8.27 Конструкция добывающих нефтяных, газовых и нагнетательных скважин. Конструкция скважины на нефть


Понятие “конструкция скважины”. Проектировочные схемы конструкций нефтяных и газовых скважин. | Neftegaz Wiki

Бурение - это 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.

Рис. 1. Конструкция скважины:

1 - обсадные трубы; 2 - цементный камень; 3 - пласт; 4 - перфорация в обсадной трубе ицементном камне; I - направление; II - кондуктор; III - промежуточная колонна; IV - эксплуатационная колонна.

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.

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.

Типы скважинEdit

В зависимости от геологических условий нефтяного месторождения бурят различные типы скважин. Нефтяная скважина может быть пробурена как:

  • вертикальная;
  • наклонно-направленная;
  • горизонтальная;
  • многоствольная или многозабойная

Вертикальная скважина – это скважина, у которой угол отклонения ствола от вертикали не превышает 5°.

Если угол отклонения от вертикали больше 5°, то это уже наклонно-направленная скважина.

Горизонтальной скважиной (или горизонтальным стволом скважины) называют скважину, у которой угол отклонения ствола от вертикали составляет 80-90°. Но здесь есть один нюанс. Так как «в природе нет прямых линий» и продуктивные нефтенасыщенные пласты залегают в недрах земли, как правило, с некоторым наклоном, а часто с довольно крутым наклоном, то на практике получается, что нет никакого смысла бурить горизонтальную скважину под углом приблизительно равным 90°. Логичнее пробурить ствол скважины вдоль пласта по наиболее оптимальной траектории. Поэтому в более широком смысле, под горизонтальной скважиной понимают скважину, имеющую протяженную фильтровую зону - ствол, пробуренный преимущественно вдоль напластования целевого пласта в определенном азимутальном направлении.

Скважины с двумя и более стволами называют многоствольными (многозабойными).

вертикальная наклонно-направленная горизонтальная многоствольная

Чем отличается многоствольная скважина от многозабойной?

Многоствольные скважины, также как и многозабойные, имеют основной ствол и один или несколько дополнительных. Ключевым отличием является расположение точки разветвления стволов. Если точка находится выше продуктивного горизонта, на который пробурена скважина, то скважину называют многоствольной (МСС). Если же точка разветвления стволов находится в пределах продуктивного горизонта, то скважину называют многозабойной (МЗС).

Другими словами, если основной ствол скважины пробурен вплоть до продуктивного горизонта и уже в самом продуктивном горизонте из него пробурен один или несколько дополнительных стволов, то это многозабойная скважина (МЗС). В этом случае скважина пересекает верхнюю границу продуктивного горизонта только в одной точке.

Если же дополнительные стволы скважины забурены из основного ствола выше продуктивного горизонта и, таким образом, скважина имеет больше одной точки пересечения с продуктивным горизонтом или, как вариант, дополнительные стволы пробурены на разные горизонты, то это многоствольная скважина (МСС).

Многоствольная скважина (МСС) Многозабойная скважина (МЗС)

neftegaz.wikia.com

конструкция нефтяных и газовых скважин

Конструкция и назначение скважины

Нефтяные и газовые скважины представляют собой капитальные дорогостоящие сооружения, служащие много десятилетий. С их помощью добывают нефть, нагнетают в пласты различные агенты, ведут контроль за разработкой месторождений и т. п. Незакрепленный ствол не всегда обеспечивает проведение этих операций. Поэтому возникает необходимость крепить ствол и разобщать (изолировать) пласты, содержащие различные флюиды. С этой целью в скважину опускают обсадные трубы определенного назначения (рис. 4.2):

направление - самая большая обсадная колонна, предназначенная для предохранения устья скважины от размыва, предохранения стенок скважины от осыпания, направления промывочной жидкости в желобную систему. В зависимости от прочности пород глубина спуска составляет от 5 до 40 м; кондуктор - изолирует водоносные пласты, перекрывает неустойчивые породы, обеспечивает возможность установки противовыбросового оборудования. Глубина спуска от 200 до 800 м; техническая колонна - служит для перекрытия пластов при трудных геологических условиях бурения (несовместимые по пластовым давлениям пропластки, зоны высокого поглощения, отложения, склонные к набуханию, осыпанию и т. п.) ; эксплуатационная колонна - необходима для эксплуатации скважины. Она спускается до глубины залегания продуктивного пласта. Ввиду сложности ее назначения большое внимание уделяется прочности и герметичности колонны.

