Виды скважин по назначению


Назначение скважин и их классификация.

Основные понятия о бурении и скважине.

Бурение скважин -сложный технологический процесс, направленный на получение глубокой горной выработки в земных недрах (скважины).

Буровой скважиной на нефть и газ называется подземная горная выработка, имеющая выход на дневную поверхность, пройденная без доступа в нее человека и отличающаяся от других горных выработок несоизмеримо малыми размерами поперечного сечения (диаметр) по сравнению с ее длиной.

Горная подсистема -массив пород вокруг ствола скважины, свойства которого в результате бурения изменились по сравнению с исходными.

Техническая подсистема - подземное и наземное оснащение скважины.

Элементы горной подсистемы скважины:

устье – верхняя часть скважины;

стенка – боковая цилиндрическая поверхность;

забой– дно или окончание скважины;

ствол– пространство в массиве горных пород, ограниченное контурами скважины, т.е. ее устьем, стенками и забоем.

Элементы технической подсистемы скважины:

обсадная колонна (ОК) – колонна труб, спущенных в скважину, имеющая постоянную или временную связь (сцепление) с ее стенками;

цементное кольцо - цементный камень, заполняющий пространство между стенкой ствола скважины и ОК (кольцевое пространство);

башмак - элемент низа ОК;

крепь скважины - система последовательно спущенных в скважину и зацементированных обсадных колонн.

Параметры скважины:

Обсаженный интервал(обсаженная часть ствола скважины) – интервал вдоль оси скважины, в котором ее стенки закреплены (перекрыты) ОК;

Необсаженный интервал (открытый ствол) – интервал по оси скважины, где нет ОК;

Диаметр скважины, как правило, уменьшается от устья к забою ступенчато на определенных интервалах. Начальный диаметр нефтяных и газовых скважин обычно не превышает 900 мм, а конечный 146,120,114,102 мм.

Глубина –это расстояние между устьем и забоем по вертикали. Определяется положением продуктивного горизонта.

Длина –это расстояние между устьем и забоем по ее оси. Характерна для наклонно-направленной скважины.

Виды бурения:

  1. Бурение вертикальных скважин.

Вертикальнойназывают скважину, отклонение оси которой от вертикали, проходящей через ее устье, находится в допустимых пределах. Современный уровень техники и технологии позволяет бурить скважины с отклонением ствола скважины от вертикали до 2 º.

  1. Наклонно-направленное бурение.

Наклонно направленнойназываютскважину, которая целенаправленно бурится по заданной траектории с отклонением забоя от вертикали, проходящей через устье скважины.

Наклонные скважины бурят, когда продуктивные пласты залегают под акваториями морей, озер, рек, под территориями населенных пунктов, промышленных объектов, в заболоченной местности, а также для удешевления строительства буровых сооружений.

Горизонтальная скважина – разновидность наклонно направленной скважины, конечный интервал которой проходит по простиранию полого падающего или горизонтального пласта или с незначительным отклонением от горизонтали.

  1. Многозабойное бурение с вертикальным и горизонтальным разветвлением стволов.

5. Кустовое бурение - бурение нескольких наклонных или вертикальных скважин с одной небольшой площадки. Можно пробурить до 10 и более скважин.

Цикл строительства скважин.

Строительство скважины выполняется по заранее составленному проекту и геолого-техническому наряду, документам, которыми следует руководствоваться при строительстве и бурении скважины.

Конструкция скважин.

Расположение обсадных колонн с указанием их диаметра, глубины установки, высоты подъема закачанного цементного раствора, диаметра долот, которыми ведется бурение под каждую колонну, а иногда и других данных называется конструкцией скважины.

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

Направление спускается в скважину для предупреждения размыва и обрушения горных пород вокруг устья при бурении под кондуктор. Направление спускают на глубину от 5 до 130 м.

Кондукторпредназначен для разобщения верхнего интервала разреза горных пород, изоляции пресноводных горизонтов от загрязнений, монтажа противовыбросового оборудования. Кондуктор спускают на глубину 150-1500 м.

Эксплуатационной колонной крепят скважинудля разобщения продуктивных горизонтов от всех остальных пород и извлечения из скважины нефти или газа, или, наоборот для нагнетания в продуктивный горизонт воды или газа с целью поддержания пластового давления.

Промежуточные (технические) колонны необходимо спускать, если невозможно пробурить до проектной глубины без предварительного разобщения зон осложнений (проявлений, обвалов).

Принято считать, что скважина имеет одноколонную конструкцию, если в нее не спускаются промежуточные колонны, хотя спущены и направление и кондуктор. При одной промежуточной колонне скважина имеет двухколонную конструкцию. Когда имеются две и более технические колонны, скважина считается многоколонной.

Условие вызова притока.

Перед вызовом притока давление на забое скважины больше или равно пластовому давлению. Для вызова притока необходимо выполнение условия

pз < pпл, т.е. создание депрессии давления на пласт ∆ (дельта) p= pпл - pз ,где

pпл –пластовое давление; pз –забойное давление.

