Проект проводки эксплуатационной скважины глубиной 2500м на месторождении Жетыбай

         -  бурение глубоких интервалов  скважины шарошечными долотами, где необходимо максимально увеличить  проходку за рейс и оптимальные  значения скорости вращения долота, которые находятся в пределах 35-150 об/мин;

         - разбуривание мощных толщ пластических глин, плотных глинистых сланцев и других пород, в которых целесообразно применять энергоемкие трёхлопастные и трехшарошечные долота с крупными зубцами и большим шагом, где необходимо создавать высокие скорости истечения жидкости из насадок – (100-120 м/с), и требуется реализация в долоте значительной части гидравлической мощности, развиваемой буровыми насосами;

         - при бурении опорно-технологических  скважин

         - при бурении с отбором керна;

         Исходя из опыта ранее пробуренных  скважин на данной площади,  а также области рационального  применения тех или иных способов  проводки скважин, выбираем роторный  способ бурения.

 

 

 

 

 

 

 

2. Проектирование и обоснование конструкции скважины

         Под конструкцией скважины поднимают совокупность данных о количестве и глубинах спуска обсадных колонн, диаметрах обсадных колонн, диаметрах ствола скважины для каждой из колонн и интервалах цементирования.

         Выбор конструкции скважины –  основной этап ее проектирования  и должен обеспечить высокое  качество строительства скважины  как долговременно эксплуатируемого  объекта, предотвращения аварий  и осложнений в процессе бурения  и создания условий для снижения  затрат времени и материально-технических  средств на бурение.

         Выбор конструкции скважины зависит  от целого ряда факторов:

         - назначение скважины;

         - глубина скважины;

         - особенности геологического строения  месторождения и степень изученности  его;

         - геолого-физическая характеристика  пород: устойчивость, величины пластового  давления и давление поглощения;

         - состав пластовых жидкостей;

         - профиль скважины;

         - способ бурения и уровень  развития технологии бурения  в данном районе;

         - метод вскрытия перспективного  продуктивного пласта;

         - экономические факторы.

         Конструкция скважины должна  обеспечивать:

         - доведение скважины до проектной  глубины;

         - предотвращение аварий и осложнений  в процессе бурения;

         - осуществление заданных параметров, способов вскрытия и методов  эксплуатации продуктивных горизонтов;

         - минимальные затраты на строительство  скважины как законченного объекта  в целом.

         Количество обсадных колонн, необходимых  для обеспечения перечисленных  требований, проектируется, исходя  из несовместных условий бурения  отдельных интервалов скважины.

         Под несовместимостью условий  бурения понимают 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 поведение дополнительных технологический мероприятий по предотвращению этих осложнений невозможно, или экономически нецелесообразно.

         Для проектирования конструкции  скважины на месторождении Жетыбай  используем метод построения  совмещенного графика изменения коэффициента аномальности пластовых давлений (К_а), индекса давления поглощения (К_п) и относительной плотности промывочной жидкости (ρ) в зависимости от глубины.

         Под коэффициентом аномальности понимают отношения пластового давления к гидростатическому давлению столба жидкости высотою от устья скважины до рассматриваемой точки пласта

К_а=Р_пл/Р_гст=Р_пл/ ρ_вgz

         Где Р_пл – пластовое давление на глубине Z от устья скважины, Па

         Р_гст – условное гидростатическое давление, Па

         ρ_в – плотность пресной воды, ρ_в=1000 кг/м³

             g – ускорение земного притяжения, g=9,81 м/с²

             Z – глубина подошвы пласта

         Под индексом давления понимают  отношения давления, при котором  возникает поглощение промывочной  жидкости в пласт, к гидравлическому  давлению столба пресной воды  высотою от устья скважины  до рассматриваемой точки поглощающего  пласта:

К_п=Р_п/Р_гст= Р_п/ ρ_вgz

         Р_п – давление поглощения промывочной жидкости в пласт на глубине Z, Па

        Давление  поглощения определяем по эмпирической  формуле:

Р_п=(0,75÷0,95)Р_гр

Р_гр=0,0083*Z+0.66*P_пл

         Под относительной плотностью  бурового раствора понимают отношение  плотности промывочной жидкости  к плотности пресной воды:

ρ_о= ρ_пж/ ρ_в

        Подставляя  значения Р_пл, Р_п, Р_гр через К_а, К_п, ρ_о в неравенство (соблюдаемое во избежание газонефтепроявлений и поглощений в процессу бурения)  Р_пл<Р_п<Р_гр, после преобразования получим неравенство безразмерных величин:

К_а < ρ_о < K_п

         Минимально необходимую величину  ρ_о для предотвращения притока пластовых жидкостей и газов определяем по формуле:

ρ_о=К_р*К_а

         где К_р – коэффициент резерва, изменяющийся в зависимости от глубины скважины (значение К_р приведены в таблице 1)

        Таблица 1 - Значение коэффициента резерва

Интервал глубин, м	0-1200	1200-2500	>2500
Допустимый Кр	1,1÷1,15	1,05÷1,1	1,04÷1,07

 

 

         Исходя из данных таблиц и  выше указанных формул определяем  значения К_а, К_п, ρ_о по интервалу глубин:

1. Z=60м:

К_а=0,9*10⁶/(1000*9,81*60)=1,53

Р_гр=0,0083*60+0,66*0,9=1,09

Р_п=0,95*1,09=1,037

К_п=1,037*10⁶/(1000*9,81*60)=1,76

ρ_о=(1,1÷1,15)*1,53=(1,68÷1,76)

 

2. Z=550м:

К_а=1,8*10⁶/(1000*9,81*550)=0,33

Р_гр=0,0083*550+0,66*1,8=5,7

Р_п=0,95*0,33=5,4

К_п=5,4*10⁶/(1000*9,81*550)=1

ρ_о=(1,1÷1,15)*0,33=(0,36÷0,38)

 

3. Z=870м:

К_а=3,1*10⁶/(1000*9,81*870)=0,36

Р_гр=0,0083*870+0,66*3,1=1,9,3

Р_п=0,95*9,3=8,8

К_п=8,8*10⁶/(1000*9,81*870)=1,03

ρ_о=(1,1÷1,15)*,36=(0,4÷4,1)

 

4. Z=1200м:

К_а=4,8*10⁶/(1000*9,81*1200)=0,4

Р_гр=0,0083*1200+0,66*4,8=13

Р_п=0,95*13=12,4

К_п=12,4*10⁶/(1000*9,81*1200)=1,05

ρ_о=(1,1÷1,15)*0,4=(0,44÷0,46)

 

5. Z=1460м:

К_а=5,2*10⁶/(1000*9,81*1460)=0,36

Р_гр=0,0083*1460+0,66*5,2=15,6

Р_п=0,95*15,6=14,8

К_п=14,8*10⁶/(1000*9,81*1460)=1,04

ρ_о=(1,05÷1,1)*0,36=(0,38÷0,4)

 

 

 

6. Z=1710м:

К_а=9,3*10⁶/(1000*9,81*1710)=0,55

Р_гр=0,0083*1710+0,66*9,3=20,3

Р_п=0,95*20,3=19,3

К_п=19,3*10⁶/(1000*9,81*1710)=1,15

ρ_о=(1,05÷1,1)*0,55=(0,58÷0,61)

 

7. Z=1950м:

К_а=10,6*10⁶/(1000*9,81*1950)=0,55

Р_гр=0,0083*1950+0,66*10,6=23,2

Р_п=0,95*23,2=22

К_п=22*10⁶/(1000*9,81*1950)=1,15

ρ_о=(1,05÷1,1)*0,55=(0,58÷0,61)

 

8. Z=2120м:

К_а=12,9*10⁶/(1000*9,81*2120)=0,62

Р_гр=0,0083*2120+0,66*12,9=26,11

Р_п=0,95*26,11=24,8

К_п=24,8*10⁶/(1000*9,81*2120)=1,2

ρ_о=(1,05÷1,1)*0,62=(0,65÷0,68)