При проектировании рациональной конструкции скважин учитывают: Рис. 4.2. Конструкция скважины ►особенности геологического строения месторождения, изоляцию водоносных и газонефтеносных горизонтов друг от друга, а также возможные дебиты и методы эксплуатации скважины; ►целевое назначение скважины (разведочная, эксплуатационная и т. д.) ; ►способ вскрытия продуктивного горизонта и метод извлечения нефти или газа из него; ►максимальное снижение уровня нефти в колонне в период эксплуатации; ►минимальный расход металла и цемента без ущерба для последующей эксплуатации. Проектирование конструкции скважины ведут снизу (после выбора диаметра эксплуатационной колонны) вверх. При этом учитывается, что в газовой скважине:

►давление устья близко к забойному, что важно при расчете обсадных колонн; происходит значительное охлаждение колонны, растущее с увеличением перепада давлений. Это создает дополнительные напряжения; ►при значительном увеличении диаметра газовых скважин в отдельных случаях дебит газа может снижаться за счет скопления газа у забоя (Саратовское месторождение) ; при неудачной конструкции или при некачественном цементировании возникают большие подземные потери газа. По назначению скважины делят на:

►поисковые (для поисков нефти и газа) ; ►разведочные (бурят на площадях с установленной промышленной нефтегазоносностью с целью подготовки запасов нефти и газа промышленных категорий в необходимом соотношении и сбора исходных данных для составления проекта разработки месторождений) ; эксплуатационные.

otvet.mail.ru

1.4.Конструкция нефтяной скважины

Нефтяная скважина- цилиндрическое отверстие в земной коре, пробуренное с целью вскрытия и сообщения с нефтяным пластом. Конструкция скважины определяется следующими требованиями:

- противодействие силам горного давления, стремящегося разрушить скважину;

- сохранение заданного диаметра ствола на всей его протяженности;

-изоляция встречающихся в разрезе скважины горизонтов, содержащих разнородные по химическому составу агенты и исключение их смешивания;

- возможность спуска и эксплуатации различного оборудования;

возможность длительного контакта с химическими агрессивными средами и противодействие высоким давлениям и температурам.

Перечисленным требованиям удовлетворяет конструкция скважины, приведенная на рис. 1.3. Основным ее техническим компонентом являются обсадные трубы. Технологические особенности бурения требуют последовательного спуска обсадных труб различного диаметра - от наибольшего до наименьшего с их цементированием в пробуренном стволе.

Часть скважины, примыкающая непосредственно к нефтяному пласту, оборудуется фильтром. Через него происходит переток нефти из пласта в скважину.

Фильтр- это перфорированная по толщине пласта труба, являющаяся продолжением эксплуатационной колонны, или спускаемая в скважину отдельно. Если пласт сложен прочными породами, фильтр может не устанавливаться.

На месторождениях сооружаются газовые, нагнетательные, пьезометрические скважины, конструкции которых аналогичны нефтяной. Отдельные элементы конструкции скважины имеют следующее назначение. Направление 1 (см. рис.1.3.) предотвращает размыв верхних рыхлых пород буровым раствором при забуривании скважины. Кондуктор 2 обеспечивает изоляцию водоносных горизонтов, используемых для питьевого водоснабжения. Промежуточная колонна 3 спускается для изоляции зон поглощения, перекрытия продуктивных горизонтов с аномальными давлениями. Иногда для изоляции участка ствола в глубоких скважинах спускают часть колонны - хвостовик 4 . Эксплуатационная колонна 5 обеспечивает изоляцию всех пластов, встречающихся в разрезе месторождения, спуск оборудования и эксплуатацию скважины.