Так как забойное давление можно представить как гидростатическое давление столба жидкости в скважине, то условие вызова притока можно записать:

h ρ g < pпл,

где h – высота столба жидкости в скважине; ρ - плотность жидкости; g – ускорение свободного падения. (= 9,8 м/с2)

Следовательно, для удовлетворения этого условия с целью вызова притока необходимо уменьшить либо h,либо ρ, поскольку пластовое давление остается неизменным в процессе освоения данной скважины.

Методы освоения скважин.

Метод облегчения столба жидкости в скважине (жидкости глушения) Метод понижения уровня
1. Метод промывки (замена скважинной жидкости) 4. Тартание желонкой
2. Компрессирование с увлажнением (жидкий азот) 5. Свабирование (поршневание)
3. Закачка пенных систем 6. Понижение уровня глубинным насосом

1. Метод промывки (замена скважинной жидкости)осуществляется при спущенных трубах и герметизированном устье, что предотвращает выбросы и фонтанные проявления.

В скважину спускают НКТ и нагнетают насосом воду в кольцевое пространство между ЭК и НКТ. При этом глинистый раствор, находящийся в скважине, вытесняется водой на поверхность по НКТ. Так происходит замена одной жидкости на другую с меньшей плотностью, вследствии чего уменьшается давление на забое.

Замена жидкости осуществляется обычно по схеме: буровой раствор – вода – нефть – конденсат, при этом плотность жидкости, уменьшается постепенно и, следовательно, происходит плавное освоение.

Способ прост, экономичен и эффективен при слабой засоренности пласта.

2. Компрессирование с увлажнением (жидкий азот).В скважину спускается колонна НКТ, а устье оборудуется фонтанной арматурой. К межтрубному пространству (между НКТ и ЭК) присоединяется нагнетательный трубопровод от передвижного компрессора. При нагнетании газа жидкость в межтрубном пространстве вытесняется до башмака НКТ или до пускового отверстия в НКТ, попадает вовнутрь НКТ и разгазирует жидкость в них (столб жидкости облегчается), происходит выброс её на поверхность.. В результате давление на забое сильно снижается, начинается приток и скважина переходит на фонтанный или газлифтный режим работы. Нагнетание газа не прекращается до тех пор, пока скважина не очиститься от воды и глинистого раствора и не перейдет на нефть или газ. После получения устойчивого притока скважина переводится на стационарный режим работы.

3. Закачка пенных системзаключается в закачке смеси газа с жидкостью (обычно вода или нефть), плотность которой доводится до 400 – 500 кг/м3. Смешивают в специальных смесителях (эжекторе) и нагнетают в пласт.

4. Тартание желонкой –не только способ вызова притока и освоения, но и исторический способ эксплуатации скважин с очень низкими пластовыми давлениями. Осуществляется желонкой, представляющей собой отрезок толстостенной трубы (как правило, бурильной) длиной 8 м, имеющей в нижней части клапан со штоком, открывающимся при упоре на шток. Спускается в скважину на тонком (16 мм) канате с помощью лебёдки. Диаметр желонки обычно не превышает 0,7 диаметра обсадной колонны.

Так как объем желонки невелик, то процесс вызова притока тартанием достаточно медленный. Спуск желонки, как правило, проводится в обсадную колонну.

5. Свабирование (поршневание) –способ понижения уровня в скважине, в которую спущена колонна НКТ, при котором на стальном канате в НКТ спускается сваб или поршень. Сваб представляет собой трубу небольшого диаметра (25 – 37,5 мм) с обратным клапаном в нижней части, открывающимся вверх. На наружной поверхности трубы (в стыках) укреплены пластичные резиновые манжеты (3 – 4 шт.), наружный диаметр которых соизмерим с внутренним диаметром НКТ. При спуске сваба под уровень жидкость перетекает через клапан в пространство над свабом. При подъеме клапан закрывается, а манжеты, распираемые давлением столба жидкости над свабом, прижимаются к стенкам НКТ и уплотняются и весь столб жидкости, находящийся над свабом выносится на поверхность. При непрерывном свабировании уровень жидкости в скважине понижается и соответственно снижается забойное давление, что вызывает приток в неё жидкости из пласта. Снижение уровня осуществляется до 1000 м, при большем возможно смятие ЭК горным давлением. Глубина погружения сваба под уровень жидкости определяется прочностью каната и мощностью привода лебёдки (не превышает 75 – 150 м).

Свабирование (поршневание) – более производительный способ (в 10 – 15 раз производительнее тартания) и может осуществляться с использованием фонтанной арматуры (т.е. скважина герметизируется и выброс невозможен) со специальным лубрикатором.

6. Понижение уровня глубинным насосомосуществляется на истощенных месторождениях с низким пластовым давлением, когда не ожидаются фонтанные проявления, насосами ШГН или ЭЦН.

