Назначение скважин и их классификация.

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.

стенка – боковая цилиндрическая поверхность;

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);

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

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.

Вертикальной называют 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.

Наклонно направленной называютскважину, 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.

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

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

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 определенного назначения: 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.

Кондуктор предназначен 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 скважину для 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.

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

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

p_пл– пластовое давление; p_з– забойное давление.

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

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.

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 систем заключается 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 насосом осуществляется 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:

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:

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.

Техническая подсистема - подземное и наземное оснащение скважины.

стенка – боковая цилиндрическая поверхность;

Элементы технической подсистемы скважины:

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

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

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

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 скважины закладывают 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 скважины закладывают 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 скважины бурят 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.

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-море проекта 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:

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.

ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...

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