В зависимости от числа обсадных колонн конструкция скважины может быть одноколонной, двухколонной и т.д.

Схемы оборудования забоев скважин приведены на рис. 1.4. Забой скважины, ее фильтр является основным элементом колонны, так как непосредственно обеспечивает связь с нефтяным пластом, дренирование пластовой жидкости в заданных пределах, воздействие на пласт с целью интенсификации и регулирования его работы.

Конструкции забоев определяются характеристикой породы. Так, в механически устойчивых породах (песчаниках), может выполняться открытый забой (Рис.1.4). Он обеспечивает полную связь с пластом и принимается за эталон, а показатель эффективности связи - коэффициент гидродинамического совершенствапринимается за единицу. Недостатком такой конструкции является невозможность избирательного вскрытия отдельных пропластков, если они есть, поэтому открытые забои получили пока ограниченное применение.

Известны конструкции забоев с отдельно спускаемыми заранее изготовленными фильтрами в полностью вскрытый не обсаженный пласт. Кольцевое пространство между низом обсадной колонны и верхней частью фильтра герметизируется. Отверстия в фильтре выполняются в виде круглых отверстий или щелей (ширина 0,8...1,5мм, длина 50...80мм). Иногда опускают фильтры в виде двух труб, полость между которыми заполнена отсортированным гравием. Такие фильтры можно менять по мере их загрязнения.

Наибольшее применение получили фильтры, образованные в перекрывшей нефтяной пласт и зацементированной эксплуатационной колонне Они упрощают технологию вскрытия, позволяют надежно изолировать отдельные пропластки и воздействовать на них, но эти фильтры имеют и ряд недостатков, о которых мы расскажем в следующем разделе.

studfiles.net

8.27 Конструкция добывающих нефтяных, газовых и нагнетательных 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 (рис. 10.1).

Рис. 10.1. Конструкция скважин:

а — профиль; б — концентрическое расположение колонн в стволе; в — графическое изображение конструкции скважины; г — рабочая схема конструкции скважины

Конструкция скважины должна обеспечить высокое качество строительства скважины как долговременно эксплуатируемого сложного нефтепромыслового объекта, предотвращение аварий и осложнений в процессе бурения и создание условий для снижения затрат времени и материально-технических средств на бурение.

Кроме того, конструкция скважины должна обеспечивать:

  • доведение скважины до проектной глубины;

  • осуществление заданных способов вскрытия продуктивных го­ризонтов (пластов) и методов их эксплуатации. Особое внимание должно быть обращено на конструкцию забоя (под конструкцией забоя понимается сочетание элементов конструкции скважины

  • В интервале продуктивного объекта, обеспечивающих устойчивость ствола, разобщение напорных горизонтов, проведение технико-технологических воздействий на пласт, ремонтно-изоляционные работы, а также длительную эксплуатацию скважины с оптималь­ным дебитом;

  • предотвращение осложнений в процессе бурения и условия, позволяющие полностью использовать потенциальные возможно­сти техники и технологических процессов;

  • минимум затрат на строительство скважины как законченного объекта в целом.

Число обсадных колонн, необходимых для обеспечения пере­численных требований, определяется исходя из несовместимости условий бурения отдельных интервалов скважины. Под несовмес­тимостью условий бурения понимается такое их сочетание, когда заданные параметры технологических процессов бурения нижеле­жащего интервала скважины вызовут осложнения в пробуренном вышележащем интервале, если последний не закреплен обсадной колонной, а проведение дополнительных специальных технологи­ческих мероприятий по предотвращению этих осложнений невоз­можно.

В конструкции скважины используются следующие типы об­садных колонн:

направление — для крепления верхнего интервала, сложенного неустойчивыми отложениями. Предназначено для предотвращения размыва устья скважины;

кондуктор — для крепления верхних неустойчивых интервалов разреза, изоляции водоносных горизонтов от загрязнения, уста­новки на устье противовыбросового оборудования, а также для подвески последующих обсадных колонн;

промежуточная обсадная колонна — для крепления и изоляции вышележащих зон геологического разреза, несовместимых по ус­ловиям бурения с нижележащими. Служит для предотвращения осложнений и аварий в скважине при бурении последующего ин­тервала. В благоприятных условиях промежуточная колонна может быть использована в качестве эксплуатационнбй;

эксплуатационная колонна — для крепления и разобщения про­дуктивных горизонтов и изоляции их от других горизонтов геоло­гического разреза скважины. Предназначена для извлечения нефти или газа на поверхность любыми известными способами.

