Проект бурения и крепление эксплуатационной скважины на Песчаной площади Краснодарского края (стр. 3 из 13)
Диаметры кондуктора и направления выбираем в соответствии с величиной кольцевого зазора между долотом и спускаемой обсадной колонной и кольцевого зазора между обсадной колонной и спускаемым в нее долотом для последующего интервала. Диаметры долот для кондуктора и направления составляют 295,3 мм, 39,7 мм и 490 мм, а диаметры обсадных колонн: 245 мм, 324 мм и 426 мм соответственно.
Высота подъема тампонажного раствора в затрубном пространстве определяется на основании действующих инструктивных и методических материалов. Высоту подъема цементного раствора за всеми колоннами следует производить до устья скважины[9].
2.2 Выбор промывочного реагента бурения скважины и вскрытия пласта
Буровые растворы выполняют функции, которые определяют не только успешность и скорость бурения, но и ввод скважины в эксплуатацию с максимальной продуктивностью. Основные из этих функций:
- удаление шлама из-под долота, транспорт его по затрубному пространству и обеспечение отделения его на поверхности;
- удержание шлама во взвешенном состоянии при остановке циркуляции раствора;
- охлаждение долота и облегчение разрушения породы в призабойной зоне;
- создание давления из стенки скважины для предупреждения водо-, нефте- и газопроявлений;
- оказание физико-химического воздействия на стенки скважины, предупреждая их обрушение;
- обеспечение сохранения проницаемости продуктивного пласта при его вскрытии;
- передача энергии гидравлическому забойному двигателю (при его использовании) и др.
При бурении проектируемой скважины будут использоваться следующие буровые растворы.
В процессе бурения под направление и кондуктор будет применяться глинистый раствор плотностью 1,1 г/см3 с химреагентами (Na2CO3, КССБ, графит), который обеспечит бурение без осложнений интервала 0 – 360 м, где предполагается наличие обвалов.
Свойства глинистого раствора:
плотность, г/см3………………..1,1;
условная вязкость, сек. ……….30 – 50;
СНС0/10, Па ………….………….4/6;
водоотдача, см3/30мин (API)…..6 – 8;
pH………………………………..7;
толщина глинистой корки, мм…1.
При бурении под эксплуатационную колонну возможны обвалы в интервалах: 1090 – 1145 м, 1470 – 1505 м, 2990 – 3270 м, и нефтепроявления в интервалах: 3060 – 3080 м, 3100 – 3120 м. Поэтому здесь предусматривается применение высокоингибирующего калиевого раствора на основе гуматов (ВИКР).
Этот раствор обладает тройным ингибирующим действием.
- Во-первых, хлорид калия как электролит при концентрации более 2% подавляет процессы набухания глин.
- Во-вторых, ионы калия, проникая в кристаллическую решетку, меняют природу глин, делая их водонечувствительными.
- В-третьих, особое ингибирующее действие в этой системе осуществляют гуматы, растворимость которых зависит от величины pH среды. Существуют критические значения pH (pHкр), выше которых гуматы растворимы даже в минерализованном буровом растворе и активно действуют как в регулировании водоотдачи, так и структурно-механических свойств. При значениях pH ниже критического уровня гуматы высаливаются и полностью теряют активность, раствор загустевает, водоотдача повышается. В калиевом растворе величина pHкр колеблется от 8,5 до 9,0, поэтому для поддержания свойств этого раствора на заданном уровне величину pH в системе регулируют на 1 – 1,5 единицы выше, чем pHкр.
Процесс ингибирования глин гуматами происходит следующим образом. Фильтрат калиевого раствора, содержащий большое количество растворимых гуматов, проникает в микротрещины глинистой породы. Процесс гидратации глин сопровождается поглощением каустической соды, и величина pH снижается до 7 – 7,4, что значительно ниже критического значения. В такой среде гуматы высаливаются из фильтрата (выпадают в осадок) и существенно повышают прочность сформированных ионами калия коагуляционных контактов между активными плоскостями в микротрещинах глин. В результате такого действия гуматов устойчивость глин существенно повышается.
По некоторым данным ингибирующий эффект гуматов (индекс устойчивости) составляет 60 – 70% от общего ингибирующего действия данной системы ВИПГР.
Регулировать величину pHкр можно известью и КС1. С повышением концентрации этих электролитов повышается pHкр.
Состав раствора, кг/м3:
Бентонит…………………………….20 – 30;
NaОН………………………………...2 – 3;
ИКГУМ……………………………...40;
КС1…………………………………..50;
ИКЛИГ-1…………………………….10;
ИКДЕФОМ…………………………..0,3;
ИКЛУБ……………………………….3 – 5.
