Бурение нефтегазовых скважин

МИНИСТЕРСТВО  НАУКИ И ОБРАЗОВАНИЯ

РЕСПУБЛИКИ  КАЗАХСТАН 

 
 

Кафедра нефтегазовой инженерии 
 

Бурение нефтегазовых скважин 
 
 
 
 
 

РЕФЕРАТ 
 
 
 
 
 

Выполнил: Шабдиров А.

Проверил: Каюпов А. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Алматы - 2011

СОДЕРЖАНИЕ 
 
 

1. Колтюбинговое  бурение. Бурение на депрессии. 3

2. Горизонтальное  бурение 5

3. Топ драйв  (Верхний привод) 6

4. Бурение по  обсадной трубе 7

5. Элементы буровой  вышки 8 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Колтюбинговое бурение. Бурение на депрессии. 

     Колтюбинговое бурение. Развитие колтюбинговых технологий, основанных на применении гибких непрерывных труб, первоначально было связано с обеспечением текущего и капитального ремонта нефтяных и газовых скважин. Однако мировая практика показывает, что наиболее значительные достижения в применении гибких труб связаны с освоением буровых работ. Сегодня колтюбинг занимает важную нишу на рынке нефтегазовых технологий и открывает поистине уникальные возможности сохранения окружающей среды и снижения себестоимости бурения.

     Отсутствие  необходимости глушения скважин, а  также значительное уменьшение времени  проведения работ сразу определили особую привлекательность нового подхода, связанного с использованием гибких непрерывных стальных труб (колтюбинга). На сегодняшний день сервисными и добывающими компаниями, эксплуатирующими колтюбинговое оборудование, освоено большинство технологических операций, ранее выполняемых традиционными методами.

     Колтюбинговые технологии, связанные с ликвидацией  отложений в скважинах, поинтервальной обработкой, борьбой с обводнениями, доставкой и извлечением внутрискважинного оборудования, ловильными операциями, основательно утверждаются в нефтегазовом комплексе. Одновременно, несмотря на существующий дефицит оборудования и специалистов, данное перспективное направление динамично развивается и в области строительства скважин. При этом темпы развития чрезвычайно высоки: первое коммерческое бурение с колтюбингом произошло в начале 90-х, а уже к середине десятилетия колтюбингом бурилось по несколько сотен скважин в год по всему земному шару.

     

     Колтюбинг может быть использован для бурения  новых скважин, для повторного вскрытия пласта, но наибольшую техническую  и экономическую эффективность  он имеет при бурении вторых наклонных  или горизонтальных стволов из существующих скважин. Гибкие трубы позволяют проводить бурение на депрессии и увеличить дебит скважины в 3-8 и более раз. Популярность применения колтюбинга объясняется высокой эффективностью и безопасностью проведения операций.

     Использование колтюбинга совместно с другими перспективными технологиями позволяет дополнительно извлекать до 40 % углеводородного сырья. Сегодня в мире эксплуатируется более 1000 колтюбинговых установок, в т.ч. более половины в Северной Америке. Безусловно, такие работы требуют наличия целого комплекса оборудования, включающего навигационное, нагнетательное, циркуляционное, внутрискважинное, грузоподъемное и так далее.

     Бурение на депрессии. Не полагаясь на одну лишь массу бурового раствора, системы бурения с управляемым давлением регулируют давление в скважине с помощью вращающейся головки превентора с системой наземного контроля давления бурового раствора, возвращающегося из затрубного пространства. У этого способа бурения смысл в том, что давления меньше, поток больше. При бурении на депрессии акцент делается на защите пластов от повреждений — особенно в истощённых пластах с низким давлением. Провоцируя приток из пласта во время бурения, мы предотвращаем появление скин–эффекта и соответствующего отрицательного воздействия на производитель-ность скважины и отдачу пласта. Пониженное давление в стволе скважины также увеличивает скорость проходки, удлиняет срок службы долота и предотвращает потерю бурового раствора в породу, сводя к минимуму вероятность прихвата под действием перепада давлений. Общий результат: увеличение производительности скважины и отдачи пласта. 

     Горизонтальное  бурение. 

     Способ бурения  невертикальных скважин. В зависимости от сферы применения различают несколько видов наклонного бурения: 1) направленное бурение нефтяных скважин; 2) сервисное инсталляционное бурение (используется при прокладке подземных коммуникаций), 3) внутриразломное направленное бурение в угольно-метановых пластах (например, для отвода газа).

     В нефтяной отрасли применяют технологию горизонтального бурения, когда отклонение от оси вертикальной скважины на заданной глубине составляет угол не менее 80 градусов, чтобы скважина попала в нефтеносный слой и располагалась параллельно этому слою.

Таким образом современные технологии направленного бурения позволяют сделать горизонтальными скважины с сильным отклонением от вертикальной оси.  Это очень ценная возможность, поскольку нефтеносные слои чаще всего расположены горизонтально.  А в результате получается скважина с более высокой производительностью по сравнению с вертикальной скважиной, просверленной в том же нефтеносном слое.

     Использование горизонтального бурения позволяет  достигать нефтеносных слоев  зачастую расположенных за несколько  километров от точки бурения.  Это особенно важно для тех месторождений, где вертикальное бурение затруднено из-за условий рельефа или может значительно навредить экологии. Благодаря такому методу бурения, сохраняется природный ландшафт и экологический баланс в местах проведения работ, исключается техногенное воздействие на флору и фауну, а также минимизируется негативное влияние на условия проживания людей в этой зоне.

       

     Топ драйв. 