Промежуточные обсадные колонны могут быть: сплошные, т.е. перекрывающие весь ствол скважины от забоя до устья, неза­висимо от крепления предыдущего интервала; хвостовики — для крепления только необсаженного интервала скважины с перекры­тием предыдущей обсадной колонны, не менее чем на 100 м; ле­тучки -- специальные промежуточные обсадные колонны, слу­жащие только для ликвидации осложнений и не имеющие связи с предыдущей или последующими обсадными колоннами. Летуч­ки до устья скважины не наращиваются.

Промежуточная колонна-хвостовик может наращиваться до ус­тья скважин или при благоприятных условиях служить в качестве эксплутационной колонны. Когда износ последней промежуточ­ной колонны незначительный, эксплуатационная колонна может быть спущена в виде хвостовика.

При подсчете числа колонн, входящих в конструкцию сква­жин, направление и кондуктор не учитывают. Конструкцию сква­жины, состоящую из эксплуатационной и одной промежуточной колонны, называют двухколонной, а из эксплуатационной и двух промежуточных — трехколонной и т.д.

studfiles.net

Нефть, Газ и Энергетика: Документы на строительство скважины

Основными документами, на основании которых осуществляется строительство скважин, являются технический проект и смета. Технические проекты разрабатывают специальные проектные институты (НИПИ) на основании проектных заданий , выдаваемых заказчиком, например, НГДУ. Задание содержит: сведения об административном расположениии площади; номер скважин, которые должны сооружаться по данному проекту; цель бурения, категорию скважин, проектный горизонт и проектную глубину; краткое обоснование заложения скважин; характеристику; геологического строения площади, перспективных на нефть и газ объектов, горно-геологических условий бурения; данные о пластовых давлениях, давлениях гидроразрыва пород, геостатических температурах, об объектах, подлежащих опробованию в процессе бурения и испытанию, об объеме геофизических , лабораторных и специальных исследований, диаметре эксплуатационной колонны, объеме подготовительных работ к строительству и заключительных после окончания испытания скважины; о строительстве объектов теплофикации, жилищных и культурно-бытовых помещений; название бурового предприятия, которое должно строить скважины; другую информацию, необходимую для разработки проекта.

Технический проект включает разделы:

·            сводные технико-экономические данные; ·            основание для проектирования; ·            общие сведения; ·            геологическая часть; ·            конструкция скважины; ·            профиль ствола скважины; ·            буровые растворы; ·            углубление скважины; ·            крепление скважины; ·            испытание скважины; ·            дефектоскопия, ·            опрессовка оборудования и инструмента; ·            сводные данные об использовании спецмашин и агрегатов при проводке скважины; ·            сведения о транспортировке грузов и вахт; ·            мероприятия и технические средства для охраны окружающей среды; ·            механизация, средства контроля и диспетчеризация на буровой; техника безопасности, промышленная санитария и противопожарная техника; ·            строительно-монтажная часть; ·            список нормативно-справочных и инструктивно-методических материалов, используемых при принятии проектных решений; ·            приложения. В приложение к проекту включаются: геолого-технический наряд, обоснование продолжительности строительства скважины, схема расположения бурового оборудования, схемы обвязки устья скважины при бурении и испытании, нормы расхода долот , инструмента и материалов, профиль наклонной скважины, схему транспортных связей, документы для обоснования дополнительных расходов времени и средств, а также могут включаться расчет обсадных колонн, расчет цементирования, специальные вопросы по предупреждению осложнений, решения по технологии углубления и испытания и т.д. Смету на строительство скважины составляют к каждому техническому проекту. Она определяет общую стоимость скважины и служит основой для расчета бурового предприятия с заказчиком. Смета состоит из четырех разделов, соответствующих основным этапам строительства скважины: Раздел 1. Подготовительные работы к строительству скважины. Раздел 2. Строительство вышки, привышечных сооружений, зданий котельных, монтаж и демонтаж оборудования. Раздел 3. Бурение и крепление скважины. Раздел 4. Испытание скважины на продуктивность. В виде отдельных статей (кроме упомянутых разделов) в смету включают затраты на промыслово-геофизические работы, резерв на производство работ в зимнее время, затраты на топографо-геодезические работы, накладные расходы, плановые накопления (прибыль), дополнительные затраты (надбавка за работу на Севере и приравненных к нему районах и т.д.) Буровая бригада перед началом строительства скважины получает три основных документа: геолого-технический наряд , наряд на производство буровых работ и инструктивно-технологическую карту. Геолого-технический наряд (ГТН) – это оперативный план работы буровой бригады. Его составляют на основе технического проекта.