Такой метод эффективен, когда известно, что скважина не нуждается в глубокой и длительной депрессии для очистки призабойной зоны от раствора и разрушения глинистой корки.

Совершенно очевидно, что каждому из перечисленных способов присущи свои условия рационального применения для соответствующих характеристик осваиваемых коллекторов.

Вызов притока сопровождается выносом из пласта принесённых туда механических примесей, т.е. очисткой пласта.

Перед вызовом притока устье скважины оборудуют фонтанной арматурой (системой задвижек и трубопроводов) для управления скважиной в процессе эксплуатации. Если созданная депрессия, полученная в результате проведенных работ, не способствует вызову притока, то проводится комплекс работ по интенсификации притока.

Этот комплекс работ является неотъемлемой частью освоения скважин в низкопроницаемых и неоднородных коллекторах. Для интенсификации притока механическим (гидравлический или газовый разрыв пласта) или химическим (кислотная обработка) способами увеличивают проницаемость призабойной зоны пласта за счет образования новых или очистки существующих в нем трещин.

Основные понятия о разработке нефтяных и газовых месторождений. Пластовая энергия и силы, действующие в залежи. Природные режимы работы нефтяных и газовых залежей.

Одной из главных целей разработки месторождения является извлечение максимального количества нефти из недр.

Разработка нефтяных и газовых месторождений – это комплекс мероприятий, направленных на обеспечение притока нефти и газа из залежи к забою скважин, предусматривающих с этой целью определенный порядок размещения скважин на площади, очередность их бурения и ввода в эксплуатацию, установление и поддержание определенного режима их работы.

Под режимом работы нефтяных и газовых залежей понимают характер проявления движущих сил, обеспечивающих продвижение нефти в пластах к забоям эксплуатационных скважин.

Залегающие в пластах нефть и газ находятся под действием сил, совокупность которых обусловливает движение нефти, газа и воды в пластах при их разработке, а также характер и интенсивность этого движения.

Силы, действующие в пласте, можно разделить на две группы: силы движения и силы сопротивления, противодействующие движению жидкостей и газа и удерживающие нефть в пластах.

К силам, обусловливающим движение нефти, газа и воды в пластах, относятся следующие:

  • силы, вызываемые напором пластовых контурных вод;
  • силы, вызываемые напором свободного газа, заключенного в газовой шапке;
  • силы, вызываемые расширением сжатого газа, растворенного в нефти;
  • силы, проявляющиеся в результате упругости пластовых водонапорных систем, т.е. упругости жидкости и собственно пород пластов;
  • сила тяжести нефти.

В процессе движения нефти и газа в пласте чаще всего действуют различные виды энергии одновременно. Так, всегда проявляются упругость пород и жидкостей и сила тяжести. Однако в зависимости от геологических условий и условий эксплуатации месторождения превалирует энергия того или иного вида.

К силам сопротивления движения нефти в пласте относятся:

  • внутреннее трение жидкости и газа, связанное с преодолением их вязкости;
  • трение нефти, воды или газа о стенки поровых каналов нефтегазосодержащей породы;
  • межфазное трение при относительном движении жидкости и газа по пласту;
  • капиллярные и молекулярно-поверхностные силы, удерживающие нефть в пласте благодаря смачиванию ею стенок поровых каналов.

Гидравлическое сопротивление движению жидкости и газа по пласту зависит прежде всего от вязкости движущихся жидкостей и газа и от скорости потока. Чем выше скорость потока и выше вязкость, тем больше силы сопротивления.

Виды режимов работы нефтяных и газовых залежей:

- водонапорный (жестководонапорный) режим (рис. а) источником энергии является напор краевых (или подошвенных) вод. Ее запасы постоянно пополняются за счет атмосферных осадков и источников поверхностных водоемов. Отличительной особенностью этого режима является то, что поступающая в пласт вода полностью замещает отбираемую нефть. Контур нефтеносности при этом непрерывно перемещается и сокращается.

Эксплуатация нефтяных скважин прекращается, когда краевые воды достигают забоя тех из них, которые находятся в наиболее высоких частях пласта, и вместо нефти начинает добываться только вода.

При водонапорном режиме давление в пласте настолько велико, что скважины фонтанируют. Но отбор нефти и газа не следует производить слишком быстро, поскольку иначе темп притока воды будет отставать от темпа отбора нефти и давление в пласте будет падать, фонтанирование прекратиться. Коэффициент нефтеотдачи пласта при данном режиме – 0,5…0,8

Коэффициент нефтеотдачи пласта - это доля извлеченной из пласта нефти от ее первоначальных запасов.

- газонапорный режим (или режим газовой шапки)(рис. б) источником энергии для вытеснения нефти является давление газа, сжатого в газовой шапке. Газ, действуя на поверхность газонефтяного контакта, создает давление в нефти, заполняющей поры продуктивного пласта. Чем больше размер газовой шапки, тем дольше снижается давление в ней. Коэффициент нефтеотдачи пласта – 0,5…0,6.