Свойства раствора:
Плотность, г/см3……………………..1,65;
Условная вязкость, сек……………...20 – 30;
Пластическая вязкость, сПз………...10 – 15;
ДНС, Па…………………….………...4,0 – 8,0;
СНС0/10, Па……………………….…..1,5 – 3,0/3,0 – 6;
Водоотдача, см3/30мин (API)….……6 – 8;
pH……………………………………..10 – 11;
pHкр……………………………………8,5 – 9,5.
Назначение реагентов:
Бентонит – структурообразователь;
КСl – разжижитель, регулятор свойств корки;
ФХЛС – регулятор pH.
Технология приготовления ВИПГР.
К воде добавляют бентонит, NaОН и перемешивают 1 час, затем вводят КС1 и все остальные реагенты, через 15 – 20 минут перемешивания раствор готов.
Основным недостатком системы ВИПГР является отрицательное влияние фильтрата этого раствора на продуктивные пласты. Гуматы высаливаются из фильтрата в пласте также как в глинах за счет снижения величины рН вследствие адсорбционных и ионообменных реакций. Осажденные гуматы кольматируют продуктивный пласт, и проницаемость снижается в 2 – 4 раза.
Однако в последнее время в бурении развивается тенденция применять для первичного вскрытия продуктивных пластов специальные жидкости типа ИКАРБ с полной заменой ранее применяемого раствора.
В связи с этим система ВИПГР представляется весьма перспективной для бурения в неустойчивых глинах. Помимо высокой эффективности этот раствор отличается доступностью и низкой стоимостью основных реагентов и материалов.
2.3 Техника бурения
2.3.1 Определение максимальной массы бурильной колонны
Диаметр бурильных труб должен составлять 60 – 65%, а диаметр УБТ – 75 – 85% от диаметра долота. Поэтому при бурении проектируемой скважины будут использоваться бурильные трубы диаметром 127 мм, а УБТ – диаметром 178 мм.
Определим вес снаряда по формуле:
,где k – коэффициент, учитывающий силы трения колонны бурильных труб стенки скважины, а также возможные прихваты ее породой (при подъеме снаряда k = 1,25 – 1,5; при подъеме обсадных труб k = 1,5 – 2,0);
α – коэффициент, учитывающий увеличение веса труб за счет соединяющих их элементов (для муфтово-замкового α = 1,1);
Q – вес 1 м труб, кг;
L – длина колонны труб, м;
γж – удельный вес промывочной жидкости, г/см3;
γст – удельный вес материала бурильных труб (для стали 7,85 г/см3).
Для колонны диаметром 324 мм:
Для колонны диаметром 245 мм:
Для колонны диаметром 146 мм:
Вес снаряда можно также рассчитать по следующей формуле:
Для этого необходимо знать длину утяжеленных бурильных струб. Вычислим ее по формуле:
,где Р – осевая нагрузка на породоразрушающий инструмент, Н;
q – вес 1 м УБТ, кг;
k – коэффициент завышения веса БТ (k = 1,25).
Для колонны диаметром 324 мм:
.Осевая нагрузка осуществляется с навеса.
Для колонны диаметром 245 мм:
Применяем 5 свечей УБТ диаметром 178 мм по 28 м.
Для колонны диаметром 146 мм:
Применяем 7 свечей УБТ диаметром 178 мм по 28 м.
Вычислим вес бурового снаряда для эксплуатационной колонны:
Определим вес обсадной эксплуатационной колонны по формуле:
Где Lобс. – длина обсадной колонны, м;
Qобс. – вес 1 м обсадных труб, кг.
2.3.2 Буровое оборудование
2.3.2.1 Выбор буровой установки
Буровые установки – это комплексные системы, включающие все основные и вспомогательные агрегаты и механизмы, которые необходимы для строительства скважины. Эксплуатационные характеристики бурового оборудования и их конструкция закладываются таким образом, чтобы обеспечить оптимальные условия при бурении скважин определенной глубины установками соответствующего класса.
Буровую установку выбирают по ее максимальной грузоподъемности, обуславливающей вес в воздухе наиболее тяжелой колонны бурильных труб. По номинальной грузоподъемности ограничивается и допустимый вес в воздухе обсадной колонны, спускаемой в один прием.
Тип привода буровой установки выбирается в зависимости от региональных условий. Учитывая опыт работ в данном районе, бурение проектируемой скважины будет осуществляться с использованием привода от ДВС.
Буровая установка с дизель-гидравлическим приводом БУ3200/200ДГУ-1 соответствует проектной глубине скважины 3290 м и максимальной нагрузке на крюке 122,25 т.