     Система верхнего привода (СВП) в последнее  время становится наиболее популярным способом бурения нефтяных и газовых  скважин. Этой системой оборудуются как импортные, так и отечественные буровые установки. Такие установки используются, например, на Каспийском шельфе в Астрахани. Эта система применяется и нашими буровиками во Вьетнаме на месторождении Белый тигр в установке Tamdau, на которой работал один из авторов настоящей статьи. СВП являются принципиально новым типом механизмов буровых установок, обеспечивающих выполнение целого ряда технологических операций. В принципе верхний привод представляет собой подвижной вращатель с сальником-вертлюгом, оснащенный комплексом средств механизации СПО-силовой вертлюг. СВП буровых установок получили широкое распространение в мировой практике. СВП обеспечивает выполнение следующих технологических операций:

- вращение бурильной колонны при бурении, проработке и расширении        ствола скважины;

     - свинчивание, докрепление бурильных труб;

- проведение спуско-подъемных операций с бурильными трубами, в том числе наращивание бурильной колонны свечами и однотрубками

     проведение  операций по спуску обсадных колонн;

- проворачивание бурильной колонны при бурении забойными двигателями;

     - промывку скважины и проворачивание бурильной колонны при СПО;

- расхаживание бурильных колонн и промывку скважины при ликвидации аварий и осложнений.

 
 
 

Бурение по обсадной трубе 

     Спуско-подъёмные  операции бурильных труб вызывают перепады давления и эффект свабирования в  стволе скважины. Перепады давления могут  привести к потере циркуляции из-за разрыва проницаемых или трещиноватых пластов. Снижаемое с помощью свабирования давление в стволе скважины может потенциально затянуть пластовые жидкости в ствол скважины и вызвать неустойчивость ствола. Обе эти проблемы могут потребовать значительных затрат времени и финансовых средств. Система бурения на обсадной колонне DwC компании Weatherford предлагает альтернативное решение. Эта система устраняет необходимость выполнения СПО и использования КНБК, что, в свою очередь, ускоряет процесс бурения и снижает риск постоянного нахождения обсадной колонны на забое или около него. Система бурения на обсадной колонне DwC упрощает конструкцию скважины, уменьшая диаметр кондуктора, а также сокращает потребность в использовании обсадной колонны или хвостовика. Существует даже возможность полного устранения обсадной колонны или хвостовика при успешном бурении через зону с переменным давлением или зону с потерей циркуляции.

       
 

Элементы  буровой вышки 

     Буровая вышка - это сооружение над скважиной  для спуска и подъема бурового инструмента, забойных двигателей, бурильных и обсадных труб, размещения бурильных свечей (соединение двух-трех бурильных труб между собой длиной 25...36 м) после подъема их из скважины и защиты буровой бригады от ветра и атмосферных осадков.

     Различают два типа вышек: башенные (рис. 5) и мачтовые (рис. 6). Их изготавливают из труб или прокатной стали.

     Башенная  вышка представляет собой правильную усеченную четырехгранную пирамиду решетчатой конструкции. Ее основными  элементами являются ноги 1, ворота 2, балкон 3 верхнего рабочего, подкронблочная площадка 4, козлы 5, поперечные пояса 6, стяжки 7, маршевая лестница 8.

 

Рис. 5. Вышка  ВМ-41:

1 - нога;

2 - ворота;

3 - балкон;

4- подкронблочная площадка; 
5 - монтажные козлы;

6 - поперечные  пояса; 

7 - стяжки; 
8 - маршевая лестница. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Вышки мачтового типа бывают одноопорные  и двухопорные (А-образные). Последние  наиболее распространены.

В конструкцию  мачтовой вышки А-образного типа входят подъемная стойка 1, секции мачты 2,3,4,6, пожарная лестница 5, монтажные  козлы 7 для ремонта кронблока, подкронблочная рама 8, растяжки 9, 10, 14, оттяжки 11, тоннельные лестницы 12, балкон 13 верхнего рабочего, 15 - предохранительный пояс, маршевые лестницы 16, шарнир 17. 

Рис. 6. Мачтовая вышка А-образного типа:

1 - подъемная  стойка; 2, 3, 4, 6 - секция мачты; 5 - пожарная лестница; 
7 - монтажные козлы для ремонта кронблока; 8 - подкронблочная рама; 
9, 10, 14 - растяжки; 11 - оттяжки; 12 - тоннельные лестницы; 
13 - балкон; 15 - предохранительный пояс; 16 - маршевые лестницы; 
17 - шарнир. 

 
 
 

     А-образные вышки более трудоемки в изготовлении и поэтому более дороги. Они  менее устойчивы, но их проще перевозить с места на место и затем  монтировать.

     Основные  параметры вышки - грузоподъемность, высота, емкость «магазинов» (хранилищ для свечей бурильных труб), размеры верхнего и нижнего оснований, длина свечи, масса.

     Грузоподъемность  вышки - это предельно допустимая вертикальная статическая нагрузка, которая не должна быть превышена  в процессе всего цикла проводки скважины.

     Высота  вышки определяет длину свечи, которую можно извлечь из скважины и от величины которой зависит продолжительность спускоподъемных операций. Чем больше длина свечи, тем на меньшее число частей необходимо разбирать колонну бурильных труб при смене бурового инструмента. Сокращается и время последующей сборки колонны. Поэтому с ростом глубины бурения высота и грузоподъемность вышек увеличиваются. Так, для бурения скважин на глубину 300...500 м используется вышка высотой 16... 18 м, глубину 2000...3000 м - высотой - 42 м и на глубину 4000...6500 м - 53 м.

     Емкость «магазинов» показывает какая суммарная  длина бурильных труб диаметром 114...168 мм может быть размещена в  них. Практически вместимость «магазинов»  показывает на какую глубину может  быть осуществлено бурение с помощью  конкретной вышки.