- режим растворенного газа (газовый) (рис. в) основным источником пластовой энергии является давление газа, растворенного в нефти. По мере понижения пластового давления газ из растворенного состояния переходит в свободное. Расширяясь пузырьки газа выталкивают нефть к забоям скважин. Коэффициент нефтеотдачи – самый низкий 0,2…0,4. Причина этого в том, что запас энергии газа часто полностью истощается намного раньше, чем успевают отобрать значительные объемы нефти.

- упруговодонапорный (упругий) режим основным источником пластовой энергии служат упругие силы воды, нефти и самих пород, сжатых в недрах под действием горного давления. Коэффициент нефтеотдачи пласта – может достигать 0,8.

- гравитационный режим (рис. г) проявляется тогда, когда давление в пласте упало до минимума, напор контурных вод отсутствует, газовая энергия полностью истощена. При этом режиме нефть стекает в скважину под действием силы тяжести, а оттуда она откачивается механизированным способом. Коэффициент нефтеотдачи пласта – 0,1 – 0,2.

- смешанный режим - если в нефтяной залежи одновременно действуют различные движущие силы.

При разработке газовых месторождений гравитационный режим и режим растворенного газа отсутствуют.

Естественная пластовая энергия в большинстве случаев не обеспечивает высоких темпов и достаточной полноты отбора нефти из залежи. Это связано с тем, что ее извлечению из пласта препятствует достаточно много факторов, в частности, силы трения, силы поверхностного натяжения и капиллярные силы.

Основные понятия о бурении и скважине.

Бурение скважин -сложный технологический процесс, направленный на получение глубокой горной выработки в земных недрах (скважины).

Буровой скважиной на нефть и газ называется подземная горная выработка, имеющая выход на дневную поверхность, пройденная без доступа в нее человека и отличающаяся от других горных выработок несоизмеримо малыми размерами поперечного сечения (диаметр) по сравнению с ее длиной.

Горная подсистема -массив пород вокруг ствола скважины, свойства которого в результате бурения изменились по сравнению с исходными.

Техническая подсистема - подземное и наземное оснащение скважины.

Элементы горной подсистемы скважины:

устье – верхняя часть скважины;

стенка – боковая цилиндрическая поверхность;

забой– дно или окончание скважины;

ствол– пространство в массиве горных пород, ограниченное контурами скважины, т.е. ее устьем, стенками и забоем.

Элементы технической подсистемы скважины:

обсадная колонна (ОК) – колонна труб, спущенных в скважину, имеющая постоянную или временную связь (сцепление) с ее стенками;

цементное кольцо - цементный камень, заполняющий пространство между стенкой ствола скважины и ОК (кольцевое пространство);

башмак - элемент низа ОК;

крепь скважины - система последовательно спущенных в скважину и зацементированных обсадных колонн.

Параметры скважины:

Обсаженный интервал(обсаженная часть ствола скважины) – интервал вдоль оси скважины, в котором ее стенки закреплены (перекрыты) ОК;

Необсаженный интервал (открытый ствол) – интервал по оси скважины, где нет ОК;

Диаметр скважины, как правило, уменьшается от устья к забою ступенчато на определенных интервалах. Начальный диаметр нефтяных и газовых скважин обычно не превышает 900 мм, а конечный 146,120,114,102 мм.

Глубина –это расстояние между устьем и забоем по вертикали. Определяется положением продуктивного горизонта.

Длина –это расстояние между устьем и забоем по ее оси. Характерна для наклонно-направленной скважины.

Виды бурения:

  1. Бурение вертикальных скважин.

Вертикальнойназывают скважину, отклонение оси которой от вертикали, проходящей через ее устье, находится в допустимых пределах. Современный уровень техники и технологии позволяет бурить скважины с отклонением ствола скважины от вертикали до 2 º.

  1. Наклонно-направленное бурение.

Наклонно направленнойназываютскважину, которая целенаправленно бурится по заданной траектории с отклонением забоя от вертикали, проходящей через устье скважины.

Наклонные скважины бурят, когда продуктивные пласты залегают под акваториями морей, озер, рек, под территориями населенных пунктов, промышленных объектов, в заболоченной местности, а также для удешевления строительства буровых сооружений.

Горизонтальная скважина – разновидность наклонно направленной скважины, конечный интервал которой проходит по простиранию полого падающего или горизонтального пласта или с незначительным отклонением от горизонтали.

  1. Многозабойное бурение с вертикальным и горизонтальным разветвлением стволов.

5. Кустовое бурение - бурение нескольких наклонных или вертикальных скважин с одной небольшой площадки. Можно пробурить до 10 и более скважин.

Назначение скважин и их классификация.

Скважины классифицируют по назначению, глубине,по расположению на поверхности земли.

По назначению скважины классифицируют на разведочные, эксплуатационные и специальные.

Разведочные скважины подразделяют на 6 категорий: опорные, параметрические, структурные, поисковые, оценочные, разведочные.

