Бурение и освоение нефтяных и газовых скважин Автор: Епихин А.В. асс.каф. бурения скважин Томск-2013 г. Курс лекций Лекция 4

Тема 1.6 Технические средства направленного бурения скважин. Компоновки низа бурильной колонны для направленного бурения. 52 Лекция 4

Назначение: бурение под кондуктор диаметром 245 мм вертикального участка ствола и интервала стабилизации зенитного угла и азимута. Состав: 1.Долото III СГВ (СЗГВ) 2.Калибратор 8 КС МС 3.Турбобур Т12 РТ Переводник 3-147/3-171 с обратным клапаном 5.Переводник Н 3-152/ Калибратор 8К 290 МС (диаметром мм) 7.УБТ-203 (178) -12 метров 8.ЛБТ-147* метров КНБК для вертикальных интервалов скважины Состав: 1.Долото III СГВ (СЗГВ) 2.Калибратор 8 КС МС 3.Турбобур Т12 РТ-240 с двумя наваренными центраторами диаметром 285 мм по корпусу 4.Переводник 3-147/ с обратным клапаном 5.УБТ-203 (178) -12 метров 6.ЛБТ-147* метров. Назначение: бурение под кондуктор диаметром 245 мм вертикального участка ствола и интервала стабилизации зенитного угла и азимута. 61 Лекция 4

КНБК для вертикальных интервалов скважины Назначение: бурение вертикальных участков ствола скважины под кондуктор диаметром 426 мм. Состав: 1.Долото III СГВ (СЗГВ) 2.Калибратор 8 КС МС 3.Турбобур Т12 РТ Переводник 3-147/3-171 с обратным клапаном 5.УБТ-203 (178) - 12 метров 6. Переводник З-152/ Расширитель трехшарошечный 295/525 8.УБТ м 9.ЛБТ-147* метров. Назначение: бурение вертикальных участков ствола скважины. Состав: 1.Долото 2.Калибратор 3.Маховик 4.Забойный двигатель 5.Бурильные трубы Назначение: бурение под эксплуатационную колонну со стабилизацией зенитного угла и азимута. Состав: 1.Долото III МЗГВ (СГВ) 2.Калибратор 9 К МС 3. Шпиндель турбобура 3 ТСШ с шестипланочным центратором диаметром 213 мм 4.Турбобур 3 ТСШ Переводник 3-147/3-171 с обратным клапаном 6.УБТ метров 7.ЛБТ-147* метров. 62 Лекция 4

Назначение: бурение под кондуктор диаметром 245 мм с искривлением скважины в сторону увеличения зенитного угла с интенсивностью 1-5 град/100 м и уменьшением азимута с интенсивностью 1-5 град/100 м. Состав: 1.Долото III СГВ (СЗГВ) 2.Калибратор 8 КС МС 3.Турбобур Т12 РТ Переводник 3-147/3-171 с обратным клапаном 5.УБТ-203 (178) -12 метров 6.ЛБТ-147* метров. КНБК для наклонных интервалов скважины Назначение: бурение под кондуктор диаметром 245 мм в интервалах искусственного искривления. Состав: 1.Долото III СГВ (СЗГВ) 2.Калибратор 8 КС МС 3.Турбобур Т12 РТ Переводник 3-147/3-171 с обратным клапаном и перекосом осей 2 градуса 5.УБТ-203 (178) -12 метров 6.Универсальный магнитный переводник 7. ЛБТ-147* метров. 63 Лекция 4

КНБК для наклонных интервалов скважины Назначение: бурение под кондуктор диаметром 245 мм в интервалах искусственного искривления. Состав: 1.Долото III СГВ (СЗГВ) 2.Калибратор 8 КС МС 3.Отклонитель ТО Переводник 3-147/3-171 с обратным клапаном 5.Универсальный магнитный переводник 6.ЛБТ-147* метров. Назначение: бурение под эксплуатационную колонну со стабилизацией зенитного угла и искривлением скважины влево по азимуту с интенсивностью 1-3 град/100 м. Состав: 1.Долото III МЗГВ (СГВ) 2.Калибратор 9 К МС 3. Шпиндель турбобура 3 ТСШ с шестипланочным центратором диаметром 213 мм 4.Турбобур 3 ТСШ Переводник 3-147/3-171 с обратным клапаном 6.УБТ метров 7.ЛБТ-147* метров. 64 Лекция 4

