Технология бурения скважин

 

По результатам расчетов (табл. 2.1) строим совмещенный график (рис. 2.1).

По совмещенному графику  видно, что для данной скважины нет  зон с несовместимыми условиями  бурения. Для интервала 0 -915м, сложенного потенциально неустойчивыми породами желательно применение промывочной  жидкости с большей плотностью ρ_бр ≈ 1150 кг/м³. При бурении интервала 1735 -2250м необходимо использовать буровой раствор плотностью ρ_бр ≥ 1110 кг/м³, чтобы не допустить нарушения устойчивости стенок ствола скважины в интервале 1700 – 1735м.

 

Совмещенный график давления

Глубина скважины, м	Характеристика давлений пластового (порового) и гидроразрыва пород эквивалент градиента давления	Глубина спуска колонн, м	Плотность бурового раствора, кг/м3
	1     1,1    1,2    1,3    1,4    1,5    1,6    1,7    1,8    1,9     2

Рис. 2.1

 

2.3 Расчет конструкции скважины

Продуктивный пласт  БВ₁₀ сложен песчаниками с хорошими коллекторскими свойствами.

На основании инструкции /2/ этот пласт будем цементировать и  вторичное вскрытие производить  перфорацией.

Для перекрытия неустойчивых пород  верхних частей разреза принимаем  глубину спуска кондуктора 760м. Башмак кондуктора будет установлен в плотных  глинах. подъем цемента до устья.

Высоту подъема цемента при  цементировании эксплуатационной колонны  принимаем на 200м выше башмака кондуктора.

С учетом ожидаемого дебита (табл. 1.6) по рекомендации работы (3) принимаем  эксплуатационную колонну с наружным диаметром 146мм.

Диаметр долот определяем по формуле  работы /2/

    ,              (2.5)

где - диаметр муфты колонны;

а_i – зазор между колонной и стенкой скважины.

Значения а_i выбираем в зависимости от диаметра колонны и корректируем по данным /1/.

Для эксплуатационной колонны

    мм     Принимаем =215,9мм

Диаметр кондуктора и  направления определяем по формуле  работы /2/

    ,              (2.6)

где δ_i – зазор между долотом и внутренней поверхностью колонны.

Значение δ_i в зависимости от диаметра колонны определяем по данным /1/.

Для кондуктора

  Принимаем  мм

Аналогично считаем  для направления. результаты расчета  сводим в таблицу 2.2

 

Таблица 2.2

Наименование колонны	Диаметр колонны, мм	Глубина спуска по вертикали, м	Диаметр долота, мм	Высота подъема цементного раствора, м
Направление	323,9	110	393,7	110
Кондуктор	244,5	780	295,3	780
Эксплуатационная	146	2250	215,9	2250

 

 

 

2.4 Обоснование,  выбор и расчет типа профиля.  Расчет нагрузки на крюке.

Выбор и расчет типа профиля  производим по рекомендации работ /1,4/.

Так как отход от вертикали более 300м выбираем четырехинтервальный  профиль, состоящий из вертикального  участка, участка набора зенитного угла, стабилизации и естественного снижения зенитного угла.

В целях предупреждения обвалов, образование  желобных выработок, набор зенитного  угла будем производить в интервале  бурения под кондуктор. Длину  вертикального участка принимаем n₁ = 130м. Длину участка естественного снижения зенитного угла, с учетом опыта бурения на Самотлорском месторождении принимаем 750м по вертикали.

Величину R, определяем по данным работы /4/ для компоновки с кривым переводником, с углом перекоса 2⁰00΄. Для этой компоновки R₁ = 630м, ∆α₁₀ = 0,91 град/10м.

Определяем угол α΄, который необходимо было бы набрать, если участок после  набора зенитного угла принять прямолинейно-наклонным

    ,            (2.7)

где А = 600м – отход от вертикали

Н₀ = 2120м – глубина скважины без вертикального участка

 

   

Этому значению соответствует  угол α΄= 14,69⁰. Ориентировочно вычисляем длину участка уменьшения зенитного угла

    ,              (2.8)

где h_у = 750м – длина последнего вертикального участка.

    м

Определяем конечный угол α_к при начальном α΄ и длине участка l_у. Для долота МЗ-ГВ α_к =2,2⁰.

Вычисляем максимальный зенитный угол в конце второго  участка α_max с учетом его уменьшения на четвертом участке

    ,           (2.9)

   

    α_max = 17,19⁰.

Определяем вертикальную проекцию третьего участка

    h_э = H – h₁ – h₂ –h_y             (2.10)

    h₂ = R₁·sin α_max             (2.11)

    h₂ = 630·sin 17,19 = 186м

    h₃ = 2250 – 130 – 186 – 750 = 1184м

Определяем горизонтальные проекции всех участков

    а₂ = R₁·(1 – cos α_max)             (2.12)

    a₃ = h₃ tq α_max             (2.13)

                 (2.14)

    а₂ = 630·(1 – 0,967) = 28м

    a₃ = 1184 tq 17, 19 = 444м

    м.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Схема к расчету 4-х интервального  профиля

 

 

Определяем длины участков

    l₂ = 0,01745·R₁·α_max            (2.15)

                (2.16)

                (2.17)