Наряд на производство буровых работ состоит из двух частей. 

  • В первой части указывают номер и глубину скважины, проектный горизонт, назначение ее и способ бурения, характеристики конструкции скважины, бурового оборудования и бурильной колонны, сроки начала и окончания работ по нормам, затраты времени на бурение и крепление отдельных интервалов и скважины в целом по нормам, плановую и нормативную скорости бурения, а также сумму заработной платы бригады.
  • Вторую, основную часть наряда составляет нормативная карта. Эта карта позволяет определить нормативную продолжительность работ от начала бурения до перфорации эксплуатационной колонны. Для составления карты используют материалы ГТН и отраслевые или утвержденные для данной площади нормы времени на выполнение всех видов работ. Для разработки нормативной карты скважину разбивают на несколько нормативных пачек. В карте перечисляют последовательно все виды работ, которые должны быть выполнены при бурении каждой пачки. Указывают затраты времени на каждый вид работ по нормам и рассчитывают затраты времени на бурение и крепление каждого участка и в целом скважины.
Инструктивно-технологическая карта предназначена для распространения передового опыта работы, накопленного в районе. Она состоит из трех частей: режимно-технологической, инструктивной и оперативного графика строительства. Карту составляют на основе анализа работы буровых бригад и вахт, которые добились наиболее высоких показателей при бурении скважин на данной площади или при выполнении отдельных видов работ (например, по спуску и подъему бурильных колонн и т.п.). В режимно-технологической части помещают рекомендации о типоразмерах долот, забойных двигателей, параметрах режима бурения и свойствах промывочных жидкостей, при использовании которых могут быть достигнуты наиболее высокие показатели бурения.

В инструктивной части освещают новые или более совершенные способы выполнения отдельных, прежде всего, наиболее трудоемких видов работ, приводят рекомендации о более рациональной организации производственного процесса с учетом особенностей конкретного участка площади.

  • Третья часть содержит баланс времени бурения и крепления с учетом рекомендаций, сделанных в первых двух частях, и оперативный график бурения скважины в координатах «Глубина (м) – Продолжительность (сут)». На график нанесены две кривые: одна характеризует процесс углубления скважины по нормам, указанным в нормативной карте; вторая - процесс углубления с учетом реализации рекомендаций инструктивно-технологической карты. Во время бурения буровой мастер на этот же график наносит третью кривую, показывающую фактические затраты времени на бурение и крепление. Сопоставляя фактическую кривую с двумя первыми, буровая бригада имеет возможность контролировать выполнение нормативных показателей углубления скважины и сопоставлять свою работу с лучшими достижениями на площади.
Фактическая картина строительства скважин создается на основании оперативного и статистического учета результатов буровых работ. Оперативный и статистический учет результатов буровых работ осуществляется путем заполнения и утверждения определенного числа документов, охватывающих все основные этапы строительства скважины. Документы делятся на первичные (исходные) и итоговые (обобщающие). К первичным относятся суточный рапорт бурового мастера, акты результатов крепления и суточный рапорт по заканчиванию, освоению и испытанию скважины и др. К итоговым – все формы отраслевой статистической отчетности. Значительное усложнение условий бурения, связанное с ростом глубин скважин, возможность больших технико-экономических потерь вследствие принятия несвоевременных или неквалифицированных решений по управлению процессами строительства скважин привели к необходимости создания и использования в бурении систем телеконтроля. Эти системы служат для передачи на диспетчерский пункт информации о важнейших параметрах технологических процессов с целью последующего принятия высококвалифицированным специалистом эффективных управляющих решений В состав систем телеконтроля (например, КУБ-01) входят датчики и преобразователи, расположенные на буровой установке и в бурильной колонне, каналы связи, приемная аппаратура и вторичные приборы на диспетчерском пункте. Основная функция подобных систем – воспроизведение в режиме реального времени вторичными приборами на диспетчерском пункте информации, фиксируемой датчиками на буровой.