Опорные скважины строят в неизученных бурением нефтегазоносных районах для геологического изучения крупных элементов земной коры с целью выбора наиболее перспективных направлений геологоразведочных работ на нефть и газ.

Параметрические скважины закладывают в относительно изученных районах для изучения геологического строения и получения геофизических характеристик зон нефтегазонакопления.

Структурные скважинызакладывают на выявленных перспективных нефтегазоносных площадях для подготовки к поисковому бурению с целью определения элементов залегания пластов (тектоника, стратиграфия и литология) в различных точках и составления профиля данной площади.

Поисковые скважины закладывают на площадях, подготовленных геологопоисковыми работами, с целью открытия новых месторождений нефти и газа или на уже открытых месторождениях с целью поисков новых залежей.

Оценочные скважинызакладывают на площадях с установленной промышленной нефтегазоносностью с целью подготовки данных для оценки запасов и обоснования целесообразности разведки и разработки месторождений углеводородов.

Разведочные скважины бурят на площадях с установленной промышленной нефтегазоносностью с целью сбора исходных данных для составления проекта разработки залежей и уточнения категории запасов.

Эксплуатационные скважины подразделяют на 3 категории: добывающие, нагнетательные, наблюдательные.

Добывающие скважины служат для извлечения углеводородов из залежей.

Нагнетательные скважины бурят с целью поддержания пластового давления путем нагнетания в них воды, пара или газа.

Наблюдательные скважиныбурят для наблюдения за характером вытеснения нефти и изменением нефтегазоводонасыщенности.

Специальные скважины служат для сброса промысловых вод, ликвидации открытых фонтанов нефти и газа, разведки и добычи подземных вод, захоронения промышленных стоков, строительства и эксплуатации подземных хранилищ нефти и газа.

По мере разработки месторождения разведочные скважины переходят в категорию добывающих, а добывающие – в категорию нагнетательных или наблюдательных.

По глубине скважины классифицируются на:

- сверхглубокие(более 5000 м);

- глубокие (1000-5000 м);

- мелкие(менее 1000 м).

Кольская сверхглубокая скважина (СГ-3) — находится в Мурманской области, в 10 километрах к западу от города Заполярного, на территории геологического Балтийского щита. Её глубина составляет 12 262 метра. В отличие от других сверхглубоких скважин, которые бурились для добычи нефти или геологоразведки, СГ-3 была пробурена исключительно для исследования литосферы.

Считалась самой глубокой скважиной до 2008 года, когда её обошла пробуренная под острым углом к поверхности земли нефтяная скважина Maersk Oil BD-04A, длина которой 12 290 метров (находится в нефтяном бассейне Аль-Шахин, Катар), после этого в январе 2011 эту скважину обошла также нефтяная скважина месторождения Одопту-морепроекта Сахалин-1, также пробуренная под острым углом к поверхности земли, длиной 12 345 метров.

В июне 2013 г на Чайвинском месторождении вновь был побит мировой рекорд по протяженности скважины: длина скважины составила 12700 метров (скв. Z-42)

По расположению на поверхности земли скважины различают:

- расположенные на суше,

- шельфовые,

- морские.

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.

Цикл строительства скважин.

Строительство скважины выполняется по заранее составленному проекту и геолого-техническому наряду, документам, которыми следует руководствоваться при строительстве и бурении скважины.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:

zdamsam.ru

Основные элементы скважины.

ЛЕКЦИЯ №1 (презентация №1): понятие о скважине, история бурения скважин, основные элементы скважины, классификация скважин по назначению и пространственному положению ствола, этапы строительства скважины, понятие о конструкции скважины.

СКВАЖИНА - цилиндрическая горная выработка, имеющая диаметр во много раз меньше длины и сооружаемая без доступа в нее человека.

КРАТКАЯ ИСТОРИЯ БУРЕНИЯ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН.

Первые скважины в истории человечества бурили ударно-канатным способом за 2000 лет до нашей эры для добычи рассолов в Китае.

До середины 19 века нефть добывалась в небольших количествах, в основном из неглубоких колодцев вблизи естественных выходов ее на дневную поверхность. Со второй половины 19 века спрос на нефть стал возрастать в связи с широким использованием паровых машин и развитием на их основе промышленности, которая требовала больших количеств смазочных веществ и более мощных, источников света.

Исследованиями последних лет установлено, что первая скважина на нефть была пробурена ручным вращательным способом на Апшеронском полуострове (Россия) в 1847 г. В США первая скважина на нефть (25м) была пробурена в Пенсильвании Эдвином Дрейком в 1859 г. Этот год считается началом развития нефтедобывающей промышленности США. Рождение российской нефтяной промышленности принято отсчитывать от 1864 г., когда на Кубани в долине реки Кудако А.Н. Новосильцев начал бурить первую скважину на нефть (глубиной 55м) с применением механического ударно-канатного бурения.

На рубеже 19-20 веков были изобретены дизельный и бензиновый двигатели внутреннего сгорания. Внедрение их в практику привело к бурному развитию мировой нефтедобывающей промышленности.