КНБК для наклонных интервалов скважины Назначение: бурение под эксплуатационную колонну с увеличением зенитного угла скважины с интенсивностью 1-3 град/100м и уменьшением азимута с интенсивностью 1-3 град/100 м. Состав: 1.Долото III МЗГВ (СГВ) 2.Калибратор 9 К МС 3. Шпиндель турбобура 3 ТСШ с центрирующей коронкой СТК диаметром 214 мм 4.Турбобур 3 ТСШ Переводник 3-147/3-171 с обратным клапаном 6.УБТ метров 7.ЛБТ-147* метров. Назначение: бурение под эксплуатационную колонну со снижением зенитного угла с интенсивностью 1-3 град/100 м и уменьшением азимута с интенсивностью1-3 гард/100 м. Состав: 1.Долото III МЗГВ (СГВ) 2.Калибратор 9 К МС 3. Шпиндель турбобура 3 ТСШ Турбобур 3 ТСШ Переводник 3-147/3-171 с обратным клапаном 6.УБТ метров 7.ЛБТ-147* метров. 65 Лекция 4

КНБК для наклонных интервалов скважины Назначение: бурение под эксплуатационную колонну с увеличением зенитного угла с интенсивностью 1-5 град/100 м и уменьшением азимута с интенсивностью 1-3 град/100 м. Состав: 1.Долото III МЗГВ (СГВ) 2.Калибратор 9 К МС 3.Переводник ниппельный З-117 / Калибратор 9 К МС 5.Шпиндель турбобура 3 ТСШ Турбобур 3 ТСШ Переводник 3-147/3-171 с обратным клапаном 8.УБТ метров 9.ЛБТ-147* метров. Назначение: бурение под эксплуатационную колонну в интервалах искусственного искривления при глубинах до 2000 м. Состав: 1.Долото III СГВ 2.Калибратор 9 К 214 МС 3. Отклонитель ТО Переводник 3-147/3-171 с обратным клапаном 5. Рабочий переводник 3-147/ Магнитный переводник 3-147/ ЛБТ-147* метров. 66 Лекция 4

КНБК для наклонных интервалов скважины Назначение: бурение под эксплуатационную колонну в интервалах искусственного искривления при глубинах до 3000 м. Состав: 1. Долото III СГВ 2. Калибратор 9 К 214 МС 3. Отклонитель ДВО Переводник 3-147/3-171 с обратным клапаном 5. Рабочий переводник 3-147/ Магнитный переводник 3-147/ ЛБТ-147* метров. Назначение: бурение под эксплуатационную колонну в интервалах искусственного искривления при глубинах до 3000 м. Состав: 1.Долото III СГВ 2.Калибратор 9 К 214 МС 3. Шпиндель-отклонитель ШО Турбинная секция 3ТСШ (2 секции) или турбинная секция А7 П3 5. Переводник 3-147/3-171 с обратным клапаном 6. Рабочий переводник 3-147/ Магнитный переводник 3-147/ ЛБТ-147* метров. 67 Лекция 4

КНБК для горизонтальных интервалов скважины Назначение: бурение горизонтального ствола в продуктивном пласте со стабилизацией и незначительным уменьшением зенитного угла. Состав: 1. Долото III МСЗ ГНУ (СЗ ГАУ) 2. Калибратор МК Винтовой забойный двигатель ОШ Удлинитель диамагнитный 5. Забойная телеметрическая система ЗИС-4 (СИБ-1) 6. Фильтр-контейнер с обратным клапаном 7. ЛБТ-147* метров. Назначение: бурение горизонтального ствола в продуктивном пласте со стабилизацией и незначительным увеличением зенитного угла. Состав: 1. Долото III МСЗ ГНУ (СЗ ГАУ) 2. Калибратор МК Винтовой забойный двигатель ОШ-172 (СТК) 4. Удлинитель диамагнитный 5. Забойная телеметрическая система ЗИС-4 (СИБ-1) 6. Фильтр-контейнер с обратным клапаном 7. ЛБТ-147* метров. 68 Лекция 4

