Эксплуатационные скважины для освоения месторождений Западной Сибири (стр. 3 из 27)

Проектируемое число и глубины спуска обсадных колонн должны обеспечить:

Долговечность скважины.

Герметичное разобщение всех проницаемых пород.

Сохранность запасов полезных ископаемых.

Минимальную вероятность осложнений.

Минимальную металлоемкость.

Минимум затрат на единицу добываемой продукции.

Практически обязательными являются кондуктор и эксплуатационная колонна, направление отсутствует, так как бурение и крепление кондуктора длится двое суток и размыва устья не происходит.

Минимальная глубина спуска кондуктора Н _к рассчитывается по формуле, представленной в [1], исходя из условия предупреждения гидроразрыва горных пород:

Н_К³ (РПЛ -10^-6×L×q_Ф) / (ΔР_ГР - 0,1×q_Ф) м, (2.1)

где РПЛ - максимальное пластовое давление в скважине, МПа; L- глубина скважины, м; q_Ф - удельный вес флюида, Н/м³; ΔР_ГР - максимальный градиент гидроразрыва пород, МПа/м.

Н_К³ (28,5 - 10^-6×2825×0,76×10⁴) / (0,2 - 0,1×0,76×10⁴) = 480 м.

Принимается глубина спуска кондуктора исходя из того, что скважина наклонно направленная, по вертикали 600 метров по длине ствола 650 м, исходя из выбранного способа вскрытия продуктивного горизонта, эксплуатационная колонна спускается на глубину 2825 (3100) м.

Расчет конструкции скважины осуществляется снизу в вверх. При этом исходным является диаметр самой нижней колонны, в нашем случае - эксплуатационной, который принимается в зависимости от ожидаемого дебита, притока и условий опробования, эксплуатации и ремонта скважины. Ожидаемый дебит проектируемой скважины равен 120 тонн/сутки. Для данного дебита рекомендуемый диаметр эксплуатационной колонны составляет 0,146 м [].

Диаметр долота для бурения ствола под эксплуатационную колонну рассчитывается по формуле:

d^э_д=d^э_м+2×d_к м, (2.2)

где d^э_{д -} диаметр долота под данную колонну, м; d^э_м - наружный диаметр муфт обсадных труб, м; d_к - минимально необходимый радиальный зазор для свободного прохода колонны в скважину при спуске, м.

Наружный диаметр муфт для обсадных труб диаметром 0,146 м - 0,166 м, минимально необходимый радиальный зазор для свободного прохода колонны в скважину при спуске обсадных труб диаметром 0,146 м - 0,01…0,015м [4].

d^э_д=0,166+2× (0,01…0,015) =0,186…0, 196 м.

Принимается диаметр долота равный 0,2159 м, так как опыт бурения скважин на Игольско-Таловом месторождении показывает эффективность использования долот с этим диаметром на данном интервале.

Внутренний диаметр предыдущей обсадной колонны (кондуктора) рассчитывается следующим образом:

d^к_в=d^э_д+2×d м, (2.3)

где d^к_в - внутренний диаметр кондуктора, м;

d^э_д - диаметр долота под эксплуатационную колонну, м;

d - минимально необходимый радиальный зазор для свободного прохода внутри данной колонны долота для бурения под эксплуатационную колонну, м.

Минимально необходимый радиальный зазор равен 0,005…0,01м.

d^к_в=0,2159+2× (0,005…0,01) =0,2259…0,2359 м.

Принимаем обсадные трубы с диаметром наружным 0,2445 м.

Диаметр долота для бурения ствола под кондуктор рассчитывается по формуле 2.2 Наружный диаметр муфт для обсадных труб диаметром 0,2445 м - 0,270 м, минимально необходимый радиальный зазор для свободного прохода колонны в скважину при спуске обсадных труб диаметром 0,270 м - 0,02…0,025 м [4].

d^к_д=0,270+2× (0,02…0,025) =0,310…0,320 м.

Выбираем долото диаметром 0,2953 м, так как опыт бурения скважин на Игольско-Таловом месторождении показывает эффективность использования долот с этим диаметром на данном интервале.

Сводные данные о диаметрах долот и обсадных колонн приведены в табл.2.1

Таблица 2.1 Диаметр долот и обсадных колонн

Название обсаднойколонны	Диаметр обсадной колонны, м	Диаметр долот подобсадную колонну, м
Кондуктор	0,2445	0,2953
Эксплуатационная	0,146	0,2159

2.2.2 Обоснование и расчёт профиля проектной скважины

Проектирование профилей наклонно направленных скважин заключается, во-первых, в выборе типа профиля, во-вторых, в определении интенсивности искривления на отдельных участках ствола, и, в-третьих, в расчете профиля, включающем расчет длин, глубин по вертикали и отходов по горизонтали для каждого интервала ствола и скважины в целом [5].

Профиль наклонно направленной скважины выбирается так, чтобы при минимальных затратах средств и времени на ее проходку было обеспечено попадание скважины в заданную точку продуктивного пласта при допустимом отклонении.

Профили скважины классифицируют по количеству интервалов ствола. За интервал принимается участок скважины с неизменной интенсивностью искривления. По указанному признаку профили наклонно направленных скважин подразделяются на двух, трех, четырех, пяти и более интервальные. Кроме того, профили подразделяются на плоские - расположенные в одной вертикальной плоскости, и пространственные, представляющие собой пространственную кривую линию. В данном разделе рассматриваются только плоские профили [5].