В 1901 г в США впервые было применено вращательное роторное бурение с промывкой забоя циркулирующим потоком жидкости. Необходимо отметить, что вынос выбуренной породы циркулирующим потоком воды изобрел в 1848 г. французский инженер Фовелль и впервые применил этот способ при бурении артезианской скважины в монастыре св. Доминика. В Росси роторным способом первая скважина была пробурена в 1902 г. на глубину 345 м в Грозненском районе.

Одной из труднейших проблем, возникших при бурении скважин, особенно при роторном способе, была проблема герметизации затрубного пространства между обсадными трубами и стенками скважины. Решил эту проблему русский инженер А.А. Богушевский, разработавший и запатентовавший в 1906 г. способ закачки цементного раствора в обсадную колонну с последующим вытеснением его через низ (башмак) обсадной колонны в затрубное пространство (прямое цементирование). Этот способ цементирования быстро распространился в отечественной и зарубежной практике бурения.

В 1923 г. выпускник Томского технологического института М.А. Капелюшников в соавторстве с С.М. Волохом и Н.А. Корнеевым изобрели гидравлический забойный двигатель – турбобур, определивший принципиально новый путь развития технологии и техники бурения нефтяных и газовых скважин. В 1924 г. в Азербайджане была пробурена первая в мире скважина с помощью одноступенчатого турбобура, получившего название турбобура Капелюшникова.

Особое место занимает турбобуры в истории развития бурения наклонных скважин. Впервые наклонная скважина была пробурена турбинным способом в 1941г. в Азербайджане. Совершенствование такого бурения позволило ускорить разработку месторождений, расположенных под дном моря или под сильно пересеченной местностью (болота Западной Сибири). В этих случаях бурят несколько наклонных скважин с одной небольшой площадки, на строительство которой требуется значительно меньше затрат, чем на сооружение площадок под каждую буровую при бурении вертикальных скважин. Такой способ сооружения скважин получил наименование кустового бурения.

В 1937-40 гг. А.П. Островским, Н.Г. Григоряном, Н.В. Александровым и другими была разработана конструкция принципиально нового забойного двигателя – электробура.

В США в 1964 г. был разработан однозаходный гидравлический винтовой забойный двигатель, а в 1966 в России разработан многозаходный винтовой двигатель, позволяющий осуществлять бурение наклонно-направленных и горизонтальных скважин на нефть и газ.

Начало скважины называется устьем, боковая цилиндрическая поверхность – стенкой или стволом, дно – забоем. Расстояние от устья до забоя по оси ствола определяет длину скважины, а по проекции оси на вертикаль – ее глубину по вертикали.

По пространственному положению ствола различают вертикальные и наклонные скважины.

Скважины углубляют, разрушая породу по всей площади забоя (сплошным забоем) или по его периферийной части (кольцевым забоем). В последнем случае в центре скважины остается колонка породы – керн, которую периодически поднимают на поверхность для непосредственного изучения.

Диаметр скважины, как правило, уменьшается от устья к забою ступенчато на определенных интервалах. Начальный диаметр нефтяных и газовых скважин обычно не превышает 900 мм, а конечный редко бывает меньше 165 мм. Глубины нефтяных и газовых скважин изменяются в пределах от первых десятков до нескольких тысяч метров.

Виды скважин по пространственному положению ствола.

Классификация скважин по назначению.

Опорные скважины закладываются в районах, не исследованных бурением, они служат для изучения состава и возраста слагающих пород.

Параметрические скважины закладываются в относительно изученных районах с целью уточнения их геологического строения и перспектив нефтегазоносности.

Структурные скважины бурятся для выявления перспективных площадей и их подготовки к поисково – разведочному бурению.

Поисковые скважины бурят с целью открытия новых промышленных залежей нефти

Разведочные скважины бурятся на площадях с установленной промышленной нефтегазоносностью для изучения размеров и строения залежи, получения необходимых исходных данных для подсчета запасов нефти или газа, а также проектирования режима разработки.

Эксплуатационные скважины закладываются в соответствии со схемой разработки залежи и служат для получения нефти или и газа из продуктивного пласта

Нагнетательные скважины используют при воздействии на эксплуатируемый пласт различных агентов (закачка воды, газа) для поддержания пластового давления.

Наблюдательные скважины бурят для контроля за разработкой залежей, изменение давления, положения водонефтяного контакта.

Скважины специального назначения. Бурение скважин специального назначения производится для выполнения специфических задач: глушение открытых фонтанов; проведение ядерных испытаний; добыча геотермальных вод; для сооружения подземных хранилищ газа и т.д.

Для геологического обоснования места заложения скважины привлекают все имеющиеся у геологов материалы по интересующей пло­щади: результаты поверхностных геологических и геофизических исследо­ваний данной площади, геологические карты и профили аналогичных пло­щадей, результаты картировочного бурения и сведения о так называемых опорных скважинах, данные о грунтовых и артезианских водах, сведения о поверхностных нефтегазопроявлениях, общие сведения о строении осадоч­ного чехла Земли и др.

