Применение винтовых забойных двигателей для бурения наклонно-направленных скважин в СФ ЗАО «Сибирская сервисная компания»
- Общая и геологическая часть
1.1 Общая и географическая характеристика района работ
В административном отношении Западно-Моисеевское месторождение расположенно на территории Российской Федерации в Каргасокском районе Томской области. По географическому положению район расположен в северо-западной части Западно-Сибирской равнины. Месторождение расположенно в пределах древней озерно-аллювиальной равнины нижнечетвертичного возраста в бассейне верхнего течения р. Ягылъях (левобережного притока р.Васюган). Поверхность равнинного характера, местность неоднородная, покрыта смешанным лесом, лугами, заболоченность 30-70%.Для сельскохозяйственных целей угодья не используются в виду отдаленности и заболоченности. Промышленные предприятия на территории работ отсутствуют. В сейсмическом отношении район работ характеризуется полным отсутствием землетрясений. Территория обжитая. Уровень грунтовых вод залегает на глубине 4-6 м. Рельеф местности представляет собой залесенную, заболоченную равнину, с абсолютными отметками высот от +70 до +110 м.
Климат района работ континентально-циклонический с умеренно-холодной продолжительной зимой и коротким теплым летом. Продолжительность периода со среднесуточными температурами ниже 0°С составляет 188 суток в году. Преобладающие дневные температуры воздуха в наиболее холодный месяц январь -55°С. Устойчивый снежный покров образуется в конце октября, толщина его достигает к середине зимы 30-60 см на открытых участках, 160 см в залесенных местах. Наибольшее количество снега выпадает в первой половине сезона (15-18 дней в месяц со снегопадом). С метелями бывает 5-9 дней в месяц. Весна (апрель-май) дружная, с сухой ветреной погодой. В начале сезона оттепели часто сменяются возвратом холодов, заморозки бывают в конце мая. Лето (июнь-август) умеренно-теплое. Обычные дневные температуры воздуха в июле +20°С (абсолютный максимум +35°С). Осадки выпадают в виде кратковременных ливней, часто с грозами. Наибольшее количество осадков выпадает в июле-августе (до 86 мм), годовое количество осадков равно 500 мм. Осень (сентябрь-середина октября) прохладная с частыми моросящими дождями. В начале октября нередко выпадает мокрый снег. Преимущественное направление ветров зимой: юго-западное, летом: северо-западное. Средняя скорость ветра составляет 3.8 м/с, максимальная скорость ветра может достигать 20-25 м/с.
Расстояние до областного центра - 720км, до поселка Новый Васюган -170км, до вахтового поселка Пионерный - 310км.
Основным средством для доставки грузов является автотранспорт. К месторождению проложены магистральные пути с твердым покрытием, водных транспортных путей нет.
Для перевозки рабочего персонала используют вертолеты и автобусы. Из поселка Пионерный регулярно вылетают вахтовые рейсы самолетом Ан-24, перевозящие работников, проживающих в Томске.
1.2. Геологические условия
Литолого-стратиграфический разрез Западно-Моисеевского месторождения представлен в табл. 1.1.
Таблица 1.1 Стратиграфическое деление разреза скважины
|
Глубина залегания, м
|
Стратиграфическое деление разреза.
|
Коэффици-ент каверноз-ности
|
|
от
|
до
|
Название
|
Индекс
|
|
|
0
60
250
410
605
680
870
1035
1050
1920
2020
2204
2314
2674
2694
2764
|
60
250
410
605
680
870
1035
1050
1920
2020
2204
2314
2674
2694
2764
2774
|
Четвертичные отложения.
Некрасовсая свита.
Чеганская свита.
Люлинворская свита.
Талицкая свита.
Ганькинская свита.
Березовская свита.
Кузнецовская свита.
Покурская свита.
Алымская свита.
Вартовская свита.
Тарская свита.
Кулащинская свита.
Баженовская + Георгиевская свита.
Васюганская свита.
Тюменская свита.
|
Q
P3
P2 – P3
P2/2
P1
K2
K2
K2
K1- K2
K1
K1
K1
J3
J3
J3
J1 – J2
|
1,2
1,2
1,2
1,2
1,2
1,7
1,7
1,7
1,7
1,7
1,7
1,1
1,1
1,1
1,1
1,1
|
Стратиграфический разрез Западно-Моисеевского месторождения является типичным для условий Западной Сибири.