Исходя из условий, представленных в специальной части дипломного проекта, для реализации поставленных задач применим пятиинтервальный профиль скважины (рис.2.2). Данный тип профиля скважины включает вертикальный участок, участок набора зенитного угла, участок стабилизации зенитного угла, участок падения зенитного угла до 0⁰ или близких к нему значений и второй вертикальный участок.

При проведении расчетов пользуемся следующими условными обозначениями: h- глубина скважины по вертикали, м; S- общий отход скважины (смещение), м; n- вертикальная проекция n-го интервала, м; Sn- горизонтальная проекция n-го интервала, м; ln- длина n-го интервала, м; Rn- радиус кривизны n-го интервала, м; L- глубина скважины по стволу, м; qn- зенитный угол скважины в конце n-го интервала, град.

При расчете пятиинтервального профиля скважины пользуются следующими проектными данными: глубина скважины по вертикали (до подошвы продуктивного пласта) h=2760 м; общий отход скважины S=1149 м; возможная длина интервала стабилизации l₃=2249 м; радиус кривизны 4-го интервала R₄=498 м; устанавливается длина пятого вертикального участка H₅=250м.

Далее определяются промежуточные параметрыR₀ и Н по формулам:

R₀= R₂+ R₄ м; (2.4)

R₀= 401+498=899 м;

Н= h-Н₁-Н₅ м; (2.5)

Н= 2760-100-250=2410 м.

Зенитный угол в конце второго интервала по формуле 2.6 составит:

q₂=arcsin (R₀ · H- (R₀-S) × (H²-S· (2·R₀-S) ²) ^0,5/ (H²+ R₀² - S · (2 ·R₀-S))) град; (2.6)

q₂=arcsin (899· 2410- (899-1149) · (2410²-1149· (2·899-1149) ²) ^0,5/ (2410²+ 899² - 1149 · (2 ·899-1149))) =27,75 град

Расчет профиля на втором интервале ведется по следующим формулам:

l₂ =0,01745· R₂q₂ м; (2.7)

l₂ =0,01745· 401 ·27,75 =194 м;

Н₂= R₂ ·sinq₂ м; (2.8)

Н₂= 401 sin27,75=186 м;

S₂= R₂ · (1-cos q₂) м; (2.9)

S₂= 401 · (1-cos 27,75) =46 м.

Остальные параметры определяются по следующим формулам:

Н₃= h - Н₁ - Н₅- (R₂+ R₄) · sinq₂ м; (2.10)

Н₃= 2760-100 - 250- (401+ 498) · sin27,75=1992 м

l₃= Н₃/cosq₂ м; (2.11)

l₃= 1991/cos 27,75=2249 м;

S₃= Н₃ · tg q₂м; (2.12)

S₃= 1991 · tg27,75=1046 м;

l₄ =0,01745· R₄ ·q₂м; (2.13)

l₄ =0,01745· 498 ·27,75=242 м;

S₄= R₄ · (1-cos q₂) м; (2.14)

S₄= 498 · (1-cos 27,75) =57 м;

Н₄= R₄ ·sinq₂м; (2.15)

Н₄= 498 ·sin27,75=232 м;

L= Н₁+ l₂+ l₃+ l₄+ Н₅ м; (2.16)

L= 100+ 194+ 2249+ 242+ 250=3035 м

h= Н₁+ Н₂+ Н₃+ Н₄+ Н₅ м; (2.17)

h= 100+186+1992+232+250=2760 м

S= S₂+ S₃+ S₄ м; (2.18)

S= 46+1046+57=1149 м.

Все расчетные параметры заносятся в программу на проводку наклонно направленной скважины отображенной в табл.2.2

Таблица 2.2 Программа на проводку наклонно направленной скважины

Интервал, м			Зенитный угол, град		Отклонение, м		Удлинение ствола, м		Глубина по стволу, м
от	до	длина	нач.	конеч.	на интерв.	всего	на интерв.	всего
010028622782510	100286227825102760	1001861992232250	0027,7527,750	027,7527,7500	0461046570	046109211491149	07258100	07265275275	100294254327853035

При проведении скважины интенсивность пространственного искривления не должна превышать 1,5 град/10 метров.

2.3 Разработка режимов бурения

2.3.1 Обоснование класса и типоразмеров долот по интервалам бурения

В основу выбора типов долот положены физико-механические свойства горных пород (твердость, абразивность, пластичность и др.).

Рациональным типом долота данного размера для конкретных геолого-технических условий бурения является такой тип, который при бурении в рассматриваемых условиях обеспечивает минимум эксплуатационных затрат на 1 м проходки.

Руководствуясь опытом бурения скважин в аналогичных геологических условиях на площадях Западной Сибири рационально применение трехшарошечных долот.

При бурении под кондуктор в интервале 0 - 650 м геологический разрез представлен глинами, песками, супесями с твердостью по штампу 100 МПа (см. табл.1.3), категорией пород по промысловой классификации М, абразивностью IV- X категории.

Исходя из того, что бурение турбобуром характеризуется высокими частотами вращения породоразрушающего инструмента, для бурения под кондуктор выбираем высокооборотное долото с типом опор "В" - опоры шарошек на подшипниках качения с боковой промывкой, диаметром 295,3 мм. Исходя из многолетнего опыта работ на данном месторождении для бурения под кондуктор применяем долото III 295,3 СЗ-ГВ.