу Балаба В.И Центратор Служит для центрирования ОК в скважине. Способствует снижению сил трения при спуске колонны и более полному замещению цементным раствором жидкости, находившейся в затрубном пространстве.

34 Перейти на первую страницу Балаба В.И Скребок Служит для удаления фильтрационной корки со стенок скважины и повышения надежности сцепления цементного камня со стенками скважины. Скребок линейный тросовый Скребок круговой тросовый Скребок проволочный

35 Перейти на первую страницу Балаба В.И Турбулизатор Предназначен для турбулизации потока в затрубном пространстве при спуске и цементировании ОК.

36 Перейти на первую страницу Балаба В.И Заколонный пакер ЭЭ Обеспечивает надежную изоляцию отдель- ных интервалов в затрубном пространстве за счет деформирования эластичного элемента (ЭЭ), надетого на корпус, и плотного его смыкания со стенками ствола скважины. По способу перевода в рабочее состояние пакеры подразделяются: гидравлические ЭЭ гидравлические (в ЭЭ поступает жидкость, вызывая его деформацию в поперечном сечении); механические ЭЭ механические (ЭЭ деформируется за счет разгрузки на него части веса ОК). Устанавливают в местах залегания устойчивых непроницаемых горных пород.

37 Перейти на первую страницу Балаба В.И Спуск обсадной колонны в скважину Комплекс подготовительных мероприятий спуску ОК в скважину включает подготовку: обсадных труб: обсадных труб: бурового оборудования; бурового оборудования; скважины. скважины.

38 Перейти на первую страницу Балаба В.И Подготовка обсадных труб Трубно-инструментальная база бурового предприятия: визуальный контроль труб (наружный осмотр, проверка резьбы); шаблонирование внутреннего диаметра; гидравлические испытания (опрессовка).Буровая: до спуска колонны визуальный контроль труб; замер длины каждой трубы, простановка номера, укладка на стеллажи в порядке спуска в скважину. в процессе спуска колонны контрольное шаблонирование.

39 Перейти на первую страницу Балаба В.И Подготовка бурового оборудования проверка исправности проверка исправности привода, буровой лебедки, насосов, вышки, талевой системы и т.д.; переоснастка талевой системы переоснастка талевой системы для повышения ее грузоподъемности (в случае необходимости); проверка исправности проверка исправности КИП; монтаж передвижной люльки монтаж передвижной люльки (на вышке, на высоте 8-10 м от пола) для верхнего рабочего, центри- рующего конец наращиваемой обсадной трубы. доставка на буровую доставка на буровую инструмента для спуска ОК; подготовка подготовка рабочих мест на рабочей площадке БУ.

40 Перейти на первую страницу Балаба В.И Подготовка ствола скважины Проработка ствола скважины Проработка ствола скважины По данным кавернометрии и инклинометрии выделяют интервалы сужения ствола, образования уступов, участки резкого перегиба оси скважины и т.д. В этих интервалах в проводят выборочную проработку ствола. В скважину спускают новое долото (с центральной промывкой) в сочетании с жесткой компоновкой и, удерживая инструмент на весу, прорабатывают выделенные интервалы с промывкой при скорости подачи 40 м/ч. Вращение инструмента на одном месте не допускается во избежание зарезки нового ствола. В сложных условиях скорость подачи снижают (до 20–25 м/ч).

41 Перейти на первую страницу Балаба В.И. 41 Подготовка ствола скважины Шаблонирование ствола скважины Шаблонирование ствола скважины После выборочной проработки ствола скважины проверяют проходимость по нему обсадной колонны путем шаблонирования ствола. Для этого секцию ОТ длиной около 25 м на колонне бурильных труб спускают до забоя. Скважину промывают до полного выравнивания свойств ПЖ (не менее двух циклов циркуляции). В конце промывки ПЖ обрабатывают смазочной добавкой для облегчения спуска ОК. Контроль протяженности ствола скважины Контроль протяженности ствола скважины путем измерения суммарной длины бурильного инструмента, извлекаемого из скважины.

42 Перейти на первую страницу Балаба В.И. 42 Ключ подвесной пневматический ПБК-4 Предназначен для свинчивания- развинчивания соединений бурильных и обсадных труб в процессе СПО