КНБК для горизонтальных интервалов скважины Назначение: бурение в продуктивном пласте с искусственным искривлением с радиусом от 86 м. Состав: 1. Долото III МСЗ ГНУ (СЗ ГАУ) 2. Калибратор МК Винтовой забойный двигатель ОШ-172 (с перекосом и МШ-172) 4. Удлинитель диамагнитный 5. Забойная телеметрическая система ЗИС-4 (СИБ-1) 6. Фильтр-контейнер с обратным клапаном 7. ЛБТ-147* метров. Назначение: бурение в продуктивном пласте с искусственным искривлением с радиусом от 54 м. Состав: 1. Долото III МСЗ ГНУ (СЗ ГАУ) 2. Калибратор МК Винтовой забойный двигатель ОШ-172 (с перекосом) и МШ Забойная телеметрическая система ЗИС-4 (СИБ-1) 5. Фильтр-контейнер с обратным клапаном 6. ЛБТ-147* метров. 69 Лекция 4

а а - турбобур диаметром 172 мм, долото диаметром 215,9 мм, диаметр центратора мм, мм, мм; б б - турбобур диаметром 195 мм, долото диаметром 215,9 мм, диаметр центратора мм, мм; в в - турбобур диаметром 240 мм, долото диаметром 295,3 мм, диаметр центратора мм, мм, мм. Зависимость интенсивности искривления от места установки центратора 70 Лекция 4

Примечание: Принятое расстояние до центратора измеряется от торца долота до конца центратора, включая его длину. Размеры компоновок с центраторами для управления искривлением наклонных скважин Диаметр, мм Стабилизация зенитного угла Увеличение зенитного угла Уменьшение зенитного угла долото калибратора турбобура диаметр центратора, мм расстояние до центратора, мм диаметр центратора, мм расстояние до центратора, мм диаметр центратора, мм расстояние до центратора, мм бурение до 1000м бурение ниже 1000 м оптимальное допустимое 215, , , Лекция 4

Тема 1.7 Бурение горизонтальных скважин. 72 Лекция 4

Горизонтальными Горизонтальными называются такие скважины, которые вскрывают продуктивный пласт на интервале не менее, чем вдвое превышающем толщину пласта. Определение 73 Лекция 4

Общие преимущества горизонтальных скважин СнижениеСнижение общего количества скважин. ПовышениеПовышение степени извлечения углеводородов за счет более интенсивного перетока флюидов и оптимальной системы разработки месторождения. ПовышениеПовышение дебита скважин за счет увеличения поверхности фильтрации и зоны дренирования. СнижениеСнижение удельных капитальных вложений на тонну добываемой нефти. Преимущества горизонтальных скважин 74 Лекция 4

Преимущества горизонтальных скважин на поздних стадиях разработки месторождения ВосстановлениеВосстановление, а в ряде случаев и повышение продуктивности месторождений. СнижениеСнижение обводненности нефти. ПовышениеПовышение степени активного воздействия на пласт с целью интенсификации притока флюида. ПовышениеПовышение эффективности нагнетательных скважин, буримых для поддержания пластового давления. Преимущества горизонтальных скважин 75 Лекция 4

Преимущества горизонтальных скважин за счет сокращения затрат на природоохранные мероприятия Экономия средств происходит в результате уменьшения: отчуждения земель; загрязнения поверхностных и подземных вод нефтепродуктами и химреагентами; объема сооружаемых инженерных коммуникаций; объема отходов; воздействия на окружающую среду при кислотных обработках, гидроразрывах пласта, термическом воздействии. Преимущества горизонтальных скважин 76 Лекция 4

Увеличение объема метражаУвеличение объема метража бурения по отдельной скважине. Повышение себестоимостиПовышение себестоимости метра скважины. Эффективность (дебит) меньше вертикального такой же длиныЭффективность (дебит) горизонтального ствола меньше, чем вертикального такой же длины. дебит горизонтальной скважины снижается более интенсивновертикальнойВ процессе эксплуатации дебит горизонтальной скважины снижается более интенсивно, чем вертикальной, однако накопленная добыча повышается. Недостатки горизонтальных скважин 77 Лекция 4

Годовая добыча нефти, приходящаяся на одну скважину по годам разработки Статистика по горизонтальным скважинам Обводненность нефти, приходящаяся на одну скважину по годам разработки 78 Лекция 4