 

9. Z=2340м:

К_а=14,7*10⁶/(1000*9,81*2340)=0,64

Р_гр=0,0083*2340+0,66*14,7=29,1

Р_п=0,95*29,1=27,7

К_п=27,7*10⁶/(1000*9,81*2340)=1,2

ρ_о=(1,05÷1,1)*0,62=(0,67÷0,7)

 

10.  Z=2500м:

К_а=15*10⁶/1000*9,81*2500=0,61

Р_гр=0,0083*2500+0,66*15=30,65

Р_п=0,95*30,65=29,1

К_п=29,1*10⁶/1000*9,81*2500=1,23

ρ_о=(1,04÷1,07)*0,61=(0,63÷0,65)

 

 

 

 

 

Результаты вычислений занесены в таблице 3

Таблица 3 - значения К_а, К_п, ρ_о по интервалу глубин

№	Глубина, м	Коэффициент аномальности, Ка	Коэффициент поглощения, Кп	Относительная плотность, ρо
1	60	1,53	1,76	1,68÷1,76
2	550	0,33	1	0,36÷0,38
3	870	0,36	1,03	0,4÷4,1
4	1200	0,4	1,05	0,44÷0,46
5	1460	0,36	1,04	0,38÷0,4
6	1710	0,55	1,15	0,58÷0,61
7	1950	0,55	1,15	0,58÷0,61
8	2120	0,62	1,2	0,65÷0,68
9	2340	0,64	1,2	0,67÷0,7
10	2500	0,61	1,2	0,63÷0,65

 

         Используя данные таблицы 3 строим совмещенный график изменения К_а, К_п, ρ_о с глубиной Z (для определения количества и глубины спуска обсадных колонн).

         Для успешной проводки проектируемой  скважины необходимо перекрыть  интервалы обсадными трубами,  а также:

         - с целью перекрытия и крепления  верхнего интервала, а также  обвязки устья скважины с циркуляционной  системой на глубину 100м спускаем  – шахтовое направление;

         - с целью перекрытия неустойчивых  отложений, а также для установки  на нем противовыбросового оборудования (ПВО), на глубину 550м спускаем  – кондуктор;

         - с целью перекрытия неустойчивых  пород и изоляции возможного  поглощения бурового раствора, на  глубину 1710м спускаем – промежуточную  колонну;

         - с целью перекрытия и разобщения  продуктивных отложений с последующей  их эксплуатации, на глубину 2500м  спускаем – эксплуатационную  колонну.

 

 

3. Выбор диаметров обсадных колонн и долот

 

         На втором этапе разработки  конструкций скважины, после того, как было определено необходимое  количество обсадных колонн, приступают  к согласованию диаметров обсадных  колонн и долот.

         Расчет диаметров ведется снизу-вверх,  за исходный размер принимается  диаметр эксплуатационной колонны  или конечный диаметр ствола  скважины.

         Диаметр долота для бурения  под обсадную колонну определяется  по ее габаритному размеру.  С таким расчетом, чтобы обсадная  колонна свободно проходила по  стволу скважины с регламентированным  радиальным зазором, который определяется  в зависимости от диаметра  обсадной колонны. Расчетный диаметр  долота определяется по формуле:

D_д.р.=d_м+2δ

         где d_м – диаметр муфты

         Затем по расчетному диаметру  находим ближайший нормализованный  диаметр D_н.д. согласно ГОСТу 20692-80

         Установленный таким образом  D_н.д. позволяет рассчитать внутреннийй диаметр обсадной колонны

d_вн= D_н.д.+2∆

         где ∆ - радиальный зазор между долотом и стенкой обсадной трубы,       ∆=5-10мм.

         По известному внутреннему диаметру  обсадной трубы с использованием  ГОСТа 632-80 подыскивается нормализованный  диаметр обсадной колонны и выявляется дополнительная толщина стенки трубы