www.tehnik.top

КОНСТРУКЦИЯ СКВАЖИНЫ НА НЕФТЬ И ГАЗ

КОНСТРУКЦИЯ СКВАЖИНЫ НА НЕФТЬ И ГАЗ (СХЕМА)

Конструкция скважины это совокупность информации о количестве и диаметре обсадных колонн, диаметрах буровых долот и интервалах цементирования по интервалам бурения. Элементы, входящие в понятие конструкции скважины: -обсадные колонны -интервалы бурения -интервалы цементирования -устье, стенки и забой скважины -продуктивный горизонт и зона перфорации   Обсадные колонны: Направление Кондуктор Техническая/промежуточная колонна Эксплуатационная колонна Профильный перекрыватель/Летучка Хвостовик Направляющая колонна (направление) — первая обсадная колонна (длиной от 5 до 300 м), которую опускают в верхнюю (направляющую) часть ствола, чтобы изолировать верхний наносный слой почвы и отвести восходящий поток бурового агента из ствола скважины в очистную систему, цементируется по всей длине Схема нефтяной скважины рисунок (разрез нефтяной скважины)                     Кондукторная колонна (кондуктор) — вторая обсадная колонна, спускаемая в ствол буровой скважины, предназначеная для перекрытия верхних неустойчивых отложений, водоносных и поглощающих пластов, зон многолетнемёрзлых пород и т.п. На неё устанавливают противовыбросовое оборудование; кольцевое пространство за колонной обычно цементируют по всей длине.    Промежуточную обсадную колонну спускают в случае необходимости после кондукторной для крепления неустойчивых пород, разобщения зон осложнений, зон несовместимых по условиям бурения и водоносных горизонтов.  Глубину спуска промежуточных и кондукторных колонн рассчитывают с учётом предотвращения гидроразрыва пластов, устойчивости стенки ствола буровых скважин, разделения зон применения различных буровых агентов, а также с учетом наличия в разрезе зон осложнений.   Эксплуатационная колонна — последняя колонна обсадных труб, которой крепят скважину для разобщения продуктивных горизонтов от остальных пород и извлечения из скважины нефти или газа или, наоборот, для нагнетания в пласты жидкости или газа. Иногда в качестве эксплуатационной колонны может быть использована (частично или полностью) последняя промежуточная колонна. Цементируется полностью, либо в «нахлест» с предыдущей обсадной колонной.   Профильный перекрыватель (летучка) — специальные промежуточные обсадные колонны, служащие только для перекрытия интервала осложнений и не имеющие связи с предыдущими или последующими обсадными колоннами. Обычно они являются не извлекаемыми. Существует исполнение извлекаемых профильных перекрывателей, при использовании которых идет развальцовывание лишь верхней и нижней цилиндрических частей, а извлечение с помощью специального инструмента. Данные обсадные колонны могут иметь в поперечном сечении либо цилиндрическое, либо лепестковое исполнение. Обычно производится предварительное расширение интервала, в который будет установлен перекрыватель. Затем сам перекр

filesclub.net

Лекция 4 - Назначение и конструкции нефтяных скважин на суше и море

Изобретательство Лекция 4 - Назначение и конструкции нефтяных скважин на суше и море

просмотров - 118

4.1.Общие понятия о бурении

Скважина - цилиндрическая горная выработка, сооружаемая без доступа в нее человека и имеющая диаметр во много раз меньше длины. Начало скважины принято называть устьем, 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. Максимальный начальный диаметр нефтяных и газовых скважин обычно не превышает 900 мм, а конечный редко бывает меньше 165 мм (рисунок 4.1).