Изменение дебита нефти по годам разработки Статистика по горизонтальным скважинам 79 Лекция 4

c большим радиусом кривизны (i=0,6-2 град/10 м) cо средним радиусом кривизны (i=2-10 град/10 м) c малым радиусом кривизны (i=5-10 град/м) cо сверхмалым радиусом кривизны R= м R= м R= м R=0,2-0,6 м Классификация профилей 80 Лекция 4

Скважины с большим радиусом кривизны Преимущества: возможность использования обычного оборудования и инструмента (забойные двигатели, УБТ, бурильные трубы); отсутствие резких перегибов ствола; большие отходы; минимальные ограничения на длину горизонтального участка ствола; возможно использование всех вариантов заканчивания.Недостатки: большая длина интервалов искусственного искривления; увеличение общей глубины скважины; возможны осложнения в связи с большой протяженностью открытого наклонного ствола. Характеристики профилей 81 Лекция 4

Скважины со средним радиусом кривизны Преимущества: уменьшенная длина интервала бурения с отклонителем; зоны возможных осложнений могут быть разбурены вертикальным стволом и обсажены; точка забуривания наклонного ствола расположена ближе к кровле продуктивного горизонта, что повышает точность попадания в круг допуска.Недостатки: требуется специальный инструмент для искривления скважины со значительной интенсивностью; большие напряжения изгиба в колонне труб; некоторые ограничения на длину горизонтального ствола. Характеристики профилей 82 Лекция 4

Скважины с малым радиусом кривизны Преимущества: точка забуривания наклонного ствола находится непосредственно в продуктивном горизонте, поэтому горизонтальный ствол может быть пробурен на строго заданном расстоянии от кровли (подошвы) пласта. Недостатки: длина горизонтального ствола существенно ограничивается; низка механическая скорость бурения; необходим специальный инструмент (забойные двигатели, бурильные трубы); возникают проблемы с исследованием и заканчиваем скважин, а также с капитальным ремонтом. Характеристики профилей 83 Лекция 4

Глубина залеганияГлубина залегания продуктивного горизонта его характеристика. МинимальнаяМинимальная необходимая глубина вертикального участка. отходТребуемый отход (смещение). КонструкцияКонструкция скважины (диаметр ствола, глубина спуска обсадных колонн). ДлинаДлина горизонтального участка. ВозможностиВозможности применяемой техники и технологии бурения (отклонители, КНБК, методы исследования скважин). заканчиванияСпособ заканчивания. Критерии выбора профиля скважины 84 Лекция 4

Положение и профиль ствола в продуктивном пласте однородные пласты большой мощности пласты с АНПД и с высоковязкими нефтями неоднородные пласты значительной мощности маломощные пласты с трещиноватым коллектором 85 Лекция 4

МинимальноеМинимальное воздействие на продуктивный пласт в связи с тем, что время контакта раствора с коллектором многократно возрастает. ПовышенныеПовышенные смазочных свойства для снижения сил сопротивления движению колонны бурильных труб. ПовышеннаПовышенна я способность к выносу шлама. устойчивостиОбеспечение устойчивости стенок скважины, так как напряжения в висячей стенке скважины больше, чем в вертикальном стволе. Дополнительные требования к буровым растворам МалыйМалый объем удаляемого из раствора шлама. УвеличениеУвеличение нагрузки на крюке при подъеме инструмента. ВозрастаниеВозрастание давления бурового раствора на стояке. Образование сальниковОбразование сальников на колонне бурильных труб. Признаки плохой очистки скважины 86 Лекция 4

< 30 о При зенитных углах < 30 о шлам оседает на забое скважины. 30 о 60 о При зенитных углах от 30 о до 60 о шлам оседает на лежачей стенке скважины и по мере накопления лавинообразно скатывается вниз, образуя шламовые пробки. В результате возможны прихваты инструмента. >60 о При зенитных углах >60 о образуется устойчивая шламовая подушка на лежачей стенке скважины. Поведение шлама в наклонной скважине при останове циркуляции раствора циркуляции раствора Мероприятия по полному удалению шлама из скважины Увеличение расхода раствораУвеличение расхода бурового раствора (до трехкратного). периодическое расхаживание вращениеВ процессе бурения периодическое расхаживание и вращение (если это возможно) инструмента ротором. промывка скважины с расхаживаниемвращением инструментаПеред наращиванием и подъемом инструмента промывка скважины с расхаживанием и вращением инструмента. Время промывки в 1,5-2,5 раза больше, чем для вертикальных скважин такой же глубины и диаметра. Промежуточные промывкиПромежуточные промывки при спуско-подъемных операциях (через м). Порционная промывкаПорционная промывка (высоковязкий раствор -обычный раствор). Обратная промывкаОбратная промывка. 87 Лекция 4

