Разработка вопросов совершенствования технологии безамбарного бурения на Шершнёвском месторождении

     Шешминский  терригенный водоносный комплекс представлен  невыдержанными замещающимися прослоями и линзами песчаников, алевролитов и аргиллитов с подчиненными прослоями известняков. Мощность отложений достигает 200 м. Здесь распространены трещинно-грунтовые и трещинно-пластовые ненапорные и напорные воды. Глубина залегания подземных вод изменяется от 10 до 100 м. Дебит родников изменяется от 0,1 до 5-8 л/сек, дебит скважин от 0.2 до 4.1 л/сек при характерном значении 0.5 л/сек. Воды гидрокарбонатные минерализации от 0.1 до 0.7, чаще 0,5 г/л и жесткости до 3 мг-экв.

     Ввиду небольшой водообильности шешминских отложений, наиболее перспективным для водоснабжения является соликамский водоносный комплекс. 
 

 

     

Таблица 1.4 Водоносность 

Примечание: 1. Глубина  залегания подошвы пресных подземных  вод 100-130м;

                       2. Проявление сероводорода в водоносных  горизонтах верхнего карбона при бурении на воде (1457-1507м) 

1.5 Геофизические исследования скважин. 

    При проектировании глубоких скважин предусматривается  комплекс промыслово-геофизических исследований основной целью которого является решение традиционных геологических задач:

• изучение геологического строения разбуриваемой площади;
• литологическое расчленение разреза;
• выявление продуктивных пластов;
• уточнение типа коллектора и определение его фильтрационно-емкостных свойств;
• оценка характера насыщения;

и ряд  технических задач:

• определение траектории ствола скважины
• изучение технического состояния ствола скважины
• оценка качества цементирования обсадных колонн
• перфорация обсадных колонн.

   Объем промыслово-геофизических исследований приводится в

   таблице 1.5

 

      Таблица 1.5 - Объем ГИС.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. ТЕХНИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.

2.1.Проектирование  конструкции скважины. 

    Поскольку скважина является долговременным капитальным сооружением,

её конструкция  должна обеспечивать ряд требований :

-   быть  прочной;

- обеспечивать  герметичное разобщение всех  проницаемых пластов, вскрытых при бурении;

- безусловную  возможность достижения проектной  глубины и решения геологических и других исследовательских задач в процессе бурения;

- осуществление  запроектированных режимов эксплуатации  на всех этапах разработки месторождения;

- максимально полное использование природной энергии для транспортирования нефти и газа на поверхность;

- возможность  проведения ремонтных работ в  скважине и соблюдения требований законов об охране недр и защите окружающей среды от загрязнения.

  Вместе с тем конструкция скважины должна быть экономически выгодной.

  На выбор конструкции скважины влияют различные факторы :

-   назначение  скважины;

-   проектная  глубина;

-   геологические  условия бурения;

-   профиль  ствола скважины и др. 

2.2. Выбор числа и  глубины спуска обсадных колонн.

     К выбору числа и глубины спуска обсадных колонн следует приступать с построения графиков изменения пластового давления, давления гидроразрыва пород и гидростатического давления столба бурового раствора в

координатах «глубина - эквивалент градиента давления».

   Под эквивалентом градиента давления понимают относительную плотность жидкости, столб которой в скважине на глубине определения создаёт давление, равное пластовому давлению или давлению ГРП, то есть :

α_пл = Р_пл/(0,01*L_пл); α_грп = Р_грп/(0,01*L_пл),

где      Р_пл - пластовое давление на глубине α_пл, равное

Р_пл=р_вgL_пл, МПа

Р_грп - давление ГРП, для условий строительства скважин на территории Пермской области Р_грп = А*L_пл, МПа

А - коэффициент  аномальности пласта, который выбирается следующим образом:

для потенциально поглощающих пластов независимо от глубины

 А = 0,012 МПа/м;

для непоглощающих  пластов при глубине до 1000 м,

 А = 0,026 МПа/м;

для непоглощающих  пластов при глубине более 1000 м,

 А = 0,0234 МПа/м.

1.     На глубине от 0 до 10 м:

Р_пл=1000* 10* 10=0,1 МПа; Р_грп =0,026*10=0,26 МПа;

α_пл = 0,1 /(0,01 * 10)= 1;  α_грп = 0,26/(0,01*10)= 2,6.

