Файл: Учебное пособие по курсу Технология бурения разведочных скважин на жидкие и газообразные полезные ископаемые. (Первая часть). Ученое пособие. М. изд. Рггру, 2007.doc

Конструкция скважины зависит от сложности геологического разреза, способа бурения, назначения скважины, способа вскрытия продуктивного горизонта и других факторов. Она должна удовлетворять требованиям "Правил безопасности в нефтяной и газовой промышленности", которые были утверждены Постановлением Госгортехнадзора России № 24 от 09 апреля 1998 г., а также требованиям по охране недр и защите окружающей среды.

От качества спроектированной конструкции скважины, ее соответствия геологическим условиям в значительной степени зависят надежность, технологичность, долговечность, производительность скважины и стоимость ее строительства.

При проектировании конструкции скважины для снижения риска и удешевления ее строительства стараются в полной мере использовать последние достижения и накопленный опыт строительства скважин в данном районе работ и в других районах, близких по геологическим условиям.

В разделе проекта по вопросу крепления скважины решаются следующие задачи:

обоснование способа вскрытия продуктивного пласта и конструкции призабойной части скважины;

обоснование конструкции скважины;

расчет обсадных колонн на прочность и выбор обсадных труб для комплектования колонн по секциям;

установление интервалов цементирования обсадных колонн в соответствии с "Правилами безопасности в нефтяной и газовой промышленности" [ 27 ] и требованиями Госгортехнадзора;

расчет цементирования обсадных колонн.

Из перечисленных задач здесь пока мы остановимся на задаче обоснования конструкции скважины. В свою очередь она распадается на две части:

определение необходимого количества обсадных колонн для крепления ствола скважины и глубины спуска каждой колонны;

согласование диаметров обсадных колонн и долот.

Исходные данные для проектирования конструкции скважины поступают от заказчика, финансирующего реализацию проекта. Они включают следующие сведения:

назначение и глубина скважины;

проектный горизонт и характеристика породы – коллектора;

геологический разрез в месте заложения скважины с выделением зон возможных осложнений и указанием пластовых давлений и давлений гидроразрыва пород по интервалам;

диаметр эксплуатационной колонны или конечный диаметр скважины, если спуск эксплуатационной колонны не предусмотрен.

Более полно перечень исходных данных представлен в табл. 2.1.

---

Таблица 2.1

Перечень исходных данных, поступающих от заказчика и необходимых при обосновании и расчете конструкции скважины

№№ п/п	Наименование исходных данных	Расшифровка	Измеренные величины	Интервалы, м
				от	до
1.	Положение устья скважины, его координаты
2.	Назначение скважины
3.	Проектная глубина скважи-ны
4.	Профиль скважины и его характеристика
5.	Способ бурения
6.	Геологический разрез
7.	Геологическая изученность района буровых работ
8.	Интервалы продуктивных горизонтов
9.	Способы заканчивания сква-жины и ее эксплуатации
10.	Состав пластовых жидкостей
11.	Интервалы залегания прони-цаемых пород
12.	Пластовые давления и давле-ния гидроразрыва пород
13.	Интервалы высокопластич-ных и неустойчивых пород
14.	Характеристика горных по-род по буримости
15.	Особенности буровых работ в данном районе
16.	Применявшиеся конструк-ции скважин в данном рай- оне работ.

---

Диаметр эксплуатационной колонны задается заказчиком с учетом ожидаемого дебита добывающей скважины и габаритных размеров скважинного оборудования, которое планируется применить на поздней стадии разработки. Если проектом не предусматривается оборудование

скважины эксплуатационной колонной, то конечный диаметр открытого ствола скважины определяется по условию беспрепятственного прохождения инструментов и приборов, которые намечается использовать в конечном интервале.
2.2. Обоснование конструкции скважины в интервале продуктивного пласта.
Конструкция скважины в интервале продуктивного пласта должна обеспечивать наилучшие условия поступления нефти и газа в скважину и наиболее эффективное использование пластовой энергии нефтегазовой залежи. Выбором правильной конструкции скважины в интервале продук-тивного пласта решаются следующие задачи:

обеспечение наилучших условий дренирования продуктивного пласта;

задание величины заглубления скважины в продуктивный пласт, обеспечивающего длительную безводную добычу;

изоляция продуктивного пласта от близлежащих водоносных горизонтов;

защита продуктивного пласта от вредного влияния тампонажного раствора при цементировании или всемерное снижение этого влияния на проницаемость породы-коллектора.

Решение всех этих задач в совокупности усложняется большим разнообразием конкретных условий. В зависимости от строения залежи, литологического состава породы-коллектора, его устойчивости в стенках скважины, пластового давления, насыщенности продуктивного пласта нефтью или газом применяются различные схемы вскрытия. Все их можно свести к трем основным типовым схемам:

схема 1 – спуск эксплуатационной колонны в кровлю продуктивного пласта с последующей установкой потайной колонны после вскрытия пласта или оставление открытого ствола, если порода-коллектор достаточно устойчива в стенках скважины;

схема 2 - спуск эксплуатационной колонны после вскрытия продуктивного пласта и проведение манжетного цементирования колонны выше кровли пласта;

схема 3 - спуск эксплуатационной колонны после достижения проектной глубины и ее цементирование от нижнего конца с перекрытием всей продуктивной толщи.