Физико-механические и фильтрационно-емкостные свойства горных пород приведены в табл 1.2
|
Таблица 1.2 Физико-механические свойства горных пород по разрезу скважины
|
Категория по промысловой классифи-кации
|
13
|
М
|
M
|
M
|
M
|
M
|
М
|
МС
|
МС
|
|
|
Категория абразив-ности
|
12
|
X
IV
|
IV
X
X
|
IV
X
|
IV
|
IV
X
|
IV
X
|
IV
X
X
|
IV
|
|
|
Глинис-тость,
%
|
11
|
10
100
|
100
20
35
|
100
15
|
100
|
100
40
|
100
12
|
100
20
12
|
100
|
|
|
Карбонатность,
%
|
10
|
0
0
|
0
0
0
|
0
0
|
0
|
4
5
|
10
3
|
0
0
3
|
10
|
|
|
Пористо-сть, %
|
9
|
30
20
|
20
30
17
|
20
30
|
20
|
20
25
|
20
27
|
20
22
27
|
20
|
|
|
Проница-емость мкм2
|
8
|
0.25
0
|
0
0,25
0,05
|
0
0,1
|
0
|
0
0.25
|
0
0,15
|
0
0,21
0,15
|
0
|
|
|
Предел
текучести, МПа
|
7
|
30
|
60
|
70
|
90
|
90
|
90
|
90
|
90
|
|
|
Твердость, МПа
|
6
|
100
|
100
|
100
|
100
|
100
|
100
|
100
|
100
|
|
|
Плот-ность,
г/см 3
|
5
|
2,1
2,4
|
2,4
2,1
2,2
|
2,4
2,3
|
2.4
|
2.4
2.2
|
2.4
2.1
|
2,4
2,2
2,1
|
2,4
|
|
|
Краткое название горной породы
|
4
|
пески
глины
|
глины
пески
супеси
|
глины
пески
|
глины
|
глины
супеси
|
глины
супеси
|
глины
пески
супеси
|
глины
|
|
|
Индекс стратиграф. подраз-дел.
|
3
|
Q
|
P3
|
P2 P3
|
P2/2
|
P1
|
K2
|
K2
|
K2
|
|
|
Интервал, м
|
до
|
2
|
60
|
250
|
410
|
605
|
680
|
870
|
1035
|
1050
|
|
|
|
от
|
1
|
0
|
60
|
250
|
410
|
605
|
680
|
870
|
1035
|
|
13
|
MC
|
MC
|
MC
|
MC
|
MC
|
С
|
С
|
С
|
|
12
|
IV
X
VI
X
|
IV
X
VI
|
VI
X
VI
|
X
VI
|
VI
X
VI
|
VI
|
X
VI
|
VI
X
|
|
11
|
100
20
20
12
|
100
20
20
|
100
20
20
|
20
100
|
100
20
15
|
100
|
20
100
|
100
25
|
|
10
|
3
3
3
3
|
3
3
3
|
3
3
3
|
3
3
|
3
3
3
|
10
|
8
5
|
5
5
|
|
9
|
20
28
20
27
|
20
25
22
|
18
30
20
|
22
20
|
17
24
20
|
16
|
20
16
|
16
22
|
|
8
|
0
0,03
0,03
0,2
|
0
0,0025
0,002
|
0
0,002
0,0015
|
0,002
0
|
0
0,002
0,0015
|
0
|
0,001
0
|
0
0,005
|
|
7
|
90
|
90
|
90
|
90
|
90
|
90
|
90
|
90
|
|
6
|
100
150
150
250
|
150
200
200
|
150
200
200
|
200
150
|
150
200
200
|
500
|
1000
500
|
250
200
|
|
5
|
2,4
2,1
2,1
2,2
|
2,4
2,1
2,1
|
2,4
2,2
2,2
|
2,2
2,4
|
2,4
2,2
2,3
|
2,45
|
2,3
2,45
|
2,4
2,2
|
|
4
|
глины
песчаники
алевролиты
пески
|
глины
песчаники
алевролиты
|
песчаники
аргиллиты
алевролиты
|
песчаники
аргиллиты
|
аргиллиты
песчаники алевролиты
|
аргиллиты
|
песчаники
аргиллиты
|
аргиллиты
песчаники
|
|
3
|
K1- K2
|
K1
|
K1
|
K1
|
K1
|
J3
|
J3
|
J1 – J2
|
|
2
|
1920
|
2020
|
2204
|
2314
|
2674
|
2694
|
2764
|
2774
|
|
1
|
1050
|
1920
|
2020
|
2204
|
2314
|
2674
|
2694
|
2764
|
Породы в основном представлены аргиллитами, песчаниками, глинами, алевролитами с нормальными физико-механическими и фильтрационно-емкостными свойствами.
Градиент давлений и температура по разрезу скважины приведены в табл. 1.3.
Таблица1.3 Градиенты давлений и температура по разрезу скважины
Температурный градиент примерно составляет 3град./100 м., что характерно для Западно-Сибирского региона.
|
Интервал, м
|
Градиенты давлений, МПа/м
|
Температура в конце интервала, 0С
|
|
от
|
до
|
пласто-вого
|
порового
|
гидрораз-рыва
|
горного
|
|
|
0
60
250
410
605
680
870
1035
|
60
250
410
605
680
870
1035
1050
|
0,01
|
0,01
|
0,02
|
0,022
|
3
6
8
10
11
16
20
20
50
52
74
78
91
92
94
94
|
|
1050
1529
1589
2204
2314
|
1529
1589
2204
2314
2674
|
0,0101
|
0,0101
|
0,018
|
0,023
|
|
|
|
|
|
|
0,017
|
|
|
|
2674
2694
2764
|
2694
2764
2774
|
0,0102
|
0,0102
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,024
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ожидаемые осложнения приведены в табл. 1.4.