2.     На глубине от 10 до 270 м:

Р_пл = 1000*10*270= 2,7 МПа; Р_грп = 0,012*270=3,24 МПа;

α_пл = 2,7/(0,01*270)= 1;   α_грп = 3,24/(0,01*270)= 1,2.

3.     На глубине от 270 до 1010 м:

Р_пл= 1000*10*1010= 10,1 МПа; Р_грп = 0,0234* 1010=23,6 МПа;

α_пл =10,1/(0,01*1010)=1;  α_грп = 23,6/(0,01*1010)= 2,34.

4.     На глубине от 1010 до 1470м :

Р_пл =1000*10*1470= 14,7 МПа; Р_грп = 0,012*1470=17,6 МПа;

α_пл = 14,7/(0,01*1470)= 1; α_грп = 17,6/(0,01*1470)= 1,2.

5.     На глубине от 1470 до 1730 м :

Р_пл = 1000*10*1730= 17,3 МПа; Р_грп = 0,0234* 1730=21,7 МПа;

α_пл = 17,3/(0,01*1730)= 1; α_грп = 21,7/(0,01* 1730)= 2,34.

6.     На глубине от 1730 до 1960 м :

Р_пл = 1000*10*1960= 19,6 МПа; Р_грп = 0,012*1960=23,5 МПа;

α_пл = 19,6/(0,01*1960)= 1; α_грп =23,5/(0,01*1960)= 1,2.

7.     На глубине от 1960 до 2100м :

Р_пл = 1000* 10*2100= 21,0 МПа; Р_грп = 0,0234*2100=49,1 МПа;

α_пл = 21,0/(0,01*2100)= 1; α_грп = 49,1/(0,01*2100)= 2,34.

     По рассчитанным данным строим график давлений, на котором выделяем зоны с совместимыми условиями бурения (см. рисунок 2).

По совмещенному графику давлений выбираем количество спускаемых в скважину обсадных колонн и их глубину. Принимаем следующую конструкцию скважины:

1. Первое направление  спускается на глубину 10 метров  для перекрытия неустойчивых четвертичных отложений.

2. Второе направление  спускается для предотвращения  размыва устья скважины при бурении под кондуктор на глубину 35 метров.

3. Кондуктор  спускается для крепления верхних  неустойчивых интервалов разреза, изоляции водоносных горизонтов от загрязнения. Защита соляной толщи от надсолевого водоносного комплекса. Соответственно, глубина спуска кондуктора составляет 280 метров.

4. Техническая  колонна спускается для крепления  и изоляции вышележащих зон геологического разреза, несовместимых по условиям бурения с нижележащими, изоляции солевых отложений, установки противовыбросового оборудования, для защиты соляной толщи от подсолевого водоносного комплекса. Глубина спуска технической колонны составляет 700 метров.

5. Эксплуатационная  колонна спускается в кровлю  Турней-фаменских отложений для изоляции продуктивного пласта от вышележащих флюидосодержащих горизонтов, а также извлечения нефти. Глубина спуска эксплуатационной колонны 2191метров. 
 

 
 

Рис. 2. 
 
 
 
 
 
 
 

2.3. Выбор диаметров  обсадных колонн  и долот.

      Для того чтобы обсадную колонну можно  было спустить в скважину, диаметр последней всегда должен быть больше максимального наружного диаметра колонны. Расчет ведем снизу - вверх, начиная с последней колонны.

                     D^h_c=dⁿ_H+2D_k,

где    D^h_c - номинальный диаметр скважины (долота);

         dⁿ_H - наибольший наружный диаметр колонны (обычно это диаметр муфты соединяющий две смежные трубы);

        D_k - радиальный зазор между стенкой скважины и выступающим наружу элементом колонны (муфты), достаточной для свободного спуска её.

    D_k = 15-25 мм.

       Полученный  результат сопоставляют с ГОСТ 20692- 75 на долота.

Далее определяют диаметры следующей колонны.

             D_вн^n-1 = D_дⁿ + D,

где    D_вн^n-1 - диаметр (внутренний) следующей колонны;

        D_дⁿ - диаметр долота применяемый при разбуривании предыдущей колонны;

     D - зазор необходимый для нормального прохождения долота (8-10 мм).

                  D_н^n-1 = D_вн^n-1 +2Ф,

где  D_н^n-1 - наружный диаметр колонны;

     2Ф  - двойная толщина стенки 8-9 мм. 

       Полученный  результат сравнивают по ГОСТ 632 - 80 на обсадные трубы.