Проблемы возникающие в процессе бурения нефтяных и газовых скважин.. Работа №34242

Проблемы возникающие в процессе бурения нефтяных и газовых скважин.

Поляков Н. Н.

Согласно Шадриной А. В. отечественные и зарубежные исследователи сформировали следующие направления в области оптимизации процесса проводки скважины:

1) аналитические исследования;

2) экспериментальные исследования с выводом эмпирических формул и зависимостей;

3) определение взаимосвязей между свойствами горных пород и эффективностью их разрушения;

4) теоретические решения и моделирование процессов, основанные на определенной идеализации горной породы, ПРИ и механизмов их взаимодействия.

При проведении теоретических и экспериментальных исследований руководствуются следующим:

• при математическом представлении результатов исследований основываются на физической сущности явления;

• при выводе формул допускают некоторые упрощения для возможности их применения в инженерных расчетах;

• результаты расчетов по формулам должны совпадать с экспериментальными данными.

Прежде всего, актуальным являлось:

исследование и установление зависимости механической скорости бурения от режимов работы буровых агрегатов (осевой нагрузки, крутящего момента, скорости вращения бурильной колонны, предударной скорости бойка; энергии, амплитуды и длительности ударного импульса; количества агента для очистки забоя; давления сжатого воздуха и т. п.);

геометрических параметров ПРИ, а также оценка энергоемкости процесса разрушения горной породы с учетом влияния различных факторов.

В той же работе автор приводит факторы, позволяющие оптимизировать затраты ресурсов и минимизировать риски осложнений в процессе проводки скважин (Рисунок 1.1).

Рисунок 1.1 – Факторы, позволяющие оптимизировать процессы проводки скважин при ударно-вращательном способе бурения

В процессе бурения по разным причинам могут возникать отличные друг от друга осложнения или аварии, например, прихваты, чрезмерное поглощение пластом бурового раствора, обвал стенок и прочее. Пушмин П. С. описывал случаи , когда после вскрытия скважиной пласты силь-ноувлажненных глин выдавливались в ствол на высоту нескольких десятков и даже сотен метров, одновременно выталкивая из скважины буровой инструмент.

Условия возникновения осложнений разного рода порой невозможно выявить на стадии проектирования, что влечет за собой финансовые потери и расходы в процессе уже непосредственного бурения скважины. Аварии, возникающие при этом могут разниться от месторождения к месторождению или даже в пределах одной залежи.

Авторы работы исследовали сведения о пробуренных скважинах Тенгизского месторождения. Анализ данных по осложнениям показал, что 16 одноразмерных (по диаметру) интервалов из 42-х пробуренных (38 %) не достигли проектной глубины в связи со вскрытием интервалов «катастрофических» поглощений и были перекрыты потайной или эксплуатационной колонной. Суммарная толщина этих зон составляет 18 % от максимальной мощности, вскрытой одной скважиной (649 м). На эти зоны приходится 76 % поглощений, приведших к спуску потайной или эксплуатационной колонны.

В статье авторы при проводке скважин на примере Ванкорского месторождения разработали диаграмму прихватоопасных направлений (рисунок 1.2) При составлении они разделили два типа прихватов бурильных или обсадных труб – дифференциальный и механический.

Дифференциальные прихваты происходят, когда колонны труб при вскрытии проницаемых пластов остаются на длительное время в неподвижном состоянии. Они ликвидируются применением соответствующего бурового раствора – в основном используется ингибированный хлоркалиевый раствор. Для предупреждения осложнений такого типа необходимо соблюдать правила углубления скважин в проницаемых породах, не оставлять инструмент без движения.

Механические прихваты характеризуются заклиниванием колонны труб при спуско-подъемных операциях. Они более опасны, т.к. возникают внезапно в стволах скважин при бурении глинистых пород. На Ванкорском месторождении имеются прослои таких пород. Причиной такого прихвата являются, как правило:

- нестабильность ствола скважины в интервале покрышки пласта;

- крайне сложные профили скважин.

Большие отходы интенсивности искривления по углу и азимуту, не сопоставляемые с распределением полей напряжений в неустойчивых породах, приводят к значительным нагрузкам на инструмент, сложному профилю скоростей промывочной жидкости в стволе скважины, инициации осыпания глинистых отложений. В таком случае необходимо изучить состав этих пород и подобрать систему бурового раствора.

Как видно из диаграммы (рисунок 1.2), четко прослеживается два направления - наиболее опасное с точки зрения нестабильности стенок скважины – 70–2500 и наименее опасное – 150–3300. Закономерно, что эти направления перпендикулярны друг другу.

Рисунок 1.2 – Диаграмма прихватоопасных направления

Помимо опасности непредвиденного возникновения аварий и осложнений авторы статьи утверждают, что для успешного проектирования в последние годы развивают методики построения качественной модели, однако, для наиболее достоверного цифрового двойника углеводородной залежи необходима кондиционная исходная информация. Качество первичных данных влияет на достоверность проводимых построений и, как следствие, на достоверность самой модели.

Если опираться на статические данные, то в основе статистических методов моделирования проводки скважин лежит промысловая информация об же отработанных долотах, которая обрабатывается с помощью методов математической статистики. Первоначально, при малом объеме информации, результатов проходки нескольких скважин было достаточно для установления более эффективных режимов бурения. Однако рост объемов бурения, появление новых типоразмеров долот и забойных двигателей, усложнение математического анализа привело к увеличению вычислений, с чем не смогли справиться технологические службы предприятий. Вследствие этого большая часть промысловой информации не обрабатывалась и до сих пор не используется в должной мере по мнению Задирей В. Н.. Использование статистических методов позволяет улучшить только технико-экономические показатели строительства скважин, способствуя выбору лишь более совершенного варианта режима бурения из набора не всегда соответствующих геолого-техническим параметрам пластовой системы, что увеличивает риски возникновений вышеоговоренных аварий.

Список литературы:

http://vesti-gas.ru/sites/default/files/attachments/vgn-4-20-2014-069-074.pdf

https://docplayer.ru/35492108-Optimizaciya-provodki-skvazhin-pri-pomoshchi-modelirovaniya-v-processe-bureniya

http://elibrary.udsu.ru/xmlui/bitstream/handle/123456789/2848/2007141.pdf

http://burneft.ru/archive/issues/2010-03/10