Как разведочные, так и эксплуатационные первые скважины заклады­вают в предполагаемых наивысших точках обнаруженной благоприятной структуры, чтобы наверняка вскрыть углеводородную зону газонефтяной ловушки. По полученным из первых скважин сведениям выбирают место­положение последующих скважин, перед которыми ставится более широ­кая задача - определить размеры залежи, положение ВНК и ГНК, эффек­тивную мощность продуктивных пластов, изменение по простиранию их пористости и проницаемости, уточнить структурную карту месторождения (карту изогипс), получить данные для определения термодинамических па­раметров продуктивных пластов и построения карт изобар и изотерм, а в конечном итоге - подсчитать или уточнить промышленные запасы место­рождения УВ и обосновать или уточнить систему его разработки (постро­ить карту разработки).

Сооружение скважины, независимо от ее назначения (разведочная, параметрическая, эксплуатационная и т.д.), включает в себя следующие основные этапы:

1. Геологическое обоснование места сооружения и составление проек­та скважины, которые позволяют наилучшим образом выполнить постав­ленную задачу.

2. Монтаж технических средств для наиболее качественного и эконо­мичного сооружения скважины (монтаж буровой установки).

3. Проводку ствола скважины, обеспечивающую высокую скорость уг­лубления при минимальных затратах.

4. Глубинные геофизические и технологические исследования, позво­ляющие подробно изучить геологический разрез, термодинамические па­раметры вскрытых скважиной пластов, отобрать образцы горных пород и пластовых флюидов для лабораторных исследований.

5. Крепление ствола обсадными трубами и цементом, обеспечивающее длительную безаварийную эксплуатацию скважины как инженерного со­оружения и ее экологическую безопасность.

6. Вторичное вскрытие (перфорация обсадной колонны), обеспечивающего качественную и надежную гидродинамическую связь продуктивного пласта с полостью эксплуатационной колонны и препятствующего проникновению в колонну горной породы и других загрязняющих УВ примесей.

7. Оборудование устья скважины, включающее, при необходимости, подвеску колонны насосно-компрессорных труб, обеспечивающее качест­венное испытание скважины и дальнейшую длительную эксплуатацию ее как объекта добычи УВ.

Процесс бурения включает в себя ряд операций:

1. Спуск бурильных труб с породоразрушающим инструментом в скважину.

2. Разрушение породы забоя.

3. Вынос разрушенной породы из скважины.

4. Подъем бурильных труб из скважины для смены сработавшегося разрушающего инструмента.

5. Крепление стенок скважины обсадными трубами с последующим цементированием пространства между стенкой скважины и спущенными трубами.

studfiles.net

Классификация скважин по назначению

По назначению скважины делятся на опорные, параметрические, структурные, поисковые, разведочные, эксплуатационные и специальные.

Опорные скважиныбурят для изучения основных черт глубинного строения малоисследованных крупных регионов, определения общих закономерностей стратиграфического и территориального распределения отложений, благоприятных для нефтегазонакоплений. Бурение производят на максимальную глубину. По данным этих скважин производится ориентировочный подсчет запасов нефти и газа.

Параметрические скважиныпозволяют детально изучить геологический разрез, выявить наиболее перспективные зоны нефтегазонакопления и подготовить их к детальным геолого-геофизическим исследованиям и поисковому бурению.

Структурные скважины служат для тщательного изучения структур, выявленных при бурении опорных и параметрических скважин и для подготовки к проведению поисково - разведочного бурения на эти структуры.

Поисковые скважиныбурят на подготовленных предыдущим бурением и ГИС площадях или на ранее открытых месторождениях с целью открытия новых залежей нефти и газа.

Результатом бурения поисковых скважин является детальное изучение геологического разреза и его нефте-газоносности, испытание продуктивных горизонтов на приток нефти и газа с отбором проб породы и флюида.

Разведочные скважины бурят на площадях с установленной промышленной нефтегазоносностью с целью оконтуривания месторождения и сбора исходных данных для составления проекта разработки.

Эксплуатационные скважины бурят на полностью разведанном месторождении с целью добычи нефти и газа. К эксплуатационным скважинам кроме добывающих относятся и те скважины, которые способствуют более эффективной разработке месторождения. Это: нагнетательные, оценочные и наблюдательные скважины.

Нагнетательные скважины служат для законтурного и внутриконтурного нагнетания в продуктивный пласт воды, газа или воздуха с целью поддержания пластового давления.

Оценочные скважиныпредназначены для уточнения режима работы пласта, для выявления и уточнения границ продуктивных пластов.

Наблюдательные скважины служат для контроля давления, положения водонефтяного, газоводяного и газонефтяного контактов в процессе эксплуатации месторождения.

Специальные скважиныбурят для взрывных работ при сейсмических методах поисков и разведки месторождений, для сброса промысловых вод в поглощающие пласты, разведки и добычи воды, для организации подземных газохранилищ и закачки в них газа, для ликвидации открытых фонтанов.