Каждая из указанных типовых схем имеет свои преимущества и области применения. Схема 1 позволяет обеспечить наиболее благоприятные условия при вскрытии продуктивного пласта, но может быть применена лишь в однопластовой залежи сравнительно небольшой толщины (до 15-20 м) без подошвенных вод. Схема 2 позволяет сохранить неизменным диаметр скважины при вскрытии продуктивного пласта, но также применяется в случае однопластовой залежи без подошвенных вод. Схема 3 пригодна в сложном геологическом разрезе с многопластовой залежью и водоносными пропластками. Эта схема наиболее опасна для продуктивных пластов из рассмотренных, так как не обеспечивает их защиты от проникновения цементного раствора и его вредного влияния на проницаемость коллектора.

---

В последнее время все большее распространение получает схема вскрытия продуктивного пласта горизонтальной скважиной. В этом случае направляющий участок горизонтальной скважины до кровли продуктивного пласта закрепляется эксплуатационной колонной, а конечный интервал горизонтальной скважины, располагающийся в продуктивном пласте, в большинстве случаев (устойчивый коллектор) остается открытым либо закрепляется перфорированной потайной колонной (хвостовиком). В редких случаях при проведении гидроразрыва пласта может быть спущена и зацементирована потайная колонна с последующей ее перфорацией в заданных интервалах.

По вскрытию продуктивного пласта в проекте дается обоснование выбранной схемы и проводится ее графическое представление с указанием основных размеров.
2.3. Обоснование требуемого количества обсадных колонн и глубин их спуска.
Разработка конструкции скважины осуществляется на основе анализа особенностей геологического разреза и накопленного опыта строительства скважин в данном районе. При этом особое внимание обращается на возможное упрощение и облегчение конструкции скважины с учетом имеющегося опыта. Если буровые работы в данном районе ранее не проводились и имеются сомнения в достоверности представленного геологического разреза,то в конструкции первой скважины может быть предусмотрена резервная колонна на случай возникновения непредвиденной ситуации.

При изучении геологического разреза в нем выделяются осложненные интервалы (интервалы катастрофических поглощений, высокопластичных глин, соленосные и т.п.), которые необходимо изолировать обсадными колоннами, и интервалы с несовместимыми условиями бурения. Несовместимыми считаются условия в тех смежных интервалах, которые по показателям пластовых давлений (коэффициент аномальности пластового давления – k_а) и давлений гидроразрыва (индекс давления поглощения – k_п) невозможно проходить открытым стволом с буровым раствором одной плотности без угрозы возникновения осложнений в виде перетоков.

Для разделения разреза на интервалы с несовместимыми условиями строится совмещенный график давлений, на котором по интервалам глубин откладываются известные значения коэффициента аномальности пластового давления , индекса давления поглощения

---

и соответствующие значения относительной плотности бурового раствора, рассчитанные по формуле:

(2.1)
где – коэффициент запаса, определяющий величину репрессии на пласт.

В соответствии с [ 27 ] значения коэффициента запаса задается в следующих пределах:

Интервал, м ......................... <1200 1200-2500 >2500

......................................... 1,1-1,15 1,05-1,1 1,04-1,07

Репрессия на пласт, МПа ... 1,5 2,5 3,5

При этом, как видим, ограничивается максимально допустимая величина репрессии на пласт.

Совмещенный график давлений и выделенные интервалы с несовместимыми условиями приведены на рис. 2.1.

Как следует из анализа ситуации, представленной на рис. 2.1, на глубине 300 м скважина входит в интервал , что превышает индекс давления поглощения в



Рис.2.1. Совмещенный график давлений для обоснования конструкции
вышележащем пропластке. Поэтому на этой глубине следует провести границу интервалов с несовместимыми условиями и для их разобщения спустить кондуктор. Рассуждая подобным образом, мы приходим к выводу, что с глубины 2100 м необходимо резко повысить плотность бурового раствора с 1,22-1,23 до 1,63-1,64. Поэтому вышележащий интервал должен быть изолирован промежуточной колонной. Таким образом, с учетом эксплуатационной колонны, которая спускается в продуктивный пласт, скважина должна быть оборудована еще направлением, кондуктором и промежуточной колонной.

После определения потребного количества обсадных колонн необходимо уточнить глубину спуска каждой колонны. Если ниже спущенной колонны будут вскрываться пласты с аномально высоким пластовым давлением (АВПД), глубина спуска уточняется с таким расчетом, чтобы были перекрыты интервалы слабых пород, в которых возможен гидроразрыв после полного замещения бурового раствора в скважине пластовым флюидом и герметизации устья скважины. Возникновение повышенного давления в скважине в случае притока пластового флюида можно проиллюстрировать на следующем примере.

---