Теоретические основы проектирования конструкции скважины

Введение

Данные методические указания предназначены в помощь студентам специальности 130504 "Бурение нефтяных и газовых скважин" по приобретению знаний и навыков проектирования конструкций скважин с различными геологическими условиями, в том числе и при наличии мерзлых горных пород, зон аномальных пластовых давлений. При составлении методических указаний учтены «Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности» [1] и «Инструкция по креплению нефтяных и газовых скважин» [2].

Спроектировать конструкцию скважины – значит выбрать метод вскрытия продуктивных пластов, определить необходимое для данных геологических условий количество обсадных колонн, диаметры и глубину спуска этих колонн, диаметры долот для бурения ствола под каждую колонну, обосновать интервалы.

Разработка конструкции скважины базируется на следующих основных геологических и технико–экономических факторах:

- геологические особенности залегания горных пород;

- назначение и цель бурения скважины;

- состояние техники и технологии бурения;

- уровень квалификации буровой бригады;

- предполагаемый метод заканчивания скважины;

- способы освоения, эксплуатации и ремонта скважины.

Конструкция скважин скважины должна обеспечивать [1,2]:

максимальное использование пластовой энергии продуктивных горизонтов в процессе эксплуатации эа счет выбора оптимального диаметра эксплуатационной колонны и возможности достижения проектного уровня гидродинамической связи продуктивных отложений со стволом скважины;

применение эффективного оборудования, оптимальных способов и режимов эксплуатации, поддержания пластового давления и других методов повышения нефтеотдачи пластов;

условия безопасного ведения работ без аварий и осложнений на всех этапах строительства и эксплуатации скважины;

условия охраны недр и окружающей среды: в первую очередь за счет прочности крепи скважины, герметичности обсадных колонн и кольцевых пространств, а также изоляции флюидосодержащих горизонтов друг от друга, от проницаемых пород и дневной поверхности;

минимальную унификацию по типоразмерам обсадных труб и ствола скважины.

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

Направление – первая колонна обсадных труб с наибольшим диаметром, служащая для предотвращения размыва и обрушения горных пород вокруг устья скважины, изоляции верхних водоносных пластов, перекрытия избыточно льдистых мерзлых горных пород, а также для соединения скважины с желобной системой. В скважинах сооружаемых в акваториях, направление необходимо для укрепления ствола в толще донных осадков. Глубина его спуска от 20 до 60 м (реже до 100-150 м), определяется конкретными геолого-техническими условиями региона (месторождения). Наличие направления – обязательно (исключение его из конструкции скважины должно быть технологически обосновано).

Кондуктор – колонна обсадных труб, спускаемая в скважину после направления, и служащая для установки противовыбросового оборудования, подвески последующих обсадных колонн. Глубина спуска кондуктора определяется из условия перекрытия верхних неустойчивых отложений, изоляции водоносных горизонтов, зон ММП с обязательным размещением башмака в плотных глинистых породах. Рекомендуется также перекрывать кондуктором неустойчивые отложения люлинворских глин (для месторождений Западной Сибири).

Промежуточные обсадные колонны предназначены для разобщения сравнительно глубоко залегающих интервалов несовместимых по условиям бурения. Они могут быт следующих видов: сплошные – перекрывающие весь ствол скважины от забоя до ее устья, независимо от крепления предыдущего интервала; хвостовики – для крепления только необсаженного участка скважины с перекрытием предыдущей обсадной колонны на некоторую величину; летучки – служащие только для перекрытия интервала осложнений и не имеющей связи с предыдущими или последующими обсадными колоннами; «потайными»-перекрывающие лишь нижний участок скважины.

Эксплуатационная колонна – самая последняя колонна обсадных труб, предназначенная в основном для транспортировки добываемых пластовых флюидов на устье и нагнетания жидкостей в пласт в случае строительства нагнетательных скважин.

В технической литературе конструкцию скважин изображают следующим образом (рис.1): сплошными жирными линиями показывают обсадные колонны; число у верхнего конца- означает наружный диаметр колонны, у нижнего – глубину спуска. Если колонна перекрывает лишь нижний интервал скважины и не доходит до устья, то число у верхнего конца жирной линии означает глубину нахождения верхнего сечения колонны, диаметр же колонны показывают числом на уровне верхних концов остальных колонн (рис. 1б).

а) б) в)

Рисунок 1. – Графическое изображение конструкции скважины:

а) – со сплошными колоннами; б) – с хвостовиком; в) – с комбинированной колонной и хвостовиком.

Если верхний участок обсадной колонны составлен из труб большего диаметра, чем нижний, ее изображают ломаной жирной линией (рис. 1 в). У верхнего конца указывают оба диаметра, а у места излома линии – глубину стыковку участков. Такую колонну называют «комбинированной».

Интервалы цементирования показывают штриховкой; числа у верхней и нижней границ заштрихованного участка означают глубины интервала цементирования.

Дата добавления: 2015-07-02