Дата добавления: 2017-01-08; просмотров: 6327; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Похожие статьи:

poznayka.org

2. Понятие скважины. Назначение скважины.

Бурение - то процесс сооружения скважины путем разрушения горных пород. Скважиной называют горную выработку круглого сечения, сооружаемую без доступа в нее людей, у которой длина во много раз больше диаметра.

Верхняя часть скважины называется устьем, дно - забоем, боковая поверхность - стенкой, а пространство, ограниченное стенкой, - стволом скважины. Длина скважины - это расстояние от устья до забоя по оси ствола, а глубина - проекция длины на вертикальную ось. Длина и глубина численно равны только для вертикальных скважин. Однако они не совпадают у наклонных и искривленных скважин.

Элементы конструкции скважин приведены на рис. 1. Начальный участок I скважин называют направлением. Поскольку устье скважины лежит в зоне легкоразмываемых пород, его необходимо укреплять. В связи с этим направление выполняют следующим образом. Сначала бурят шурф -колодец до глубины залегания устойчивых горных пород (4…8 м). Затем в него устанавливают трубу необходимой длины и диаметра, а пространство между стенками шурфа и трубой заполняют бутовым камнем и заливают цементным раствором 2.

Нижерасположенные участки скважины - цилиндрические. Сразу за направлением бурится участок на глубину от 50 до 400 м диаметром до 900 мм. Этот участок скважины закрепляют обсадной трубой 1, состоящей из свинченных стальных труб, которую называют кондуктором II.

Затрубное пространство кондуктора цементируют. С помощью кондуктора изолируют неустойчивые, мягкие и трещиноватые породы, осложняющие процесс бурения.

После установки кондуктора не всегда удается пробурить скважину до проектной глубины из-за прохождения новых осложняющих горизонтов или из-за необходимости перекрытия продуктивных пластов, которые не планируется эксплуатировать данной скважиной. В таких случаях устанавливают и цементируют еще одну колонну III, называемую промежуточной. Если продуктивный пласт, для разработки которого предназначена скважина, залегает очень глубоко, то количество промежуточных колонн может быть больше одной.

Рис. 1. Конструкция скважины:

1 — обсадные трубы; 2 — цементный камень; 3 — пласт; 4 — перфорация

в обсадной трубе и цементном камне; I — направление; II — кондуктор;

III — промежуточная колонна; IV — эксплуатационная колонна

Последний участок IV скважины закрепляют эксплуатационной колонной. Она предназначена для подъема нефти и газа от забоя к устью скважины или для нагнетания воды (газа) в продуктивный пласт с целью поддержания давления в нем. Во избежание перетоков нефти и газа в вышележащие горизонты, а воды в продуктивные пласты пространство между стенкой эксплуатационной колонны и стенкой скважины заполняют цементным раствором.

Для извлечения из пластов нефти и газа применяют различные методы вскрытия и оборудования забоя скважины. В большинстве случаев в нижней части эксплуатационной колонны, находящейся в продуктивном пласте, простреливают (перфорируют) ряд отверстий 4 в стенке обсадных труб и цементной оболочке.

В устойчивых породах призабойную зону скважины оборудуют различными фильтрами и не цементируют или обсадную колонну опускают только до кровли продуктивного пласта, а его разбуривание и эксплуатацию производят без крепления ствола скважины.

Устье скважины в зависимости от ее назначения оборудуют арматурой (колонная головка, задвижки, крестовина и др.).

При поисках, разведке и разработке нефтяных и газовых месторождений бурят опорные, параметрические, структурные, поисковые разведочные, эксплуатационные, нагнетательные, наблюдательные и другие скважины.

  • Опорные скважины закладываются в районах, не исследованных бурением, и служат для изучения состава и возраста слагающих их пород.

  • Параметрические скважины закладываются в относительно изученных районах с целью уточнения их геологического строения и перспектив нефтегазоносности.

  • Структурные скважины бурятся для выявления перспективных площадей и их подготовки к поисково-разведочному бурению.

  • Поисковые скважины бурят с целью открытия новых промышленных залежей нефти и газа.

  • Разведочные скважины бурятся на площадях с установленной промышленной нефтегазоносностью для изучения размеров и строения залежи, получения необходимых исходных данных для подсчета запасов нефти и газа, а также проектирования ее разработки.

  • Эксплуатационные скважины закладываются в соответствии со схемой разработки залежи и служат для добычи нефти и газа из земных недр.

  • Нагнетательные скважины используют при воздействии на эксплуатируемый пласт различных агентов (закачки воды, газа и т. д.).

  • Наблюдательные скважины бурят для контроля за разработкой залежей (изменением давления, положения водонефтяного и газонефтяного контактов и т. д.).

Кроме того, при поиске, разведке и разработке нефтяных и газовых месторождений бурят картировочные, сейсморазведочные, специальные и другие скважины. [8]

studfiles.net


Смотрите также