Рисунок 4.1 - Скважина и ее элементы

Бурение скважин - сложный технологический процесс строительства ствола буровых скважин, состоящий из следующих базовых операций:

• углубление скважин посредством разрушения горных пород буровым инструментом;

• удаление выбуренной породы из скважины;

• крепление ствола скважины в процессе ее углубления обсадными колоннами;

• проведение комплекса геолого-геофизических работ по исследованию горных пород и выявлению продуктивных горизонтов;

• спуск на проектную глубину и цементирование последней (эксплуатационной) колонны.

Таблица 4.1 Виды и способы бурения

1. Виды бурения по глубинœе (м)
мелкое на средние глубины глубокое сверхглубокое
до 1500 до 4500 до 6000 глубже 6000
Примечание. Глубина Кольской скважины - 12650 м.
 
2. Способы бурения по характеру разрушения горных пород
механические немеханические
вращательные способы ударные способы термические электрические взрывные, гидравлические электроимпульсное и др.
роторное турбинное реактивно-турбинное бурение с использованием электробура и винтовых забойных двигателœей   Примечание. Пока не нашли широкого промышленного применения.

При бурении на нефть и газ порода разрушается буровыми долотами, а забой скважин обычно очищается от выбуренной породы потоками непрерывно циркулирующей промывочной жидкости (бурового раствора), реже производится продувка забоя газообразным рабочим агентом.

Скважины бурятся вертикально. При крайне важности применяют наклонное бурение: наклонно-направленное, горизонтальное кустовое, много-забойное, двуствольное) (рисунок 4.2).

Рисунок 4.2 - Виды скважин

Скважины углубляют, разрушая забой по всœей площади (без отбора керна) или периферийной части (с отбором керна). В последнем случае в центре скважины остается колонка породы (керн), которую периодически поднимают на поверхность для изучения пройденного разреза пород.

Скважины бурят на суше и на море при помощи буровых установок, которые реализуют обычную технологию вращательного бурения с применением бурильных труб, соединяемых при помощи резьбовых муфтово-замковых соединœений, а также с применением гибких непрерывных труб, наматываемых на барабан (до 5 тыс. метров и более) -так называемая "колтюбинговая технология" (установки М20 и др.).

Цели и назначение буровых скважин различные. Эксплуатационные скважины закладывают на полностью разведанном и подготовленном к разработке месторождении. В категорию эксплуатационных входят не только скважины, с помощью которых добывают нефть и газ (добывающие скважины), но и скважины, позволяющие организовать эффективную разработку месторождения (оценочные, нагнетательные, наблюдательные скважины).

Оценочные скважины предназначены для уточнения режима работы пласта и степени выработки участков месторождения, уточнения схемы его разработки.

Нагнетательные скважины служат для организации законтурного и внутриконтурного нагнетания в эксплуатационный пласт воды, газа или воздуха в целях поддержания пластового давления.

Наблюдательные скважины сооружают для систематического контроля за режимом разработки месторождения.

Конструкция эксплуатационной скважины определяется числом рядов труб, спускаемых в скважину и цементируемых в процессе бурения для успешной проводки скважин, а также оборудованием ее забоя (рисунок 4.3).

Рисунок 4.3 - Конструкция скважины

В скважину спускают следующие ряды обсадных труб:

1. Направление - для предотвращения размыва устья.

2. Кондуктор - для крепления верхних неустойчивых интервалов разреза, изоляции горизонтов с грунтовыми водами, установки на устье противовыбросового оборудования.

3. Промежуточная обсадная колонна (одна или несколько) - для предотвращения возможных осложнений при бурении более глубоких интервалов (при бурении однотипного разреза прочных пород обсадная колонна может отсутствовать).