    м

    м

    м

    L₁ = 130 + 189 + 1301 + 711 = 2331м

Производим проверку точности результатов  расчета

                (2.18)

                (2.19)

    Н = 2250м;  А = 28 + 444 + 128 = 600м

Н = 130 + 186 + 1184 + 750 = 2250м

Таблица 2.3 Результаты расчета  профиля скважины

Интервал по вертикали, м		Длина интервала по вертикали	Зенитный угол, град		Горизонтальное отклонение, м		Длина постволу, м
от (верх)	до (низ)		В начале интервала	В конце интервала	За интервал	Общее	В интервале	Общая
0	130	130	0	0	0	0	130	130
130	316	186	0	17,19	28	28	189	319
1316	1500	1184	17,19	17,19	444	472	1301	1620
1500	2250	750	17,19	2,2	128	600	711	2331

 

Расчет максимальной нагрузки на буровом крюке при подъеме колонны производим по методике работы /4/.

Определяем усилие на крюке при  подъеме колонны

    Р = Р_нк + Р_у + Р_п + Р_н + Р_в,            (2.20)

где Р_нк – усилие для подъема низа колонны, кН;

Р_у – усилие для подъема части колонны на участке уменьшения зенитного угла, кН;

Р_п – усилие для подъема части колонны на прямолинейном участке, кН;

Р_н – усилие на участке набора зенитного угла, кН;

Р_в- усилие на вертикальном участке, кН;

    ,           (2.21)

где Q_в = 6566кг – масса нижней части колонны в воздухе;

ρ_ст = 7860кг/м³ – плотность стали;

К_нк, m_y ,m_н – коэффициенты

                (2.22)

                (2.23)

                (2.24)

По рекомендации /4/ принимаем М₁ = М₂ = М₃ = М₄ = 0,3

   

   

   

    кг

           (2.25)

где q_у = 27,4кг/м – масса 1метра труб на участке в воздухе;

γ – угол трения;

R_y = 2909м – радиус закругления участка;

ρ_ст = 6298 кг/м³ – плотность стали для труб

                (2.26)

  кг

    ,           (2.27)

где q_п = 16,5кг/м – масса 1метра труб АБТ в воздухе;

ρ_н = 2780кг/м³ – плотность материала ЛБТ /5/;

К_пп – коэффициент трения

                (2.28)

    кг

            (2.29)

    кг

    ,            (2.30)

    кг

Определяем общее усилие на крюке при подъеме колонны

    Р = 6738 + 20133 + 16890 + 1832 + 1280 = 46873кг = 4,687кН

 

 

2.7. Выбор типа  породоразрушающих инструментов и схемы их промывки

 

Для выбора типа породоразрушающих  инструментов используем данные п.2.6, по которым с помощью классификационной  таблицы соответствия типов долот  свойствам горных пород /7/, мы и определяем тип долот для каждого интервала условно одинаковой буримости.

Для интервала 0-110м подходят долота типа МЗ, МС, С и СГ. Так  как долота типа МЗ и МС для этого  диаметра долота серийно не выпускаются, а так же с учётом данных отработки  долот на практике примем долото типа С-ГВ диаметром 393,7мм.

Для интервала 110-780м подходят долота типа МЗ, МСЗ, СЗ, МС. По данным промысловой  информации при бурении этого  интервала лучше результаты отработки  и долота III 295,3 МС-ГВ, поэтому мы его и принимаем.

Для интервала 780-1270м подходят долота типа СГ, МСЗ, С, МЗ. Примем долото III 215,9 МЗ-ГВ, так как по данным промысловой информации при его применении наблюдались наиболее высокие результаты проходки.

Для интервала 1270-2080м  подходят долота типа СЗ, МСЗ, МЗ. Принимаем  долото III 215,9 МЗ-ГВ, так как оно дает наилучшие результаты проходки и механической скорости при бурении  этого интервала, согласно данным промысловой информации.

Для интервала 2080-2250м  выбираем долото III 215,9 СЗ-ГАУ п.3.2.1

 

2.8. Выбор способа  бурения

 

Для выбора способа бурения используем рекомендации работы /7/. Выбор осуществим по величинам частоты вращения долота (Пτ)

    ,            (2.31)

где 4,8÷7,2 – коэффициенты, 7,2 – для мягких пород, 4,8 – для  твердых, следовательно для средних  – 6, для мягких с пропластками средних – 6,6;

t_z – средняя величина шага зубьев долота, м;

в_z – средняя ширина площадки притупления зубцов, м;

R – радиус долота, м;

τ_к- необходимое время контакта долота с породой для достижения объемного разрушения, τ_к =2÷8млс, 2млс – для очень мягких пород, 8млс – для твердых пород, следовательно для средних составим 5-6млс, для мягких с пропластками средних - 4÷5млс, для мягких – 3-4млс. В таблице 1.5 представлены параметры долот

 

Таблица 2.5 Параметры  долот

Тип долота	Радиус долота, м·10-3	tz, м·10-3	ηп	вz, м·10-3
III 393,7 С-ГВ	196	30	0,8	8
III 295,3 МС-ГВ	147	39	0,7	8
III 215,9 МЗ-ГВ	108	24	0,63	7
III 215,9 МЗ-ГВ	108	24	0,63	7
III 215,9 СЗ-ГАУ	108	20	0,63	7