Бурение

  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Курсовая  работа

 по  бурению. 
 
 
 
 
 
 

 

                                                                           

                                                                                 
 
 
 
 
 
 
 
 

  
 

                                              

ВВЕДЕНИЕ. 

1.Основы бурения  и физико – механические свойства  горных пород.

      1.1 Виды и классификация скважин.

      1.2 Физико – механические свойства  горных пород и геологический  разрез скважин.

      1.3 Виды давлений в скважине  и пласте.

      1.4 Сщвмещенный график давлений.

      1.5 Конструкция скважин.

2. Способы бурения.

      2.1 Вращательное бурение.

3. Направленное  бурение скважин.

     3.1 Типы профилей и рекомендации по их выбору.

     3.2 Технические средства направленного бурения.

4. Буровые промывочные  жидкости (БПЖ).

     4.1 Условия бурения с применением БПЖ.

     4.2 Способы промывки.

     4.3 Функции бурового раствора.

     4.4 Классификация бурового раствора.

     4.5 Параметры бурового раствора.

6. Буровой инструмент.

     6.1 Породоразующии инструмент – долота, их назначение и разновидности.

     6.2 Бурильная колонна.

         6.2.1 Ведущие бурильные трубы.

         6.2.2 Стальные бурильные трубы.

         6.2.3 Легкосплаиные бурильные трубы (ЛБТ).

         6.2.4 Утяжеленные бурильные трубы (УБТ).

         6.2.5 Переводники.

         6.2.6 Специальные элементы бурильной колонны (центраторы, калибраторы и др.)

7. Забойные двигатели.

     7.1 Турбобуры.

     7.2 Винтовой забойный двигатель.

     7.3 Компоновка низа бурильной колонны (КНБК).

8. Цементирование  обсадных колонн.

      8.1 Общие сведения о цементировании.

      8.2 Расчет цементирования.

9. Осложнения  и аварии в процессе бурения.

      9.1 Обвалообразование стенок скважин.

      9.2 Поглощение бурового раствора.

      9.3 Нефтегазоводопроявления.

10. Испытание  и способы эксплуатации скважин.

11. Литература.

12. Приложения. 
 
 
 
 
 
 
 

1. Виды  и классификация  скважин.

 
 

2. опорные скважины. для изучения геологич. строения и гидрогеологических условий залегания осадочной толщи пород.
3. параметрические скв. для более детального изучения геологич. строения разреза на больших глубинах.

3.  структурные скв.  для тщательного изучения структур, выявленных при бурении опорных и параметрических скважин.

 4. поисковые скв. с целью открытия новых местор. нефти и газа или уже на открытых местор-ях для поиска новых залежей н. и г.

5. Разведочные скв.  Их бурят на площадях с установленной промышленной нефтегазоностностью. Для оконтуривания месторождения, а также для сбора данных для составления проекта разработки м/я.

6. Эксплуатационные  скв. Бурят на полностью разведанном и подготовленном месте к разработке местор-ий. К нимотносятся:

• Оценочные.(для уточнения режима работы пласта и степени выработки участков м/я.)
• Нагнетательные (для законтурного и внутриконтурного нагнетания в пласт воды, газа или воздуха для ППД.)
• Наблюдательные (для системы контроля режима разработки).

7. Спецскважины (для разведки сейсмо-прибором) 
 

           1.2 Физико – механические свойства горных пород и                                  геологический разрез скважин. 

         Все горные породы обладают физико-механическими свойствами. В бурении важна твёрдость пород. Все горные породы по категории твёрдости делятся на 5 видов пород:

• М мягкие,
• С средние,
• Т твёрдые,
• К крепкие,
• ОК очень крепкие.

Разрез ЗС представлен породами М и  С.  Т встречаются гораздо реже.

Чаще всего  горные породы не представлены только С или М породами. Существуют пропласты. МС- мягкие с пропластами средних.

Твердость минералов  измеряется по шкале МООСА от 1 до 10 (для чистых минералов), 1- тальк, 10- алмаз.

Шифр МСТКОК для долот.

Учитывается тип породы для которой предназначено  долото. Типы долот подбираются в  соответствии с твёрдостью породы.

С увеличением  глубины увеличивается внутрипластовое давление. Если нет данных об аномальности пласта  то Рпл=Ргст=ρgh, т.е. пластовое давление = гидростатическому, ρ=1000 кг/м³.

Коэффициент аномальности – Ка=  истинное пластовое  давление к гидростатическому.

Там где Ка>1 – АВПД – аномально высокие пластовые давления.

Там где Ка<1 – АНПД – аномально низкие пластовые  давл.,  после длительной эксплуатации пласта. Чем дольше эксплуатация тем  ниже давление пласта.

Приближённый  метод определения пластового давления: достаточно знать, что на каждые 100 м давление увеличивается на 1 Мпа, при h=2500м, Р=25 Мпа.

Так же с глубиной увеличивается температура, в среднем  на 3⁰С на каждые 100 м – геотермический градиент. H=2500, Т≈75⁰С.