4. Эксплуатационная колонна - для изоляции горизонтов и извлечения нефти и газа из пласта на поверхность. Эксплуатационную колонну оборудуют элементами колонной и заколонной оснастки (пакеры, башмак, обратный клапан, центратор, упорное кольцо и т.п.).

Обсадные трубы выпускаются следующих диаметров и толщины (таблица 4.2)

Таблица 4.2 Некоторые параметры обсадных труб

Диаметр трубы, мм 178…508
Толщина стенки, мм 5,2 - 10,2 5,6 - 10,7 6,2 – 10,5 6,5 – 10,7 7,3 - 12,1 5,9…16,1

Трубы маркируются клеймением и краской. Изготавливаются из стали разной группы прочности: Д, К, Е, Л, М, Т. При спуске в скважину обсадные трубы шаблонируют, проверяют внутренний диаметр.

Конструкция скважин принято называть одноколонной, если она состоит только из эксплуатационной колонны, двухколонной - при наличии одной промежуточной и эксплуатационной колонны и т.п.

Устье скважины оснащено колонной головкой (колонная обвязка). Колонная головка предназначена для разобщения межколонных пространств и контроля за давлением в них. Ее устанавливают на резьбе или посредством сварки на кондукторе. Промежуточные и эксплуатационные колонны подвешивают на клиньях или муфте. Основные технические характеристики колонных головок отражены в их шифрах.

На месторождениях Западной Сибири распространено кустовое бурение. Кустовое бурение - сооружение групп скважин с общего основания ограниченной площади, на котором размещается буровая установка и оборудование. Производится при отсутствии удобных площадок для буровых установок и для сокращения времени и стоимости бурения. Расстояния между устьями скважин не менее 3 м.

4.2Ударное бурение скважин

При ударном бурении разрушение горных пород производится долотом 1, подвешенным на канате (рис. 4.8). Буровой инструмент включает также ударную штангу 2 и канатный замок 3. Он подвеши­вается на канате 4, который перекинут через блок 5, установленный на какой-либо мачте (условно не показана). Возвратно-поступательное движение бурового инструмента обеспечивает буровой станок 6.

По мере углубления скважины канат удлиняют. Цилиндричность скважины обеспечивается поворотом долота во время работы.

1- долото; 2 - ударная штанга; 3 - канатный замок; 4 - канат; 5 - блок; 6 - буровой станок

Рисунок 4.4 - Схема ударного бурения

Для очистки забоя от разрушенной породы буровой инструмент периодически извлекают из скважины, а в нее опускают желонку, похожую на длинное ведро с клапаном в дне. При погружении желонки в смесь из жидкости (пластовой или наливаемой сверху) и разбуренных частиц породы клапан открывается и желонка заполняется этой смесью. При подъеме желонки клапан закрывается и смесь извлекается наверх.

По завершении очистки забоя в скважину вновь опускается буровой инструмент и бурение продолжается.

Во избежание обрушения стенок скважины в нее спускают об­садную трубу, длину которой наращивают по мере углубления забоя.

Сегодня при бурении нефтяных и газовых скважин ударное бурение в нашей стране не применяют.

Нефтяные и газовые скважины сооружаются методом вра­щательного бурения. При данном способе породы дробятся не ударами, а разрушаются вращающимся долотом, на ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ действует осœевая нагрузка. Крутящий момент передается на долото или с поверхности от вращателя (ротора) через колонну бурильных труб (роторное бурение) или от забойного двигателя (турбобура, электробура, винтового двигателя), установленного непосредственно над долотом. Турбобур - это гидравлическая турбина, приводимая во вращение с помощью нагнетаемой в скважину промывочной жидкости. Электробур представляет собой электродвигатель, защищенный от проникновения жидкости, питание к которому подается по кабелю с поверхности. Винтовой двигатель - это разновидность забойной гидравлической машины, в которой для преобразования энергии потока промывочной жидкости в механическую энергию вращательного движения использован винтовой механизм.

oplib.ru