Способы заканчивания скважин Открытым стволом. Спуском перфорированного хвостовика. Спуском эксплуатационной колоны с последующим цементированием и перфорацией. Спуском перфорированного хвостовика с последующей гравийной набивкой. Причины снижения проницаемости продуктивного горизонта ЗакупоркаЗакупорка пор твердой фазой раствора. ДиспергированиеДиспергирование глин, находящихся в пласте, при взаимодействии с фильтром раствора. ОбразованиеОбразование осадков и эмульсий при взаимодействии раствора и пластового флюида. УвеличениеУвеличение вязкости флюида под действием полимеров. 88 Лекция 4

Факторы, влияющие на выбор способа заканчивания Тип коллектора. Устойчивость ствола. Необходимость изоляции зон нежелательного притока (вода, газ). Вынос песка. В горизонтальном стволе вынос песка существенно больше, чем в вертикальном. Вид последующих работ с целью интенсификации притока флюида и капитального ремонта. 89 Лекция 4

Общие рекомендации по выбору способа заканчивания Заканчивание открытым стволом Заканчивание открытым стволом рационально при небольшой длине горизонтального участка, что имеет место при малых радиусах искривления, в устойчивых породах, когда вынос песка незначителен, а наличие зон водо- и газопоступления маловероятно. Заканчивание с использованием перфорированного хвостовика Заканчивание с использованием перфорированного хвостовика рационально в скважинах со средним радиусом кривизны, но может быть использовано и в других случаях, когда породы относительно устойчивы, но возможен значительный вынос песка, а продуктивный горизонт более менее однороден. Заканчивание цементированием обсадной колонны рационально Заканчивание цементированием обсадной колонны рационально в неустойчивых породах со сложным строением пласта, однако, вынос песка при этом должен быть невелик, скважина пробурена по профилю с большим или средним радиусом искривления с большой длиной горизонтального ствола. 90 Лекция 4

Заканчивание открытым стволом Преимущества: существенная экономия затрат средств и времени. Недостатки: возможно обрушение ствола; вынос песка; трудности при определении зон поступления флюида в скважину при проведении работ с целью интенсификации притока, или для изоляции водо- газоносных зон. Преимущества и недостатки способов заканчивания Заканчивание спуском перфорированного хвостовика Преимущества: сравнительная простота и дешевизна; закрепление ствола от обрушения; существенное снижение выноса песка в скважину. Недостатки: затруднена изоляция нежелательных зон притока горизонтального ствола; проблемы с обработкой ствола с целью интенсификации притока нефти. 91 Лекция 4

Заканчивание спуском обсадной колонны с цементированием Преимущества: полное исключение обрушения ствола; возможность обработки выборочных зон для интенсификации притока; обеспечивается управление газо- и водонефтяным контактами; возможна изоляция зон нежелательного притока, как на начальной стадии, так и при последующей эксплуатации. Недостатки: дороговизна; возможен вынос песка. Преимущества и недостатки способов заканчивания Способы вторичного вскрытия продуктивного горизонта в горизонтальном стволе Пулевая или кумулятивная перфорация путем спуска перфоратора на НКТ. Пескоструйная перфорация. Растворение магниевых заглушек перфорированного хвостовика при кислотной обработке. Механическое разрушение разбуриванием алюминиевых заглушек перфорированного хвостовика. Гидромеханическая перфорация. 92 Лекция 4

Строительство подземных газохранилищ. Дегазация угольных пластов. Бурение скважин с целью водопонижения перед разработкой месторождений полезных ископаемых. Бурение скважин для сброса загрязненных вод. Подземная газификация углей. Другие области применения горизонтального бурения 93 Лекция 4

Спасибо за внимание!!!