Плотность горных пород с глубиной увеличивается, а влажность с глубиной уменьшается. Каждый слой горных пород имеет разные физико-механические свойства.

                     

                      1.4 Совмещенный график давлений. 

      При проектировании конструкции скважины строится совмещенный график изменения  эквивалента градиента пластового давления, эквива лента градиента давления гидроразрыва и эквивалента градиента гидростатического давления столба бурового раствора по глубине залегания рассматриваемого горизонта. 

      

      

        

      где   ρэпл,   ρэгр  и  ρэбр -  эквиваленты   градиентов   пластового давления Рпл (МПа), давления гидроразрыва Ргр (МПа) и гидростатического давления столба бурового раствора Р6р (МПа) соответственно; h - глубина залегания рассматриваемого горизонта, м.

           Эквивалент градиента давления - это та относительная плотность некоторой жидкости, столб которой на глубине h создает давление равное давлению пластовому (поровому) Рпл, гидроразрыва Ргр или столба бурового раствора Рбр.

           Величины Рпл, Ргр или определяют на основании данных промысловых исследований, или прогнозируют. В интервалах залегания высокопластичных пород (например, галита при высоких давлении и температуре) вместо Рпл для определения ρэпл может быть использовано боковое горное давление. В интервалах интенсивных поглощений бурового раствора, ликвидировать которые в процессе бурения не удается, вместо Рэгр при определении рэп, можно использовать давление, при котором происходит интенсивное поглощение.

          Линии изменения рэпл, рэгр и рэбр определяют зоны совместимости внешних условий и значений одного из основных параметров бурового раствора - его относительной плотности .

                           

                             1.5 Конструкция скважин. 

        Это число спущенных в неё обсадных колонн, их диаметры, длина и интервалы цементирования.

Осн. назначение конструкции – создать надёжное сооружение длительного назначения.

1. направление- это первая обсадная колонна, кот. Закрепляет самые неустойчивые горн. Породы, находящиеся вблизи дневн. пов-ти.
2. кондуктор-строят для того, чтобы продукты бурения не попали в ВХБН.
3. (промежуточная)- для того, чтобы изолировать 2 и более продуктивных горизонта др. от др.
4. эксплуатационная- для эксплуатации продуктивного горизонта, для надёжного канала, по кот.будут подниматься н.и г.

Если дебит 40-100 м³/сут => Д=400мм. Если дебит 100-150 м³/сут => Д=140-146мм. Рассчеты проводят снизу вверх, а бурят сверху вниз.[С учётом Д муфтового соед-я, по табл. Выбирают Д долота, округляя его до ГОСТа. Затем рассчитывают внутр-ий Д предыдущей колонны к Д долота, полученному ранее+удвоенную вел-ну зазора(табл), чтобы долото проходило свободно. Округляем этот Д до ближайшего по ГОСТУ+удвоенную толщину стенки трубы(табл)получаем наружный Д предыдущей трубы с учётом муфтовых соединений выбираем долото под предыдущую колонну.] Устье скв. Д.б. надёжно закреплено, т.к. все последующие работы ведутся с устья скв.

                            

                                    Назначение обсадных колонн:

1. закрепление стенок скв.с пом-ю цементного камня м-ду стенкой скв.и стенкой колонны.
2. Предохранять ВХБН от попадания в них продуктов бурения.
3. Изолировать водо- и нефтеносные пласты др. от др.
4. Изолировать отдельные продуктивные пласты др. от др.

Обс колонны  м.б. с постоянной толщиной или с утолщёнными стенками наружу.Толщина стенок и материал выбираются с учётом след. нагрузок. Обс. Колонна в процессе экспл-ии испытыает:

• растягивающие нагрузки
• сжимающие нагрузки(р-я забоя)
• избыточное внутр. Давл.
• избыточное нар. Давл.

 

                                  2.Способы бурения 

       По характеру разрушения породы, применяемые способы бурения делятся на:

      1) Механические – разрушение горной  породы осуществляется механическим  воздействием породоразрушающего  инструмента на породу забоя.

      Достоинства механического бурения: возможность  отбора керна, для составления геологических  разрезов; хорошие условия для  вскрытия  и изучения нефтегазоносных  и водоносных горизонтов; возможность  бурения в заданном направлении.

      Недостатки: износ породоразрушающего инструмента, приводящий к необходимости его замены; минимальный коэффициент использования энергии на больших глубинах, если двигатель расположен на поверхности земли ,это побудило на создание забойных двигателей, расположенных непосредственно над породоразрушающим инструментом – турбобур, электробур).

      2) Гидродинамическое бурение –  разрушение горное породы осуществляется  высоконапорной струей жидкости  путем разрушения или растворения  породы забоя.

      3) Термическое бурение.  Разрушение  горной породы происходит путем высокотемпературного теплового воздействия на породу ( температура около 2300˚С создается при сгорании струи керосина в струе кислорода, выходящих из сопел огнеструйной горелки, опускаемой в скважину на трубах.