Таблица 1.4. Ожидаемые осложнения и их характеристика
|
Интервал, м
|
Вид осложнения.
|
Характеристика.
|
|
от
|
до
|
|
|
|
0
|
2674
|
Поглощение бурового раствора.
|
Интенсивность по глощения:
до 1м3/ час.
|
|
0
1589
|
840
2674
|
Осыпи и обвалы стенок скважины.
|
-
|
|
0
|
2430
|
Прихваты бурильной ко лонны.
|
-
|
|
410
|
510
|
Водопроявление.
|
q=1,01 г/см3
|
|
2590
|
2654
|
Нефтепроявление.
|
q=0,76 г/см3
|
Приведённые выше осложнения характерны для большинства скважин на Западно-Моисеевском месторождении.
1.3. Характеристика газонефтеводоносности месторождения
Продуктивный пласт залегает на глубине 2590-2654 метров в Васюганской свите, со следующими ха рактеристиками:
коллектор неустойчивый, однородный;
тип коллектора – поровый;
плотность флюида: в пластовых условиях 0,76 г/см3
после дегазации 0,86 г/см3
содержание по весу: серы 0,15 %
парафина 1,95 %
ожидаемый дебит 120 м3/сутки
параметры растворенного газа: газовый фактор 38 м3/м3
давление насыщения в пластовых условия 8,1 МПа
содержание по объему: сероводорода 0%
углекислого газа 1,4%
2.ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
2.1. Выбор и обоснование способа бурения
Технико-экономическая эффективность проекта на строительство нефтяных и газовых скважин во многом зависит от обоснованности процесса углубления и промывки. Выбор того или иного способа бурения - один из ответственных этапов при проектировании технологии углубления, так как в дальнейшем выбранный способ определяет многие технические решения – режимы бурения, бурильный инструмент, гидравлическую программу, тип буровой установки и, как следствие, технологию крепления скважины.
В качестве исходной информации для принятия решения о рациональном способе бурения используют следующие данные: глубину бурения и забойную температуру, профиль ствола и диаметры долот, тип породоразрушающего инструмента и бурового раствора.
На основании вышеизложенной информации в соответствии с табл. 2.1 может быть выбран способ бурения по интервалам бурения и для скважины в целом.
Таблица 2.1 Рекомендуемые области применения способов бурения
|
Геолого-технические условия
бурения
|
Способ бурения
|
|
|
роторный
|
Гидравличес-
кими забойными двигателями
|
Электробуром
|
|
Глубина бурения, м:
3500
3500-4200
>4200
Температура на забое, °С:
<140
>140
Диаметр долота, мм:
<190
>190
Профиль ствола скважины:
вертикальный
наклонно направленный
ПРИ:
двух- и трехлопастной и шарошечный типа М
шарошечный типа МС, МСЗ, С, СЗ, СТ, Т, ТЗ, ТК, ТКЗ, К, и ОК
многолопастной
твердосплавный
истирающего действия
алмазный
Тип циркулирующего агента:
газы, пена
буровые растворы со степенью аэрации:
высокой
низкой
Буровые растворы плотностью, г/см :
<1,7-1,8
>1,7-1,8
|
+
+
+
+
+
+
+
+
-
+
+
-
-
+
+
+
+
+
+
+
|
+
-
-
+
-
-
+
+
+
-
+
+
+
-
-
+
+
+
+
+
|
+
+
-
+
-
-
+
+
+
-
+
+
+
-
+
+
+
+
+
+
|
Учитывая тот факт, что в Западной Сибири бурение электробурами не осуществляется, а также исходя из геолого-технологических условий бурения, выбирается бурение с помощью гидравлических забойных двигателей. Это позволит добиться простоты конструкции скважины за счет того, что колонна бурильных труб не вращается, тем самым исключается возможность нежелательных осыпей, обвалов стенок скважины, так как бурение в данных геологических условиях идёт по неустойчивым горным породам.
2.2. Конструкция и профиль проектной скважины.
2.2.1. Проектирование и обоснование конструкции скважины.
Под конструкцией эксплуатационного забоя понимается сочетание элементов крепления скважины в интервале продуктивного объекта, обеспечивающих устойчивость ствола, разобщение флюидосодержащих горизонтов, проведение технико-технологических воздействий на пласт, ремонтно-изоляционные работы, а также длительную эксплуатацию скважины с рациональным дебитом. Основные факторы, определяющие конструкцию забоя, - способность эксплуатации объекта, тип коллектора, механические свойства пород продуктивного пласта и условия его залегания. На основе анализа геологических условий бурения, которые характеризуются наличием водоносного горизонта расположенного ниже подошвы продуктивного пласта на 10 метров, проектируем следующий способ заканчивания скважины, широко используемый в данном районе работ:
- скважина бурится до проектной глубины, (ниже подошвы продуктивного горизонта); спускается эксплуатационная колонна до забоя и цементируется по всей длине; после чего производится перфорация и освоение [2].
Использование конструкции с закрытым забоем позволяет существенно снизить стоимость работ, а также позволяет сообщать скважину с любым участком продуктивного пласта.
Этот метод прост в реализации по сравнению с другими способами и является наиболее рациональным, для данных геологических условий и района работ.